資源簡介

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4.2 光電效應
一、基礎點睛
知識點一、光電效應
1．光電效應現象
光電效應：在光的照射下金屬中的電子從金屬表面逸出的現象，叫做光電效應，發射出來的電子叫做光電子．
2．光電效應規律
(1)每種金屬都有一個極限頻率．
(2)光子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光的頻率增大而增大．
(3)光照射到金屬表面時，光電子的發射幾乎是瞬時的．
(4)光電流的強度與入射光的強度成正比．
3．愛因斯坦光電效應方程
(1)光子說：空間傳播的光的能量是不連續的，是一份一份的，每一份叫做一個光子．光子的能量為ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值為6.63×10－34 J·s.
(2)光電效應方程：Ek＝hν－W0.
其中hν為入射光的能量，Ek為光電子的最大初動能，W0是金屬的逸出功．
4．遏止電壓與截止頻率
(1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc.
(2)截止頻率：能使某種金屬發生光電效應的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對應著不同的極限頻率．
(3)逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的逸出功．
知識點二、康普頓效應、光的波粒二象性
（一）康普頓效應和光子的動量
1．康普頓效應：在研究石墨對X射線的散射時，發現在散射的X射線中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有波長大于λ0的成分，這個現象稱為康普頓效應。
2．光子的動量
(1)表達式：p＝.
(2)說明：在康普頓效應中，當入射的光子與晶體中的電子碰撞時，要把一部分動量轉移給電子，光子的動量可能變小．因此，有些光子散射后波長變大。
（二）光的波粒二象性
光的干涉、衍射、偏振現象表明光具有波動性，光電效應和康普頓效應表明光具有粒子性，光既具有波動性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
二、考點梳理
考點一、光電效應現象和光電效應方程的應用
1．對光電效應的四點提醒
(1)能否發生光電效應，不取決于光的強度而取決于光的頻率。
(2)光電效應中的“光”不是特指可見光，也包括不可見光。
(3)逸出功的大小由金屬本身決定，與入射光無關。
(4)光電子不是光子，而是電子。
2．兩條對應關系
光強大→光子數目多→發射光電子多→光電流大；
光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動能大。
3．定量分析時應抓住三個關系式
(1)愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－W0。
(2)最大初動能與遏止電壓的關系：Ek＝eUc。
(3)逸出功與極限頻率的關系：W0＝hν0。
注意：1、光電效應的圖象分析
兩條線索
(1)通過頻率分析：光子頻率高→光子能量大→產生光電子的最大初動能大．
(2)通過光的強度分析：入射光強度大→光子數目多→產生的光電子多→光電流大
圖象名稱 圖線形狀 由圖線直接(間接) 得到的物理量
最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖線 INCLUDEPICTURE "../../../../WorkCenter/資料書/《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）/A1683.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1683.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1683.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1683.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../../../WorkCenter/資料書/《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）/A1683.TIF" \* MERGEFORMAT ①極限頻率：圖線與ν軸交點的橫坐標νc②逸出功：圖線與Ek軸交點的縱坐標的值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：圖線的斜率k＝h
顏色相同、強度不同的光，光電流與電壓的關系 INCLUDEPICTURE "../../../../WorkCenter/資料書/《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）/A1684.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1684.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1684.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1684.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../../../WorkCenter/資料書/《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）/A1684.TIF" \* MERGEFORMAT ①遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點②飽和光電流Im：電流的最大值③最大初動能：Ekm＝eUc
顏色不同時，光電流與電壓的關系 INCLUDEPICTURE "../../../../WorkCenter/資料書/《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）/A1685.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1685.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1685.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1685.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../../../WorkCenter/資料書/《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）/A1685.TIF" \* MERGEFORMAT ①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和光電流③最大初動能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖線 INCLUDEPICTURE "../../../../WorkCenter/資料書/《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）/A1686.