(人教版2019选择性必修第三册)物理同步易混易错4.2光电效应高二物理同步易混易错(原卷版+解析)

第四章原子结构与波粒二象性第二节光电效应[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念知道光电效应的实验规律以及用波动理论解释中的疑难科学思维运用光的波动理论能对光电效应的实验规律提出有依据的质疑，形成对比、质疑的思维科学探究通过观察光电效应的实验过程培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法科学态度与责任领略微观世界的奇妙和谐，培养学生对科学的好奇心和求知欲，能够体验探索自然规律的艰辛与喜悦[基础知识深层理解提高]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：光电效应经典解释中的疑难1．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”)。2．光电效应经典解释(1)不应存在截止频率；(2)遏止电压Uc应该与光的强弱有关；(3)电子获得逸出表面所需的能量需要的时间远远大于实验中产生光电流的时间知识点三：爱因斯坦的光电效应理论1．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．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。[典型例题、易错易混点剖析]易错易混点1光电效应的规律的理解易错易混点辨析:光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于等于这个截止频率才能发生光电效应，低于这个截止频率则不能发生光电效应。(2)发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大。(3)大于截止频率的光照射金属时，光电流(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比。(4)光电效应的发生几乎是瞬时的，产生电流的时间不超过10－9s。例题1.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．遏止电压的大小与入射光的频率和入射光的光强有关解析:选AC,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，B错误，A正确；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，C正确；D．根据光电效应方程，可知，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，D错误。故选AC。例题2.(多选)对光电效应的理解正确的是()A．金属钠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而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应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，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同解析:选BD,按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B、D正确．易错易混点2爱因斯坦的光电效应理论易错易混点辨析：(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.例题3.如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。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。把电路改为图乙，当电压表读数为1.5V时，逸出功W及电子到达阳极时的最大动能Ek为A．W=3.1eV

Ek=4.5eV B．W=1.9eV

Ek=2.leVC．W=1.7eV

Ek=1.9eV D．W=1.5eV

Ek=0.6eV解析:选B,甲图中所加的电压为反向电压，根据题意可知，遏止电压为0.60eV，根据可知，光电子的最大初动能为0.60eV，根据光电效应方程解得逸出功乙图中所加的电压为正向电压，根据动能定理解得电子到达阳极的最大动能为故选B。例题4.光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在光度测量、有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。某同学为了测出某光电管阴极的极限频率，设计了如图所示的电路。用频率为的光照射光电管阴极K，调节滑动变阻器滑片到某一位置，电压表的示数为时，表的示数刚好为零，换用频率为的光照射光电管阴极K，调节滑动变阻器滑片到某一位置，电压表的示数为时，表的示数也刚好为零，则该光电管阴极K的极限频率为（）A．B．C．D．解析:选A,根据光电效应方程有解得故选A。易错易混点3：光电效应的函数图像问题易错易混点辨析：每一个图像都对应一个数学函数表达式，利用表达式确定点、线、面。解决光电效应图像问题的几个关系式(1)光电效应方程：Ek＝hν－W0。(2)发生光电效应的临界条件：Ek＝0，νc＝eq\f(W0,h)。(3)反向遏止电压与光电子的最大初动能和入射光频率的关系：－eUc＝0－Ek，Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)。例题5.利用光电管研究光电效应现象的实验装置如图甲所示，实验中测得遏止电压Uc与入射光频率v之间的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（）A．如果测遏止电压，应选择电源左端为正极B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数一定持续增大C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．如果实验中入射光的频率v=7.0×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek约为1eV解析:选D,A．如果测遏止电压，应选择电源左端为负极，A错误；B．当电源左端为正极时，如果电流达到饱和电流，即使滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数也不会增大，B错误；C．如果只增大照射光的强度，而光的频率不变，根据光电效应方程产生的光电子的最大初动能不变，C错误；D．由图可知，截止频率为根据图像利用几何关系可得可得遏止电压因此产生的光电子的最大初动能Ek约为1eV，D正确。故选D。例题6.用如图甲所示的装置研究光电效应现象.闭合电键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的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a，0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是（）A．普朗克常量为B．