高中物理 光电效应习题及解析

光电效应

一、选择题

1.用如图所示装置做光电效应实验，下述正确的是（）

A. 光电效应现象是由爱因斯坦首先发现的

B. 实验现象揭示了光具有波动性

C.实验中，光电子从锌板逸出，验电器带正电

D. 实验中，若用可见光照射锌板，也能发生光电效应【答案】C 【解析】【详解】A、光电效应是由赫兹首先发现的，故A错误．B、光电效应现象揭示

了光具有粒子性，故B错误．C、光电效应现象中，光电子从锌板逸出，验电器带正电，故C正确．D、光电效应中应该用紫外线照射锌板，当用可见光时，频率降低，小于极限频率，则不满足光电效应反生条件．故D错误．故选C．

2.如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k 与入射光频率v 的关系图象，由图象可知，下列不正确的是

A. 图线的斜率表示普朗克常量h

B. 该金属的逸出功等于E

C. 该金属的逸出功等于hv 0

D. 入射光的频率为2v 0时，产生的光电子的最大初动能为2E

【答案】D

【解析】

A 、根据光电效应方程0

k h E W -=υ ，知图线的斜率表示普朗克常量h ，故A 正确；B 、根据光电效应方程，当0=υ时，k 0E W =-，由图象知纵轴截距E -，

所以0W E =，即该金属的逸出功E ，故B 正确；C 、图线与υ轴交点的横坐标是0

υ，0k h E W -=υ该金属的逸出功0h υ，故C 正确；D 、当入射光的频率为02υ时，根据光电效应方程可知，E h h ==-?=0

00k 2h E υυυ，故D 错误；本题选错误的故选D ．

3.如图所示，是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转．则以下说法正确的是（）

A. 将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数一定增大

B. 如果改用紫光照射该金属时，电流表无示数

C. 将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，电流表的示数一定增大

D. 将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零

【答案】D

【详解】A．滑动变阻器滑片向右移动，电压虽然增大，但若已达到饱和电流，则电流表的示数可能不变，故A错误；

B．如果改用紫光照射该金属时，因频率的增加，导致光电子最大初动能增加，则电流表一定有示数，故B错误；

C．将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，则光电子的最大初动能增加，但单位时间里通过金属表面的光子数没有变化，因而单位时间里从金属表面逸出的光电子数也不变，饱和电流不会变化，则电流表的示数不一定增大，故C错误；

D．电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑片向右移一些，此时的电压可能小于反向截止电压，则电流表仍可能有示数，故D正确．

4.用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．下列说法中正确的是( )

A. a光光子的频率大于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度

B. a光光子的频率小于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度

C. 如果使b光的强度减半，则在任何电压下，b光产生的光电流强度一定比a 光产生的光电流强度小

D. 另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b 光一定能使该光电管产生光电流

【答案】D

【解析】

试题分析：由图像可得b光照射光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b的频率大，光子的能量大．由图像可知，a光的饱和光电流大于b光，故a的光强大于b光，故AB错误；如果使b光的强度减半，则只是b光的饱和光电流减半，在特定的电压下，b光产生的光电流强度不一定比a光产生的光电流强度小，选项C错误；因b光的频率大于a光，故另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流，选项D正确；故选D．

