2027物理步步高 大一轮复习第十六章　第80课时　光电效应

第十六章近代物理考情分析生活实践类医用放射性核素、霓虹灯、氖管、光谱仪、原子钟、威耳逊云室、射线测厚仪、原子弹、反应堆与核电站、太阳、氢弹、环流器装置等学习探究类光电效应现象、光的波粒二象性、原子的核式结构模型、氢原子光谱、原子的能级结构、射线的危害与防护、原子核的结合能、核裂变反应和核聚变反应等试题情境光电效应第80课时1.掌握黑体辐射的定义及其实验规律，理解能量量子化的意义。2.理解光电效应现象及光电效应的实验规律。会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量。3.会分析光电效应常见的三类图像。目标要求考点一黑体辐射能量子考点二光电效应内容索引考点三光电效应中常见的三类图像课时精练黑体辐射能量子考点一1.热辐射(1)定义：周围的一切物体都在辐射

，这种辐射与物体的

有关，所以叫作热辐射。(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的

不同而有所不同。电磁波温度温度2.黑体、黑体辐射的实验规律(1)黑体：能够

入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。(2)黑体辐射的实验规律①黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的

有关。②随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有

，另一方面，辐射强度的极大值向波长较

的方向移动，如图。完全吸收温度增加短3.能量量子化(1)能量子：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收

，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。(2)能量子大小：ε=

，其中ν是带电微粒吸收或辐射电磁波的频率，h被称为普朗克常量。h=6.62607015×10-34J·s(一般取h=6.63×10-34J·s)。某个最小能量值ε的整数倍hν

一个个不可分割的能量子hν变大

(2023·江苏卷·14)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：(1)每个光子的动量p和能量E；

(2)太阳辐射硬X射线的总功率P。

模型构建返回光电效应考点二1.光电效应及其规律(1)光电效应现象照射到金属表面的光，能使金属中的

从表面逸出的现象称为光电效应，这种电子常称为

。(2)光电效应规律①每种金属都有一个截止频率νc，也称作极限频率，入射光的频率必须

这个截止频率才能产生光电效应。②光电子的最大初动能与入射光的强度

，只随入射光

的增大而增大。③光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。电子光电子大于或等于无关频率④当入射光的频率大于或等于截止频率时，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，逸出的光电子数越

，饱和电流越大，逸出光电子的数目与入射光的强度成正比，饱和电流的大小与入射光的强度成

。多正比2.爱因斯坦光电效应方程表达式：hν=Ek+W0或Ek=

。(1)物理意义：金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的______

。(2)逸出功W0：电子从金属中逸出所需做功的

叫作这种金属的逸出功，逸出功W0与金属的截止频率的关系为

。hν-W0最大初动能最小值W0=hνc

电子Ek=eUc

(来自教材)用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌板和银板，都能产生光电效应。在以上两次实验中，对于下列四个物理量，哪些是一定相同的？哪些是可能相同的？哪些是一定不同的？(1)光子的能量；答案一定相同；

光子的能量E=hν，由光的频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同。(2)光电子的逸出功；答案一定不同

逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定，锌板和银板的光电效应中，光电子的逸出功W0一定不相同。(3)光电子的动能；答案可能相同；

由Ek=hν-W0，同一束单色光hν相同，W0不同，则光电子的最大初动能不同，但逸出光电子的动能(介于零和最大值之间)可能相同。(4)光电子的最大动能。答案一定不同

由Ek=hν-W0，因hν相同，W0不同，则光电子的最大动能Ek一定不同。针对训练

(多选)(2024·黑吉辽·8)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则A.该金属逸出功增大B.X光的光子能量不变C.逸出的光电子最大初动能增大D.单位时间逸出的光电子数增多√√

金属的逸出功是金属的自身固有属性，仅与金属自身有关，增加此X光的强度，该金属逸出功不变，故A错误；根据光子能量公式ε=hν可知增加此X光的强度，X光的光子能量不变，故B正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W0，可知增加此X光的强度，逸出的光电子最大初动能不变，故C错误；增加此X光的强度，单位时间照射到金属表面的光子变多，则单位时间逸出的光电子数增多，故D正确。

(2025·江苏卷·12)江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为W0，普朗克常量为h。(1)求该金属的截止频率ν0；

(2)若频率为ν的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能Ekm。答案hν-W0

根据题意，由光电效应方程可得，光电子的最大初动能为Ekm=hν-W0。

√

拓展

将开关S接2，滑动变阻器的滑动触头停在适当位置不动，若提高照射光强度，则光电子的最大初动能

，饱和电流

，金属的逸出功

，电流表示数

。(均选填“增大”“减小”或“不变”)

