新教材同步系列2024春高中物理第四章原子结构和波粒二象性2光电效应课后提升训练新人教版选择性必修第三册

第四章2A组·基础达标1．(2024年安康模拟)光电鼠标是一种常见的计算机输入设备，其原理利用了光电效应．在鼠标表面安装一个光电传感器，当光电传感器接收到光线，就会产生电信号，从而限制计算机的操作．关于光电效应，下列说法正确的是()A．只要光照耀的时间足够长，任何金属都能产生光电效应B．入射光的强度越大，从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大C．对于给定的金属，入射光的频率越大，逸出功越大D．同一光电管，入射光的波长越长，对应的遏止电压越小【答案】D【解析】当入射光的频率大于金属的极限频率时，该金属才能够产生光电效应，A错误；依据光电效应方程Uce＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W逸出功可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率和金属的逸出功有关，B错误；对于给定的金属，其逸出功的大小为定值，与入射光的频率无关，C错误；依据光电效应方程可知，同一光电管，入射光的波长越长，频率越小，对应的遏止电压Uc越小，D正确．2．用波长为300nm的光照耀锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J．已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.0×108m·s－1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014Hz B．8×1014HzC．2×1015Hz D．8×1015Hz【答案】B【解析】依据爱因斯坦光电效应方程，Ek＝eq\f(hc,λ)－W，而W＝hν0，联立并代入数据解得能够使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为8×1014Hz，B正确．3．(2024年绍兴期末)氦氖激光器放射波长为632.8nm的单色光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s．这种光的一个光子能量为()A．3.14×10－17J B．3.14×10－18JC．3.14×10－19J D．3.14×10－20J【答案】C【解析】这种光的一个光子能量为ε＝eq\f(hc,λ)≈eq\f(6.63×10－34×3×108,632.8×10－9)J≈3.14×10－19J，故选C．4．(2024年汕尾检测)如图，电路中全部元件完好．当光照耀光电管时，灵敏电流计指针没有偏转，其缘由是()A．电源的电压太大 B．光照的时间太短C．入射光的强度太强 D．入射光的频率太低【答案】D【解析】电源正负极的连接使得光电子在电场中做加速运动，故无论电源电压多大不会让灵敏电流计指针没有偏转，A错误；光电效应的发生是瞬间的，与入射光的照耀时间无关，B错误；灵敏电流计指针未发生偏转，可能是未发生光电效应现象，即入射光的频率小于金属的截止频率(入射光的波长大于金属的极限波长)，与光照强度无关，C错误，D正确．5．单色光B的频率为单色光A的两倍，用单色光A照耀到某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E1．用单色光B照耀该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为E2，则该金属的逸出功为()A．E2－E1 B．E2－2E1C．2E1－E2 D．eq\f(E1＋E2,2)【答案】B【解析】依据光电效应方程：用单色光A照耀到某金属表面时E1＝hν－W逸出功，用单色光B照耀到某金属表面时E2＝h·2ν－W逸出功，解得W逸出功＝E2－2E1，B正确．6．(2024年江苏卷)光源通过电子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后()A．频率减小 B．波长减小C．动量减小 D．速度减小【答案】B【解析】依据E＝hν可知光子的能量增加后，光子的频率增加，又依据λ＝eq\f(c,ν)，可知光子波长减小，A错误，B正确；依据p＝eq\f(h,λ)，可知光子的动量增加．又因为光子质量不变，依据p＝mv可知光子速度增加，C、D错误．7．(多选)按如图的方式连接电路，当用紫光照耀阴极K时，电路中的微安表有示数．则下列说法正确的是()A．假如仅将紫光的光强减弱一些，则微安表可能没有示数B．仅将滑动变阻器的触头向右滑动一些，则微安表的示数确定增大C．仅将滑动变阻器的触头向左滑动一些，则微安表的示数可能不变D．仅将电源的正负极对调，则微安表仍可能有示数【答案】CD【解析】假如仅将紫光的光强减弱一些，则单位时间内逸出的光电子数减小，则微安表示数减小，故A错误；饱和光电流与入射光的强度有关，仅将滑动变阻器的触头向右滑动，不变更光的强度，则微安表的示数不愿定增大；同理仅将滑动变阻器的触头向左滑动一些，则微安表的示数可能不变，故B错误，C正确．将电路中电源的极性反接后，即加上反向电压，若光电子的动能足够大，电路中还有光电流，微安表仍可能有示数，故D正确．8．(多选)三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1＞λ2＞λ3)．分别用这三束光照耀同一种金属．已知用光束2照耀时，恰能产生光电子．下列说法正确的是()A．用光束1照耀时，不能产生光电子B．用光束3照耀时，不能产生光电子C．用光束2照耀时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多D．用光束2照耀时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大【答案】AC【解析】依据题述，用光束2照耀时，恰能产生光电子，可知λ2为金属的截止波长，用光束1照耀时，不能产生光电子，用光束3照耀时，能产生光电子，选项A正确，B错误；用光束2照耀时，光越强，说明照耀的光子越多，单位时间内产生的光电子数目越多，选项C正确；依据爱因斯坦光电效应方程可知，用光束2照耀时，光越强，产生的光电子的最大初动能不变，选项D错误．9．(2024年中山联考)图甲是探究光电效应的试验电路图，光电管截止电压Uc随入射光频率ν的变更规律如图乙所示．下列推断正确的是()A．入射光的频率ν不同时，截止电压Uc也不同B．入射光的频率ν不同时，Uc－ν图像的斜率不同C．图甲电路中，当电压表示数增大时，电流表的示数增大D．图甲电路中入射光频率不变，增加入射光的光照强度，光电子的最大初动能增加【答案】A【解析】依据光电效应方程可得Ekm＝hν－W0，依据动能定理可得－eUc＝0－Ekm，联立可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，可知Uc－ν图像的斜率为k＝eq\f(h,e)，可知入射光的频率ν不同时，截止电压Uc也不同，Uc－ν图像的斜率相同，A正确，B错误；图甲电路中，极板间所加电压为反向电压，当电压表示数增大时，电流表的示数减小，C错误；图甲电路中入射光频率不变，增加入射光的光照强度，依据光电效应方程可知，光电子的最大初动能不变，D错误．10．(2024年三明统考)为落实国家“双碳”战略，推动能源绿色低碳转型，三明市沙县区推动新型绿色光伏发电．假设太阳光子垂直射到发电板上并全部被吸取．已知光伏发电板面积为S，发电板单位面积上受到光子平均作用力为F，每个光子动量为heq\f(ν,c)(其中h为普朗克常量，ν为光子的频率，c为真空中的光速)，则t秒内该光伏发电板上接收到的光子能量为()A．FSct B．2FSctC．FSthν D．2FSthν【答案】A【解析】设t秒内该光伏发电板上接收到的光子数为n，依据动量定理可得F总t＝nheq\f(ν,c)，又F＝eq\f(F总,S)，联立解得n＝eq\f(FSct,hν)，则t秒内该光伏发电板上接收到的光子能量为E＝nhν＝FSct，A正确．11．小明用金属铷作阴极的光电管，观测光电效应现象，试验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s．(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)．(2)测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W＝________J．(3)假如试验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J．【答案】(1)阳极(2)5.15×10143.41×10－19(3)1.23×10－19【解析】(1)光电管中光束干脆照耀的K极为光电管的阴极，所以电极