断开电键S后，电流表G的示数不为零C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D．提高照射光频率，光电子的最大初动能保持不变解析:选B,A．由爱因斯坦的光电效应方程有由图像可得所以A错误；B．用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应，有光电子飞出，则断开电键S后，回路中有电流，所以电流表G的示数不为零，则B正确；C．由爱因斯坦的光电效应方程有可知，光电子的最大初动能与照射光的强度无关，所以C错误；D．提高照射光频率，光电子的最大初动能增大，所以D错误；故选B。易错易混点2饱和光电流的理解易错易混点辨析：1.光电流和饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．2.饱和电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和电流，在一定条件下，饱和电流与所加电压大小无关，只与入射光的强度有关。入射光越强，饱和电流越大。即：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。例题7.如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，颜色相同的a、b两束光分别照射1、2两种材料，光电流I随电压U变化关系如图所示，则下列说法正确的是（）A．a、b光的频率 B．a、b两光的光照强度相同C．光电子的最大初动能 D．材料1、2的截止频率解析:选D,A．a、b两束光颜色相同，所以频率相同，故A错误；B．饱和光电流越大，光照强度越大，所以a光的光照强度比b光的大，故B错误；C．光电子的最大初动能为由图可知所以故C错误；D．根据爱因斯坦光电效应方程可得所以故D正确。故选D。例题8.用甲、乙、丙三种单色光在同一个光电管上做光电效应实验，发现光电流I与电压U的关系如图所示，下列说法正确的是（）A．甲、乙两种单色光的强度相同B．三种单色光在同种介质中传播时，丙的波长最短C．单色光甲的频率大于单色光丙的频率D．三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最小解析:选B,A．根据则遏止电压越大，入射光的频率越大，则甲光的频率等于乙光的频率，但是甲光的饱和光电流大于乙光的，则甲光的强度大于乙光的强度，所以A错误；B．由于丙光的频率最大，则三种单色光在同种介质中传播时，丙的波长最短，所以B正确；C．根据则遏止电压越大，入射光的频率越大，则单色光甲的频率小于单色光丙的频率，所以C错误；D．根据则遏止电压越大，光电子的最大初动能越大，所以三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最大，则D错误；故选B。【针对训练】一、单选题1.光子的能量与其()A．频率成正比 B．波长成正比C．速度成正比 D．速度平方成正比2.单色光B的频率为单色光A的两倍，用单色光A照射到某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E1；用单色光B照射该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为E2。则该金属的逸出功为()A．E2－E1 B．E2－2E1C．2E1－E2 D．eq\f(E1＋E2,2)3.如图所示为一光电管电路，滑动变阻器触头位于ab上某点，用黄光照射光电管阴极，电表指针无偏转，要使电表指针偏转，可采取的可行措施有()A．增大黄光的强度 B．换用蓝光照射C．将P向a滑动 D．将电源正、负极对调4.在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是()A．饱和光电流 B．遏止电压C．光电子的最大初动能 D．逸出功5.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()6.利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红外线照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片移到最右端时，电流表一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片向左端移动时，电流表示数可能不变7.利用如图所示的实验装置研究光电效应现象，用一束紫外线照射光电阴极材料，电流表无示数。则（）A．增大入射光的强度，电流表一定有示数 B．增大入射光的频率，电流表一定有示数C．减小入射光的频率，电流表可能有示数 D．减小入射光的波长，电流表可能有示数8．图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极上的电压的关系图像，下列说法正确的是（）A．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，饱和光电流的大小与入射光强度无关B．由图线①、②、③可知其遏止电压只由入射光的频率决定C．只要增大电压，光电流就会一直增大D．不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应9.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Hz。已知普朗克常量。则下列说法中正确的是（）A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B．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C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．如果实验中入射光的频率Hz，则产生的光电子的最大初动能约为如图甲所示，为研究某金属材料的遏止电压Uc与入射光频率v的关系的电路图，用不同频率的光分别照射甲图中同一光电管的阴极K，调节滑片P测出遏止电压，并描绘Uc-v关系图如图乙所示。已知三种光的频率分别设为以v1、v2、v3，光子的能量分别为1.8eV、2.4eV、3.0eV，测得遏止电压分别为U1=0.8V、U2=1.4V、U3（图乙中未知）。则下列说法正确的是（）A．普朗克常量可表达为B．图乙中频率为v3的光对应的遏止电压U3=1.8VC．该阴极K金属材料的逸出功为2.6eVD．将电源的正负极对换，仍用频率为v2的光照射阴极K时，将滑片P向右滑动一些，电流表示数一定不为零11．从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如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，作出图乙所示的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。已知电子的电荷量为e，则下列普朗克常量h的表达式正确的是（）A． B．C． D．12．1916年密立根测量金属的遏止电压（即图甲所示电路中电流表G的读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压）与入射光频率v的对应关系，实验中推导计算出普朗克常量h。图乙为某光电管发生光电效应时遏止电压与入射光频率v的关系图像，已知光电子的电荷量为e，下列说法正确的是（）A．