2024版高考物理光电效应七大题型总结

版高考物理光电效应七大题型总结【考点归纳】考点一：光电效应的规律考点二：爱因斯坦的光电效应方程考点三：光电效应的函数图像问题考点四：不同的色光照射是否能发生光电效应考点五：饱和光电流考点六：额止电压考点七：光电效应的最大初速度【知识归纳】知识点一、光电效应的实验规律1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．2．光电子：光电效应中发射出来的电子．3光电效应的实验规律(1)存在截止频率：当入射光的频率低于截止频率时不(填“能”或“不”)发生光电效应．(2)存在饱和电流：在光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大．(3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc，且满足eq\f(1,2)mevc2＝eUc.(4)光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的．知识点二、爱因斯坦的光电效应理论光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，其中h为普朗克常量．这些能量子后来称为光子．2．逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的最小值，用W0表示．不同种类的金属，其逸出功的大小不相同(填“相同”或“不相同”)．3．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，在这些能量中，一部分大小为W0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能Ek.(3)Uc与ν、W0的关系：①表达式：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e).②图像：Uc－ν图像是一条斜率为eq\f(h,e)的直线．技巧归纳一：光电效应现象和光电效应方程的应用(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率.(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光.(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关.(4)光电子不是光子，而是电子.2.两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大.3.三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc.(3)逸出功与极限频率的关系W0＝hνc.技巧归纳二：光电效应图象四类图象图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①遏止电压Uc：图线与横轴的交点②饱和光电流Im：光电流的最大值③最大初动能：Ek＝eUc颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线①极限频率νc：图线与横轴的交点②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)【考点题型归纳】题型一：光电效应的规律1．如图所示，在演示光电效应的实验中，将一带电锌板与灵敏验电器相连，验电器指针张开。用弧光灯发出的紫外线照射锌板后，观察到验电器的指针张角减小，下列说法中正确的是（）A．锌板原来带正电B．若仅减弱照射光的强度，仍能观察到指针张角减小C．若用可见光照射锌板，也能观察到指针张角减小D．无论用什么光照射，只要时间够长，锌板都能发生光电效应【答案】B【详解】A．紫外线照射锌板后，观察到验电器的指针张角减小，说明锌板表面有光电子逸出，发生了光电效应，由此可得锌板原来带负电，故A错误；B．若仅减弱照射光的强度，逸出电子数会减少，但依然可以发生光电效应，则仍能观察到指针张角减小，故B正确；C．可见光频率小于紫外线频率，则用可见光照射锌板不一定会发生光电效应，则指针张角不一定发生变化，故C错误；D．当照射光的频率小于锌板的截止频率时，无论照射多久，都不会发生光电效应，故D错误。故选B。2．把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度。用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。下列说法正确的是（）

A．验电器指针的张角会变大B．锌板上的正电荷转移到了验电器指针上C．验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子D．验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出【答案】D【详解】A．开始时，验电器带负电，用紫外线照射锌板后，锌板发生光电效应，锌板带正电，结果使验电器负电荷中和后带正电，锌板带电荷量先减少后增加，所以验电器指针张角先减小后增大，故A错误；B．验电器带正电是由于验电器上的电子转移到锌板上，锌板上的正电荷未转移，故B错误；C．发生光电效应时，锌板有光电子逸出，失去电子，故C错误；D．验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出，故D正确。故选D。3．如图，放映电影时，强光照在胶片上，一方面，将胶片上的“影”投到屏幕上；另一方面，通过声道后的光照在光电管上，随即产生光电流，喇叭发出与画面同步的声音。电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应的下列哪一条规律

A．入射光的频率必须大于金属的极限频率，光电效应才能发生B．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大C．当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度随入射光的强度增大而增大D．光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止【答案】D【详解】电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应中的规律是：光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止，依据该原理实现声音与影像同步，故D正确，ABC错误。故选D。题型二：爱因斯坦的光电效应方程4．（2024·贵州·一模）用频率为的a光照射某金属恰好能打出光电子，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h。现换用频率为的b光照射该金属，则打出光电子的最大初动能为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】用频率为的a光照射某金属恰好能打出光电子，则有若换用频率为的b光照射该金属，则有解得故选C。5．用如图所示的实验装置研究光电效应现象。用光子能量为的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于时，电流表示数为零，则在该实验中（）