不变增大不变增大光电效应的分析思路返回光电效应中常见的三类图像考点三1.Ek-ν图像(1)写出最大初动能Ek与入射光频率ν的关系式：

。(2)由图像获得的信息：①图线与ν轴交点的横坐标：

。②图线与Ek轴交点坐标的绝对值：

。③图线的斜率：

。Ek=hν-W0=h(ν-νc)截止频率νc逸出功W0普朗克常量h2.Uc-ν图像(此时两极之间接反向电压)(1)写出遏止电压Uc与入射光频率ν的关系式

。(2)由图像获得的信息：①图线与横轴交点的坐标：

。②图线的斜率k=____。

截止频率νc

3.光电流I与电压的关系(用同一光电管做实验)(1)甲、乙两种色光比较：两种色光对应的光电子最大初动能Ek甲

Ek乙，两色光频率ν甲

ν乙，两种色光对应的截止频率νc甲

νc乙，两种色光强度关系为

。(2)丙、丁两种色光的比较：两种色光对应的光电子最大初动能Ek丙

Ek丁，两色光频率ν丙

ν丁；两种色光对应的截止频率νc丙

νc丁。===甲光较强<<=

(多选)(2025·四川眉山市检测)在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，则A.两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等B.若用同种频率的光照射这两种金属均能发生光电效应，

则甲的遏止电压大于乙的遏止电压C.若某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定也能使甲金属发

生光电效应D.甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功√√√

由光电效应方程有Ek=hν-W0，可知Ek-ν图像的斜率为普朗克常量，所以两图像的斜率一定相等，即α和β一定相等，故A错误；由Ek=hν-W0=h(ν-νc)可知，图像与横坐标的交点为截止频率，则甲的截止频率小，又因为W0=hνc，所以甲的逸出功小，用同种频率的光照射两种金属发生光电效应，则甲的光电子的最大初动能大，又因为eUc=Ek，所以甲的遏止电压大于乙的遏止电压，故B、D正确；由上述分析可知，甲的截止频率小，所以当乙可以在某一频率的光照射下发生光电效应时，该光也一定可以使甲发生光电效应，故C正确。

(2025·江西省重点中学联盟联考)如图甲所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾进入时，来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于10-8A，便会触发报警系统。金属钠的遏止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图乙所示，取元电荷e=1.60×10-19C，普朗克常量h=6.63×10-34J·s，真空中光速c=3×108m/s，则A.触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电

子数最少是N=6.25×1010个B.图乙中图像斜率的物理意义为普朗克常量hC.要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于5.0×10-7mD.通过调节光源发光强度的办法来调整光电烟雾探测器的灵敏度是不可行的√

若发光强度增大，则入射光子数增大，发生光电效应产生的光电子数增多，形成的光电流较大，更容易触发报警系统，所以通过调节光源发光强度的办法来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的，故D错误。

(来自教材)在光电效应实验中，小明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、乙、丙)，如图所示。回答下面问题，并说明理由。

(1)甲、乙两种光的频率，哪个大？答案乙光

乙光的频率大。从题图中可以看出，乙光的遏止电压大，则说明乙光照射下产生的光电子的最大初动能大，根据爱因斯坦光电效应方程可知，乙光的频率大。(2)乙、丙两种光的波长，哪个长？答案丙光

丙光的波长长。从题图中可以看出，丙光的遏止电压小，则说明丙光照射下产生的光电子的最大初动能小，根据爱因斯坦光电效应方程可知，丙光的频率小，则丙光的波长长。(3)乙、丙两种光所对应的截止频率，哪个大？答案一样大

截止频率相同。截止频率与金属自身的性质有关，同一光电管的截止频率不随入射光频率改变而改变。(4)甲、丙两种光所产生光电子的最大初动能，哪个大？答案一样大

两种光产生的光电子的最大初动能相同。从题图中可以看出，两种光的遏止电压相同，则说明两种光照射下产生的光电子的最大初动能相同。返回课时精练精练高频考点提升关键能力对一对题号1234567答案BCABBCAC(1)60°

(2)1.5×1014Hz题号89101112答案ACBDCBC答案1234567891011121.(多选)(2024·贵州卷·8)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，其科学目标之一是搜索地外文明。在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为21cm的中性氢辐射，另一处是波长为18cm的羟基辐射。在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子A.频率更大 B.能量更小C.动量更小 D.传播速度更大123456789101112答案基础落实练√√123456789101112答案