电极K的金属材料的截止频率为B．普朗克常量C．电极K的金属材料逸出功随入射光频率的增大而减小D．光电子最大初动能与入射光频率成正比13．某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料（）材料钠铜铂极限波长/nm541268196A．仅钠能产生光电子 B．仅钠、铜能产生光电子C．仅钠、铂能产生光电子 D．都能产生光电子14．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能随入射光频率变化的图像。已知钨的逸出功是，锌的逸出功是，若将二者的图线画在同一个坐标系中，用实线表示钨、虚线表示锌，则下列正确反映这一过程的图是（）A．B．C．D．15..研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出．反向电压U由电压表V测出，且遏止电压为Uc.在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是()16．如图所示，分别用频率为v、2v的光照射某光电管，对应的遏止电压之比为1：3，普郎克常量用h表示，则（

）A．用频率为的光照射该光电管时有光电子逸出B．该光电管的逸出功为C．用2v的光照射时逸出所有光电子的初动能比用v的光照射时逸出所有光电子的初动能大D．加正向电压时，用2v的光照射时饱和光电流一定大如图所示，在演示光电效应的实验中，谷灵同学分别用a、b两种单色光照射锌板。发现用a光照射时与锌板连接的验电器的指针张开一个角度；用b光照射时与锌板连接的验电器的指针不动。下列说法正确的是（）A．增大b光的照射强度，验电器的指针有可能张开一个角度B．增大a光的照射强度，光电子的最大初动能增加C．a光的频率大于b光的频率D．若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时可能不会发生光电效应18.金属板M在某种光照射下可以发射出最大速度为v的电子，电子从金属板M运动到金属网N形成电流。已知图中两电池的供电电压都为U，电子的电荷量为e，质量为m，当单刀双掷开关S与1接通时，电流表的示数刚好为零（即电子恰好不能运动到金属网N）。现单刀双掷开关S与2接通时，电子运动到金属网N时的最大速度为（）A． B． C． D．19.如图所示为研究光电效应现象的实验原理图。已知光电管阴极材料的极限频率为，现用频率为的单色光照射光电管，发现滑动变阻器的滑片P处于图示位置时，灵敏电流计的示数为零，下列说法正确的是（）A．灵敏电流计的示数为零，是因为没有发生光电效应B．若不断向左移动滑片P，则灵敏电流计一定会有示数C．若不断向右移动滑片P，则灵敏电流计一定会有示数D．仅不断增大入射光的光照强度，灵敏电流计一定会有示数,电子的动能增大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v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），下列说法中正确的是（）A．普朗克常量为B．断开开关S后，电流表G的示数为零C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数减小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A为阳极，K为阴极，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12.0eV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5.0V。现保持滑片P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5.0eVB．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15.0eV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10.0eV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零二、多选题22.如图所示，用导线把不带电的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．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电23.在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出()A．该金属的截止频率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24.某实验小组用图甲所示电路研究a、b两种单色光的光电效应现象，通过实验得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知（）A．光电子的最大初动能B．两种光的频率C．两种光照射金属K时的逸出功一样D．两种光的遏止电压相同利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压与入射光频率的关系如图乙所示，图乙中、、均已知，电子电荷量用e表示。入射光频率为时，下列说法正确的是（）A．光电子的最大初动能B．由图象可求得普朗克常量C．滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数逐渐减小D．把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加26.用图甲所示装置研究光电效应现象，三次用同一光电管在不同光照条件下实验，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，如图乙所示。下列说法正确的是（）A．大于B．光电管中电流方向由A指向KC．甲图线表示光的强度比丙大D．甲图线和乙图线表示光产生的光电子最大初动能相同27.图甲为某种光电烟雾探测器装置示意图，光源S发出频率为的光束，当有烟雾进入该探测器时，光束会被烟雾散射进入光电管C，当光照射到光电管中的金属钠表面时会产生光电子，进而在光电管中形成光电流，当光电流大于某临界值时，便会触发报警系统报警。用如图乙所示的电路（光电管K极是金属钠）研究光电效应规律，得到钠的遏止电压与入射光频率之间的关系，如图丙所示，元电荷为e。下列说法正确的是（）A．由图丙知，普朗克常量B．由图丙知，金属钠的逸出功为C．图甲中，光源S发出的光越强，探测器的灵敏度就越高，光电子的最大初动能就越大D．图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，探测器的灵敏度就越高我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为v的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为，普朗克常量为h，电子电荷量为e。以下说法正确的是（）A．光电子到达A时的最大动能为B．光电子到达A时的最大动能为C．若每入射N个光子会产生1个光电子且所有的光电子都能到达A，则回路的电流强度为D．若每入射N个光子会产生1个光电子且所有的光电子都能到达A，则回路的电流强度为29.利用图甲所示的实验装置测量遏止电压Uc与入射光频率v的关系。