第十五章 专题强化23 光电效应的经典问题（Word教参）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（多选版 新教材 新高考）

专题强化　光电效应的经典问题 热点一 光电效应的图像问题 解答光电效应图像问题的三个“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。 突破 Ek-ν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。 【典例1】 爱因斯坦提出了光量子的概念并成功地解释了光电效应的规律，因而获得1921年的诺贝尔物理学奖。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。从图中可以确定的是(　　) A．逸出功与ν有关 B．Ekm与入射光的频率成正比 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，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，B错误；要有光电子逸出，则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即ν>ν0时才会有光电子逸出，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，D正确。 突破 I-U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 【典例2】如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是(　　) C　解析：由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和动能定理－eU＝0－Ek得eU＝hν－W0，可知遏止电压越大，光的频率越大，因此νb＞νc＞νa，由光的色散现象可知频率越大，折射率越大，光的偏折角越大，C正确。 突破 Uc-ν图像 (1)极限频率νc：图线与横轴交点的横坐标值； (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)。 【典例3】(2022·河北卷)如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压Uc与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦的光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知(　　) A．钠的逸出功为hνc B．钠的截止频率为8.5×1014 Hz C．图中直线的斜率为普朗克常量h D．遏止电压Uc与入射光的频率ν成正比 A　解析：根据遏止电压与最大初动能的关系有eUc＝Ekmax，根据光电效应方程有Ekmax＝hν－W0，结合图像可知，当Uc为0时，解得W0＝hνc，A正确；钠的截止频率为νc，根据图像可知，截止频率小于8.5×1014 Hz，B错误；结合遏止电压与光电效应方程可解得Uc＝ν－，可知图中直线的斜率表示，C错误；根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压Uc与入射光频率ν成线性关系，但不是正比关系，D错误。 热点二 光电效应与波尔理论的综合 【典例4】(多选)(2022·湖南长沙长郡中学二模)一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出n种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路中光电管阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像，如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是(　　) A．n＝6 B．图乙中的a光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的 C．图乙中的b光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的 D．图乙中的c光光子能量为12.09 eV AC　解析：一群处于第4能级的氢原子向低能级跃迁过程中能发出光子的种类为n＝C42＝6，A正确；由题乙可知，a光的遏止电压最大，其次是b和c，根据eU＝mv02＝hν－W0可知，三种光对应的跃迁是a：4→1，b：3→1，c：2→1，B错误，C正确；c光光子的能量为Ec＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，D错误。 1.(2022·江苏常州三模)某金属在不同频率光的照射下发生光电效应，产生光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的图像如图所示，换用其他金属开展相同实验，下列图像可能正确的是(　　) D　解析：题图可知极限频率为ν0，根据光电效应方程Ek＝hν－W0得出hν0－W0＝0；换用其他金属开展相同实验，不同金属的逸出功不同，故极限频率不一样；但是最大初动能Ek与