第14讲：光电效应【八大题型】-2024-2025学年高二下学期物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版（2019）选择性必修第三册）

第14讲：光电效应 【考点归纳】 · 考点一：光电效应的规律 · 考点二：爱因斯坦的光电效应方程 · 考点三：光电效应的函数图像问题 · 考点四：不同的色光照射是否能发生光电效应 · 考点五：饱和光电流 · 考点六：额止电压 · 考点七：光电效应的最大初速度 · 考点八：光电效应的综合问题 【知识归纳】 知识点1、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2、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．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”)． 3．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＝ν－.②图像：Uc－ν图像是一条斜率为的直线． 知识点3：光电效应现象和光电效应方程的应用 (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. 知识点4：　光电效应图象四类图象 图象名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 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轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im：光电流的最大值 ③最大初动能：Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率νc：图线与横轴的交点 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 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) 【题型归纳】 题型一：光电效应的规律 1．（24-25高二下·全国）如图所示，1887年德国物理学家赫兹利用紫外线照射锌板后，发现与锌板连接的验电器指针张开。关于这一现象，下列说法中正确的是（    ） A．验电器指针张开，是因为指针带负电 B．验电器指针张开，是因为锌板得到了正电荷 C．紫外线灯功率增大，指针张开越明显 D．若换用红外线灯照射锌板，指针张开明显 【答案】C 【详解】AB．用紫外线照射锌板，电子从锌板表面溢出，锌板失去电子带正电，与锌板连接的验电器指针张开，是因为指针带正电，故AB错误； C．紫外线灯功率增大，锌板失去的电子增多，锌板带电荷量越大，因此指针张开越明显，故C正确； D．红外线的频率小于紫外线的频率，根据光电效应产生的条件可知，若换用红外线灯照射锌板，可能不发生光电效应，则验电器指针不一定张开，故D错误。 故选C。 2．（22-23高二下·北京东城·期末）把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度。用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。下列说法正确的是（　　）    A．验电器指针的张角会变大 B．锌板上的正电荷转移到了验电器指针上 C．验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子 D．验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出 【答案】D 【详解】A．开始时，验电器带负电，用紫外线照射锌板后，锌板发生光电效应，锌板带正电，结果使验电器负电荷中和后带正电，锌板带电荷量先减少后增加，所以验电器指针张角先减小后增大，故A错误； B．验电器带正电是由于验电器上的电子转移到锌板上，锌板上的正电荷未转移，故B错误； C．发生光电效应时，锌板有光电子逸出，失去电子，故C错误； D．验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出，故D正确。 故选D。 3．（23-24高二下·湖北·阶段练习）如图所示的光电效应现象，下列说法正确的是（　　） A．当光照射到金属表面上，若能发生光电效应，这种现象几乎是瞬时发生的 B．当光照射到金属表面上时，金属内部的质子和电子会从表面逃逸出来，此现象叫光电效应 C．用光照射带正电的金属板，由于金属不带负电荷，不可能发生光电效应 D．当入射光的频率低于金属的截止频率，光照的时间足够长，会发生光电效应 【答案】A 【详解】A．