A．光电管阴极的逸出功为B．光电子的最大初动能为C．若开关S闭合，当滑动触头向a端滑动时，电流表G示数可能增大D．若开关S断开，用光子能量为的强光照射，电流表G可能满偏【答案】A【详解】B．由题目可知，遏止电压为故最大初动能为故B错误；A．根据光电效应方程可知，逸出功为故A正确；C．电源电压为反向电压，当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电压表示数增大，电流表中电流减小，故C错误；D．断开开关S，光电管、电流表、滑动变速器构成闭合回路，但光子能量为，小于光电管阴极的逸出功，光电效应不会发生，没有光电流表，故D错误。故选A。6．用频率为、光强为I的光照射某金属，使之发生光电效应，光电子的最大初动能为。现改用频率为、光强为的光照射该金属，则光电子的最大初动能（）A．大于 B．等于C．小于 D．等于【答案】A【详解】用频率为的光照射时，根据光电效应方程有用频率为的光照射时，根据光电效应方程有解得故选A。题型三：光电效应的函数图像问题7．（23-24高三上·陕西西安·期末）如图1所示，闭合开关，通过调节照射光频率和改变滑动变阻器的滑片位置，使得理想微安表的读数刚好为0，得到理想电压表的示数随着照射光频率的变化图像如图2所示。测得直线的斜率为、横截距为，图2中的角已知，电子所带电荷量的绝对值为，则（）A．图1中端为电源正极 B．K板的逸出功C．普朗克常量为 D．普朗克常量为【答案】B【详解】A．由题意可知，光电管加反向电压，则图1中端为电源负极，选项A错误；

BCD．根据光电效应方程可知即由图像可知则K板的逸出功普朗克常量为选项B正确，CD错误。故选B。8．如图甲是研究光电效应的实验原理图，用不同频率的光照射同一光电管的阴极K时，得到遏止电压。和入射光频率v关系的图像如图乙，e为元电荷。下列说法正确的是（）

A．从图乙可知遏止电压大小与入射光的频率成正比B．用频率为的入射光照射时，也一定能发生光电效应C．普朗克常量D．阴极K的逸出功为【答案】C【详解】A．从图乙可知遏止电压大小与入射光的频率为一次函数，不是正比例函数，故选项A错误；B．用频率为的入射光照射，不一定发生光电效应现象，故选项B错误；C．根据光电效应方程得得由乙图可得斜率为故选项C正确；D．根据光电效应方程得解得故选项D错误。故选C。9．用如图甲所示的装置研究光电效应，得到光电流I与A、K之间电压U的关系图像如图乙所示，遏止电压与入射光频率的关系图像如图丙所示。已知一个光电子电荷量为，下列说法正确的是（）

A．a光的频率大于b光的频率B．a光的光强小于b光的光强C．根据图丙可计算出普朗克常量D．根据图丙可计算出该金属逸出功的大小为c【答案】C【详解】ACD．由光电效应方程，可得又解得由乙图可知，a光和b光的遏止电压相同，即二者的频率相同。结合丙图中图线斜率和截距的物理意义，有解得故AD错误；C正确；B．由乙图可知a光的饱和光电流大于b光的饱和光电流，可知a光的光强大于b光的光强。故B错误。故选C。题型四：不同的色光照射是否能发生光电效应10．a、b、c不同频率光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，测得3条电流随电压变化的图像如图乙所示，则下列推断正确的是（）

A．色光c的频率最小、光强最大B．色光a的频率最大、光强最弱C．若色光b的强度减为原来的一半，则可能不再会发生光电效应D．色光a产生照射时，光电子的初动能最大【答案】D【详解】AB．由图乙可知a光的遏止电压最大，c光的遏止电压最小，根据光电效应方程，可知a光的频率最大，c光的频率最小；由乙图可知a光的饱和光电流最小，c光的饱和光电流最大，光强大小无法判定，故AB错误；C．若色光b的强度减为原来的一半，但是b光的频率不变，则一定能发生光电效应，故C错误；D．由于色光a的频率最大，由，可知色光a产生照射时，光电子的初动能最大，故D正确。故选D。11．如图甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射阴极K，实验测得电流I与电势差满足图乙所示规律，电子的电荷量约为，下列说法正确的是（）

