1、2012年粤教版高中物理选修 3-5 2.1光电效应练习卷与答案（带解析） 选择题 按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为 ra的圆周轨道上自发地直接跃迁到一个半径为 rb的圆周轨道上， ra rb，在此过程中 A原子要发出一系列频率的光子 B原子要吸收一系列频率的光子 C原子要发出某一频率的光子 D原子要吸收某一频率的光子 答案： C 试题分析：氢原子从高轨道低轨道跃迁时要辐射光子，从低能级向外跃迁时要吸收光子或能量，所以 C对。 考点：原子的跃迁 点评：玻尔理论适用于氢原子。能级的跃迁会有能量的吸收或辐射，这是本题的关键。 如图所示， a、 b是两束频率不同的单色光，当它们从真空中以相同
2、的入射角射入玻璃中，发生了如图所示的折射，则下面说法中正确的是（ ） A玻璃对光束 a的折射率大 B若光从玻璃射向空气，光束 a的临界角比光束 b的临界角大 C光束 a中的光子的能量较小 D在玻璃中光束 a的波长较长 答案： BC 试题分析：由光路图可知折射角，由折射定律可知两光的折射率的大小关系；则可知频率、波长、波速及临界角的大小时关系；由传播速度可求得光的传播时间 由折射光路知， b 光线的折射率大，频率大，波长小，在介质中的传播速度小，产生全反射的临界角小，故 AD错误 B正确；， 根据 E= ，所以折射率大的，能量大，所以 a光的能量小。故 C对； 所以答案：选 BC。 考点：折射率
3、 波长 波速 能量之间的关系 点评：光的折射率、频率、光速、临界角的对应关系需清楚，有些学生弄不清它们之间的关系，得出错误的答案：属于中等难度题，属于常考 的题型 如图所示，用一束光照射光电管时，电流表 A中有一定读数，下列措施中有可能使电流表的示数增大的是（ ） A增大入射光的频率 B增大入射光的强度 C滑片 P向右移动 D滑片 P向左移动 答案： BD 试题分析：电流表的示数等于单位时间内通过的电子数，而发生光电效应时，一个光子换出一个电子。所以光电子数等于光子数，所以要想增加光电流，需要增大光子个数： 频率只是决定光子的能量，不能增加数量。 A错；频率不变，增大光强，就是增加了光子数，所
4、以 B对， 滑片向左滑动增加了加速电场的电压，是光电子运动的速度加快，那么单位时间到达阴极的电子数增加，所以光电流增大，所以 C错， D对。 故答案：选 BD. 考点：光电效应 光电管 点评：解决本题关键掌握光电效应方程以及理解光的强度的概念。 某介质中光子的能量是 E，波长是 ,则此介质的折射率是（ ） A E/h B E/ch C ch/E D h/E 答案： C 试题分析：光子能量为： E=hv= ，解得 在真空中光速为 c, 根据 故答案：选 C. 考点：折射率 波长 波速和能量的关系 点评：本题关键是掌握光子能量的表达式，比较简单，要明确光子能量、波长、频率、光速等之间关系 用导线把
5、验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是（ ） A有电了从锌板飞出 B有光子从锌板飞出 C验电器内的金属箔带正电 D验电器内的金属箔带负电 答案： AC 试题分析：光电效应是指光子照射下，金属表面的电子脱离原子核的束缚逸出金属表面的现象，金属从而带上了正电，所以 A对，验电器是检验物体带电与否的，验电器上的电子转移到金属上，所以验电器带负电， C对； 故答案：选 AC。 考点：光电效应 点评 ：解决本题的关键知道发生光电效应时有光电子从金属中飞出，属于基础题。 光照射到某金属表面，金属表面有光电子逸出，则 ( ) A若入射光的频率增加，光的强度减弱，那么逸出电子的最大初动能可能不
6、变 B若入射光的频率不变，光的强度减弱，那么单位时间内逸出电子数目减少 C若入射光的频率不变，光的强度减弱到不为零的某一数值时，可能不再有电子逸出 D若入射光的频率增加，而强度不变，那么单位时间内逸出电子数目不变，而光电子的最大初动能增大 答案： B 试题分析：发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率光的强弱不影响光电子的能量，只影响单位时间内发出光电子的数目 发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率若入射光的频率增加，根据 电子的最大初动能一定变大所以 A错； 若入射光的频率不变，光电效应发生，光的强度减弱，那么单位时间内逸出电子数目减少，对； 只要频率大于金属的极限频率，那么一定会