若某次实验中得到如图乙所示的Uc-v图像。已知普朗克常量，则下列说法正确的是（）A．电源的右端为正极B．遏止电压Uc越大说明光电子最大初动能越大C．若保持入射光频率不变，增大入射光光强，遏止电压也会增大D．该金属的逸出功约为非选择题30.如图1所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保特一定偏角。（1）现用一带少量负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将_______（选填“增大”“减小”或“不变”）。（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针__________（选填“有”或“无”）偏转。（3）为了进一步研究光电效应的规律，设计了如图2所示的电路，图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．现接通电源，用光子能量为的光照射阴极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，则光电管阴极材料的逸出功为______。小明同学用如图所示的实验装置测量普朗克常量和某金属的逸出功，通过改变入射光的频率并测出对应的遏止电压U绘制图像如图甲所示，已知电子所带电荷量大小是。（1）普朗克常量h=______，此金属的逸出功W=______。（用e、、、、表示）（2）另一同学用小明同学的数据绘制（其中I为Ｇ的读数）图线如图乙中d所示。他用相同实验装置，但只增大入射光强，则此时图线应是图乙中的______（填“a”“b”或“c”）。32.某同学在研究光电效应“单位时间发射的光电子数与照射光强弱的关系”实验中：（1）在给出的四个电路图中，本实验应该选用的电路是___________；（2）要求加在光电管上的电压从零开始变化，则闭合开关前滑动变阻器的滑动触头P应移到______（选填“左端”、“右端”）；（3）在某一强度的光照下，记录两电表示数如下表所示：电压U/V00.200.500.801.001.301.502.002.50电流I/μA0.100.180.270.330.350.380.390.400.40①用上表数据在坐标纸上描绘出光电流与电压关系图线；()②有同学利用电压为零时的电流值0.10μA计算光电管单位时间里逸出的光电子数，行不行？________，请说明理由_________；③估算此光照射下，单位时间内产生的光电子数为_________。（已知电子电量e=1.6×10-19c）33．用波长为4×10－7m的紫光照射某金属，发出的光电子垂直进入3×10－4T的匀强磁场中，光电子所形成的圆轨道的最大半径为1.2cm（电子电荷量e＝1.6×10－19C，其质量m＝9.1×10－31kg）。求：（1）紫光光子的能量；（2）光电子的最大初动能；（3）该金属发生光电效应的极限频率。第四章原子结构与波粒二象性第二节光电效应[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念知道光电效应的实验规律以及用波动理论解释中的疑难科学思维运用光的波动理论能对光电效应的实验规律提出有依据的质疑，形成对比、质疑的思维科学探究通过观察光电效应的实验过程培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法科学态度与责任领略微观世界的奇妙和谐，培养学生对科学的好奇心和求知欲，能够体验探索自然规律的艰辛与喜悦[基础知识深层理解提高]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：光电效应经典解释中的疑难1．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”)。2．光电效应经典解释(1)不应存在截止频率；(2)遏止电压Uc应该与光的强弱有关；(3)电子获得逸出表面所需的能量需要的时间远远大于实验中产生光电流的时间知识点三：爱因斯坦的光电效应理论1．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．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。[典型例题、易错易混点剖析]易错易混点1光电效应的规律的理解易错易混点辨析:光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于等于这个截止频率才能发生光电效应，低于这个截止频率则不能发生光电效应。(2)发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大。(3)大于截止频率的光照射金属时，光电流(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比。(4)光电效应的发生几乎是瞬时的，产生电流的时间不超过10－9s。例题1.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．遏止电压的大小与入射光的频率和入射光的光强有关解析:选AC,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，B错误，A正确；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，C正确；D．根据光电效应方程，可知，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，D错误。故选AC。例题2.(多选)对光电效应的理解正确的是()A．金属钠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而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应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，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同解析:选BD,按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B、D正确．易错易混点2爱因斯坦的光电效应理论易错易混点辨析：(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.例题3.如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。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。把电路改为图乙，当电压表读数为1.5V时，逸出功W及电子到达阳极时的最大动能Ek为A．W=3.1eV

Ek=4.5eV B．W=1.9eV

Ek=2.leVC．W=1.7eV

Ek=1.9eV D．W=1.5eV