A．光电子的最大初动能为B．每秒钟阴极逸出的光电子个数一定刚好等于个C．滑动变阻器划片从图示位置向右滑动，电流计示数可能不变D．如果改用紫光照射阴极K，饱和光电流一定变大【答案】C【详解】A．由图乙知，遏止电压为0.6V，根据动能定理，最大初动能为故A错误；B．由图乙知，饱和电流为0.64μA，根据电流强度的定义式，1s内逸出的光电子的电荷量为则逸出的光电子数约为由于电子的电荷量约为，故计算出的逸出光电子数不一定刚好等于个，故B错误；C．由图甲可知，滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动，光电管AK两极间电压增大，向左的场强增大，光电子受到向右的电场力增大，若未达到饱和光电流，则电流计示数会增大，若已达到饱和光电流，则电流计示数不会增大，故C正确；D．饱和光电流取决于单位时间内入射的光子数，改用紫光照射阴极后，若紫光的光照强度减弱，单位时间内光子数可能比绿光少，饱和光电流也可能减小，故D错误。故选C。12．用如图所示的装置研究光电效应现象。用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时发生了光电效应；移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.5V时，电流表示数为零，则（）A．改用光子能量为2.0eV的光照射到光电管上时，不能发生光电效应B．光电子的最大初动能为1.5eVC．光电管阴极的逸出功为1.5eVD．电键S断开后，无论怎么移动变阻器的触点c，电流表G的示数总为零【答案】B【详解】B．图中电源所加电压为减速电压，由于当电压表的示数大于或等于1.5V时，电流表示数为零，表明遏止电压为1.5V，则光电子的最大初动能为故B正确；C．根据光电效应方程有由于光子能量为2.5Ev，结合上述解得故C错误；A．改用光子能量为2.0eV的光照射到光电管上时，由于2.0eV>1.0eV可知，仍然能发生光电效应，故A错误；D．用光子能量为2.5eV的光照射到光电管时，根据上述，光电子具有一定的初动能，当电键S断开后，无论怎么移动变阻器的触点c，光电子均能够达到阳极，可知电流表G的示数不为零，故D错误。故选B。题型五：饱和光电流13．研究光电效应的实验电路如图甲所示，实验中用紫外线照射光电管的阴极K，调节滑动变阻器的滑片位置，发现电流表的示数随电压表的示数变化的关系如图乙所示。已知电子的电荷量e=1.6010-19C，则实验中每秒内由K极发射的电子个数为（）

A．3.01018 B．3.751011 C．3.01012 D．3.3751012【答案】D【详解】由图乙可知饱和电流为根据电流定义式可知实验中每秒内由K极发射的电子个数为故选D。14．利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则（

）

A．用红外线照射时，电流表一定没有电流通过B．用强度相同，频率更大的光照射，电流表示数变大C．频率为不变时，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过D．频率为不变时，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变【答案】D【详解】A．红外线的频率与光电管极限频率的关系未知，所以用红外线照射时，电流表可能有电流通过，故A错误；B．若此时已达到饱和电流，则用强度相同，频率更大的光照射，电流表示数不会变大，故B错误；C．频率为不变时，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中也有电流通过，故C错误；D．若此时已达到饱和电流，则频率为不变时，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数不变，故D正确；故选D。15．利用图甲所示装置做光电效应实验，用a、b两种波长的光分别照射同一光电管，测得光电流和电压的关系如图乙所示。下列说法正确的是（