光电效应具有瞬时性，若能发生光电效应，这种现象几乎是瞬时发生的，故A正确； B．当光照射到金属表面上时，金属内部的电子会从表面逃逸出来，此现象叫光电效应，故B错误； C．用光照射带正电的金属板，也可能发生光电效应，当光电子从表面逃逸出来，金属板带的正电荷更多，故C错误； D．当入射光的频率低于金属的截止频率，无论光照多强，照射时间多么长，都不会发生光电效应现象，故D错误。 故选A。 题型二：爱因斯坦的光电效应方程 4．（23-24高二下·辽宁抚顺·期末）用如图所示的装置研究光电效应规律，用能量为的光子照射光电管的阴极K，电流表检测到有电流。调节滑动变阻器滑片，当电压表的示数为时，电流表的示数恰好为零，已知元电荷，下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能为 B．光电管的阴极K的逸出功为 C．若用能量为的光子照射阴极K，不会产生光电子 D．电源正负极对调，将滑片调至变阻器右端，此时电流表示数一定为饱和光电流 【答案】A 【详解】A．调节滑动变阻器滑片，当电压表的示数为，电流表的示数恰好为零，可知光电子的最大初动能 A正确； B．根据光电效应方程 得逸出功 B错误； C．若用能量为的光子照射阴极K，大于金属板的逸出功，所以能发生光电效应产生光电子，C错误； D．将电源的正负极对调，把滑动变阻器的滑动触头向右滑动，当电流表示数不再增加时，此时电流表的示数为饱和光电流，D错误； 故选A。 5．（23-24高二下·陕西汉中·期末）研究光电效应现象的实验装置如图所示。闭合开关，当用单色光（光子能量为）照射到光电管阴极上时，电流表示数大于零。移动滑动变阻器的触头，当电压表的示数大于或等于时，电流表的示数为0，下列说法正确的是（　　） A．光电管阴极的逸出功为 B．光电子的最大初动能为 C．光电子的最大初动能与入射光频率成正比 D．开关断开后，用光子能量为的单色光照射光电管阴极，有电流流过电流表 【答案】B 【详解】B．当电压表的示数大于或等于时，电流表的示数为0，可知，遏止电压为24V，根据 解得 故B正确； A．根据光电效应方程有 解得 故A错误； C．结合上述可知，光电子的最大初动能与入射光频率成线性关系，并不成正比，故C错误； D．结合上述可知，光子能量小于逸出功，则不能够发生光电效应，可知，开关断开后，用光子能量为的单色光照射光电管阴极，没有电流流过电流表，故D错误。 故选B。 6．（23-24高二下·广东梅州·期末）光伏发电是提供清洁能源的方式之一，光伏发电的原理是光电效应，某同学利用如图甲所示的电路研究某种金属的遏止电压与入射光的频率的关系，描绘出如图乙所示的图像，根据光电效应规律，结合图像分析，下列说法正确的是（　　） A．滑片P向右移动，电流表示数会变大 B．仅增大入射光的强度，则光电子的最大初动能增大 C．由图像可知，该光电管的截止频率为 D．开关S断开时，若入射光的频率为，则电压表的示数为 【答案】C 【详解】A．滑动变阻器的滑片P向右移动过程中，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A错误； B．根据光电效应方程 可知，光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，因此增大入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故B错误； C．根据 解得 当遏止电压为零时 故C正确； D．开关S断开时，光电管是电源，发生光电效应后，其电流强度与光照强度有关，无法判断电压表的示数大小，故D错误。 故选C。 题型三：光电效应的函数图像问题 7．（23-24高二下·河南·阶段练习）某种材料的金属用不同频率的光照射时，得到了其遏止电压关于入射光频率的关系图线，如图所示，图线与横、纵坐标轴的交点均为已知量，电子的电荷量为e．则下列说法正确的是（    ） A．图线斜率的物理意义为普朗克常量 B．金属材料的逸出功为b C．入射光的频率为a时，最大初动能为be D．入射光的频率为2a时，遏止电压为b 【答案】D 【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程得 又 整理得 则图线的斜率表示，故A错误； B．由 结合图像可知 解得 故B错误； C．由图像可知，该金属的极限频率为a，则当入射光的频率为a时，该金属刚好发生光电效应现象，即最大初动能为0，故C错误； D．入射光的频率为2a时，由 得 又 解得 又 解得 故D正确。 故选D。 8．（2024·四川凉山·三模）1907年起，物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，得到某种金属的遏制电压Uc与入射光的频率v的关系如下图，已知e=1.6×10—19C。以下说法正确的是（    ） A．该金属的截止频率为5.5×1014Hz B．