2018粤教版高中物理选修(3-5)2.1《光电效应》一课三练

第二章波粒二象性
第一节光电效应
1．光电效应
(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，逸出的电子叫做________．
(2)光电效应的实验规律(如图1所示)
图1
①在频率不变的情况下，光电流的大小随入射光强度的增大而________．
②对于每一种金属，都存在一种频率叫________频率，当入射光的频率____于该频率时，才会有光电流．
③在强度和频率一定的光照射下，光电流随反向电压的增大而________，当反向电压达到某一数值时，光电流将减小到____，此电压称为______电压．光电子的最大初动能与遏止电压之间的关系为：____________.
2．根据经典电磁理论，当光的强度增加时光对电子的作用______，电子容易从物体内部逃逸出来，光电流会______．但经典电磁理论无法解释金属的极限频率，因为电磁理论认为只要光______强，无论光的频率如何，都能发生光电效应，这与光电效应现象矛盾．
【概念规律练】
知识点一光电效应实验
1．(双选)光电效应实验的装置如图2所示，用弧光的灯照射锌板，验电器
指针张开一个角度．则下面说法中正确的是()
图2
A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B．用绿光照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷
D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
2.
图3
如图3所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指针归零，用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带________电(选填“正”或“负”)；若改用红外线重复以上实验，结果发现验电器指针根本不会偏转，说明金属锌的极限频率________红外线的频率(选填“大于”或“小于”)．知识点二极限频率
3．(双选)光电效应的实验结论是：对于某种金属()
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电流越大
D．超过极限频率的入射光强度越强，所产生的光电流越大
知识点三光电管
4．(双选)
图4
如图4所示电路的全部接线及元件均完好．用光照射光电管的K极板，发现电流计无电流通过，可能的原因是()
A．A、K间加的电压不够高
B．电源正负极接反了
C．照射光的频率不够高
D．照射光的强度不够大
5.
图5
如图5所示，为一光电管电路，滑动变阻器滑动触头P位于AB上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有() A．加大照射光强度
B．换用波长短的光照射
C．将P向B滑动
D．将电源正负极对调
【方法技巧练】
判断光电效应是否产生的方法
6．(双选)当用绿光照射光电管时，可发生光电效应，则下列说法中正确的
是()
A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大
B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C．改用比绿光波长大的光照射光电管K极时，电路中一定有光电流
D．改用比绿光频率大的光照射光电管K极时，电路中一定有光电流
1．用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较弱的白光照射该金属，则()
A．可能不发生光电效应
B．逸出光电子的时间明显变长
C．逸出光电子的最大初动能不变
D．单位时间逸出光电子的数目变多
2．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，这时()
A．锌板带正电，指针带负电
B．锌板带正电，指针带正电
C．锌板带负电，指针带负电
D．锌板带负电，指针带正电
3．(双选)关于光电效应的下列事实，电磁理论无法解释的是()
A．有时光无论多强都无法使金属发生光电效应
B．光电子从金属表面逸出，需要给予能量
C．入射光频率大于极限频率时，光电流的大小与入射光强度成正比
D．光电子的最大初动能与入射光的频率有关
4．关于光电效应，下列几种表述正确的是()
A．金属电子的极限频率与入射光的频率成正比
B．光电流的强度与入射光的强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能要大
D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
图6
5．(双选)如图6所示，电路中所有元件完好，但当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是()
A．入射光太弱
B．入射光波长太长
C．光照时间短
D．电源正负极接反
图7
6．利用光电管探究光电效应的实验电路如图7所示，用频率为ν0的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()
A．只用紫外光照射阴极K，电流表中不一定有电流通过
B．只用红外光照射阴极K，电流表中一定有电流通过
C．频率为ν0的可见光照射阴极K，变阻器的滑片移到A端，电流表中一定无电流通过
D．频率为ν0的可见光照射阴极K，变阻器的滑片向B端滑动时，电流表示数可能不变