Ek=0.6eV解析:选B,甲图中所加的电压为反向电压，根据题意可知，遏止电压为0.60eV，根据可知，光电子的最大初动能为0.60eV，根据光电效应方程解得逸出功乙图中所加的电压为正向电压，根据动能定理解得电子到达阳极的最大动能为故选B。例题4.光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在光度测量、有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。某同学为了测出某光电管阴极的极限频率，设计了如图所示的电路。用频率为的光照射光电管阴极K，调节滑动变阻器滑片到某一位置，电压表的示数为时，表的示数刚好为零，换用频率为的光照射光电管阴极K，调节滑动变阻器滑片到某一位置，电压表的示数为时，表的示数也刚好为零，则该光电管阴极K的极限频率为（）A．B．C．D．解析:选A,根据光电效应方程有解得故选A。易错易混点3：光电效应的函数图像问题易错易混点辨析：每一个图像都对应一个数学函数表达式，利用表达式确定点、线、面。解决光电效应图像问题的几个关系式(1)光电效应方程：Ek＝hν－W0。(2)发生光电效应的临界条件：Ek＝0，νc＝eq\f(W0,h)。(3)反向遏止电压与光电子的最大初动能和入射光频率的关系：－eUc＝0－Ek，Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)。例题5.利用光电管研究光电效应现象的实验装置如图甲所示，实验中测得遏止电压Uc与入射光频率v之间的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是（）A．如果测遏止电压，应选择电源左端为正极B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数一定持续增大C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．如果实验中入射光的频率v=7.0×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek约为1eV解析:选D,A．如果测遏止电压，应选择电源左端为负极，A错误；B．当电源左端为正极时，如果电流达到饱和电流，即使滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数也不会增大，B错误；C．如果只增大照射光的强度，而光的频率不变，根据光电效应方程产生的光电子的最大初动能不变，C错误；D．由图可知，截止频率为根据图像利用几何关系可得可得遏止电压因此产生的光电子的最大初动能Ek约为1eV，D正确。故选D。例题6.用如图甲所示的装置研究光电效应现象.闭合电键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的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a，0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是（）A．普朗克常量为B．断开电键S后，电流表G的示数不为零C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D．提高照射光频率，光电子的最大初动能保持不变解析:选B,A．由爱因斯坦的光电效应方程有由图像可得所以A错误；B．用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应，有光电子飞出，则断开电键S后，回路中有电流，所以电流表G的示数不为零，则B正确；C．由爱因斯坦的光电效应方程有可知，光电子的最大初动能与照射光的强度无关，所以C错误；D．提高照射光频率，光电子的最大初动能增大，所以D错误；故选B。易错易混点2饱和光电流的理解易错易混点辨析：1.光电流和饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．2.饱和电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和电流，在一定条件下，饱和电流与所加电压大小无关，只与入射光的强度有关。入射光越强，饱和电流越大。即：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。例题7.如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，颜色相同的a、b两束光分别照射1、2两种材料，光电流I随电压U变化关系如图所示，则下列说法正确的是（）A．a、b光的频率 B．a、b两光的光照强度相同C．光电子的最大初动能 D．材料1、2的截止频率解析:选D,A．a、b两束光颜色相同，所以频率相同，故A错误；B．饱和光电流越大，光照强度越大，所以a光的光照强度比b光的大，故B错误；C．光电子的最大初动能为由图可知所以故C错误；D．根据爱因斯坦光电效应方程可得所以故D正确。故选D。例题8.用甲、乙、丙三种单色光在同一个光电管上做光电效应实验，发现光电流I与电压U的关系如图所示，下列说法正确的是（）A．甲、乙两种单色光的强度相同B．三种单色光在同种介质中传播时，丙的波长最短C．单色光甲的频率大于单色光丙的频率D．三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最小解析:选B,A．根据则遏止电压越大，入射光的频率越大，则甲光的频率等于乙光的频率，但是甲光的饱和光电流大于乙光的，则甲光的强度大于乙光的强度，所以A错误；B．由于丙光的频率最大，则三种单色光在同种介质中传播时，丙的波长最短，所以B正确；C．根据则遏止电压越大，入射光的频率越大，则单色光甲的频率小于单色光丙的频率，所以C错误；D．根据则遏止电压越大，光电子的最大初动能越大，所以三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最大，则D错误；故选B。【针对训练】一、单选题1.光子的能量与其()A．频率成正比 B．波长成正比C．速度成正比 D．速度平方成正比解析：选A,根据ε＝hν可知，光子的能量与其频率成正比，A正确。2.单色光B的频率为单色光A的两倍，用单色光A照射到某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E1；用单色光B照射该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为E2。则该金属的逸出功为()A．E2－E1 B．E2－2E1C．2E1－E2 D．eq\f(E1＋E2,2)解析：选B,根据光电效应方程，用单色光A照射某金属表面时，有E1＝hν－W逸出功，用单色光B照射该金属表面时，有E2＝h·2ν－W逸出功，联立解得W逸出功＝E2－2E1，故A、C、D错误，B正确。3.如图所示为一光电管电路，滑动变阻器触头位于ab上某点，用黄光照射光电管阴极，电表指针无偏转，要使电表指针偏转，可采取的可行措施有()A．增大黄光的强度 B．换用蓝光照射C．将P向a滑动 D．将电源正、负极对调解析：选B由题意可知，光电管两端加的是正向电压，则电表指针没有偏转，是由于没有发生光电效应，发生光电效应的条件为ν＞ν0，故只有换用频率较高的蓝光照射，才可能发生光电效应，使电流表指针发生偏转，故A、C、D错误，B正确。4.在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是()A．饱和光电流 B．遏止电压C．光电子的最大初动能 D．