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高考物理光电效应光子专项训练（有解析）
资料简介
高中物理考题精选（120）——光电效应 光子
1、如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，（直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5）。由图可知普朗克常量为___________Js，金属的极限频率为 Hz（均保留两位有效数字）
答案 6.5×10-34 （2分） 4.3×10-14 （2分）
2、如图所示，N为钨板，M为金属网，它们分别和电池两极相连，各电池的极性和电动势在图中标出。钨的逸出功为4.5eV。现分别用能量不同的光子照射钨板（各光子的能量在图上标出）。那么，下列图中有光电子到达金属网的是 （ ）
A．①②③ B．②③ C．③④ D．①②
答案 B
3、 (1)下列说法中正确的有________。
A．光电效应实验中，只要入射光足够强，就能产生光电流
B．卢瑟福的α粒子散射实验结果表明电子是原子的组成部分，原子不可再分的观念被打破
C．天然放射现象中的γ射线是原子核受激发产生的
D．放射性元素的半衰期由其原子核内部结构决定，与外界因素无关
E．氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，电势能减少
(2)科学家用质子轰击锂核的实验来验证“爱因斯坦质能方程”，已知质子轰击锂核Li能产生两个α粒子，mLi＝7.016u，mH＝1.0078u，mHe＝4.0026u,1u相当于931.5MeV，则此核反应的方程式为________，此核反应释放的核能为________MeV(保留3位有效数字)。
答案 (1)CDE (2)H＋Li→2He 17.3
[解析] (1) 在光电效应实验中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都不能产生光电流，A错；汤姆孙发现电子，打破了原子不可再分的观念，B错；γ射线是原子核受激发而产生的，C对；放射性元素的半衰期与温度以及化合状态等无关，由核本身的性质决定，D对；氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，电势能减少，E对。
(2)由题意及质量数和电荷数守恒知核反应方程式为H＋Li→2He，此核反应中的质量亏损为Δm＝mH＋mLi－2mHe＝0.0186U，此核反应释放的核能为17.3MeV。
4、在光电效应现象中，若某金属的截止波长为λ0，已知真空中的光速和普朗克常量分别为c和h，该金属的逸出功为多少？若用波长为λ(λW0时，才会有光电子逸出，νc＝就是该金属发生光电效应的截止频率，不同金属逸出功不同，故截止频率不同，故D正确；低于此频率时，不可能发生光电效应，所以A错误；B选项中应换用频率更高即波长短的入射光子，所以B错误；最大初动能与光照无关，故C错误．
10、用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用频率为v1的光照射时，遏止电压的大小为U1，当用频率为v2的光照射时，遏止电压的大小为U2． 已知电子电量的大小为，则下列表示普朗克常量和该种金属的逸出功正确的是（ ）
A. B.
C. D.
答案 AC
11、用如图所示的装置研究光电效应现象, 当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时, 电流表G的读数为0.2mA. 移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0. 则（ ）
A．光电管阴极的逸出功为1.8eV
B．电键k断开后,没有电流流过电流表G
C．光电子的最大初动能为0.7eV
D．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
答案 AC
12、如图所示，一验电器与锌板相连，现用一弧光灯照射锌板一段时间，关灯后，指针保持一定偏角（ ）
A、用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大
B、用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小
C、使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯照射锌板相同的时间，验电器的指针偏角将增大
D、使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器的指针一定偏转
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答案 BC
13、以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)( )
A．U＝－ B．U＝－
C．U＝2hν－W D．U＝－
答案 B 解析：根据题目信息可知，普通光源照射时，电子不能吸收一个光子而成为自由电子，但激光照射时，电子则可以吸收多个光子而成为自由电子，设电子吸收了n个光子，即nhν－W＝Ek，当光电子在反向电压的作用下使光电流减小到0时，有Ek＝eU，联立可得U＝，B项正确.
