第十五章 微专题43 光电效应图像问题（Word教参）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

微专题43　光电效应图像问题 微点一　Ek­ν图像（Ek＝hν－hνc） (1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc. (2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0＝|－E|＝E. (3)普朗克常量：图线的斜率k＝h. (2021·广东广州三模)爱因斯坦提出了“光量子”概念并成功地解释了光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖．若某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率．则从图中可以确定的是(　　) A．逸出功与ν有关 B．Ekm与入射光强度成正比 C．当ν<ν0时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关 D　解析：金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，其大小W＝hν0，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W可知，光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率成线性关系，但不成正比，故B错误；要有光电子逸出，则需光电子的最大初动能Ekm>0，即只有入射光的频率大于金属的极限频率：ν>ν0时，才会有光电子逸出，故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W可知，直线的斜率为普朗克常量h，故D正确． 方法技巧 解答光电效应有关图像问题的三个“明确” (1)明确图像的种类． (2)明确图线的纵轴、横轴截距的物理意义． (3)明确应选光电效应的有关方程． 微点二　I­U图像 类别 形状 特点 颜色 相同 的光 (1)遏止电压Uc：图线与横轴交点的横坐标 (2)饱和光电流Im1、Im2：光电流的最大值 (3)最大初动能：Ek＝eUc 颜色 不同 的光 (1)遏止电压Uc1>Uc2，则ν1>ν2 (2)最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2. (2021·江西南昌模拟)如图甲所示是研究光电效应的电路图．某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电压UAK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图乙所示．则下列说法正确的是(　　) A．甲光照射光电管发出光电子的初动能一定小于丙光照射光电管发出光电子的初动能 B．单位时间内，甲光照射光电管发出光电子比乙光的少 C．用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等 D．对于不同种金属，若照射光频率不变，则逸出光电子的最大初动能与金属的逸出功为线性关系 D　解析：当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大(大于K极金属的极限频率)，就会从K极发出光电子．当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零，此时 mev＝eUc(式中vc表示光电子的最大初速度，e为电子的电荷量，Uc为遏止电压)根据爱因斯坦光电效应方程可知丙光的最大初动能较大，故丙光的频率较大，但丙光照射光电管发出光电子的初动能不一定比甲光照射光电管发出光电子的初动能大，A错误；对于甲、乙两束频率相同的光来说，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，B错误；对甲、丙两束不同频率的光来说，光强相同是单位时间内照射到光电管单位面积上的光子的总能量相等，由于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间内照射到光电管单位面积上的光子数就较少，所以单位时间内发出的光电子数就较少，C错误；对于不同金属，若照射光频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W，知Ek与金属的逸出功为线性关系，D正确． [拓展变式1]　在[例2]中，若仅增大电源的电动势则电流表的示数一定增大吗？ 答案：见解析 解析：不一定．当电流达到饱和电流时，电流表的示数就不再增大． [拓展变式2]　在[例2]中，若仅将电源的正、负极对调，则电流表的示数一定为零吗？ 答案：见解析 解析：不一定．正负极对调后，光电子做减速运动，电子若不能到达A极，则电流表的示数为零，否则就不为零． 微点三　Uc­ν图像 (1)极限频率νc：图线与横轴的交点的横坐标值． (2)遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大，Uc＝－. (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). 如图为密立根研究某金属的遏止电压Uc和入射光频率ν的关系图像，则下列说法正确的是(　　) A．图像的斜率为普朗克常量 B．该金属的截止频率约为5.5×1014 Hz C．由图像可得该金属的逸出功为0.5 eV D．由图像可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系 D　解析：根据光电效应方程得Ekm＝hν－W0，又Ekm＝eUc，解得Uc＝ －，可知图线的斜率k＝，A错误；当遏止电压为零时，入射光的频率等于金属的截止频率，大约为4.2×1014 Hz，B错误；图线的斜率k＝，则逸出功W0＝hν0＝keν0＝ ×4.2×1014 eV≈1.6 eV，C错误；由图像可知Uc与ν成一次函数关系，又Ekm＝eUc，故