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1686.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1686.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018講練測\\WorkCenter\\資料書\\《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）\\A1686.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../../../WorkCenter/資料書/《創新設計》2016年高考物理（課標人教版）一輪復習教師WORD文檔（全套打包）/A1686.TIF" \* MERGEFORMAT ①截止頻率νc：圖線與橫軸的交點②遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h＝ke。(注：此時兩極之間接反向電壓)
【例題1】(多選)對光電效應的理解正確的是(　　)
A．金屬鈉的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬
B．如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發生光電效應
C．發生光電效應時，入射光越強，光子的能量就越大，光電子的最大初動能就越大
D．由于不同金屬的逸出功是不相同的，因此使不同金屬產生光電效應，入射光的最低頻率也不同
【答案】　BD
【解析】　按照愛因斯坦的光子說，光子的能量由光的頻率決定，與光強無關，入射光的頻率越大，發生光電效應時產生的光電子的最大初動能越大；但要使電子離開金屬，電子必須具有足夠的動能，而電子增加的動能只能來源于照射光的光子能量，且一個電子只能吸收一個光子，不能同時吸收多個光子，所以光子的能量小于某一數值時便不能產生光電效應現象；電子從金屬逸出時只有從金屬表面向外逸出的電子克服原子核的引力所做的功最小．綜上所述，選項B、D正確．
【例題2】利用光電管研究光電效應實驗如圖所示，用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則(　　)
A．用紫外線照射，電流表不一定有電流通過
B．用紅外線照射，電流表一定無電流通過
C．用頻率為ν的可見光照射陰極K，當滑動變阻器的滑片移到最右端時，電流表一定無電流通過
D．用頻率為ν的可見光照射陰極K，當滑動變阻器的滑片向左端移動時，電流表示數可能不變
【答案】D
【解析】因紫外線的頻率比可見光的頻率高，所以用紫外線照射，電流表一定有電流通過，選項A錯誤；因不知陰極K的極限頻率，所以用紅外線照射，可能發生光電效應，電流表可能有電流通過，選項B錯誤；由于發生了光電效應，即使A、K間的電壓UAK＝0，電流表中也有電流通過，所以選項C錯誤；當滑動變阻器的滑片向左端移動時，陽極吸收光電子的能力增強，光電流會增大，當所有光電子都到達陽極時，電流達到最大，即飽和電流，若在移動前，電流已經達到飽和電流，那么再增大UAK，光電流也不會增大，所以選項D正確．
【例題3】(多選)在做光電效應的實驗時，某金屬被光照射發生了光電效應，實驗測得光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率ν的關系如圖所示，由實驗圖線可求出(　　)
A．該金屬的極限頻率和極限波長
B．普朗克常量
C．該金屬的逸出功
D．單位時間內逸出的光電子數
【答案】ABC
【解析】依據光電效應方程Ek＝hν－W0可知，當Ek＝0時，ν＝ν0，即圖象中橫坐標的截距在數值上等于金屬的極限頻率．
圖線的斜率k＝tan θ＝.可見圖線的斜率在數值上等于普朗克常量．
根據圖象，假設圖線的延長線與Ek軸的交點為C，其截距大小為W0，有tan θ＝.
而tan θ＝h，所以，W0＝hν0.
即圖象中縱坐標軸的截距在數值上等于金屬的逸出功．
【例題4】如圖所示，當開關S斷開時，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極，發現電流表讀數不為零．合上開關，調節滑動變阻器，發現當電壓表讀數小于0.6 V時，電流表讀數仍不為零；當電壓表讀數大于或等于0.6 V時，電流表讀數為零．由此可知，陰極材料的逸出功為(　　)
A．1.9 eV　　　　　　　 B．0.6 eV
C．2.5 eV D．3.1 eV
【答案】A
【解析】設能量為2.5 eV的光子照射時，光電子的最大初動能為mv2，陰極材料的逸出功為W0，根據愛因斯坦光電效應方程有mv2＝hν－W0，題圖中光電管上加的是反向電壓，據題意，當反向電壓達到U＝0.6 V以后，具有最大初動能的光電子也不能達到陽極，因此eU＝mv2，聯立解得，W0＝hν－eU＝2.5 eV－0.6 eV＝1.9 eV，故選項A正確．
【例題5】白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對太陽光散射的結果．美國物理學家康普頓由于在這方面的研究而榮獲了1927年的諾貝爾物理學獎．假設一個運動的光子和一個靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一個方向運動，光子沿另一方向散射出去，則這個散射光子跟原來的光子相比(　　)
A．頻率變大　　　　　　 B．速度變小
C．光子能量變大 D．波長變長
【答案】D
【解析】光子與電子碰撞時，遵守動量守恒定律和能量守恒定律，自由電子被碰前靜止，被碰后動量、能量增加，所以光子的動量、能量減小．故選項D正確．
考點二、康普頓效應和光的波粒二象性
（一）康普頓效應的意義：康普頓效應進一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性。
（二）光的波粒二象性
1．光的波動性實驗基礎：光的干涉和衍射。
2．光的粒子性
(1)實驗基礎：光電效應、康普頓效應；
(2)表現：①當光同物質發生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表現出粒子的性質；②少量或個別光子容易顯示出光的粒子性。
【例題1】光子打在處于靜止狀態的電子上，光子將偏離原來的方向而發生散射，康普頓對散射的解釋為（　　）
A．雖然改變原來的運動方向，但頻率保持不變
B．由于電子受碰撞后得到動量，散射后的光子頻率低于入射光的頻率
C．入射光引起物質內電子做受迫振動，而從入射光中吸收能量后再釋放，釋放出的散射光頻率不變
D．光子從電子處獲得能量，因而頻率增大
【答案】B
【解析】ABD．光子與電子碰撞將部分動量、能量轉移給電子，動量減小，能量減小，根據
則頻率減小，故AD錯誤，B正確；
C．從入射光中吸收能量后再釋放，處于激發態電子釋放出的散射光頻率與不同軌道之間能量差有關，故頻率可能不同，故C錯誤。
故選B。
【例題2】一個德布羅意波波長為λ1的中子和另一個德布羅意波波長為λ2的氘核同向正碰后結合成一個氚核,該氚核的德布羅意波波長為 (　　)