逸出功解析：选A饱和光电流和入射光的强度有关，这个实验中可以通过控制入射光的强度来实现饱和光电流相同，A正确；不同金属的逸出功是不同的，同种频率的单色光，光子能量hν相同，根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，两种金属中逸出的光电子的最大初动能Ek不同，C、D错误；根据遏止电压和光电子最大初动能的关系Uc＝eq\f(Ek,e)可知，光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B错误。5.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()解析：选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及动能定理可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm＝eU＋hν－hν截止，可知Ekm­U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。6.利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红外线照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片移到最右端时，电流表一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片向左端移动时，电流表示数可能不变解析：选D,因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射，电流表一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的极限频率，所以用红外线照射，可能发生光电效应，电流表可能有电流通过，选项B错误；由于发生了光电效应，即使A、K间的电压UAK＝0，电流表中也有电流通过，所以选项C错误；当滑动变阻器的滑片向左端移动时，阳极吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极时，电流达到最大，即饱和电流，若在移动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大UAK，光电流也不会增大，所以选项D正确．7.利用如图所示的实验装置研究光电效应现象，用一束紫外线照射光电阴极材料，电流表无示数。则（）A．增大入射光的强度，电流表一定有示数 B．增大入射光的频率，电流表一定有示数C．减小入射光的频率，电流表可能有示数 D．减小入射光的波长，电流表可能有示数解析:选D，由图可知，电流表无示数是因为入射光的频率过低，与入射光的强度无关，减小波长则频率变大，故选D。8．图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极上的电压的关系图像，下列说法正确的是（）A．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，饱和光电流的大小与入射光强度无关B．由图线①、②、③可知其遏止电压只由入射光的频率决定C．只要增大电压，光电流就会一直增大D．不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应解析：选B,A．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，饱和光电流的大小与入射光强度有关，入射光强度越大，饱和光电流越大，A错误；B．由光电效应方程可知因此对某种确定的金属来说，入射光的频率越大，遏止电压越大，可知其遏止电压只由入射光的频率决定，B正确；C．当光电流达到饱和值时，再增大电压光电流也不会再增大，C错误；D．不论哪种颜色的入射光，只有入射光的频率大于金属的截止频率，才能发生光电效应，D错误。故选B。9.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Hz。已知普朗克常量。则下列说法中正确的是（）A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极B．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C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大D．如果实验中入射光的频率Hz，则产生的光电子的最大初动能约为解析：选D，A．遏止电压产生的电场对电子起阻碍作用，则电源的右端为正极，故A错误；B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，加速度电场增强，电流增加但加速到一定值后不再增加，故B错误；C．由可知，最大初动能与光的强度无关，则C错误；D．由图可知，当时，由公式代入数值求得故D正确。故选D。如图甲所示，为研究某金属材料的遏止电压Uc与入射光频率v的关系的电路图，用不同频率的光分别照射甲图中同一光电管的阴极K，调节滑片P测出遏止电压，并描绘Uc-v关系图如图乙所示。已知三种光的频率分别设为以v1、v2、v3，光子的能量分别为1.8eV、2.4eV、3.0eV，测得遏止电压分别为U1=0.8V、U2=1.4V、U3（图乙中未知）。则下列说法正确的是（）A．普朗克常量可表达为B．图乙中频率为v3的光对应的遏止电压U3=1.8VC．该阴极K金属材料的逸出功为2.6eVD．将电源的正负极对换，仍用频率为v2的光照射阴极K时，将滑片P向右滑动一些，电流表示数一定不为零解析：选D，A．由光电效应方程，可得解得故A错误；C．根据解得故C错误；B．根据解得故B错误；D．将电源的正负极对换，用频率为v2的光照射阴极K时，加在光电管上的电压会使光电子加速，将滑片P向右滑动一些，加速电压变大，电流表示数一定不为零。故D正确。故选D。11．从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如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，作出图乙所示的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。已知电子的电荷量为e，则下列普朗克常量h的表达式正确的是（）A． B．C． D．解析：选A，根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理，得所以图象的斜率故选A。12．1916年密立根测量金属的遏止电压（即图甲所示电路中电流表G的读数减小到零时加在电极K、A之间的反向电压）与入射光频率v的对应关系，实验中推导计算出普朗克常量h。图乙为某光电管发生光电效应时遏止电压与入射光频率v的关系图像，已知光电子的电荷量为e，下列说法正确的是（）A．电极K的金属材料的截止频率为B．普朗克常量C．电极K的金属材料逸出功随入射光频率的增大而减小D．光电子最大初动能与入射光频率成正比解析：选B，A．根据可知因此当时取得截止频率为b，故A错误；B．图像斜率表示因此普朗克常量故B正确；C．逸出功只与金属材本身类有关，故C错误；D．根据可知，光电子最大初动能与入射光频率成一次函数关系，故D错误。故选B。13．某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料（）材料钠铜铂极限波长/nm541268196A．仅钠能产生光电子 B．仅钠、铜能产生光电子C．仅钠、铂能产生光电子 D．