7、有光电子逸出， C错； 频率增加，光子的最大初动能一定变大，光照强度不变，则单位时间内照射的光子数减少，所以逸出的光电子数减小， D错。 故答案：选 B 考点：光照强度 光电效应 点评：光照强度是指单位时间内照在单位面积上的光子的能量，就与频率有关又与光子数目有关，这是易错点。需要理解记忆。 用光照射金属表面，没有发射光电子，这可能是 ( ) A入射光强度太小 B照射的时间太短 C光的波长太短 D光的频率太低 答案： D 试题分析：发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，遏制电压与最大初动能有关，入射光的频率越大最大初动能越大光强不一定能发生光电效应，不一定有光电流，光电流与光照强度无关所
8、以在光的频率大于极限频率的前提下，光的强度越大，光电流才会越大，所以 D对，其余均错。 故答案：选 D 考点：光电效应 点评：解决本题关键掌握光电效应的条件和规律知道光电流的大小在发生光电效应的前提下，与入射光的强度有关。 下列哪些说法是正确的是 A光子说完全否定了波动说 B光的波粒二象性是指光与宏观概念中的波与粒子很相 似 C光的波动说和光子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有不能解释的实验现象 D光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识 答案： CD 试题分析：光具有波粒二象性，光子说只是一种特性的说法，并没有否定波动说， A错； 光的波粒二象性是指光与宏观概念中的波与粒子不同， B错；
9、光的波动说和光子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有不能解释的实验现象，正确。 光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识，对。 故答案：选 CD 考点：光的波粒二象性 点评：宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的可以 体现波动性，波长短可以体现粒子性 对光电效应的解释，正确的是 A金属内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 B如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了 C发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 D由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同
10、金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同 答案： BD 试题分析：光电效应的条件是当入射光的频率大于金属的截止频率，或入射光的光子能量大于逸出功，就会发生光电效应，与入射光的强度无关 金属内的每个电子吸收一个光子，获取能量，若足够克服金属做功，就能逸出金属，若不够克服金属做功，就不会逸出金属，不会发生积累故 A错误 根据光电效应的条件可知，入射光子的能量小于电子脱离某种金属所做功的最小值，不能发生光电效应故 B正确 最大初动能与光照无关，故 C错误； 不同的金属逸出功不同，截止频率不同，则发生光电效应的入射光的最低频率不同故 D正确 故选 BD 考点 :光电 效应 光电效应方程 点评：解决本
11、题的关键掌握光电效应的条件，当入射光的频率大于金属的截止频率，或入射光的光子能量大于逸出功，就会发生光电效应与入射光的强度无关 处于基态的氢原子被一束单色光照射后，能辐射出三种频率分别为 1、 2、 3的光子，且 1 2 3，则 射光的频率可能为 A 1 B 2+ 3 C 2 D 3 答案： AB 试题分析：在基态氢原子被照射后，由于只发出三种频率的光，所以只有三个能级，即氢原子从基态跃迁到第三能级，然后从第三能级跃迁到第一能级时发出频率为 v1的光，第三能级跃迁到第二能级时发出频率 v3的光，第二能级跃迁到第一能级时发出频率 v2的光 .所以入射光的频率等于 v1， A对； 又因为 所以 v