A. B.
C. D.
【答案】　A
【解析】 中子的動量p1=,氘核的動量p2=,對撞后形成的氚核的動量p3=p2+p1,所以氚核的德布羅意波波長λ3==,選項A正確.
【例題3】（多選）關于物質的波粒二象性,下列說法中正確的是 (　　)
A.不僅光子具有波粒二象性,一切運動的微粒都具有波粒二象性
B.運動的微觀粒子與光子一樣,當它們通過一個小孔時,都沒有特定的運動軌道
C.波動性和粒子性,在宏觀現象中是矛盾的、對立的,但在微觀高速運動的現象中是統一的
D.實物的運動有特定的軌道,所以實物不具有波粒二象性
【答案】ABC
【解析】波粒二象性是微觀世界特有的規律,一切運動的微粒都具有波粒二象性,選項A正確;由于微觀粒子的運動遵守不確定關系,所以運動的微觀粒子與光子一樣,當它們通過一個小孔發生衍射時,都沒有特定的運動軌道,選項B正確;波粒二象性適用于微觀高速領域,選項C正確;宏觀物體運動形成的德布羅意波的波長很小,很難被觀察到,但它仍有波粒二象性,選項D錯誤.
【例題4】在下列各組所說的現象中，都表現出光具有粒子性的是（　　）
A．光的折射現象、衍射現象
B．光的反射現象、干涉現象
C．光的衍射現象、光電效應現象
D．光電效應現象
【答案】D
【解析】A.光的折射現象不能說明光的粒子性，衍射現象說明光的波動性，故A錯誤；
B.光的反射現象不能說明光的粒子性，干涉現象說明光的波動性，故Ｂ錯誤；
C.光的衍射現象說明光的波動性，光電效應現象說明光的粒子性，故C錯誤；
D.光電效應現象說明光的粒子性，故D正確。
三、夯實小練
1．（多選）研究光電效應現象的實驗裝置如圖甲所示，用光強相同的紅光和藍光照射光電管陰極K時，測得相應的遏止電壓分別為U1和U2，產生的光電流I隨光電管兩端電壓U的變化規律如圖乙所示。已知電子的質量為m，電荷量為–e，紅光和藍光的頻率分別為和，且。則下列判斷正確的是（　　）
A．藍光的入射光子數多于紅光的入射光子數
B．圖乙中的b圖線對應紅光照射
C．用藍光照射時，光電子的最大初動能為eU2
D．陰極K金屬的極限頻率為
【答案】CD
【解析】A．根據光子說，光強由光子數n和單個光子的能量h（或頻率）決定，光強nh相同，紅光的頻率較小，則紅光的入射光子數n較多，A錯誤；
B．由
得頻率較小的紅光對應的遏止電壓U1較小，遏止電壓是圖乙中圖線與橫軸的交點的橫坐標的絕對值，紅光對應的是圖乙中的a，B錯誤；
C．藍光照射時，由
C正確；
D．由逸出功
W0=hν0
得金屬的極限頻率
或由
得
D正確。
2．（多選）研究光電效應的實驗電路圖如圖所示，滑動變阻器滑片處于圖示位置。用黃光照射陰極時，電流表示數不為零，則下列說法正確的是（　　）
A．只把黃光改為紫光照射，電流表示數可能為零
B．只增加黃光的光強，電流表示數變大
C．只將滑動變阻器的滑片向右移動，電流表示數可能不變
D．只將滑動變阻器的滑片移至最左側時，電流表示數為零
【答案】BC
【解析】A．紫光的頻率比黃光大，所以黃光照射陰極能發生光電效應，改用紫光也一定能發生光電效應，電流不可能為零，故A錯誤；
B．只增加黃光的光強，單位時間內逸出的光子數量增多，電流增大，故B正確；
C．將滑動變阻器的滑片向右移動，電壓雖然增大，但若已達到飽和電流，則電流不變，故C正確；
D．將滑動變阻器的滑片移至最左側時，陰極逸出電子仍有可能到達對陰極，電流不會為零，故D錯誤。
3．（多選）如圖所示，甲、乙、丙、丁是關于光電效應的四個圖象，以下說法正確的是（　　）
A．圖甲是遏止電壓Uc與入射光頻率的關系圖象，由圖象可求得普朗克常量
B．圖乙是光電子最大初動能與入射光頻率關系圖象，由圖象可知實線對應金屬的逸出功比虛線的小
