光电效应习题(有答案)

黑体辐射和能量子的理解

一、基础知识

1、能量子

(1)普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.63×10－34 J·s.

2、光子说：

(1)定义：爱因斯坦提出的大胆假设。内容是：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s.

二、练习

1、下列可以被电场加速的是( B)

A．光子B．光电子C．X射线D．无线电波

2、关于光的本性，下列说法中不正确的是（B ）

A．光电效应反映光的粒子性

B．光子的能量由光的强度所决定

C．光子的能量与光的频率成正比

D．光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子

对光电效应实验的理解

一、基础知识（用光电管研究光电效应的规律）

1、常见电路(如图所示)

2、两条线索

(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．

(2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大．

3、遏止电压与截止频率

(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c.

(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极

限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．

(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．

二、练习

1、如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极

P，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表

读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60

V时，电流表读数为零．

(1)求此时光电子的最大初动能的大小；

(2)求该阴极材料的逸出功．

答案(1)0.6 eV(2)1.9 eV

解析设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为E km，阴极材料逸出功为W0

当反向电压达到U0＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU0＝E km

由光电效应方程知E km＝hν－W0

由以上二式得E km＝0.6 eV，W0＝1.9 eV.

2、如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴

极K上时，电路中有光电流，则(说明:右侧为正极) () A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没

有光电流

B．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有

光电流

C．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大

D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生

答案 B

解析用波长为λ0的光照射阴极K，电路中有光电流，说明入射光的频率ν＝c

λ0

大于金

属的极限频率，换用波长为λ1的光照射阴极K，因为λ1>λ0，根据ν＝c

λ

可知，波长为λ1的光的频率不一定大于金属的极限频率，因此不一定能发生光电效应现象，A错误；同理可以判断，B正确；光电流的大小与入射光的强度有关，在一定频率与强度的光照射下，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U的增加而增大，当U增大到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大U，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增加，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，增大电源电压，若光电流达到饱和值，则光电流也不会增大，C错误；将电源极性反接，若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功，电路中仍有光电流产生，D错误．

3、(双选)如图所示, 在研究光电效应的实验中, 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, 而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应(AC)

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

4、如图所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴

极P，发现电流表读数不为零。合上电键K，调节滑线变阻器，发现当电

压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于

0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为（A）

A．1.9eV B．0.6eV

C．2.5eV D．3.1eV

5、2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要

成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图象传感器．他们的发明利用了

爱因斯坦的光电效应原理．如图3所示电路可研究光电效应规律．图

中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．理想电流

计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电

压．现接通电源，用光子能量为10．5 eV的光照射阴极K，电流

计中有示数；若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V；现保持滑片P 位置不变，光电管阴极材料的逸出功为________，若增大入射光的强度，电流计的读数________(选填“为零”或“不为零”)．(说明:左侧为正极)

答案 4.5 eV为零

解析根据当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为U＝

6.0 V，由动能定理得eU＝E k；由爱因斯坦光电效应方程有E k＝E－W0，解得光电管阴

极材料的逸出功为W0＝4.5 eV；若增大入射光的强度，电流计的读数仍为零．

6、(2010·江苏单科·12C(1))研究光电效应的电路如图所示．用频率相

同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发

射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I

与A、K之间的电压U AK的关系图象中，正确的是________．

解析由于光的频率相同，所以对应的反向截止电压相同，选项A、B错误；发生光电