課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十二）  光電效應(yīng)  光電效應(yīng)方程及其意義A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．當(dāng)光照射在某種金屬表面時(shí)，金屬表面有電子逸出。如果該入射光的強(qiáng)度減弱，頻率不變，則(　　)A．可能不再有電子逸出金屬表面B．單位時(shí)間內(nèi)逸出金屬表面的電子數(shù)減少C．逸出金屬表面的電子的最大初動(dòng)能減小D．從光入射到光電子逸出的時(shí)間間隔延長(zhǎng)解析：選B　入射光的頻率不變，則仍然能發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度減弱，單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少，光電流減弱，B正確；入射光的頻率不變，則光電子的最大初動(dòng)能不變，C錯(cuò)誤；光的強(qiáng)弱影響的是單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，并不影響單個(gè)光電子的逸出時(shí)間，D錯(cuò)誤。2.如圖所示為一真空光電管的應(yīng)用電路，關(guān)于電路中光電流的飽和值，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于光電管所加的正向電壓的大小D．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的光照時(shí)間解析：選B　若在光電管中發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。3．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的電路。當(dāng)用強(qiáng)度一定的黃光照射到光電管上時(shí)，測(cè)得電流表的示數(shù)隨電壓變化的圖像如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是(　　)A．若改用紅光照射光電管，一定不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)B．若改用藍(lán)光照射光電管，圖像與橫軸交點(diǎn)在黃光照射時(shí)的右側(cè)C．若用頻率更高的光照射光電管，則光電管中金屬的逸出功變大D．若照射的黃光越強(qiáng)，飽和光電流將越大解析：選D　根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，紅光的頻率小于黃光的頻率，紅光照射不一定發(fā)生光電效應(yīng)，但不是一定不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，藍(lán)光的頻率大于黃光的頻率，則光電子的最大初動(dòng)能增大，所以反向遏止電壓增大，圖像與橫軸交點(diǎn)在黃光照射時(shí)的左側(cè)，故B錯(cuò)誤；光電管中金屬的逸出功的大小是由材料本身決定的，與入射光的頻率無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；增加入射光的強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目增加，飽和光電流將越大，故D正確。4．在兩種金屬a和b的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量反向遏止電壓Uc與入射光子頻率ν的關(guān)系，下圖中正確的是(　　)解析：選D　根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0，又Ekm＝eUc，解得Uc＝ν－，則反向遏止電壓Uc與入射光子頻率ν的關(guān)系圖像是不過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)；對(duì)于不同的金屬逸出功W0不同，則兩圖像的斜率相同，截距不同。故D正確。5．用一束單色光照射A、B兩種金屬，若照射A得到光電子的最大初動(dòng)能比照射B得到光電子的最大初動(dòng)能大，則(　　)A．若增大光照強(qiáng)度，則光電子的最大初動(dòng)能增大B．金屬A的逸出功比金屬B的逸出功大C．金屬A的截止頻率比金屬B的截止頻率低D．得到的光電子在真空中運(yùn)動(dòng)的速度為光速解析：選C　根據(jù)光電效應(yīng)方程mv2＝hν－W＝hν－hν0，由題意可知金屬A的逸出功比金屬B的逸出功小，金屬A的極限頻率比金屬B的極限頻率低，增大光照強(qiáng)度，單色光的頻率不變，則光電子的最大初動(dòng)能不變，得到的光電子在真空中運(yùn)動(dòng)的速度小于光速，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。6．有a、b、c三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3。當(dāng)用a光束照射某種金屬板時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek，若改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek，當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)(　　)A．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為EkB．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為EkC．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為EkD．由于c光束光子能量較小，該金屬板不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)解析：選B　對(duì)a、b、c三束光由光電效應(yīng)方程有：－W＝Ek，－W＝Ek，由以上兩式得＝Ek，W＝Ek。當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)有：－W＝Ek－Ek＝Ek，B正確。7．人眼對(duì)綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530 nm 的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)。已知普朗克常量為6.63×10－34 J·s，光速為3.0×108 m/s，則人眼能察覺(jué)到綠光時(shí)所接收到的最小功率是(　　)A．2.3×10－18 W　　　　　 B．3.8×10－19 WC．7.0×10－10 W  D．1.2×10－18 W解析：選A　因每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)，所以察覺(jué)到綠光所接收的最小功率P＝，式中E＝6ε，t＝1 s，又ε＝hν＝h，可解得P＝ W≈2.3×10－18 W，A正確。8．光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可能形成光電流。表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。組次入射光子的能量/eV相對(duì)光強(qiáng)光電流大小/mA逸出光電子的最大動(dòng)能/eV第一組1234.04.04.0弱中強(qiáng)2943600.90.90.9第二組4566.06.06.0弱中強(qiáng)2740552.92.92.9 由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是(　　)A．兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光B．兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同C．若入射光子的能量為5.0 eV，逸出光電子的最大動(dòng)能為1.9 eVD．