6.2 光电效应——高二物理教科版（2019）选择性必修三同步课时作业
1.已知a、b两种单色光的波长之比为2:3，它们都能使逸出功为的某种金属发生光电效应，所产生的光电子的最大初动能分别为、，则( )
A.a、b两种光的频率之比为2:3
B.a、b两种光的光子能量之比为9:4
C.a、b两种光的光子动量之比为2:3
D.这种金属的逸出功为
2.如图甲所示的光电管是基于光电效应的一种光电转换器件，光电管可将光信号转换成电信号，在自动控制电路中有广泛应用。光电管的基本工作原理如图乙所示，当有光照在金属极k上，电路导通；无光照射时，电路不通。下列说法正确的是( )
A.只要照射到金属k极上的光足够强电路就能导通
B.只有入射光的频率小于某一定值，电路才能导通
C.电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从下向上
D.电路导通情况下，光照越强，电阻R上的电压越大
3.如图1所示为研究光电效应的电路图，用某单色光照射时发生光电效应；图2是a、b两单色光照射光电管时光电流与电压的关系图像，下列说法正确的是( )
A.利用图1所示电路可以验证图2中的图像
B.实验中仅将P向右滑动，电流计示数有可能不变
C.实验中仅将P滑至左端，电流计示数一定为零
D.图2中，a光的波长大于b光的波长
4.如图所示为演示光电效应的实验装置，用光强相同、频率差距较大的单色光a、b分别照射光电管的K极，得到a的反向遏止电压比b的大，则两种单色光分别实验时，得到的电流的示数I和对应电压表的示数U关系图像，正确的是( )
A. B.
C. D.
5.光电管是一种将光信号转换为电信号的器件，在通信、医疗、安防监控等领域应用广泛。将光电管接入图示电路中，用频率为v的光照射K板，调节滑动变阻器的滑片P，当灵敏电流计G的示数为0时，电压表V的示数分别为U，此电压通常也称为遏止电压。已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，下列说法正确的是( )
A.光电子从K板逸出后的初动能与遏止电压成反比
B.若增大入射光的强度，遏止电压会增大
C.K板材料的逸出功为
D.若仅增大入射光的频率，使G的示数为0，则需向左调节滑片P
6.如图，某学习小组同学重做教材上的物理实验，用紫外线照射本来带电的金属锌板，发现静电计指针张角变小，下列说法正确的是( )
A.静电计指针张角变小说明紫外线让静电计发生了光电效应
B.如果减小紫外线照射强度，重做该实验，锌板可能不会发生光电效应
C.换用红外线照射锌板，也会出现图示现象
D.为了实现上述实验效果，锌板在实验前应该带负电
7.某兴趣小组设计了一种光电烟雾报警器，其结构和原理如图所示。光源向外发射某一特定频率的光，发生火情时有烟雾进入报警器内，会使部分光改变传播方向，绕过挡板进入光电管从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，电流大于就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑动变阻器的滑片P处于图示位置，烟雾浓度增大到n时恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管接收到的光子数越多。下列说法可能正确的是( )
A.光线绕过挡板进入光电管利用了光的折射
B.为提高光电烟雾报警器的灵敏度，可以将滑片P向右移动少许
C.仅将电源的正负极反接，在烟雾浓度为n时也可能触发报警
D.报警器恰好报警时，将滑片P向右移动后，警报有可能会被解除
8.如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，某同学分析可能的原因有①入射光太弱；②入射光波长太长；③光照时间太短；④电源正负极接反。下列选项中，均有可能的是( )
A.①③ B.②④ C.①② D.③④
9.智能手机带有光线传感器，可以自动调整亮度，光线传感器的工作原理是光电效应。下列关于光电效应的说法正确的是( )
A.发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B.在研究光电效应饱和电流时，由可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度v越大，饱和电流越大
C.入射光频率为ν时，刚好发生光电效应，将入射光频率变为时，光电流的遏止电压为
D.用一束单色光分别照射两种金属，若照射A得到的光电子的最大初动能比照射B得到的光电子的最大初动能大，则金属A的截止频率比金属B的截止频率高