）

A．a光的波长小于b光的波长B．a光与b光的光子能量之比等于Uc₁:Uc₂C．在光的频率不变的情况下，所加正向电压越大，光电流就一定越大D．在光照条件不变的情况下，所加电压为零时，光电流并不等于零【答案】D【详解】A．根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定理可知入射光的频率越高，对应的遏止电压越大，由题图可知，a光的遏止电压大于b光的遏止电压，a光的波长大于b光的波长，A错误；B．根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定理可知a光与b光的光子能量之比不等于Uc₁:Uc₂，B错误；C．在光的频率不变的情况下，所加正向电压越大，电流越大，当达到饱和电流后，再增加电压电流也不会增加，C错误；D．在光照条件不变的情况下，所加电压为零时，光电流并不等于零，D正确。故选D。题型六：额止电压16．（23-24高三上·河南·期末）图甲为演示光电效应的实验装置，用红、绿光分别照射阴极K，得到两条电流表与电压表读数之间的关系曲线a、b（如图乙所示），下列说法正确的是（）A．曲线a对应红光B．红光的遏止电压较大C．单位时间内照射到阴极上的红光子数较少D．单位时间内照射到阴极上的红、绿光子数相等【答案】A【详解】A．根据爱因斯坦光电效应方程可知可知光对应的遏止电压较小，即光的频率较小，则对应红光，故A正确；B．由可知，绿光的遏止电压较大，故B错误；CD．由图像可读出，加正向电压时对应的饱和电流较大，由可知单位时间内照射到阴极上的红光子数较多，故CD错误。故选A。17．（2024·浙江·一模）某实验小组用如图甲所示的实验装置探究不同金属发生光电效应时的实验规律，当用频率为v的入射光照射金属时电流表示数不为零，向右调节滑动变阻器的滑片P，直到电流表的示数刚好为零，此时电压表的示数为，该电压称为遏止电压，该实验小组得到与v的关系如图乙中的①所示，则下列有关说法中正确的是（）A．实验时电源的左端为正极B．分别用从氢原子能级2到1和能级3到1辐射的光照射金属得到遏止电压和，则C．换用不同的光照射逸出功更大的金属时，得到的关系可能如图乙中的②所示D．当滑片P向左滑动的过程中电流表的示数先增加后不变【答案】D【详解】A．因滑片向右调节滑动变阻器的滑片P，可使电流表的示数为零，此时光电管加反向电压，则光电管右端电势高，则电源右端为正极，故A错误；C．根据eUc=hν-W逸出功可得换用不同的光照射逸出功更大的金属K2时，所得到的关系图像与横轴的截距较大，但是直线斜率相同，故C错误；B．氢原子从能级2跃迁到能级1辐射出的光子能量小于从能级3跃迁到能级1辐射出的光子能量，根据E=hν可知，氢原子从能级2跃迁到能级1辐射出的光子频率小于从能级3跃迁到能级1辐射出的光子频率，而根据爱因斯坦的光电效应方程eUc=Ek=hν-W逸出功可知Uc1＜Uc2故B错误；D．滑片P初始位置应该是在中间，此时加在光电管上的电压为零，P左滑的过程中，光电管所加的正向电压变大，形成的光电流逐渐增大，当达到饱和电流后电流不再变，因此可知电流表的示数先增加后不变，故D正确。故选D。18．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，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。如图所示的电路，用频率为ν的单色光照射光电管，发生光电效应现象，当电压表的读数为U1时，灵敏电流计的读数刚好为零。若换用频率仍为ν的强激光照射光电管，需要把电压表的读数调整为U2时才能让灵敏电流计的读数刚好为零。这表明单电子瞬间吸收了n个光子而从光电管的阴极逸出，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，则电子瞬间吸收的光子个数n为（）A． B．C． D．【答案】A【详解】由光电效应方程知根据动能定理得解得故选A。题型七：光电效应的最大初速度19．新冠病毒疫情防控工作中，体温枪被广泛使用，成为重要的防疫装备之一、某一种体温枪的工作原理是：任何物体温度高于绝对零度（-273℃）时都会向外发出红外线，红外线照射到体温枪的温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，从而显示出物体的温度。已知人的体温正常时能辐射波长为的红外线，如图甲所示，用该红外光线照射光电管的阴极时，电路中有光电流产生，光电流随电压变化的图像如图乙所示。已知，，则（）A．波长的红外线在真空中的频率为B．将图甲中的电源正负极反接，将一定不会产生电信号C．由图乙可知，该光电管的阴极金属逸出功约为0.10eVD．若人体温度升高，则辐射红外线的波长减小，逸出光电子的最大初动能减小【答案】C【详解】A．由公式可知，波长的红外线在真空中的频率为故A错误；B．将图甲中的电源正负极反接，即为反向电压，只要反向电压小于遏止电压，电路中就会有电信号产生，故B错误；C．由图乙可知，遏止电压为0.02V，则有即故C正确；D．若人体温度升高，辐射红外线的能量增大，频率增大，波长减小，由爱因斯坦光电效应方程可知，逸出光电子的最大初动能增大，故D错误。故选C。20．已知甲光的频率大于乙光的频率，现用甲、乙两种光分别照射锌板，乙光照射锌板时有光电子逸出，下列说法正确的是（）A．甲光照射锌板时的逸出功大于乙光照射锌板时的逸出功B．甲光照射锌板时的逸出功小于乙光照射锌板时的逸出功C．甲光照射锌板时光电子的最大初动能大于乙光照射锌板时光电子的最大初动能D．甲光照射锌板时光电子的最大初动能等于乙光照射锌板时光电子的最大初动能【答案】C【详解】AB．金属的逸出功与金属本身有关，与光的频率无关，故AB错误；CD．根据光电效应方程甲光照射锌板时光电子的最大初动能大于乙光照射锌板时光电子的最大初动能，故C正确，D错误。故选C。21．用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压与入射光频率之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为。已知普朗克常量。则下列说法中正确的是（）A．欲测遏止电压，应选择电源右端为负极B．如果实验中入射光的频率，则产生的光电子的最大初动能C．减少照射光的强度，产生的光电子的最大初动能减小D．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大【答案】B【分析】根据图甲光电管和图乙能求出截止频率可知，本题考查爱因斯坦的光电效应，根据光电效应规律，运用光电管和光电流以及光电效应方程进行分析求解。【详解】A．图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压与入射光频率，因此光电管左端应该是阴极，则电源右端为正极，故A错误；B．根据图像可知，铷的截止频率根据则可求出该金属的逸出功大小根据光电效应方程当入射光的频率为时，则最大初动能为故B正确；C．光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故C错误；D．当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增大，光电流增大，当电流达到饱和值，不再增大，即电流表读数的变化是先增大，后不变，故D错误。故选B。【课堂过关精练】一、单选题22．下列对光电效应规律的理解正确的是（）A．遏止电压与入射光频率成正比B．极限频率是能发生光电效应的最小频率C．饱和电流大小由入射光频率决定，与光照强度无关D．所有光电子的初动能都等于光电子的最大初动能【答案】B【详解】A．根据光电效应方程又有得可知遏止电压与入射光频率成线性关系，不成正比。故A错误；B.极限频率是能发生光电效应的最小频率，故B正确；C．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，饱和光电流越大，故C错误；D．光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量,就可能向各个方向运动，运动过程中要克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量,剩余部分能量转化为光电子的初动能.所以金属表面的电子，只需克服原子核的引力做功就能从金属表面逸出，那么这些光电子具有最大初动能。而不从金属表面发射的光电子，在逸出的过程中损失的能量会更多，所以此时光电子的动能小于最大初动能。所以一般情况下光电子的动能小于等于最大初动能。故D错误。故选B。23．（2024·全国·模拟预测）实验发现用频率低于截止频率的强激光照射金属时也能发生光电效应，这说明在强激光照射下，一个电子在极短时间内能吸收多个光子而从金属表面逸出。若某金属的截止频率为，普朗克常量为h，则用频率为的强激光照射该金属时，光电子的最大初动能可能为（）A． B． C． D．【答案】B【详解】电子的逸出功频率为的强激光的光子的能量设电子吸收n个光子后逸出，则有当时当时当时……故选B。24．（2024·广西·一模）用频率分别为和的单色光A和B照射两种金属C和D的表面。单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为和，则下列选项正确的是（）A． B．C． D．【答案】B【详解】单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象，单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，根据光电效应条件知，单色光A的频率大于单色光B的频率单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，可知金属C的逸出功小于金属D的逸出功故选B。25．关于近代物理学，下列图像在描述现象中，解释正确的是（）A．如图甲所示，由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知，随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动（已知T1＞T2）B．如图乙所示，发生光电效应时，入射光越强，光电子的最大初动能也就越大C．如图丙所示，金属的遏制电压Uc与入射光的频率的图像中，该直线的斜率为hD．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，如图丁所示。则可判断甲、乙、丙光的频率关系为【答案】A【详解】A．由图可知，随温度的升高，各种波长的光辐射强度都会增大，辐射强度的极大值向波长较小方向移动，故A正确；B．根据光电效应方程有可知光电子的最大初动能与光的强度无关，与光的频率有关，入射光的频率增大，光电子的最大初动能越大，故B错误；C．根据光电效应方程有根据能量守恒定律得联立得即可知，该直线的斜率为故C错误；D．根据可知入射光的频率越高，对应的遏止电压越大。由图可知，甲光和乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，丙光的遏止电压最大，所以丙光的频率最大，即故D正确。故选A。26．如图所示为两种不同金属A、B用同一种光照射发生光电效应时，最大初动能与入射光频率v之间的函数关系图像，则金属A、B可产生光电效应的截止波长为（

