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第十六章　第82练　光电效应
[分值：100分]
1~6题每小题7分，7题10分，共52分
1.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是(　　)
2.关于光电效应，下列说法正确的是(　　)
A.截止频率越大的金属材料逸出功越大
B.只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应
C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小
D.发生光电效应时，入射光的频率一定，入射光越强，单位时间内逸出的光电子数就越少
3.(2024·江西卷·2)近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED)，开创了国际上第三条LED技术路线。某氮化镓基LED材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20 eV(约3.52×10-19 J)，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，则发光频率约为(　　)
A.6.38×1014 Hz B.5.67×1014 Hz
C.5.31×1014 Hz D.4.67×1014 Hz
4.(2024·江苏淮安市开学考)如图所示为光电效应实验的电路图，用P光照射K极时，电流表有示数。改用照射强度与P光相同的Q光照射时，电流表示数为零，则(　　)
A.Q光频率大于 P 光频率
B.Q光频率一定小于金属电极K的截止频率
C.增大Q光照射强度，可使电流表示数不为零
D.用Q光照射时，减小电源电压，电流表示数可能不为零
5.(2025·江苏南通市检测)太阳能电池板是利用光电效应将光能转化为电能的设备，图甲是研究制作电池板的材料发生光电效应的电路图。用不同频率的光照射K极板发生光电效应，得到图乙中遏止电压Uc与入射光的频率ν间的关系图像。下列说法正确的是(　　)
A.增大入射光频率，K极板的逸出功增大
B.增大入射光频率，产生光电子的最大初动能减小
C.增大入射光强度，产生光电子的最大初动能不变
D.遏止电压Uc与入射光频率ν关系图像的斜率表示普朗克常量
6.(2021·江苏卷·8)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是(　　)
7.(10分)(2024·江苏苏锡常镇四市模拟)某同学用研究光电效应的实验装置测定普朗克常量，在不同光照下得到同一光电管两条光电流与电压之间的关系曲线如图所示。图线甲、乙与U轴交点坐标绝对值分别为U1、U2，对应入射光频率分别为ν1、ν2，电子的电荷量为e。求：
(1)(4分)入射光频率为ν1时，出射光电子的最大初动能；
(2)(6分)普朗克常量h。
8~10题每小题8分，11题11分，共35分
8.(2025·江苏南通市调研)在研究光电效应的实验时，当图甲中滑动变阻器的滑片P由位置a滑到位置b的过程中，对应的电流表的示数变化如图乙所示，则滑片移动过程中(　　)
A.电源的左端为正极
B.从K极射出的电子的最大初动能变大
C.到达A极的电子最大动能不变
D.单位时间内到达A极的电子数变多
9.(2024·海南卷·8)利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关，使S接1，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是(　　)
A.其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B.改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U1
C.其他条件不变，使开关S接2，电流表示数仍为零
D.光电管阴极材料的截止频率νc=ν1-
10.(2024·江苏徐州市模拟)在如图所示的真空管中，用强度为E(单位时间单位面积发出的能量)、波长为λ的光照射下面的金属靶，可以使电子从金属靶中逸出并打到上面的金属板收集器上。假设一个光子可以打出一个电子，金属靶的面积是S，电子的电荷量为e，光速为c，普朗克常量为h。下列说法正确的是(　　)
A.单位时间金属靶中逸出的电子数n=
B.单位时间金属靶中逸出的电子数n=
C.电路中的最大光电流I=
D.电路中的最大光电流I=
11.(11分)(2024·江苏省南京航空航天大学苏州附属中学二模)人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一光源以功率P均匀地向各个方向发射波长为λ的绿光，假设瞳孔在暗处的直径为d，且不计空气对光的吸收。普朗克常量为h，真空中光速为c。求：
(1)(4分)每秒射入瞳孔引起视觉所需的最低能量；
(2)(7分)眼睛最远在多大距离能够看到这个光源。