10.某科技小组用如图所示的电路研究“光电效应”现象，现用频率为v的红光照射光电管，有光电子从K极逸出。下列说法正确的是( )
A.使用蓝光照射比红光照射需要克服的逸出功更大
B.仅增大入射光的强度，从K极逃逸出的电子的最大初动能可能增大
C.当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流表示数可能先增大后保持不变
D.将电源正负极反接后当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流表示数不变
11.在光电效应实验中，用频率为的单色光P照射光电管，如图所示，电路中有电流通过。表中给出了几种金属的逸出功，已知普朗克常量为，光在真空中的速度为，则下列说法正确的是( )
材料 铯 钾 钙 镁 铍
1.9 2.3 3.2 3.7 3.9
A.铯的极限频率大于铍的极限频率
B.用单色光P照射金属镁时一定会发生光电效应
C.电路中流过电流表G的电流方向是从a到b
D.用单色光P照射金属铯比照射金属钙逸出的光电子的最大初动能小
12.某探究小组的同学在研究光电效应现象时，用a、b、c三束光照射到图甲电路阴极K上，电路中电流随电压变化的图像如图乙所示，已知a、b两条图线与横轴的交点重合，下列说法正确的是( )
A.c光的频率最小
B.a光的频率和b光的频率相等
C.若三种光均能使某金属发生光电效应，则用c光照射时逸出光电子的最大初动能最小
D.照射同一种金属时，若c光能发生光电效应，则a光也一定能发生光电效应
13.下列关于光电效应的叙述不正确的是( )
A.对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于等于这个频率，才能产生光电效应
B.光电流的大小与入射光的强度有关
C.用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的最大初动能要大
D.光电效应几乎是瞬时发生的
14.光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波的照射下，某些物质内部的电子会逸出而形成电流。如果用频率为ν的光照射某金属表面，逸出光电子的最大初动能为E；若改用频率为的另一种光照射该金属表面，逸出光电子的最大初动能为。已知普朗克常量为h，则为( )
A. B. C. D.
15.图像可以直观地反映物理量之间的关系。如图甲所示的是光电管中光电流与电压关系图像，图乙是c、d两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，下列说法正确的是( )
A.甲图中，a光的波长大于b光的波长
B.甲图中，a光的波长可能等于b光的波长
C.乙图中，金属c的逸出功小于金属d的逸出功
D.乙图中，金属c的逸出功可能等于金属d的逸出功
答案以及解析
1.答案：D
解析：AB.根据公式
可得，a、b两种光的频率之比为3:2，所以光子能量之比为3:2，故AB错误；
C.根据公式
可得，a、b两种光的光子动量之比为3:2，故C错误；
D.根据光电效应方程可得
联立可得
故D正确。
故选D。
2.答案：D
解析：AB.当入射光的频率大于截止频率时，金属k极就能发生光电效应，即电路可以导通，光强增大而频率小于截止频率不会发生光电效应，故AB错误；
C.电路导通情况下，即光电子的运动方向向左，光电管内的电流方向向右，所以通过电阻的电流方向是从上向下，故C错误；
D.电路导通情况下，光照越强，电流越大，所以电阻R上的电压越大，故D正确。
故选D。
3.答案：B
解析：A.图1所示电路即光电管所加电压为正向电压，所以只能验证图2图像中第一象限的电压和电流的关系，故A错误；
B.仅将P向右滑动，若已达到饱和电流，电流计示数有可能不变，故B正确；
C.实验中仅将P滑至左端，只要能产生光电效应，则一定有光电流，即电流计示数就不为零，故C错误；
D.由图可知，a光的截止电压大，所以a光频率大，波长短，故D错误。
故选B。
4.答案：B
解析：a的反向遏止电压比b的大，由
可知a的频率比b高，a的光子能量大，在光强相同的情况下，单位时间照射到K上b的光子数多，打出的光电子数多，饱和电流大。
故选B。
5.答案：C
解析：A.由动能定理可得
所以光电子从K极逸出后的最大初动能与遇止电压U成正比，故A错误；
B.由爱因斯坦光电效应方程得
化简得
遏止电压与入射光的强度无关，故B错误；
C.由
可知
故C正确；
D.由
可知，增大入射光的频率，遏止电压也增大，若使G的示数为0，需向右调节滑片P，故D错误。故选C。
6.答案：D