2.(2025·广西卷·1)有四种不同逸出功的金属材料：铷2.15eV，钾2.25eV，钠2.30eV和镁3.20eV制成的金属板。现有能量为2.20eV的光子，分别照到这四种金属板上，则会发生光电效应的金属板为A.铷 B.钾 C.钠 D.镁123456789101112答案√

当光子的能量大于金属的逸出功时就能发生光电效应，可知能量为2.20

eV的光子分别照射到四种金属板上，会发生光电效应的金属板是铷。故选A。3.(2025·山东卷·1)在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能Ek的大小关系正确的是

A.Ek1>Ek2>Ek3

B.Ek2>Ek3>Ek1C.Ek3>Ek2>Ek1

D.Ek3>Ek1>Ek2123456789101112答案√

根据光电子最大初动能与遏止电压的关系Ek=eUc，根据题图有Uc2>Uc3>Uc1，故Ek2>Ek3>Ek1，故选B。4.(2025·广东卷·3)有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为Ek，下列说法正确的是A.使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子B.使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于EkC.频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子D.频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek123456789101112答案√123456789101112答案

某频率的光不能使乙金属发生光电效应，说明此光的频率小于乙金属的截止频率，则换用频率更小的光，乙更不能发生光电效应，A错误；由光电效应方程Ek=hν-W0可知，频率越大，最大初动能越大，换用频率更小的光，最大初动能小于Ek，B正确；频率不变，则乙金属不会发生光电效应，C错误；由Ek=hν-W0可知，频率不变，最大初动能不变，D错误。5.(2025·云南昆明市一模)光电管可将光信号转换成电信号，广泛应用于多个领域。如图所示为某光电管的工作电路图，用某单色光照射在阴极K上，有电信号从电阻R两端输出。下列方式一定能使R两端电压增大的是

A.保持其他条件不变，将滑动变阻器滑片向左滑动B.保持其他条件不变，将滑动变阻器滑片向右滑动C.保持其他条件不变，增大照射光的强度D.保持其他条件不变，减小照射光的强度123456789101112答案√123456789101112答案

保持其他条件不变，将滑动变阻器滑片向左滑动，光电管电压减小，但如果此时仍然达到饱和电流，则光电流不变，则R两端电压不变；如果此时没有达到饱和电流，光电流减小，R两端电压减小，可知滑动变阻器滑片向左滑动，R两端电压可能不变，也可能减小；同理将滑动变阻器滑片向右滑动，光电管电压增大，如果已达到饱和电流，则光电流不变，则R两端电压不变；如果此时没有达到饱和电流，光电流增大，R两端电压增大，可知滑动变阻器滑片向右滑动，R两端电压可能不变，也可能增大，故A、B错误；123456789101112答案

根据光电效应，增加光照强度会增加单位时间内照射到阴极的光子数，从而增加发射出来的光电子数，光电子数量的增加会导致形成的电流增大，导致R两端的电压增大，故C正确，D错误。6.(多选)(2024·四川南充市一模)用金属铷制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示，用不同频率的光照射该光电管，测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像如图乙所示。已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s。下列说法正确的是A.要测量遏止电压，电源右端为正极B.要测量饱和电流，电源右端为正极C.由图像乙可知，铷的截止频率为νc

=5.0×1014HzD.由图像乙计算可得金属铷的逸出功为W0=3.3×10-20J123456789101112答案√√123456789101112答案

要测量遏止电压，则应加反向电压，故电源右端为正极，故A正确；要测量饱和电流，则应加正向电压，故电源右端为负极，故B错误；根据光电子的初动能Ek=eUc和爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0，当Uc=0时，由题图乙知铷的截止频率为νc=5.0×1014

Hz，故C正确；由题图乙计算可得金属铷的逸出功为W0=hνc=6.6×10-34×5.0×1014

J=3.3×10-19

J，故D错误。

123456789101112答案答案60°123456789101112答案

(2)若探测器阴极材料的逸出功为9.939×10-20J，求该材料的截止频率(普朗克常量h=6.626×10-34J·s)。123456789101112答案答案1.5×1014Hz123456789101112答案

根据爱因斯坦光电效应方程hν0=W0可得ν0=1.5×1014

Hz。

123456789101112答案能力综合练√√123456789101112答案

9.(2025·四川省模拟)如图甲，分别用a、b两种材料作K极进行光电效应实验研究，用频率为ν的入射光照射K极，且保持入射光不