）

A．2∶3 B．4∶9 C．1∶2 D．3∶2【答案】D【详解】根据光电效应方程可得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功；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结合可知产生光电效应的截止波长=3：2故选D。【高分突破精练】一、单选题27．用图1所示装置研究光电效应现象，同一光电管在不同光照条件下进行三次实验，分别记录微安表的示数I随光电管电压U的变化情况，得到甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线，如图2所示。下列说法正确的是（）

A．甲光的频率大于乙光的频率B．丙光的波长大于乙光的波长C．甲光和丙光的强弱程度相同D．甲光和丙光产生的光电子的最大初动能不同【答案】B【详解】A．根据图2可知，甲光的遏止电压小于乙光的遏止电压，根据Ekm=hν-W0=eU遏可知甲光的频率小于乙光的频率，故A错误；B．根据图2可知，甲光和丙光的遏止电压相同，则两者频率相同，根据上述，均小于乙光的频率，根据c=λν可知，丙光的波长大于乙光的波长，故B正确；C．根据图2可知，甲光的饱和光电流大于丙光的饱和光电流，由于甲、丙频率相同，光的强弱决定饱和电流，且光照越强，饱和光电流越大，可见甲光比丙光强，故C错误；D．根据图2可知，甲光、丙光的遏止电压相同，根据Ekm=eU遏可知，甲光和丙光产生的光电子的最大初动能相同，故D错误。故选B。28．紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到阴极K时，电压表才有示数且启动报警装置。已知太阳光中紫外线频率主要在7.5×1014Hz~9.5×1014Hz，而明火中紫外线频率主要在1.1×1015Hz~1.5×1015Hz。下列说法正确的是（）A．为避免太阳光中紫外线干扰，K极材料的截止频率应大于1.5×1015HzB．明火中紫外线的强度越大，电压表的示数越大C．电源左边为正极有利于提高报警装置的灵敏度D．只有明火照射到K极的时间足够长，电压表才会有示数【答案】B【详解】A．太阳光中的紫外线频率主要在7.5×1014Hz~9.5×1014Hz，为避免太阳光中的紫外线干扰，K极材料的截止频率应大于9.5×1014Hz，故A错误；B．明火中紫外线的强度越大，产生的光电流越大，由欧姆定律可知电压表的示数越大，故B正确；C．电源左边接正极时，光电管上被施加反向电压，发生光电效应时到达阳极的光电子数减少，因此会降低报警装置的灵敏度，故C错误；D．电压表有没有示数与明火的照射时间无关，与明火中紫外线的频率有关，故D错误。故选B。29．（22-23高二下·广东潮州·期末）小明用如图甲所示的电路研究光电效应的规律，分别用a、b、c三束单色光照射同一光电管，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知a、b、c三束单色光中（）