7．(双选)用某单色光照射某种金属表面，发生光电效应，现将该单色光的强度减弱，则()
A．光电子的最大初动能不变
B．逸出光电子的最大初动能将减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D．有可能不发生光电效应
图8
8．(双选)如图8所示为一空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz，则下列判断中正确的是()
A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C．用λ＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生
D．光照射的时间越长，电路中的光电流越大
9．(双选)在图9所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率B单色光照射时，不发生光电效应，那么()
图9
A．A光的频率大于B光的频率
B．B光的频率大于A光的频率
C．用A光照射光电管时，流过电流表G的电流方向是a流向b
D．用A光照射光电管时，流过电流表G的电流方向是b流向a
图10
10．(双选)如图10所示，一验电器与锌板相连，现用一弧光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角，下列判断中正确的是()
A．用一带负电(带电量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大
B．用一带负电(带电量较少)的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小
C．使验电器指针回到零后，改用强度更大的弧光灯照射锌板，验电器指针偏角将比原来大
D．使验电器指针回到零后，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针一定偏转
第二章波粒二象性
第一节光电效应
课前预习练
1．(1)光电子(2)①增大②极限大③减小零
遏止1
2mv
2
max
＝eU
2．增强增大足够
课堂探究练
1．AD[将锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，带正电，选项A、D正确．绿光不能使锌板发生光电效应．]
2．正大于
解析紫外线照射锌板后，与锌板相连的验电器指针发生明显偏转，可知锌板带电．毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，橡胶棒与锌板接触，验电器指针张角变小，说明锌板上的电荷与橡胶棒上的电荷电性相反，由此可判断锌板带正电．金属要发生光电效应，入射光的频率必须大于金属的极限频率，本题中用红外线照射锌板．验电器指针不偏转，说明没发生光电效应．因此可判断锌的极限频率大于红外线的频率．
点评光照射锌板，发生光电效应，锌板向外发射电子，因而锌板带正电．3．AD
4．BC[如果入射光频率过低，不能发生光电效应；如果发生了光电效应
现象，但是电源正负极接反了，且电压高于遏止电压，电流表中也不会有电流．] 5．B[由光电管电路图可知阴极K电势低，阳极A电势高．如果K极有电子飞出，则它受到的电场力必向左，即将向左加速，然而现在G中电表指针无偏转，说明没有发生光电效应，这仅能说明照射光频率太低，与光强和外加电压的大小及方向均无关．可见要使指针发生偏转，需增大照射光的频率，即换用波长短的光照射，故B正确．]
点评光电管加正向电压时，光电子被加速，加反向电压时，光电子被减速．6．BD
方法总结只有光的频率大于极限频率时才能产生光电效应，如果入射光的频率小于极限频率，不论入射光的强度如何都不能发生光电效应．课后巩固练
1．C[由于白光内含紫光，所以白光照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变，又因为光强变弱所以单位时间内逸出光电子的数目变少，故C选项正确．]
2．B[发生光电效应时有电子从锌板上跑出来，使锌板及验电器的指针带正电，B正确．]
3．AD
4．D[金属的极限频率由该金属决定，与入射光的频率无关，光电流的大小与入射光强度成正比，选项A、B错误．不可见光包括能量比可见光大的紫外线、X射线、γ射线，也包括能量比可见光小的红外线、无线电波，选项C错误．故正确选项为D.]
5．BD[入射光的频率低于截止频率，不能产生光电效应，选项B正确；电路中电源接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，选项D正确．]
6．D[用频率为ν0的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，说明产生了光电效应，当用紫外光照射时，由于紫外光在可见光中的频率最高，因此电流表必定有电流通过，A选项错误；虽然用频率为ν0的可见光照射时有光电流产生，但不能确定光电管的极限频率有多大，因此当用红外光照射时，不一定有光电流产生，B选项错误；若原来电流已饱和，则滑片向B端移动，电流表示数将
不变，C选项错误，D选项正确．]
7．AC[根据光电效应的规律，光电子的最大初动能取决于照射光的频率，与光的强度无关，故A正确，B错误；减小光的强度时，单位时间内产生的光电子数目将减少，故C正确．]
8．BC[根据光电效应原理可知，是否发生光电效应主要取决于入射光的频率是否大于极限频率，当发生光电效应时，其饱和光电流的大小由光强决定，
则A、D错，B对；入射光的频率为ν＝c
λ＝
3×108
0.5×10－6
Hz＝6×1014 Hz>4.5×1014
Hz，故C对．]
9．AC10.BC。