C．圖丙是光電流與電壓的關系圖象，由圖象可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和光電流越大
D．圖丁是光電流與電壓的關系圖象，由圖象可知電壓越高則光電流越大
【答案】AC
【解析】A．根據光電效應方程結合動能定理可知
解得
斜率
解得普朗克常量
故A正確；
B．根據愛因斯坦光電效應方程可知
縱軸截距的絕對值表示逸出功，則實線對應金屬的逸出功比虛線大，故B錯誤；
C．飽和光電流由入射光的強度決定，同一束光，即光的顏色不變的情況下，入射光越強，光子數越多，飽和光電流越大，故C正確；
D．分析圖丁可知，當達到飽和光電流以后，增加光電管兩端的電壓，光電流不變，故D錯誤。
4．（多選）如圖甲所示，為研究某金屬材料的遏止電壓與入射光頻率的關系的電路圖，用不同頻率的光分別照射甲圖中同一光電管的陰極K，調節滑片P測出遏止電壓，并描繪關系圖如圖乙所示。已知三種光的頻率分別設為以、、，光子的能量分別為1.8、2.4、3.0，測得遏止電壓分別為、、（圖乙中未知）。則下列說法正確的是（　　）
A．普朗克常量可表達為
B．該陰極K金屬材料的逸出功為1.0
C．圖乙中頻率為的光對應的遏止電壓
D．用頻率為的光照射陰極K，電壓表示數為2.0V時，電流表示數不為零
【答案】BC
【解析】A．由光電效應方程得
解得
選項A錯誤；
B．由得
選項B正確；
C．由得
選項C正確；
D．對該金屬材料，頻率為的光對應的遏止電壓為1.4V，則電壓表示數為2.0V時，電流表示數已為零，選項D錯誤。
5．（多選）如圖所示，用頻率為的可見光照射到光電管的陰極K，此時電表G中有電流通過，已知電子電荷量為e，則下列說法正確的是（　　）
A．僅調換電源的正負極方向，電表G還是有電流
B．僅增加入射光的強度，電表G的示數變大
C．變阻器的滑動端P向左滑動時，電表G的示數變小
D．電表G的示數變為0時，電壓表的讀數為U0，此材料的截止頻率為
【答案】AB
【解析】A．圖中電源電壓的正極與陰極射線管的K連接，為反向電壓，電壓沒有達到遏制電壓，所以電路中還有電流，調換電源正負極，電路中電流會增大，A正確；
B．僅增加入射光的強度，可以使出來的光電數目增多，電流表示數變大，B正確；
C． 電阻器滑片P向左移動時，所加的反向電壓減小，電路中電流增大，C錯誤；
D．根據愛因斯坦的光電效應方程
根據動能定理有
解得
截止頻率為
D錯誤。
6．（多選）按如圖的方式連接電路，當用紫光照射陰極K時，電路中的微安表有示數，則下列敘述正確的是（　　）
A．如果僅將紫光的光強減弱一些，則不能產生光電效應
B．僅將滑動變阻器的觸頭向右滑動一些，則微安表的示數一定增大
C．僅將滑動變阻器的觸頭向左滑動一些，則微安表的示數可能不變
D．僅將電源的正負極對調，則微安表仍可能有示數
【答案】CD
【解析】A．發生光電效應的條件是入射光的頻率要大于金屬的極限頻率，與入射光的強度無關，所以如果僅將紫光的光強減弱一些，還是能產生光電效應的，則A錯誤；
BC．飽和光電流與入射光的強度有光，不改變入射光的強度，則僅將滑動變阻器的觸頭向右，或者向左滑動一些，則微安表的示數可能不變，不一定增大，所以B錯誤；C正確；
D．將電源的正負極對調，即加上反向電壓，若光電子的初動能足夠大，電路中還是有光電流的，則微安表仍可能有示數，所以D正確；
7．智能手機帶有光線傳感功能，可以自動調整亮度，光線傳感器的工作原理是光電效應。下面關于光電效應的說法正確的（　　）
A．發生光電效應時，光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比
B．在研究光電效應飽和電流時，由可知，光電管所加電壓越大，電子獲得的速度越大，飽和電流越大
