高中物理试题：光电效应（解析版）

专题3光电效应

1.（2020•天津）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理

论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（）

对溜验电器锌板紫外线灯

【答案】D

【详解】A.双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误；

B.光电效应实验，说明了光具有粒子性，故B错误；

C.实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C错误；

D.卢瑟福的a粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故D正确；

故选D。

2.（2023•海南）（多选）已知一个激光发射器功率为尸，发射波长为2的光，光速为c,普朗克常量为

则（）

A.光的频率为fB.光子的能量为?

C.光子的动量为?Pt（*

D.在时间，内激光器发射的光子数为

A

【答案】AC

【详解】A.光的频率

A

选项A正确：

B.光子的能量

he

选项B错误；

C.光子的动量

h

选项C正确；

D.在时间，内激光器发射的光子数

ptpa

n=—=-----

Ehe

选项D错误。

故选ACo

3.（2022・湖南）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（）

A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征

B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律

C.光电效应揭示了光的粒子性

D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性

【答案】C

【详解】A.波尔的量子化模型很好地解释了原子光谱的分立特征，A错误；

B.玻尔的原子理论成功的解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如

电子轨道的概念，还不能完全揭示微观粒子的运动规律，B错误；

C.光电效应揭示了光的粒子性，C正确；

D.电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，质子、中子及原子、分子均具有波动性，D错误。

故选C。

4.（2023•浙江）被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对

距地球为L的天体进行观测，其接收儿子的横截面半径为M若天体射向入眼的辐射儿子中，有？何＜1）倍

被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为u的N个光子。普朗克常量为爪则该天体发射频率为v

光子的功率为（）

A4Nl}hv2Nl3hvL；hvrjl?hv

fJD.

R~rj4R-N2R，N

【答案】A

【详解】设天体发射频率为y光子的功率为P,由题意可知

n兀R’

Ptx----X7；=Nhv

4兀1）'

其中/=ls,解得

n4Nl}hv

p=---:---

R，

故诜Ao

5.（2023•辽宁）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，

相应能级跃迁放出的光子分别设为①@©④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的

最大初动能为反，则（）

A.①和③的能量相等

B.②的频率大于④的频率

C.用②照射该金属一定能发生光电效应

D.用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于反

【答案】A

【详解】A.由图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可知①和③的能量相等，选项A正确；

B.因②对应的能级差小于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据七=加可知②的频率小于④

的频率，选项B错误；

C.因②对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于①，②的频率小于①，则若用①照射某金属

表面时能发生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应，选项c错误：

D.因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金属

表面时能逸出光电子的最大初动能为双，根据

%=仆%出功

则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大于反，选项D错误。

故选Ao

6.（2022•浙江）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于〃=3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用

这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（）

nE/cV

0C-------------------0

5---------------------0.54

4---------------------0.85

3----------------------1.51

2---------------------3.40

1--------------------13.6

A.逸出光电子的最大初动能为10.80eV

B.〃=3跃迁到〃=1放出的光了动量最大

C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应

D.用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到〃=4激发态

【答案】B

【详解】A.从〃=3跃迁到放出的光电子能量最大，根据

可得此时最大初动能为

Ek=9.8eV

故A错误；

B.根据

hhv

〃=丁=一

Zc

E=hv

又因为从〃=3跃迁到〃=1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；

C.大量氢原子从〃=3的激发态跃迁基态能放出C；=3种频率的光子，其中从〃二3跃迁到〃=2放出的光子能

量为

=3.4eV-1.5leV=1,89eV<2.29eV

不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；

D.由于从跃迁到〃=4能级需要吸收的光子能量为

AE=1.51eV-0.85eV=0.66eVw0.85eV

所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到〃=4激发态，故D错误。

故选B。

7.（2021•江苏）如图所示，分别月1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率匕（匕，保持入射

光不变，则光电子到达A极时动能的最大值4m随电压U变化关系的图像是（）

【详解】光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达人极时动能的最大值

可知演图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因匕＜%,则图像C正

确,ABD错误。

故选Co

8.（2023•浙江）（多选）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图I所示。

氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I,从能级3跃迁到能级2产生可见光H。用同一双缝干涉装置研

究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都

能产生光电效应。下列说法正确的是（）

A.图1中的H。对应的是I

B.图2中的干涉条纹对应的是H

C.I的光子动量大于II的光子动量

D.〃向。移动，电流表示数为零时I对应的电压表示数比H的大

【答案】CD

【详解】根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得

心口Ihe

E-E„=hv=——

nt,“2

可知，可见光I的频率大，波长小，可见光II的频率小，波长大。

A.可知，图1中的Ha对应的是可见光II,故A错误；

B.由公式有，干涉条纹间距为

AA.r=X,—I

d

由图可知，图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I,故B错误；

C.根据题意，由公式可得，光子动量为

hvh

可知，【的光子动量大于II的光子动量，故C正确；

D.根据光电效应方程及动能定理可得

eUc=hv-W0

可知，频率越大，遏止电压越大，则P向a移动，电流表示数为零时1对应的电压表示数比H的大，故D

正确。

故选CDo

9.（2022•天津）（多选）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b

两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（）

a光b光

|可见光（

长波短波微波红外线紫外线X射度/射线

A.若〃、力光均由氢原子能级跃迁产生，产生光的能级能量差大

B.若a、方光分别照射同一小孔发生衍射，。光的衍射现象更明显

C.若。、。光分别照射同一光电管发生光电效应，。光的遇止电压高

D.若“、”光分别作为同一双缝干涉装置光源时，。光的干涉条纹间距大

【答案】BD

【详解】由图中〃、匕两单色光在电磁波谱中的位置，判断出〃光的波长右大于〃光的波长4,。光的频率%

小于沙光的频率/。

A.若“、〃光均由氢原子能级跃讦产牛.，根据玻尔原子理论的频率条件

hv=En-Em

可知产生。光的能级能量差小，故A错误；

B.若〃、〃光分别照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条件，〃光的衍射现象更明显，故B

正确；

C.在分别照射同一光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程

eUc=Ek=hv-W（）

可知。光的遏止电压低，故C错误；

D.〃、匕光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条凫纹或暗纹的中心间距

Av=­A

d

可知。光的干涉条纹间距大，故D正确。

故选BDo

10.（2020•浙江）（多选）如图所示，波长为儿和儿的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光〃

和人则这两束光（）

A.照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能后必,＞£物

B.射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距人工,＞入E

C.在水中的传播速度匕＜以

D.光子动量儿〈儿

【答案】BD

【详解】A.根据光路图可知三棱镜对6光的偏折程度更大，所以〃光折射率大，频率高，波长短。根据光

电效应方程：

hv=Wa+EK

因为匕,〉匕，所以七生〉&,，故A错误；

B.根据双缝干涉条纹间距公式：

zkr=—2

d

因为人＞4，所以故B正确；

C.介质中传播速度：

c

v=­

n

因为外＞耳，所以心＞5，故C错误；

D.根据光子动量的公式：

h

P=-

因为A,＞4,,所以儿＞儿，故DiE确。

故选BD.

11.（2023•北京）在发现新的物理现象后，人们往往试图用不同的理论方法来解释，比如，当发现光在地球

附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现象后，科学家分别用两种方法做出了解释。

现象；从地面夕点向上发出一束频率为%的光，射向离地面高为，（远小于地球半径）的Q点处的接收相

上，接收器接收到的光的频率为y。

方法一：根据光子能量e=加=〃/（式中〃为普朗克常量，，"为光子的等效质量，C•为真空中的光速）和

重力场中能量