A．a光频率最大 B．b光频率最大C．c光波长最短 D．b光所产生的光电子最大初动能最小【答案】B【详解】ABC．当光电流为零时，光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，根据入射光的频率越高，对应的遏止电压越大，a光、c光的遏止电压相等，所以a光、c光的频率相等，b光的频率大，能量大，且对应的波长最小，故B正确，AC错误；D．由可知，b光所产生的光电子最大初动能最大，故D错误。故选B。30．微光夜视仪的核心部件是微光像增强器，它利用光电效应将输入的微弱光信号转换成电信号，工作光谱主要在可见光和红外线波段。若用蓝光和红外线照射同一微光夜视仪中光电管的阴极，下列说法正确的是（

）A．红外线的频率比蓝光的频率大 B．用蓝光照射时产生光电子的最大初动能更大C．用蓝光照射时产生的光电流一定更大 D．用红外线照射时产生的光电流一定更大【答案】B【详解】A．蓝光的频率大于红外线的频率，故A错误；B．蓝光的频率比红外线的大，根据可知蓝光照射时产生光电子的最大初动能更大，故B正确；CD．光电流大小与入射光强度有关，蓝光和红外线的强度大小未知，无法比较，故CD错误。故选B。31．在利用光电管装置研究光电效应的实验中，某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，如图所示，下列说法中正确的是（）

A．三条曲线对应的三种照射光的频率大小关系为B．甲光对应的截止频率大于乙光对应的截止频率C．甲、丙两种光所产生的光电子的最大初动能相同D．甲、丙两种光所产生的光电子的动能相同【答案】C【详解】A．根据图像可知，遏止电压关系有根据可知故A错误；B．截止频率由金属材料自身决定，由于用同一光电管，可知甲光对应的截止频率等于乙光对应的截止频率，故B错误；C．根据可知甲、丙两种光所产生的光电子的最大初动能相同，故C正确；D．光电子的动能在之间变化，可知甲、丙两种光所产生的光电子的动能不一定相同，故D错误。故选C。32．在光电效应实验中，小明用如图甲所示电路，研究光电效应中光电流大小与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调。分别用a、b、c三束单色光照射，得到了三条光电流和电压之间的关系曲线，如图乙所示。则下列说法正确的是（）

A．研究遏止电压时，电源左端应为负极B．三种光的波长关系C．三种光所对应的截止频率D．三种光所产生光电子的最大初动能【答案】B【详解】A．光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，光电子做减速运动，电源左端应为正极，右端应为负极，A错误；B．光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，由于a、c光对应的遏止电压相等，说明a、c光是同一种光对b光有由于可知即单色光b的频率大于单色光a的频率，则三种光的波长关系，B正确；C．截止频率由发生光电效应的金属板决定，故三种光照射同一极板所对应的截止频率一样，C错误；D．由爱因斯坦光电效应方程得由图像可知三种光所产生光电子的最大初动能，D错误。故选B。33．（22-23高二下·山东聊城·期末）光电传感器是一种将光信号转换为电信号的装置，很多光电传感器都利用了光电效应原理，如光敏电阻等。图甲是某校兴趣小组用光电效应测量阴极材料逸出功的电路图，实验中调节滑动变阻器滑片的位置使电流表示数恰好为零，记录下此时入射光的频率ν和电压表示数U。改变入射光的频率，重复上述步骤获取多组数据，做出如图乙所示U-ν图像，已知电子的电荷量为e。下列说法正确的是（）

A．当电流表示数变为零后，增加入射光的强度，电流表示数将不再为零B．阴极材料的逸出功为eU1C．根据图像可知普照朗克常量D．根据图像可知普朗克常量【答案】C【详解】A．根据光电效应方程增加入射光的强度，不能增加光电子的最大初动能，根据电流表示数仍然为零，只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，光电流才不等于零，A错误；BCD．根据整理得根据图像得解得C正确，BD错误。故选C。34．图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用a、b、c三束光照射光电管得到的光电流与两极间电压的关系图像。下列说法正确的是（