5.关于光电效应，下列说法正确的是

A. 光照时间越长光电流越大

B. 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

C. 金属中的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属

D. 不同频率的光照射同一种金属时，若均能发生光电效应，则频率越高，光电子的最大初动能越大

【答案】D

【解析】

A 、在发生光电效应的情况下，入射光的强度越高，单位时间内发出光电子的数目越多，光电流才越大，与光照时间长短无关；故A 错误．

B 、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少；故B 错误．

C 、每个电子

可以吸收一个光子，当它入射光的能量大于逸出功，就能逸出金属；故C 错误．

D 、根据光电效应方程得，Km 0

E hv W =-，当频率越高，光电子的最大初动能越大；故D 正确．故选D ．

6.现用某一光电管进行光电效应实验，当用频率为v的光照射时，有光电流产生．下列说法正确的是（）

A. 光照时间越长，光电流就越大

B. 减小入射光的强度，光电流消失

C. 用频率小于v的光照射，光电效应现象消失

D. 用频率为2v的光照射，光电子的初动能变大

【答案】D

【解析】

试题分析：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，根据光电效应方程知，光子频率越大，光电子的最大初动能越大，光强度会影响单位时间内逸出的光电子数目．光电流的大小与入射光的时间无关，入射光的强度越大，饱和光电流越大，故A 错误；发生光电效应时，能否发生光电效应与入射光的强度无关，减小入射光的强度，光电流不能消失，故B错误；用频率为v的光照射时，有光电流产生，用频率小于v的光照射，光电效应现象不一定消失，还要看入射光的频率是否小于极限频率．故C错误；根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，故D正确；

7.如图，当电键S 断开时，用光子能量为3.1eV 的一束光照射阴极K ，发现电流表读数不为零合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V 时，电流表读数为零由此可知阴极材料的逸出功为( )

A. 1.9eV

B. 0.6eV

C. 2.5eV

D. 3.1eV

【答案】C

【解析】 根据题意，当电压表读数大于或等于0.60V 时，即为反向电压为0.6V 时，从金属出来的电子，在电场阻力作用下，不能到达阳极，则电流表示数为零；根据动能定理，则有光电子的初动能为：k E qU 0.6eV ==；根据爱因斯坦光电效应方程有：eV eV eV E k

5.2

6.01.3h W 0=-=-=υ故A 、B 、D 错误，C 正确．故选C ．

【点睛】光电子射出后，有一定的动能，若能够到达另一极板则电流表有示数，当恰好不能达到时，说明电子射出的初动能恰好等于克服电场力做的功，然后根据爱因斯坦光电效应方程即可正确解答．正确理解该实验的原理和光电效应方程中各个物理量的含义是解答本题的关键，注意理解电流表示数为零的含义．

8.在光电效应实验中，分别用频率为v a 、v b 的单色光a 、b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a 和U b 、光电子的最大初动能分别为E ka 和E kb ．h 为普朗克常量．下列说法正确的是（ ）

A. 若v a ＞v b ，则一定有U a ＜U b

B. 若v a ＞v b ，则一定有E ka ＜E kb

C. 若U a ＜U b ，则一定有E ka ＜E kb

D. 若v a ＞v b ，则一定有kb

b ka E h E ->-υυa h 【答案】C

【解析】

【详解】AB ．由爱因斯坦光电效应方程0k E hv W =-可知，若W 0相同， v a ＞v b ，则E ka ＞E kb ，遏止电压用于反映最大初动能的大小；

k C E eU =， 则U a ＞U b ，故A 错误，B 错误；

C ．若U a ＜U b ，则E ka ＜E kb ，故C 正确；

D ．W 0=hv －

E k ，由于金属的逸出功由金属材料本身决定，故D 错误．

9.（多选）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是（）

A. 保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B. 入射光的频率变高，饱和光电流变大

C. 入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大

D. 保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．根据光电效应实验得出的结论：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，故A正确，B错误；

C．根据爱因斯坦光电效应方程得：入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故C正确；

D．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，保持入射光的光强不变，若低于遏止频率，则没有光电流产生，故D错误．

故选AC．

【点睛】本题主要考查光电效应．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，光的强弱只影响单位时间内发出光电子的数目；本题涉及的光电效应知识较多，很多结论都是识记的，注意把握现象的实质，明确其间的联系与区别；平时积累物理知识．

10.（多选）三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3（λ1＞λ2＞λ3）．分别用这三束光照射同一种金属．已知用光束2照射时，恰能产生光电子．下列说法正确的是（ ）