C．入射光頻率為v時，剛好發生光電效應現象，將入射光頻率變為3v時，此時光電流的遏止電壓為
D．用一束單色光分別照射A、B兩種金屬，若照射A得到光電子的最大初動能比照射B得到光電子的最大初動能大，則金屬A的截止頻率比金屬B的截止頻率高
【答案】C
【解析】A．發生光電效應時，光電子的最大初動能與入射光的頻率成線性關系，A錯誤；
B．在研究光電效應飽和電流時，光電管所加電壓與飽和電流無關，飽和電流與光照強度有關，光照強度越大，飽和電流越大，B錯誤；
C．入射光頻率為時，剛好發生光電效應現象，由光電效應規律可知
將入射光頻率變為時，由愛因斯坦光電效應方程可得
解得
由動能定理可得
解得此時光電流的遏止電壓為
C正確；
D．根據光電效應方程
光子能量一定，光電子的最大初動能大，說明金屬的截止頻率低，D錯誤。
8．下表給出了幾種金屬的極限頻率，現用頻率為4.80×1014~5.10×1014Hz的橙光，分別照射這幾種金屬，可以發生光電效應的是（　　）
金屬 銫 銣 鈉 鋅
極限頻率/×1014Hz 4.55 5.15 5.56 8.07
A．銫 B．銣 C．鈉 D．鋅
【答案】A
【解析】當入射光的頻率大于金屬的極限頻率時，金屬中的電子才會逸出，由于橙光的頻率為4.80×1014～5.10×1014 Hz，大于金屬銫的頻率，可以發生光電效應的只有銫。故A正確，BCD錯誤。
9．某實驗小組在做光效應實驗時，用頻率為v的單色光照射光電管的陰極K，得到光電流I與光電管兩端電壓U的關系圖線如圖所示。已知電子的電荷量為e，普朗克常量為h，則下列分析正確的是（　　）
A．光電管兩端電壓越大，飽和光電流越大
B．光電管兩端電壓為0時，光電流也為0
C．光電子的最大初動能為
D．光電子的逸出功為hv
【答案】C
【解析】A．發生光電效應時，在一定的光照條件下，飽和光電流的大小與光照強度有關，與所加電壓無關。故A錯誤；
B．通過圖像可知，光電管兩端電壓為0時，光電流不為0，故B錯誤；
C．根據愛因斯坦光電方程
可知，光電子的最大初動能，故C正確；
D．光電子的逸出功
故D錯誤。
10．如圖是某金屬在光的照射下產生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關系圖象，由圖象可知（　　）
A．該金屬的逸出功等于 hν0-E
B．該金屬的逸出功等于hν0
C．入射光的頻率為2ν0時，產生的光電子的最大初動能為3E
D．入射光的頻率為2ν0時，產生的光電子的最大初動能為2E
【答案】B
【解析】根據光電效應方程，有
Ek=hν-W0
其中
W0=hν0
為金屬的逸出功，所以有
Ek=hν-hν0
由此結合圖象可知，該金屬的逸出功為E，或者
W0=hν0
當入射光的頻率為2ν0時，代入方程可知產生的光電子的最大初動能為E，所以B正確；ACD錯誤；
11．在“焊接”視網膜的眼科手術中，所用激光的波長為，每個激光脈沖中的光子數目為n，已知普朗克常量為h，光速為c，則（　　）
A．用激光“焊接”視網膜是因為激光具有高度的相干性
B．激光的頻率為
C．激光光子的動量為
D．每個激光脈沖的能量為
【答案】D
【解析】A．用激光“焊接”剝落的視網膜利用了激光頻率高、能量高的特點，故A錯誤；
B．根據可知激光的頻率為
故B錯誤；
C．根據得，激光光子的動量為
故C錯誤；
D．根據和可知，則單個光子的能量為，則每個激光脈沖的能量為，故D正確。
12．如圖所示，把一塊不帶電的鋅板連接在驗電器上。當用可見光照射鋅板時，驗電器指針不偏轉。當用紫外線照射鋅板時，發現驗電器指針偏轉一定角度（　　）
A．若減小紫外線的強度，驗電器的指針也會偏轉
B．若改用紅光長時間照射，驗電器的指針也會偏轉
C．用紫外線照射鋅板時，鋅板帶正電，驗電器帶負電