若入射光子的能量為5.0 eV，相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大解析：選B　由光子的能量E＝hν可知，若入射光子的能量不同，則入射光子的頻率不同，A正確。由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程hν＝W＋Ek可求出兩組實(shí)驗(yàn)的逸出功W均為3.1 eV，故兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)相同，B錯(cuò)誤。由hν＝W＋Ek，W＝3.1 eV，當(dāng)hν＝5.0 eV時(shí)，Ek＝1.9 eV，C正確。相對(duì)光強(qiáng)越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)射出的光子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，形成的光電流越大，D正確。9．紫光在真空中的波長(zhǎng)為4.5×10－7 m，問(wèn)：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射極限頻率為ν0＝4.62×1014 Hz的金屬鉀時(shí)能否產(chǎn)生光電效應(yīng)？(3)若能產(chǎn)生，則光電子的最大初動(dòng)能為多少？(h＝6.63×10－34 J·s)解析：(1)紫光光子的能量E＝hν＝h＝4.42×10－19 J。(2)紫光頻率ν＝＝6.67×1014 Hz，因?yàn)?/span>ν＞ν0，所以能產(chǎn)生光電效應(yīng)。(3)光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝hν－W＝h(ν－ν0)＝1.36×10－19 J。答案：(1)4.42×10－19 J　(2)能　(3)1.36×10－19 J B組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10.(多選)如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長(zhǎng)的倒數(shù)的關(guān)系圖像，由圖像可知(　　)A．圖像中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小波長(zhǎng)B．普朗克常量和光速的乘積hc＝Eλ0C．該金屬的逸出功等于－ED．若入射光的波長(zhǎng)為，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E解析：選BD　圖像中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最大波長(zhǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長(zhǎng)的倒數(shù)的關(guān)系圖像對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為Ek＝hc－W，由題圖可知Ek＝0時(shí)，hc＝Eλ0，選項(xiàng)B正確；由Ek＝hc－W，并結(jié)合關(guān)系圖像可得該金屬的逸出功W＝E，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若入射光的波長(zhǎng)為，由Ek＝hc－W，解得Ek＝hc－W＝3E－E＝2E，即產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E，選項(xiàng)D正確。11.研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，以頻率為ν的光照射光電管陰極K時(shí)，有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽(yáng)極A做減速運(yùn)動(dòng)。光電流i由圖中電流計(jì)G測(cè)出，反向電壓U由電壓表V測(cè)出。當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱(chēng)為遏止電壓Uc。在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖像中，錯(cuò)誤的是(　　)解析：選B　當(dāng)反向電壓U與頻率ν一定時(shí)，光電流與入射光強(qiáng)度成正比，A正確。遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖像應(yīng)為一條不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，B錯(cuò)誤。當(dāng)光強(qiáng)I和頻率ν一定時(shí)，反向電壓增大，光電流減小，若反向電壓超過(guò)遏止電壓Uc，則光電流為零，C正確。光電效應(yīng)發(fā)生所需的時(shí)間小于10－9 s，D正確。12．(2021·山東日照高二下期末)(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別在各自的實(shí)驗(yàn)室，用相同頻率的單色光分別照射鋅板和銀板的表面，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。對(duì)于這兩組實(shí)驗(yàn)，下列判斷正確的是(　　)A. 因?yàn)椴牧喜煌莩龉Σ煌?，所以遏止電?/span>Uc不同B．飽和光電流一定不同C．光電子的最大初動(dòng)能不同D．分別用不同頻率的光照射同種金屬之后繪制Uc-ν圖像(ν為照射光頻率，圖乙為其中一個(gè)小組繪制的圖像)，兩小組繪制的圖像的斜率可能不同解析：選AC　根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm可知，照射光的頻率相同，對(duì)于逸出功不同的材料，遏止電壓也不同，故A正確；雖然光的頻率相同，但光強(qiáng)不確定，所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，即飽和光電流可能相同，故B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知，頻率相同，逸出功不同，則光電子的最大初動(dòng)能也不同，故C正確；因?yàn)?/span>Uc＝－，知圖像的斜率為定值，即圖像的斜率相同，故D錯(cuò)誤。  13．幾種金屬的逸出功W0見(jiàn)下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣W0/(×10－19 J)7.265.123.663.603.41用一束可見(jiàn)光照射上述金屬的表面，已知該可見(jiàn)光的波長(zhǎng)的范圍為4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m·s－1。(1)請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)？(2)照射哪種金屬時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能最大？最大值是多少？解析：(1)波長(zhǎng)越小，光子頻率越大，根據(jù)最小波長(zhǎng)求出最大的光子能量。由E＝hν，ν＝，聯(lián)立得E＝h將λ＝4.0×10－7 m代入，解得E≈4.97×10－19 J。根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，入射光的頻率大于金屬的極限頻率可發(fā)生光電效應(yīng)，又極限頻率ν0＝，則可見(jiàn)光能使鈉、鉀、銣發(fā)生光電效應(yīng)。(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，Ekm＝E－W0，入射光的光子能量E越大，金屬的逸出功W0越小，則逸出的光電子初動(dòng)能越大。根據(jù)表格數(shù)據(jù)知，照射金屬銣時(shí)，逸出的光電子最大初動(dòng)能最大。將E＝4.97×10－19 J和W0＝3.41×10－19 J代入，解得Ekm＝1.56×10－19 J。答案：(1)能使鈉、鉀、銣發(fā)生光電效應(yīng)(2)銣　1.56×10－19 J

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