都能产生光电子解析：选D，根据光电效应方程可知只要光的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长最小值小于100nm，小于钠、铜、铂的极限波长，故三种金属都能产生光电子。故选D。14．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能随入射光频率变化的图像。已知钨的逸出功是，锌的逸出功是，若将二者的图线画在同一个坐标系中，用实线表示钨、虚线表示锌，则下列正确反映这一过程的图是（）A．B．C．D．解析：选A，依据光电效应方程可知，图线的斜率代表普朗克常量，因此钨和锌的图线应该平行；图线的横轴截距代表截止频率，而因此钨的截止频率小些，综上所述，A正确，BCD错误。故选A。15..研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出．反向电压U由电压表V测出，且遏止电压为Uc.在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是()解析：选B，当反向电压U和入射光频率ν一定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时间到达阳极A的光电子数与光强也成正比，故光电流i与光强I成正比，所以选项A正确．由动能定理得－eUc＝0－Ek，又因Ek＝hν－W0，所以Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，可知遏止电压Uc与频率ν是线性关系，但不是正比例关系，故选项B错误．当光强与入射光频率一定时，单位时间内逸出的光电子数及其最大初动能是一定的，所形成的光电流强度会随反向电压的增大而减小，选项C正确．根据光电效应的瞬时性规律，可知选项D正确．16．如图所示，分别用频率为v、2v的光照射某光电管，对应的遏止电压之比为1：3，普郎克常量用h表示，则（

）A．用频率为的光照射该光电管时有光电子逸出B．该光电管的逸出功为C．用2v的光照射时逸出所有光电子的初动能比用v的光照射时逸出所有光电子的初动能大D．加正向电压时，用2v的光照射时饱和光电流一定大解析：选B,AB.根据据题意解得该光电管的逸出功为用频率为的光照射该光电管时，光电子的能量为，小于该光电管的逸出功，所以不能发生光电效应，没有光电子逸出，故A错误，B正确；C．由此可知用2v的光照射时比用v的光照射时逸出的光电子的最大初动能一定大，并不是所有光电子的初动能大，故C错误；D．饱和光电流与入射光的强度有关，与频率无关，加正向电压时，用用2v的光照射时饱和光电流不一定大，故D错误。故选B。如图所示，在演示光电效应的实验中，谷灵同学分别用a、b两种单色光照射锌板。发现用a光照射时与锌板连接的验电器的指针张开一个角度；用b光照射时与锌板连接的验电器的指针不动。下列说法正确的是（）A．增大b光的照射强度，验电器的指针有可能张开一个角度B．增大a光的照射强度，光电子的最大初动能增加C．a光的频率大于b光的频率D．若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时可能不会发生光电效应解析：选C，AB．根据爱因斯坦光电方程可知，增大b光的照射强度，仍不会发生光电效应；增大a光的照射强度，光电子的最大初动能保持不变，AB错误。C．根据a光照射锌板能够发生光电效应可知，a光的频率大于锌板的极限频率；根据b光照射锌板不能发生光电效应可知，b光的频率小于锌板的极限频率，则a光的频率大于b光的频率，C正确。D．根据光电方程可知，若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时一定能发生光电效应，D错误。故选C。18.金属板M在某种光照射下可以发射出最大速度为v的电子，电子从金属板M运动到金属网N形成电流。已知图中两电池的供电电压都为U，电子的电荷量为e，质量为m，当单刀双掷开关S与1接通时，电流表的示数刚好为零（即电子恰好不能运动到金属网N）。现单刀双掷开关S与2接通时，电子运动到金属网N时的最大速度为（）A． B． C． D．解析：选D，由图可以看出，当单刀双掷开关S与1接通时，MN间电场由M指向N，故电子逸出后做匀减速运动，因为电子恰好不能运动到金属网N，所以电子最大初动能由动能定理得则当单刀双掷开关S与2接通时，MN间电场由N指向M，故电子逸出后做匀加速运动，电子运动到金属网N时的最大速度由动能定理得联立解得故选D。19.如图所示为研究光电效应现象的实验原理图。已知光电管阴极材料的极限频率为，现用频率为的单色光照射光电管，发现滑动变阻器的滑片P处于图示位置时，灵敏电流计的示数为零，下列说法正确的是（）A．灵敏电流计的示数为零，是因为没有发生光电效应B．若不断向左移动滑片P，则灵敏电流计一定会有示数C．若不断向右移动滑片P，则灵敏电流计一定会有示数D．仅不断增大入射光的光照强度，灵敏电流计一定会有示数,电子的动能增大解析：选C，A．灵敏电流计的示数为零，是因为如图加在光电管两端的反向电压使得打出的光电子无法到达对阴极，从而没有形成光电流，而不是没有发生光电效应，故A错误；B．由题知，故若不断向左移动滑片P，则使得加在光电管两端的反向电压增大，则光电子一定不能达到对阴极形成光电流，所以灵敏电流计一定不会有示数，故B错误；C．若不断向右移动滑片P，则使得加在光电管两端的反向电压减小，则光电子一定能达到对阴极形成光电流，所以灵敏电流计一定会有示数，故C正确；D．仅不断增大入射光的光照强度，对打出光电子的最大初动能没有影响；所以灵敏电流计的示数仍为零，故D错误；故选C。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v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），下列说法中正确的是（）A．普朗克常量为B．断开开关S后，电流表G的示数为零C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数减小解析：选D，A．根据得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，即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那么普朗克常量为故A错误；B．电键S断开后，因光电效应现象中，光电子存在最大初动能，因此电流表G的示数不为零，故B错误；C．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，故C错误；D．保持照射光强度不变，仅提高照射光的频率，单个光子的能量将会增大，而光的强度不变，那么光子数一定会减少，发出的光电子数也会减少，电流表G的示数就会变小，故D正确。故选D。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A为阳极，K为阴极，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12.0eV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5.0V。现保持滑片P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5.0eVB．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15.0eV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10.0eV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解析：选C,A．