D．這個現象說明了光具有波動性
【答案】A
【解析】AB．發生光電效應的條件是照射光的頻率大于鋅的極限頻率，若減小紫外線的強度，但頻率未變，則鋅板仍然會發生光電效應，驗電器的指針也會偏轉。若改用紅光長時間照射，由于紅光的頻率比紫外線低，所以不一定高于鋅的極限頻率，鋅板不一定會發生光電效應，驗電器的指針不一定會偏轉，故A正確，B錯誤；
C．用紫外線照射鋅板時，鋅板發射出光電子，從而帶正電，而驗電器通過導線與鋅板相連，也帶正電，故C錯誤；
D．光電效應現象說明光具有粒子性，故D錯誤。
四、培優練習
1.某金屬在一束單色光的照射下發生光電效應，光電子的最大初動能為，已知該金屬的逸出功為，普朗克常量為h。根據愛因斯坦的光電效應理論，該單色光的頻率為（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】根據愛因斯坦的光電效應方程可知解得該單色光的頻率為
2.如圖是密立根于1916年發表的鈉金屬光電效應的遏止電壓與入射光頻率的實驗曲線，該實驗直接證明了愛因斯坦光電效應方程，并且第一次利用光電效應實驗測定了普朗克常量h。由圖像可知（　　）
A．鈉的逸出功為 B．鈉的截止頻率為
C．圖中直線的斜率為普朗克常量h D．遏止電壓與入射光頻率成正比
【答案】A
【解析】A．根據遏止電壓與最大初動能的關系有
根據電效應方程有
當結合圖像可知，當為0時，解得，A正確；
B．鈉的截止頻率為，根據圖像可知，截止頻率小于，B錯誤；
C．結合遏止電壓與光電效應方程可解得，可知，圖中直線的斜率表示，C錯誤；
D．根據遏止電壓與入射光的頻率關系式可知，遏止電壓與入射光頻率成線性關系，不是成正比，D錯誤。
3.光電管是一種利用光照射產生電流的裝置，當入射光照在管中金屬板上時，可能形成電流。表中給出了2次實驗的結果，由數據得出的論斷中正確的是（　　）
次 入射光子的能量/eV 光電子的最大初動能/eV
1 4.0 0.9
2 6.0 2.9
A．第一次實驗的入射光頻率較第二次低
B．第一次實驗的入射光頻率較第二次高
C．兩次實驗所用的金屬板逸出功相同
D．兩次實驗所用的金屬板逸出功不同
【答案】AC
【解析】AB．根據光子能量公式，結合表格中數據可知第一次實驗的入射光頻率較第二次低，故A正確，B錯誤；
CD．根據愛因斯坦光電效應方程
可得金屬板逸出功
結合表格中數據，可得兩次實驗所用的金屬板逸出功相同，為
故C正確，D錯誤。
4.（多選）研究光電效應現象的實驗電路如圖所示，A，K為光電管的兩個電極，電壓表V、電流計G均為理想電表．已知該光電管陰極K的極限頻率為，元電荷電量為e，普朗克常量為h，開始時滑片P、P′上下對齊．現用頻率為的光照射陰極K，能發生光電效應，則（　　）
A．該光電管陰極材料的逸出功為
B．若加在光電管兩端的正向電壓為，則到達陽極A的光電子的最大動能為
C．若將滑片P向右滑動，則電流計G的示數一定會不斷增大
D．若將滑片P′向右滑動，則當滑片P、P′間的電壓時，電流計G的示數恰好為0
【答案】D
【解析】A．由于極限頻率為，因此該光電管陰極材料的逸出功為，故A錯誤；
B．根據光電效應方程
加正向電壓時，根據動能定理得
聯立可得到達陽極A的光電子的最大動能為，故B錯誤；
C．若將滑片P向右滑動，則電流計G的示數將先逐漸增大到飽和光電流，當達到飽和電流時，則不變，故C錯誤；
D．若將滑片P′向右滑動，光電管加上反向電壓，電流會減小，則有
解得，此時電流計G的示數恰好為零，故D正確。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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