高中物理光电效应实验试题

诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯的主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为  10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P的位置不变，以下判断正确的是（ ）

A．光电管阴极材料的逸出功为4.5eV
B．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零
C．若用光子能量为12eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大
D．若用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零

在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（）

A．	甲光的频率大于乙光的频率
B．	乙光的波长大于丙光的波长
C．	乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．	甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

半圆形玻璃砖横截面如图，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a、b两束光

A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大

B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大

C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能

D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大

以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在短时间内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，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为v的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为v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．

B．

C．

D．

在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（）

A．	甲光的频率大于乙光的频率
B．	乙光的波长大于丙光的波长
C．	乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．	甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

有关近代物理知识，下列叙述中正确的是

A．碘－131的半衰期大约为8天，三个月后，碘－131就只剩下约为原来的1/2000

B．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子具有能量之外还具有动量

C．比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定

D．铀235裂变的方程可能为：U→Cs＋Rb＋10n

E．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定不大于入射光子的频率

（1）如图所示，用某单色光照射光电管的阴板K，会发生光电效应．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加在光电管上的电压，直至电流表中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为反向截止电压，现分别用频率为和的单色光照射阴极，测得反向截止电压分别为U₁和U₂．设电子的质量为m、电荷量为e，，下列说法正确的是     ．（选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A．频率为的光照射时，光电子的最大初速度为

B．频率为的光照射时，光电子的最大初速度为

C．阴极K金属的逸出功为

D．普朗克常数

E．阴极K金属的极限频率是
（2）如图所示，A、B两球质量均为m，其间有压缩的轻短弹簧处于锁定状态（A、B两球与弹簧两端接触但不连接）．弹簧的长度、两球的大小均忽略,整体视为质点,该装置从半径为R的竖直光滑圆轨道左侧与圆心等高处由静止下滑，滑至最低点时，解除对弹簧的锁定状态之后,B球恰好能到达轨道最高点，求：

①小球B解除锁定后的速度
②弹簧处于锁定状态时的弹性势能

在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如图，并记录相关数据。对于这两组实验，下列判断正确的是（填正确答案标号，选对1个给3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分0分）

A．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同

B．饱和光电流一定不同

C．光电子的最大初动能不同

D．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同

E．分别用不同频率的光照射之后绘制Uc～图像（为照射光频率，下右图为其中一小组绘制的图像），图像的斜率可能不同

用波长为的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是。由此可知，钨的极限频率是（）（普朗克常量），光速，结果取两位有效数字）

A．

B．

C．

D．

【物理一选修3-5】
（1）在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为v₀，现用频率大于v₀的光照射在阴极上，当在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零。由以上信息可知：光电子的最大初动能为_________；若入射光频率为v（v>v₀），则光电子的最大初动能为_________。

（2）如图所示，三个质量分别为3kg、1kg、1kg的木块A、B、C放置在光滑水平轨道上，开始时B、C均静止，A以初速度v₀=5m/s向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变。

①求B与C碰撞前B的速度大小。
②若A与B的碰撞时间约为0.01s，求B对A的作用力F。

如图所示是测定光电效应产生的光电子比荷的简要实验原理图，M、N两块平行板相距为d，其中N板受紫外线照射后，将在N板的上侧空间发射沿不同方向、不同初动能的光电子，有些落到M板形成光电流，从而引起电流计G的指针偏转，若调节R₀逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U时，电流恰好为零。切断开关，在MN间加垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感强度，也能使电流减小，当磁感强度为B时，电流恰为零。试求光电子的比荷e／m？

如图所示的四个实验示意图中，能揭示光的粒子性的是（ ）

如图所示是研究光电效应现象的实验电路，、为两正对的圆形金属板，两板间距为，板的半径为，且。当板正中受一频率为的细束紫外线照射时，照射部位发射沿不同方向运动的光电子，形成光电流，从而引起电流表的指针偏转。已知普朗克常量h、电子电荷量e、电子质量m。

（1）若闭合开关S，调节滑片P逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小。当电压表示数为时，电流恰好为零。求：
①金属板N的极限频率；
②将图示电源的正负极互换，同时逐渐增大极板间电压，发现光电流逐渐增大，当电压达到之后，电流便趋于饱和。求此电压。
（2）开关S断开，在MN间加垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零，求磁感应强度B至少为多大时，电流为零。

[选修3-5]
（1）关于下列四幅图的说法，正确的是        。

A.甲图为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，射线3为β射线
B.乙图中，电子处在n=2轨道上比处在n=4轨道上离核的距离近
C.丙图为α粒子散射实验示意图，卢瑟福根据此实验提出了原子核具有复杂结构
D.丁图为核反应堆示意图，它是利用了铀核聚变反应所释放的能量
（2）在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为v₀，现用频率大于v₀的光照射在阴极上，当在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零。由以上信息可知：光电子的最大初动能为_________；若入射光频率为v（v>v₀），则光电子的最大初动能为_________。

（3）如图所示，三个质量分别为3kg、1kg、1kg的木块A、B、C放置在光滑水平轨道上，开始时B、C均静止，A以初速度v₀=5m/s向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。

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，电流表示数不为零.移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，则（   ）

A．光电管阴极的逸出功为1.8eV

B．电键S断开后，有电流流过电流表

C．光电子的最大初动能为0.7eV

D．改用能量为1.6eV的光子照射，电流表也有电流，但电流较小