4.2光电效应专项测试-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册(含解析)

4.2、光电效应一、选择题（共17题）1．如果用绿光照射某金属表面能发生光电效应，那么一定能使该金属发生光电效应的是（

）A．用蓝光照射 B．用黄光照射C．用红外线照射 D．用红光照射2．如图甲是研究光电效应的电路图，将三束不同的可见光a、b、c分别从窗口射向阴极K，得到对应三条光电流与电压的关系图线a、b、c，如图乙所示。下列结论正确的是（）A．三束光分别照射K极时，射出光电子的最大初动能分别为Eka、Ekb、Ekc；其中Eka最大，Ekc最小B．分别利用这三束光做双缝干涉实验时（其他条件相同），b光产生的条纹间距最大C．分别让这三束光射入同一透明的玻璃介质，b光在该介质中传播速度最大D．将分别发出a、b这两种光的灯泡以同样方式分别安装在范围足够大的水池底部同一位置，在水面上有被照亮的圆面，b光所对应的圆比a光所对应的圆小3．由a和b两种频率的光组成的光束，经玻璃三棱镜折射后的光路如图所示。其中a光是氢原子由n=4的能级向n=2的能级跃迁时发出的。下列说法中正确的是（）A．光束绕入射点顺时针旋转时，a光将先发生全反射B．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度C．用同一单缝衍射装置进行实验，a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显D．若用b光照射某种金属时能发生光电效应现象，则改用a光照射该种金属时一定也能发生光电效应现象4．用光子能量为4.14eV的单色光照射一光电管，测得光电管阳极A和阴极K之间的反向遏止电压为1.66V，则阴极K金属材料的逸出功为（）A．1.66eV B．2.48eV C．4.14eV D．5.80eV5．为研究光电效应现象，现将锌板和铜针分别接在高压直流电源两端，锌板和铜针间产生如图所示的电场．用弧光灯照射锌板，电流表指针发生偏转，下列说法正确的是A．铜针应接电源负极，锌板应接电源正极B．若换用波长更短的光照射锌板，电流表指针可能不偏转C．若增加弧光灯的光照强度，则电流表指针偏转角度增大D．光电子从位置a运动至位置b的过程，电势能增加6．光电效应实验中，下列表述正确的是（）A．光照时间越长光电子最大初动能越大B．入射光足够强就可以有光电流导出C．遏止电压与入射光的强度有关D．入射光频率小于极限频率时，不论光照时间多长，都不能发生光电效应7．关于光电效应，下列说法正确的是（）A．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．极限频率越大的金属材料的逸出功越大8．一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光,分别照射到相同的金属板a、b、c上,如图所示,已知金属板b有光电子放出,则().A．板a一定不放出光电子 B．板a一定放出光电子C．板c一定不放出光电子 D．板c一定放出光电子9．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置，如图（a）所示，在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图（b）所示。则正确的是（）A．乙光的频率大于甲光的频率B．甲光的波长小于丙光的波长C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能10．用如图所示的装置演示光电效应，当某种频率的光照射到光电管时，电流表A的示数为零，为了电流表A有示数，可采用的有效方法是（）A．增加光照时间B．增大入射光的强度C．改用频率更大的光照射D．将变阻器的触头c向a端移动11．利用光电管研究光电效应的实验电路如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则（）A．改用紫外光照射K，电流表中没有电流通过B．只增加该可见光的强度，电流表中通过的电流将变小C．若将滑动变阻器的滑片移到A端，电流表中一定无电流通过D．若将滑动变阻器的滑片向B端移动，电流表示数可能不变12．马路施工处警示灯是红色的，除了因为红色光容易引起视觉注意以外，还因为红色光比其它可见光传播范围更广，这是由于红色光（）A．更容易发生衍射

B．光子的能量大

C．更容易发生干涉

D．更容易发生光电效应13．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示．则可判断出（）A．丙光的频率大于乙光的频率B．甲光的频率大于乙光的频率C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能14．如图所示，甲图为演示光电效应的实验装置；乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线。下列说法正确的是（）A．a、b、c三种光的频率各不相同B．b、c两种光的光强可能相同C．若b光为绿光，a光可能是紫光D．图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的读数可能增大15．如图是光控继电器的示意图，K是光电管的阴极。下列说法正确的是（