）

A．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值B．b光的波长大于c光的波长C．a光与c光的光照强度相同D．当开关断开时，电流表的示数为零【答案】A【详解】A．由图乙可知在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，图线接近与横轴平行，光电流趋于一个饱和值，故A正确；B．用a、b、c三束光照射相同的光电管，逸出功相同，根据功能关系有图线b的截止电压比图线c的截止电压大，b光的频率比c光的频率高，根据可知b光的波长小于c光的波长，故B错误；C．由图乙可知图线a的截止电压与图线c的截止电压相同，两次光的频率相同，图线a的饱和光电流比图线c的饱和光电流大，说明a光照射强度比c光的光照强度强，故C错误；D．当开关断开时，光照射光电管仍然会发生光电效应，电流表、光电管和滑动变阻器组成一个闭合电路，电流表的示数不为零，故D错误。故选A。35．某小组用红光和紫光分别照射同一光电管探究光电效应，得到光电流I与光电管所加电压U的关系如图所示，下列说法正确的是（）

A．1光为红光，2光为紫光B．1光的饱和光电流大于2光的饱和光电流C．1光光子的能量大于2光光子的能量D．1光的频率不变，增大光强，则遏止电压增大【答案】C【详解】A．根据可知1光的频率大，故1光为紫光，2光为红光，故A错误；B．由图可知，1光的饱和光电流小于2光的饱和光电流，故B错误；C．根据可知1光的频率大，1光光子的能量大于2光光子的能量，故C正确；D．根据可知遏止电压与光强无关，故1光的频率不变，增大光强，则遏止电压不变，故D错误。故选C。二、多选题36．（23-24高二下·河北邯郸·期中）某种复合光由红、绿两种颜色的光组成，实验小组以此复合光照射光电管的阴极K（红、绿单色光均可使该光电管发生光电效应），进行光电效应实验，如图甲所示。设光电管电压为时测得的光电流为，测得多组数据，并作出图像如图乙所示，已知红光光子频率为，绿光光子频率为，光电管的逸出功为，普朗克常量为，电子电荷量大小为，下列说法正确的是（）A．光电子的最大初动能为 B．测量遏止电压时，滑片应向移动C．遏止电压 D．红光的光强大于绿光的光强【答案】ABD【详解】A．绿光的频率大于红光的频率，绿光光子的能量大于红光光子的能量，根据光电效应方程，光电子的最大初动能为故A正确；B．测量遏止电压时，应接反向电压，滑片应向移动，故B正确；C．根据动能定理解得遏止电压为故C错误；D．绿光的频率大于红光的频率，绿光的遏止电压大于红光的遏止电压，可知红光的饱和光电流为，绿光的饱和光电流为，故红光的光强大于绿光的光强，故D正确。故选ABD。37．（23-24高三上·山东德州·期末）光电效应用于癌细胞放射治疗取得新进展，某兴趣小组用如图甲所示电路研究光电效应中遏止电压与光的频率之间的关系，作出某金属的图像如图乙所示，已知电子电量，则（）A．图甲中，电源的a端为正极B．该金属的逸出功约为C．用频率为的光入射到该金属时，遏止电压约为D．其它金属的图像与该金属的图像平行【答案】BD【详解】A．图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压与入射光频率，因此光电子应该在电极间做减速运动，故A应该是阴极，则电极A应该连接电源的负极，电源的a端为负极，故A错误；B．由图像可知，当时对应的即为该金属的截止频率约为则逸出功故B正确；C．根据光电效应方程代入数据，求得故C错误；D．根据光电效应方程化简可知可知图像的斜率是一个定值，故D正确。故选BD。38．（2023·浙江绍兴·模拟预测）如图所示，某种材料制成太阳能电池的主体部分由P型半导体和N型半导体结合而成。当太阳光照射到该材料上时，材料吸收光子发生内光电效应，自由电子向N型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该材料至少需要吸收能量为E的光子才能发生内光电效应，普朗克常量为h，光束为c，则（）A．通过负载的电流方向从上至下B．该材料发生光电效应的极限波长为C．太阳光的强度越强，则通过负载的电流越大D．改用紫外线照射该材料，则不能发生内光电效应【答案】BC【详解】A．自由电子向N型一侧移动，N型一侧电势更低，故电流从P型一侧流出，回到N型一侧，故电流应该从下至上通过负载，故A错误；B．发生光电效应的极限波长满足解得故B正确；C．太阳光强度越大，内光电效应释放的电子越多，向N型一侧移动的自由电子越多，两端电势差越大，电路中的电流越大，故增大太阳光的强度，通过负载的电流会变大，故C正确；D．太阳光中紫外线的频率最高，太阳光能让该材料发生内光电效应，则该材料的极限频率应小于等于紫外线的频率，故改用紫外线照射该材料，能发生内光电效应，故D错误。故选BC。39．（2023·海南·一模）光电管的原理图如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，在它们之间加上一定的电压；当满足一定条件的光照射阴极K时，就会有电子射出，在回路中形成电流。下列说法正确的是（）A．用任意频率的光照射阴极K，只要A、K间的电压合适，回路激光束中就会形成电流B．若入射光不变，增大A、K之间的电压，则回路中形成的电流一定增大C．保持入射光的频率和A、K之间的电压不变，增大入射光的强度，则回路中形成的电流增大D．只增大入射光的频率，则阴极K发射出的光电子的最大初动能增大【答案】CD【详解】A．只有频率大于等于阴极金属截止频率的光照射到阴极K时才能发生光电效应，从而逸出光电子，A项错误；B．保持入射光不变，增大A、K之间的电压，则到达阳极的光电子的动能变大，阳极收集到的电子数可能增多，若达到了饱和，则也可能不变，B项错误；C．保持入射光的频率和A、K之间的电压不变，增大入射光的强度，则单位时间内阴极K逸出的光电子的数目增加，回路中形成的电流增大，C项正确；D．增大入射光的频率，阴极K发出的光电子的最大初动能增大，D项正确。故选CD。40．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。现分别用频率为和的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为和，设电子质量为m、电荷量为e，则下列说法中正确的是（