14、如图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，则下列说法正确的是( )
A．A光的频率大于B光的频率
B．A光的频率小于B光的频率
C．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．A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a
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答案 AC 解析：A光照射光电管时，电子由b流向a，即电流由a流向b，C对，D错．若入射光的频率降低，低于极限频率，则不会发生光电效应，A对，B错．
15、用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果换一种频率更大的光照射该金属，但光的强度减弱，则( )
A．单位时间内逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小
B．单位时间内逸出的光电子数增多，光电子的最大初动能减小
C．单位时间内逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能增大
D．单位时间内逸出的光电子数增多，光电子的最大初动能增大
答案 C 解析：根据光电效应方程E＝hν－W，换用频率更大的光照射该金属，光的强度减弱，则单位时间内逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能增大，C正确．
16、下列说法中正确的是 （ ）
A． 阴极射线来源于原子核
B． 光电效应表明了光具有粒子性
C． 玻尔原子模型中电子的轨道是可以连续变化的
D． 电子束通过铝箔形成的衍射图样证实了实物粒子的波动性
答案 BD 解：A、阴极射线来自核外电子，β衰变的电子来自原子核．故A错误．
B、光电效应说明光具有粒子性．故B正确．
C、玻尔原子模型中电子的轨道是不连续的．故C错误．
D、电子束通过铝箔形成的衍射图样证实了实物粒子的波动性．故D正确．
17、已知：功率为100W灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速，普朗克常量，假定所发出的可见光的波长都是560nm，计算灯泡每秒内发出的光子数。
答案 解析一波长为光子能量为
设灯泡每秒内发出的光子数为，灯泡电功率为，则
式中，是灯泡的发光效率。联立①②式得
代入题给数据得
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18、硅光电池是利用光电效应原理制成的器件。下列表述正确的是( )
A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置
B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出
C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关
D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应
答案 A 解析 硅光电池是把光能转变为电能的一种装置，A正确；是利用光电效应原理制成的器件，依据光电效应方程可见只有当入射光子的频率大于极限频率时才可能发生光电效应，B错误，C错误，D错误。
19、在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率的关系如图所示，A,C两点坐标已知，由图象可求( )
A．该金属的逸出功
B．该金属的极限频率
C．单位时间内逸出的光电子数
D．普朗克常量
答案 ABD 解：根据光电效应方程EKm=hγ-W0=hγ-hγ0知，图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量．横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，根据W0=hγ0可求出逸出功．单位时间内逸出的光电子数无法从图象中获知．故A、B、D正确，C错误．
故选ABD．
20、用金属钠作阴极的光电管，如图所示连入电路，已知能使电路中有光电流的最大波长为λ0，若用波长为λ(λ＜λ0)的紫外线照射阴极，求：(已知电子质量为m，电量为e，普朗克常量为h，光速为c.)
(1)阴极所释放光电子的最大初动能为多少?
(2)要使光电管中的光电流为0，滑片C应向左移还是向右移？当O、C间的电压U1为多大时，电流表中的电流为零？
答案 解：(1) 逸出功W0=
由爱因斯坦光电效应方程EK=hγ－W0 则光电子最大初动能EK=hγ－W0=h－h=hc(－)
(2)①向左移动，且到O点左侧
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使得eU1≥m时，就不能形成光电流了，即 (1分)
U1≥(－)
21、深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道．如图所示是一个航标灯自动控制电路的示意图．电路中的光电管阴极K涂有用可见光照射可发生光电效应的金属．下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在500nm～770nm (1nm＝10-9m )．
各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：
金属
铯
钠
锌
银
铂
极限频率(Hz)
4.545´1014
6.000´1014
8.065´1014
1.153´1015
1.529´1015
极限波长(mm)
0.6600
0.4995
0.3720
0.2600
0.1962
根据上图和所给出各种数据，你认为
（1）光电管阴极K上应涂有金属________；
（2）控制电路中的开关K应和__________（填“m”或“n”）接触；
（3）工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故．如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，这时电路中开关K应和_________接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生．
答案 （1）铯（2）n（3）m 各空2分
22、爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是 ( )
A．逸出功与ν有关
B．光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率成正比
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C．当νS′.当用弧光灯照射锌板上表面后，A、B板间一带电液滴恰好处于静止状态．试分析：
(1)液滴带何种电荷？
(2)用弧光灯再照射A板上表面，滴液做何种运动？
(3)要使液滴向下运动，应采取哪些措施？
答案 答案：(1)负电 (2)向上运动 (3)将B板向右移
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解析：(1)锌板受弧光灯照射发生光电效应，有光电子从锌板A的上表面逸出，而使A板带正电荷，接地的铜板B由于静电感应而带负电，A、B板间形成方向向下的匀强电场，由液滴处于静止状态知qE＝mg，所以液滴带负电．
(2)当再用弧光灯照射A板上表面时，光电效应继续发生，使A板所带正电荷增加，A、B板间场强增强，所以qE>mg，使液滴向上运动．
(3)要使液滴向下运动，即mg>qE，mg和q不变，则必须使E变小．因A板电荷量Q不变，则当B板向右移动，增大两板正对面积时，电容增大，两板间电势差减小，而d不变，故场强E变小，qE
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