）A．图中a端应是电源的正极B．只要有光照射K，衔铁就被电磁铁吸引C．只要照射K的光强度足够大，衔铁就被电磁铁吸引D．只有照射K的光频率足够大，衔铁才被电磁铁吸引16．如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则（）A．若将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变B．若将滑动触头P向A端移动时，电流表读数一定增大C．若用红外线照射阴极K时，电流表中一定没有电流通过D．若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数减小17．用如图所示的装置演示光电效应现象。当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G的读数为i。下列说法正确的是（）A．将电池正的极性反转，则光电流减小，甚至可能为零B．用较低频率的光来照射，依然有光电流，但电流较小C．将变阻器的触点c向b移动，光电流减小，但不为零D．只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点c向a端移动，电流表G的读数必将一直变大二、填空题18．已知普朗克常量为，电子的质量为，其中为真空光速，，则动能为1.0eV的自由电子的物质波长为__________m．具有如上波长的光子的能量为_______eV．（所填答案均保留一位有效数字）19．用同一束单色光，在同一条件下，分别照射锌片和银片，都能产生光电效应，对于这两个过程，下列所列四个物理量中一定相同的是：________；可能相同的是：________．（只选填各物理量的序号）A、入射光子的能量B、逸出功C、光电子的动能D、光电子的最大初动能．20．利用如图所示的电路做光电效应实验，当光照射到光电管的金属材料上时，灵敏电流计中没有电流通过．经检查实验电路完好．则发生这种现象的原因可能有______________和_______．21．某激光器能发射波长为λ的激光。设发射功率为P，用c表示真空中的光速，h表示普朗克常量，则激光器每秒钟发射的光子数为_____。三、综合题22．普朗克常量，铝的逸出功，现用波长的光照射铝的表面（结果保留三位有效数字）。(1)求光电子的最大初动能；(2)若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值（电子所受的重力不计）。23．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，当电压表读数为0.60V时，电流表读数恰好为零，已知普朗克常量，试求：（1）光电子的最大初动能Ek；（2）该金属的极限频率νC．24．已知金属铯的逸出功为1.9eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0eV，求入射光的波长应为多少？(提示1eV=1.6×10－19J.)25．研究光电效应的规律实验的原理图如图（a）所示，按图（a）所示的电路将图（b）中实物连线．参考答案：1．A【详解】由题意可知，绿光照射某种金属板能发生光电效应，则绿光的频率大于极限频率，根据爱因斯坦光电效应方程可知，只要光的频率大于绿光的频率一定能该金属发生光电效应，故A正确．2．D【详解】A．当光电流为零时，光电管两端的电压为遏止电压，对应光的频率为截止频率，由入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大，a光、c光的遏止电压相等，故a光、c光的频率相等，它们的最大初动能也相等，而b光的频率最大，产生的光电子的最大初动能最大，故A错误；B．b光的频率最大，由波长与频率关系可知，b光的波长最短。根据双缝干涉条纹的公式：，b光的条纹间距最小。故B错误；C．b光的频率最大，则对同一透明的玻璃介质的折射率最大，由：可知，b光在该介质中传播速度最小，故C错误；D．b对同一透明的玻璃介质的折射率最大，由：可知，b对水的临界角最小，所以若将分别发出a、b这两种光的灯泡以同样方式分别安装在范围足够大的水池底部同一位置，在水面上有被照亮的圆面，b光所对应的圆比a光所对应的圆小，故D正确；故选：D。3．C【详解】A．由光路可知，b光的偏折程度较大，光束绕入射点顺时针旋转时，两种光在介质中的入射角变大，b光的折射角先达到90°，则b光将先发生全反射，选项A错误；B．在真空中，各种色光的传播速度相等，选项B错误；C．因b光的偏折程度较大，则b光的折射率较大，频率较大，波长较小，a光的波长较长，则用同一单缝衍射装置进行实验，a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显，选项C正确；D．因b光的频率较大，则若用b光照射某种金属时能发生光电效应现象，则改用a光照射该种金属时不一定能发生光电效应现象，选项D错误。故选C。4．B【详解】用光子能量为4.14eV的单色光照射一光电管，测得光电管阳极A和阴极K之间的反向遏止电压为1.66V，说明打出的光电子最大初动能为Ekm＝e×1.66V=1.66eV根据光电效应方程得阴极K金属材料的逸出功为W0=hν-Ekm＝2.48eV故选B。5．C【详解】A．铜针应接电源正极，锌板应接电源负极，逸出的光电子受力指向铜针，故A错误；B．波长更短的光频率更高，换用波长更短的光照射锌板，一定发生光电效应，电流表指针一定偏转，故B错误；C．增加弧光灯的光照强度，单位时间内逸出的光电子数目增加，则电流表指针偏转角度增大，故C正确；D．光电子从位置a运动至位置b的过程，电场力做正功，电势能减小，故D错误．故选：C6．D【详解】A．光电子最大初动能与光照时间无光，与光的频率有关。故A错误。B．发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，入射光强，不一定能发生光电效应。故B错误。C．根据光电效应方程知遏止电压与入射光的频率有关，与强度无关。故C错误。D．入射光频率小于极限频率时，不论光照时间多长，都不能发生光电效应，故D正确。故选D。7．D【详解】A．光的强度等于单位时间内通过单位面积的光子数乘以每一个光子的能量，而每一个光子的能量等于普朗克常量乘以光的频率，因此频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越少，故A错误；B．光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故B错误；C．金属的逸出功只与金属本身的性质有关，故C错误；D．由可知，极限频率越大的金属材料的逸出功越大，故D正确。故选D。8．D【详解】试题分析：介质对不同频率的色光折射率不同，频率越高折射率越大，通过三棱镜后偏折得越厉害.由题图可知，经玻璃三棱镜分别射向金属板a、b、c的三束光，频率依次升高.a、b、c是相同的金属板，发生光电效应的极限频率是相同的，b板有光电子放出时，说明金属的极限频率低于射向b板的光的频率，但不能确定其值是否也低于射向a板的光的频率，则c板一定有光电子放出，a板不一定有光电子放出.故正确选项为D故选D9．A【详解】乙丙两个的遏止电压相等，且大于甲光的遏止电压，根据知乙丙两光照射产生光电子的最大初动能相等，大于甲光照射产生的光电子最大初动能；根据光电效应方程知逸出功相等，知乙丙两光的频率相等，大于甲光的频率；所以乙丙两光的光子能量相等大于甲光的光子能量；甲光频率小于乙丙两光的频率，则甲光的波长大于乙丙两光的波长，故A正确，B、C、D错误；故选A。10．C【详解】由图可知，当某种频率的光照射到光电管时，电流表A的示数为零，说明没有发生光电效应或光电管反向电压大于遏止电压，所以为了电流表A有示数，可采用的有效方法改用频率更大的光照射。增加光照时间和增大入射光的强度不会让电流表A有示数，将变阻器的触头c向a端移动，反向电压会更大，也不会让电流表A有示数，故C正确，ABD错误。故选C。11．D【详解】A．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，紫外线的频率更大，所以改用紫外光照射K，电流表中有电流通过，则A错误；B．只增加该可见光的强度，电流表中通过的电流将变大，所以B错误；C．若将滑动变阻器的滑片移到A端，电流表中也有电流通过，因为是正向电压，只要发生光电效应就有光电流通过，所以C错误；D．如果光电流已经达到饱和光电流，则增大电压，光电流将保持不变。所以若将滑动变阻器的滑片向B端移动，电流表示数可能不变，所以D正确；故选D。12．A【详解】A．红色光的波长较长，而频率较小，所以比其他可见光更容易发生衍射，A正确．B．由知红光比其他可见光的光子能量更小，B错误．C．发生干涉的条件是两束光同频、同向、同相位，与光的颜色无关，故C错误．D．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，红色光的频率小，不容易发生光电效应，故D错误．故选A．13．A【详解】A．在光电效应中，遏止电压与入射光的频率有关，入射光的频率越大，遏止电压越大，丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，丙光的频率大于乙光的频率，A正确；B．甲光和乙光的遏止电压相同，则它们的频率相同，B错误；C．不同金属的截止频率不同，同一金属的截止频率相同，与入射光无关，所以乙光和丙光照射的阴极材料截止频率相同，C错误；D．根据甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，D错误。