12.(13分)(2024·江苏南京市中华中学月考)宇宙飞船上的太阳帆在光压作用下，获得动力，实现星际航行。频率为ν的单色光垂直照射到镀铝帆板上，帆板几乎能反射所有光子。已知该帆板接收到的光辐射功率为P，普朗克常量为h，真空中光速为c，求：
(1)(6分)单位时间内作用在太阳帆上的光子数n；
(2)(7分)帆板所受的光压力大小F。
参考解析
1.A　[黑体辐射的特点是：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故选A。]
2.A　[逸出功W0＝hνc，W0∝νc，A正确；只有照射光的频率大于或等于金属截止频率，才能发生光电效应，与光照的时间无关，B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0知，最大初动能与入射光的频率和金属逸出功两个因素有关，入射光频率ν不确定时，无法确定Ek与W0的关系，C错误；发生光电效应的前提下，入射光的频率一定时，入射光越强，单位时间内逸出的光电子数越多，D错误。]
3.C　[根据题意可知，辐射出的光子能量ε＝3.52×10－19 J，由光子的能量ε＝hν得ν＝≈5.31×1014 Hz，故选C。]
4.D　[P光照射K极时电流表有示数，Q光照射时电流表示数为零，由此可知，Q光频率小于 P 光频率，A错误；Q光照射K极可能发生光电效应，但由于所加电压为反向电压，电子可能到达不了A极，电流表示数依然为零，故Q光频率可能大于金属电极K的截止频率；若发生光电效应则增大Q光照射强度不能改变所产生光电子的初动能，故电流表示数依然为零，B、C错误；用Q光照射时，减小电源电压，静电力对光电子做功减小，若Ek0>eU，有光电子到达A极，此时电流表示数不为零，D正确。]
5.C　[逸出功只与金属本身有关，与入射光频率无关，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W，光电子的最大初动能只与逸出功和入射光频率有关，与光照强度无关，相同情况下，增大入射光频率，产生的光电子的最大初动能增大，故B错误，C正确；由动能定理eUc＝Ek＝hν－W，变式得Uc＝ν－，斜率表示，故D错误。]
6.C　[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A极时动能的最大值Ekm＝Ue＋hν－hν截止，可知Ekm－U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ν1<ν2，则图像C正确，A、B、D错误。]
7.(1)eU1　(2)
解析　(1)由动能定理可得
－eU1＝0－Ekm
解得出射光电子的最大初动能
Ekm＝eU1
(2)图线甲，由光电效应方程有
hν1＝W0＋eU1
图线乙，由光电效应方程有
hν2＝W0＋eU2
联立解得h＝。
8.D　[由题图乙可知，当题图甲中滑动变阻器的滑片P由位置a滑到位置b的过程中，电流表的示数由Ia增大到Ib，光电流是由光电子定向移动产生的，说明加在A极与K极间的正向电压增大，即A极电势高于K极电势，因此电源的左端为负极，A错误；由爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hν－W0可知，K极的逸出功W0一定，光照频率ν一定，因此从K极射出的电子的最大初动能不变，与加速电压增大无关，B错误；A极与K极间的正向加速电压增大，光电子由K极射出到A极，由动能定理可得eU＝EkA－Ekm，解得EkA＝Ekm＋eU，即到达A极的电子最大动能变大，C错误；由题图乙可知，当滑动变阻器的滑片P由位置a滑到位置b的过程中，光电流随加速电压的增大由Ia增大到Ib，即光电流一直增大，因此由电流的定义可知，单位时间内到达A极的电子数变多，D正确。]
9.D　[当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程得eU1＝hν1－W0，故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A错误；改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于U1，故B错误；其他条件不变，使开关S接2，此时hν1>W0，可发生光电效应，故电流表示数不为零，故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程得eU1＝hν1－W0，其中W0＝hνc，联立解得光电管阴极材料的截止频率为νc＝ν1－，故D正确。]
10.C　[根据题意有ESΔt＝nhν，其中ν＝，所以单位时间金属靶中逸出的电子数为n＝，故A、B错误；电路中的最大光电流为I＝，故C正确，D错误。]
11.(1)6h　(2)
解析　(1)根据能量子的计算公式有E＝6h
(2)假设眼睛最远在R处能够看到这个光源，此时每秒进入瞳孔的光子数恰好为6，则P＝nh
×π()2＝6，
解得R＝。
12.(1)　(2)
解析　(1)根据Pt＝nthν
解得n＝
(2)光子的动量大小p＝
根据动量定理Ft＝ntp－nt(－p)
联立解得F＝。

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