根据可知电子逸出后的最大初动能为5.0eV，根据光电效应方程解得逸出功A错误；B．若只增大入射光的强度，光子的能量不变，根据光电效应方程可知，电子逸出后的最大初动能保持不变，因此电流计的读数仍为零，B错误；C．若用光子能量为15.0eV的光照射阴极K，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能C正确；D．若用光子能量为10.0eV的光照射阴极K，则光电子的最大初动能若把滑片P向左移动少许，但只要电压表的示数超过3V，电流计的读数一定为零，D错误。故选C。二、多选题22.如图所示，用导线把不带电的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．有光子从锌板逸出B．有电子从锌板逸出C．验电器指针张开一个角度D．锌板带负电解析：选BC,用紫外线照射锌板时，锌板里的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子带正电，且失去的电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误。23.在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出()A．该金属的截止频率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解析：选ABC由光电效应方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek可知Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，当Uc＝0时，ν＝eq\f(W0,h)＝νc，即图线在横轴上的截距在数值上等于金属的截止频率；图线的斜率在数值上等于eq\f(h,e)，故可求出普朗克常量h；当ν＝0时，Uc＝－eq\f(W0,e)，即图线在纵轴上的截距的绝对值乘以电子电荷量e在数值上等于金属的逸出功，A、B、C正确。由实验图线不能求出单位时间内逸出的光电子数，D错误。24.某实验小组用图甲所示电路研究a、b两种单色光的光电效应现象，通过实验得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知（）A．光电子的最大初动能B．两种光的频率C．两种光照射金属K时的逸出功一样D．两种光的遏止电压相同解析：选AC，AD．由题图可得b光照射光电管时反向截止电压大，也即b光的遏止电压大，由可知，b光照射光电管时逸出的光电子最大初动能大，所以故A正确，D错误；B．由光电效应方程可得由题图可得b光照射光电管时反向截止电压大，其频率大，即故B错误；C．金属的逸出功由金属本身决定，与光的频率无关，所以两种光照射金属K时的逸出功是一样的，故C正确；故选AC。利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压与入射光频率的关系如图乙所示，图乙中、、均已知，电子电荷量用e表示。入射光频率为时，下列说法正确的是（）A．光电子的最大初动能B．由图象可求得普朗克常量C．滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数逐渐减小D．把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加解析：选BC,A．由题意可知，遏止电压是指光电流为0时所加的反向电压，依题意结合乙图可得，入射光频率为时光电子的最大初动能为故A错误；B．由图知光电管两侧的电压为反向电压，当入射光的频率为时，反向电压为零，可知该光电管的截止频率为，则该金属的逸出功根据光电效应方程得即可得普朗克常量为故B正确；C．滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中，两极间反向电压逐渐增大，反向电压越大，流过电流表的电流就越小，故C正确；D．把电源正负极对调之后，则两极间加的是正向电压，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中两极间加的是正向电压增大，在电流比较小时电流会随着电压的增大而增大，但存在饱和电流，即当电流增大到一定值后，电压再增大，电流也不会增大了，故D错误。故选BC。26.用图甲所示装置研究光电效应现象，三次用同一光电管在不同光照条件下实验，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，如图乙所示。下列说法正确的是（）A．大于B．光电管中电流方向由A指向KC．甲图线表示光的强度比丙大D．甲图线和乙图线表示光产生的光电子最大初动能相同解析：ABC，A．由图乙可知，大于，故A正确；B．光电子带负电，其运动方向由K指向A，则光电管中电流方向由A指向K，故B正确；C．由图乙可知，甲图线的饱和光电流比丙图线饱和光电流大，则可知甲图线表示光的强度比丙大，故C正确；D．甲图线表示的光遏制电压比乙图线表示的光遏制电压小，则根据可知，甲图线表示的光产生的光电子最大初动能比乙图线表示的光产生的光电子最大初动能小，故D错误。故选ABC。27.图甲为某种光电烟雾探测器装置示意图，光源S发出频率为的光束，当有烟雾进入该探测器时，光束会被烟雾散射进入光电管C，当光照射到光电管中的金属钠表面时会产生光电子，进而在光电管中形成光电流，当光电流大于某临界值时，便会触发报警系统报警。用如图乙所示的电路（光电管K极是金属钠）研究光电效应规律，得到钠的遏止电压与入射光频率之间的关系，如图丙所示，元电荷为e。下列说法正确的是（）A．由图丙知，普朗克常量B．由图丙知，金属钠的逸出功为C．图甲中，光源S发出的光越强，探测器的灵敏度就越高，光电子的最大初动能就越大D．图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，探测器的灵敏度就越高解析：选AB,A．由光电效应方程和动能定理知，光电管加反向电压时得知遏止电压Uc与入射光频率之间的关系图中图线的斜率为，结合图像可求得选项A正确；B．由光电效应方程有可知时对应的光照频率为极限频率，由丙图可求得则金属钠的逸出功为选项B正确；C．图甲中，在光源频率不变条件下，光束越强，相同时间内，相同烟雾浓度下散射到光电管上的光子数越多，产生的光电流越大，但光电子的最大初动能不变；故C错误；D．图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，从光电管出来的光电子的最大初动能就越小，探测器的灵敏度就越低，越不容易触发报警器报警，选项D错误。故选AB。我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为v的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为，普朗克常量为h，电子电荷量为e。以下说法正确的是（）A．光电子到达A时的最大动能为B．光电子到达A时的最大动能为C．若每入射N个光子会产生1个光电子且所有的光电子都能到达A，则回路的电流强度为D．若每入射N个光子会产生1个光电子且所有的光电子都能到达A，则回路的电流强度为解析：选AC，AB．根据光电效应方程可得最大初动能，从K到A电场力