故选A。14．D【详解】A．由光电效应方程及遏止电压的关系可得b、c两种光的遏止电压相同，故频率相同，a光的遏止电压较小，频率较低，A错误；B．最大光电流与光强成正比，对比乙图可知，b光较强，B错误；C．由A的分析可知，a光频率较低，若b光为绿光，a光不可能是紫光，C错误；D．图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，增大光电管两端电压，且为正向电压，电流表的读数可能增大，但不会超过饱和光电流，D正确。故选D。15．AD【详解】A．光电子从K极射出，然后在光电管中被加速，故a应为电源的正极，故A正确；BCD．只有照射K的光频率足够大，才能在K极发生光电效应，从而产生电流，经放大器放大后通过电磁铁，衔铁才被电磁铁吸引，故D正确，BC错误。故选AD。16．AD【详解】A.所加的电压，使光电子到达阳极，则灵敏电流表中有电流流过，且可能处于饱和电流，当滑片向B端移动时，电流表读数有可能不变；当滑片向A端移动时，所加电压减小，则光电流可能减小，也可能不变，故A正确，B错误；C.若用红外线照射阴极K时，因红外线频率小于可见光，但是不一定不能发生光电效应，电流表不一定没有电流，故C错误；D.若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，紫外线的频率大于黄光的频率，则光子数目减小，电流表读数减小，故D正确；故选AD。17．AC【详解】试题分析：将电池正的极性反转，光电管中仍然有光电子产生，只是电流表读数可能为零，故A正确；用较低频率的光来照射，可能不会发生光电效应，B错误；触头c向b端移动，只是导致阳极与阴极的电压减小，电场力也减小，电子获得的加速度减小，