12、1= 2+ 3， B对； 故答案：选 AB 考点：能级跃迁 能量与频率的关系 点评：明确原子吸收光子是量子化的，会求能级差是求这类问题的基础 激光器输出功率为 P瓦，它每秒发出的光子数为 A Ph/c B P/hc C Pc/h D Pc/h 答案： B 试题分析：根据激光器输出功率，算出每秒灯泡释放出的能量除以每个可见光光子能量即可得出结果 激光器在 1 s内所放出的能量为 E，则 E=Pt=P J 所以每秒放出的可见光光子数为 n= = 故答案：选 B 考点：本题关键要掌握光子的能量公式 E=h，及光在真空中传播的速度公式c=f 点评：微观世界光子的能量和宏观世界灯泡释放的能量之间的关系是
13、遵循能量守恒，所不同的是微观世界光子的能量比较理想化，是一份一份的，符合 h，建模之后就是比较简单的基础题 填空题 某原子的核外电子从第三能级跃迁到第二能级时能辐射出波长为 1的光，从第二能级跃迁到第一能级时能辐射出波长为 2的光，则电子从第三能级跃迁到第一能级时能 发出波长为 _的光 答案： 12/（ 1+2） 试题分析：由玻尔跃迁假设可得 两式相加得 故氢原子由 3能级向 1能级跃迁，辐射光子 又 则 = 解得辐射光子的波长 考点：玻尔能级跃迁 光子能量 点评：氢原子在跃迁时，发光的光子能量等于能级间的差值，则设出三个能级即可表示出辐射光子的能量关系，由 E= 可明确波长关系 一单色光在某
14、种介质中的传播速度为 1.5108m/s，它在介质中的波长为300nm，这种光的频率为 _Hz，在真空中的波长为 _这种光子的能量为 _J 答案： 1014， 610-7， 3.310-19 试题分析：已知光在介质中的传播速度和波长，由波速公式求解光的频率光在介质与在真空中频率相同，光在真空中速度为 c=3108m，再由波速公式求解光在真空中的波长 已知光在介质中的传播速度 v=1.5108m/s，在介质中的波长为 =300nm=310-7m，由公式 v=f得 光的频率为 f= = Hz=51014Hz 光在介质与在真空中频率相同，光在真空中速度为 c=3108m，由 c=0f得 在真空中的波
15、长 0= =610-7m 这种光的能量为： E= =3.310-19J 考点：光子的能量 波长 频率和波速的关系 点评：本题首先识记波速的公式，其次要抓住同一列波在不同介质中频率相同的特点，属于基础题，应该熟练掌握。 已知铯的极限频率 4.5451014Hz钠的极限频率为 6.0001014Hz，银的极限频率为 1.1531015Hz，铂的极限频率为 1.5291015Hz当用波长为 0.375m的光照射它们时，可发生光电效应的物质是 _ 答案：铯和钠 试题分析：由波速公式 c= 得 ，则波长为 0.375 m的光频率为： =81014 Hz， 比较题目所给数据，可知该光子频率大于铯、钠的极限
16、频率， 故可发生光电效应的金属是铯、钠 考点：光电效应 极限频率 点评：本题关键是掌握光电效应产生的条件，简单但是学生们易错，属于基础题。 发光功率为 P的点光源，向外辐射波长为 的单色光，均匀投射到以光源为球心、半径为 R的球面上已知普朗克常量为 h，光速为 C，则在球面上面积为 S的部分，每秒钟有 _个光子射入 答案： 试题分析：根据发光功率，计算出每秒钟释放的光子数，再根据球形辐射模型计算照在球面上的光子数 由 得 每秒钟放出的光子均匀分散在半径为 R的球面上， 则在面积为 S的部分，每秒钟接收到的光子为 考点：波长 波速 能量的关系 点评：微观世界光子的能量和宏观世界灯泡释放的能量之间
17、的关系是遵循能量守恒，所不同的是微观世界光子的能量比较理想化，是一份一份的，符合 h，建模之后就是比较简单的基础题 计算题 用频率为 6.001014Hz的光照射钠片，恰可使钠发生光电效应，现改用频率为 8.001014Hz的紫外线照射，飞出的光电子的最大初动能应该为多少？ 答案： .3310-19J 试题分析：根据能量守恒 定律可得 ，其中 由以上公式代入数值可得 Ekm=1.3310-19 J 考点：光电效应方程 点评：根据光电效应方程 EKm=h-W0，可知道光电子的最大初动能与什么因素有关；解决本题的关键熟练掌握光电效应方程 EKm=h-W。 氢原子的核外电子可以在半径为 2.1210-10m的轨道上运动，试求在这个轨道上运动时，电子的速度是多少？（ me=9.110-30kg） 答案： .2106m/s 试题分析：氢原子中电子绕原子核做匀速圆周运动时，由原子核的库仑引力提供电子的向心力，根据库仑定律和牛顿定律列方程求解电子的速度，再求解电子的动能 解答：解：根据牛顿第二定律得 k =m 电子的速度为 v= = =1.2106m/s 考点：圆周运动的规律 库仑定律 点评：对于匀速圆周运动，分析向心力的来源是关键基础题，要熟悉动能与向心力之间的联系