A. 用光束1照射时，不能产生光电子

B. 用光束3照射时，不能产生光电子

C. 用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多

D. 用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大

【答案】AC

【解析】

【详解】A 、B 、依据波长与频率的关系：υ

λc =

因λ1＞λ2＞λ3，那么3

21υυυ<<；由于用光束2照射时，恰能产生光电子，因此用光束1照射时，不能产生光电子，而光束3照射时，一定能产生光电子；故A 正确，B 错误．C 、D 、用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，而由光电效应方程：0k E hv W =-，可知，光电子的最大初动能与光的强弱无关；故C 正确，D 错误．故选AC ．

11.（多选）在做光电效应的实验时，某种金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能k E 与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图象可求出

A. 该金属的极限频率和极限波长

B. 普朗克常量

C. 该金属的逸出功

D. 单位时间内逸出的光电子数

【答案】ABC

【解析】

【详解】A C ．根据0k E hv W =-得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于E ．当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为h E h ==00W υ 由0

0c υλ=可求得极限波长，故A 、C 正确． B ．0

00

E υυ==W h 故B 正确． D ．单位时间内逸出的光电子数，与入射光的强度有关，故D 错误．

故选ABC ．

12.（多选）如图所示是甲、乙两种金属的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象，由图象可知（ ）

A. 无论用什么金属做实验，图象的斜率不变

B. 同一色光照射下，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大

C. 要获得相等的最大初动能的光电子，照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率大

D. 甲金属的逸出功比乙金属的逸出功大

【答案】AB

【解析】A 、根据0k E h W ν=-可以知道，k E ν-图象的斜率表示普朗克常量，无论用什么金属做实验，图象的斜率不变，故A 正确；

B 、同一色光照射,则入射光频率相等，根据0k E h W ν=-结合乙的逸出功比甲大可知，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大，故B 正确；

C 、根据0k E h W ν=-结合乙的逸出功比甲大可以知道，若k E 相等，则照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率小，故C 错误；

D 、逸出功：00W hv =，根据图象可知,乙的极限频率比甲大，故乙的逸出功比甲大，故D 错误。

13.（多选）某同学采用如图所示的实验装置研究光电效应现象．当用某单色光照射光电管的阴极K 时，会发生光电效应现象．闭合开关S ，在阳极A 和阴极K 之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的电压值U 称为遏止电压．现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为U 1和U 2，设电子质量为m 、电荷量为e ，则下列说法中正确的是（ ）

A. 用频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度v =12eU m

B. 阴极K 金属的逸出功W 0=hν1–eU 1

C. 阴极K 金属的极限频率νc =122112

U U U U νν-- D. 普朗克常量h =1221

()e U U νν-- 【答案】ABC

【解析】eU 1=12mv 2，用频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度v 12eU m

A 正确；由光电效应方程有hν1=eU 1+W 0，hν2=eU 2+W 0，得阴极K 金属的逸出功W 0=hν1–eU 1，得h =()

1212e U U νν--，B 正确，D 错误；

阴极K 金属的极限频率νc =0W h =122112

U U U U νν--，C 正确．

二、计算题

14.如图所示，相距为d 的两平行金属板A 、B 足够大，板间电压恒为U ，有一波长为λ的细激光束照射到B 板中央，使B 板发生光电效应，已知普朗克常量为h ，金属板B 的逸出功为W ，电子质量为m ，电荷量e ，求：

（1）光电子的最大初动能

（2）从B 板运动到A 板所需时间最短的光电子到达A 板时的动能．

解：(1)当光电子以最大初动能逸出，且方向垂直与B 板，所需的时间最短， 根据光电效应方程得,最大初动能为：

W -=λc

h E k

（2）能以最短时间到达A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面B 板的电子，设到达A 板的动能为E KA ；根据动能定理得：

K KA E E eU -=

则到达A 板的动能为：

W eU c

h eU E E K KA -+=+=λ