）

A．用频率为的光照射时，光电子的最大初速度B．阴极K金属的逸出功C．阴极K金属的极限频率D．普朗克常量【答案】BD【详解】A．光电子在反向电场中减速运动，根据动能定理有则可得用频率为的光照射时，光电子的最大初速度故A错误；BCD．根据爱因斯坦的光电效应方程有可得金属的逸出功或可得普朗克常量而根据可得阴极K金属的极限频率故BD正确，C错误。故选BD。41．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只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，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意图如图所示。用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率的强激光照射阴极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．【答案】BD【详解】当光电流恰好减小到零时，据动能定理可得由多光子光电效应可得光电子的最大初动能联立可得故选BD。42．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。则这两种光（）

A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻亮条纹间距大D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大【答案】BC【详解】A．根据光电效应方程由图可知b光照射光电管时反向截止电压大，故照射该光电管时b光使其逸出的光电子最大初动能大，故A错误；B．b光的频率大，可知b光的的折射率大，根据可知从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大，故B正确；C．光的波长为发生双缝干涉时相邻亮条纹间距为可知通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻亮条纹间距大，故C正确；D．b光的的折射率大，可知通过同一玻璃三棱镜时，b光的偏折程度大，故D错误。故选BC。43．图甲是探究“光电效应”实验的电路图，光电管遏止电压随入射光频率的变化规律如图乙所示。下列判断正确的是（

）

A．入射光的频率不同，遏止电压不同B．入射光的频率不同，光照强度不同，图像的斜率相同C．如图甲所示的电路中，当电压增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流D．只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同【答案】AB【详解】A．根据光电效应方程有可知入射光的频率不同，电子的最大初动能不同，又所以因此入射光的频率不同，遏止电压不同，故A正确；B．图像的斜率为，与入射光的频率和光照强度无关，故B正确；C．图甲所示电路中，必须把电源正负极反接过来，才能来验证光电流与电压的关系，即当电压增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流，故C错误；D．根据可知光电子的最大初动能与光照强度无关，故D错误。故选AB。三、填空题44．用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，-b），则普朗克常量为，仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将（填“增大”、“减小”、“不变”）【答案】不变【详解】[1]根据爱因斯坦光电效应方程结合图像可得图线的斜率为普朗克常量，即[2]根据光电效应方程可知，入射光的频率与最大初动能有关，与光的强度无关，仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能不变。45．研究光电效应实验的电路如甲图所示，实验中光电流与电压的关系如乙图所示。乙图中①、②两束入射光较强的是光束（选填“①”或“②”）；光束①比光束③的频率（选填“大”或“小”或“相等”）；用光束①照射K极时，逸出的光电子的最大初动能Ek=(已知电子电量为e)；若把光束①换成光束③照射K极，则K极的逸出功(选填“变大”或“变小”或“不变”)。【答案】①小不变【详解】[1]由图乙可知，光束①照射K极产生的光电流比②的大。根据光电效应规律：用光照射金属发生光电效应时，光的强度越强，产生的光电子数目就越多，对应的光电流就越大，所以可判断光束①的光强度较强；[2]根据光电效应方程可得根据动能定理可得联立可得由图乙可知光束①对应的遏止电压小于光束③对应的遏止电压，则光束①比光束③的频率小；[3]由图乙可知，光束①的遏止电压为，则根据功能关系可得：用光束①照射K极时，逸出的光电子的最大初动能为[4]K极的逸出功由金属本身性质决定，与照射光无光，故若把光束①换成光束③照射K极，K极的逸出功仍保持不变。46．微光夜视仪的工作原