解析：AB.紫外线使锌板发生光电效应，而且即使降低紫外线强度，光电效应依然正常发生，不过单位时间逸出的光电子数量减少而已，故AB错误。
C.如果将紫外线更换为红外线，频率变低，小于极限频率，锌板不会发生光电效应，故C错误；
D.由于光电效应使金属表面电子逸出，为了实验效果更加明显，锌板应该带负电，待电子逸出后，静电计指针张角减小，故D正确。故选D。
7.答案：B
解析：A.光电烟雾报警器利用了烟雾对光的散射，是光的反射原理，故A错误；
B.将滑片P向右移动少许，可增加光电管的正向电压，从而增加光电流，提高光电烟雾报警器的灵敏度，故B正确；
C.图中光电管两端加的是正向电压，若正负极反接则光电管两端加负向电压，光照强度一定时，根据光电流与电压的关系，可知接正向电压在单位时间内会比接负向电压有更多光电子到达A极，所以反接后光电流会减小，在烟雾浓度为n时无法触发报警系统，故C错误；
D.恰好报警时将滑片P向右移动，会增大两极间的正向电压，不可能降低报警器的灵敏度，所以不会解除警报，故D错误。
故选B。
8.答案：B
解析：设有光电流，可能是未发生光电效应（入射光频率低于极限频率，即波长大于极限波长）；有可能是发生了光电效应，但电路接入反向电压，达到遏止电压大小。与入射光强弱、光照时间无关，故选B。
9.答案：C
解析：发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率呈线性关系，A错误；在研究光电效应饱和电流时，光电管所加电压与饱和电流无关，饱和电流与光照强度有关，光照强度越大，饱和电流越大，B错误；入射光频率为ν时，刚好发生光电效应，由光电效应规律可知，将入射光频率变为时，由爱因斯坦光电效应方程可得，解得，由动能定理可得，解得遏止电压为，C正确；光子能量一定，光电子的最大初动能大，则金属的截止频率低，D错误。
10.答案：C
解析：A.逸出功由金属材料变身决定，金属一定，逸出功一定，可知，使用蓝光照射与红光照射需要克服的逸出功相等，故A错误;B.根据光电效应方程有可知，光电子的最大初动能由入射光的频率与逸出功共同决定，仅增大入射光的强度，从K极逃逸出的电子的最大初动能不变，故B错误；C.图中电压为加速电压，当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，加速电压逐渐增大。电流逐渐增大，当达到饱和电流后，电流保持不变，即电流表示数可能先增大后保持不变，故C正确；D.将电源正负极反接后，所加电压为减速电压，当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流先减小，当电压达到遏止电压后，电流为0，即电流表示数先减小后不变，故D错误。故选C。
11.答案：C
解析：A.由得，铯的极限频率小于铍的极限频率，故A错误；
B.单色光P的光子能量为
小于镁的逸出功，故用单色光P照射金属镁时一定不会发生光电效应，故B错误；
C.用单色光P照射光电管时，发生光电效应，产生光电子，流过电流表G的电流方向是从a到b，故C正确；
D.单色光P的光子能量大于铯和钙的逸出功，故用单色光P照射金属铯或钙时也一定会发生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程可知，用单色光P照射金属铯比照射金属钙逸出的光电子的最大初动能大，故D错误。故选C。
12.答案：B
解析：ABC.由图像可知，光电流为零时，遏止电压的大小关系为，根据，可知，三种光的频率大小关系为，用c光照射时逸出光电子的最大初动能最大，故AC错误，B正确；D.c光频率大于a光频率，c光能发生光电效应时，a光不一定能发生光电效应，故D错误。故选B。
13.答案：C
解析：A.根据产生光电效应的条件可知，对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于等于这个频率，才能产生光电效应，A不符合题意；B.入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，即影响光电流的大小，B不符合题意；C.红外线属于不可见光，且红外线的频率比可见光的频率小，根据光电效应方程知，产生的光电子的最大初动能小，C符合题意；D.根据光电效应的特点可知，光电效应几乎是瞬时发生的，D不符合题意。故选C。
14.答案：D
解析：由光电效应方程可得，，解得，故D正确，ABC错误。故选D。
15.答案：C
解析：AB.由图可知，a光的截止电压大，根据逸出功表达式,可知a光频率大，a光波长短，故AB错误；CD.由光电效应方程可知,能量守恒有,有,当频率相等时，由于金属c截止电压大，所以c的逸出功小，故C正确，D错误。故选C。