图中斜率为普朗克常量 C．由图及已知可算出普朗克常量 D．不能求出该金属的逸出功 【答案】C 【详解】A．由光电效应方程可知 所以 当截止电压为零时的频率即为截止频率 A错误； B．根据截止电压和频率的关系可知，图线的斜率为，不是普朗克常量，B错误； C．由题可知 C正确； D．逸出功 D错误。 故选C 9．（23-24高三下·重庆沙坪坝·阶段练习）用图甲所示实验装置探究光电效应规律，得到a、b两种金属材料遏止电压随入射光频率v变化的图线如图乙所示，已知电子电量为e，则（　　） A．材料a比b的截止频率大 B．材料a比b的逸出功大 C．根据图乙图线斜率可以计算普朗克常量 D．图甲中滑片P从最右端往左滑动时，电流表示数一直增大 【答案】C 【详解】C．由爱因斯坦光电效应方程有 遏止电压与最大初动能关系为 可得 可知图线的斜率 故普朗克常量为 即根据图乙图线斜率可以计算普朗克常量，故C正确； AB．由 则图像在纵轴上的截距大小为，图像在横轴上的截距大小为 由图可知b的横截距和纵截距都大于a，所以材料a比b的截止频率小，材料a比b的逸出功小，故AB错误； D．图甲中滑片P从最右端往左滑动时，电压表示数减小，由于开始时电压可能大于遏制电压，则电流表示数为零保持不变，当电压表示数小于遏制电压时，电流表开始有示数，并随着反向电压的减小，电流表示数一直增大，故D错误。 故选C。 题型四：不同的色光照射是否能发生光电效应 10．（23-24高二下·北京海淀·期末）用图所示的光电管研究光电效应，使用某种频率的单色光a照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转；改用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针发生偏转。下列说法错误的是（　　） A．a光的波长一定大于b光的波长 B．只增加a光的强度，电流计G的指针仍不发生偏转 C．只增加b光的强度，可使通过电流计G的电流增大 D．用b光照射光电管阴极K时，通过电流计G的电流方向是由d到c 【答案】D 【详解】A．由题意可知，用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针发生偏转，可知b光的频率大于a光的频率，即a光的波长一定大于b光的波长，选项A正确，不符合题意； B．因a光的频率小于金属的极限频率，可知即使增加a光的强度，也不会发生光电效应，电流计G的指针仍不发生偏转，选项B正确，不符合题意； C．只增加b光的强度，单位时间逸出光电子数量增加，则可使通过电流计G的电流增大，选项C正确，不符合题意； D．用b光照射光电管阴极K时，电子移动方向是从d到c，则通过电流计G的电流方向是由c到d，选项D错误，符合题意。 故选D。 11．（22-23高二下·内蒙古呼和浩特·期末）a、b、c不同频率光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，测得3条电流随电压变化的图像如图乙所示，则下列推断正确的是（　　）    A．色光c的频率最小、光强最大 B．色光a的频率最大、光强最弱 C．若色光b的强度减为原来的一半，则可能不再会发生光电效应 D．色光a产生照射时，光电子的初动能最大 【答案】D 【详解】AB．由图乙可知a光的遏止电压最大，c光的遏止电压最小，根据光电效应方程，可知a光的频率最大，c光的频率最小；由乙图可知a光的饱和光电流最小，c光的饱和光电流最大，光强大小无法判定，故AB错误； C．若色光b的强度减为原来的一半，但是b光的频率不变，则一定能发生光电效应，故C错误； D．由于色光a的频率最大，由，可知色光a产生照射时，光电子的初动能最大，故D正确。 故选D。 12．（22-23高二下·辽宁鞍山·期末）如图甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射阴极K，实验测得电流I与电势差满足图乙所示规律，电子的电荷量约为，下列说法正确的是（　　）    A．光电子的最大初动能为 B．每秒钟阴极逸出的光电子个数一定刚好等于个 C．滑动变阻器划片从图示位置向右滑动，电流计示数可能不变 D．如果改用紫光照射阴极K，饱和光电流一定变大 【答案】C 【详解】A．由图乙知，遏止电压为0.6V，根据动能定理，最大初动能为 故A错误； B．由图乙知，饱和电流为0.64μA，根据电流强度的定义式，1s内逸出的光电子的电荷量为 则逸出的光电子数约为 由于电子的电荷量约为，故计算出的逸出光电子数不一定刚好等于个，故B错误； C．由图甲可知，滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动，光电管AK两极间电压增大，向左的场强增大，光电子受到向右的电场力增大，若未达到饱和光电流，则电流计示数会增大，若已达到饱和光电流，则电流计示数不会增大，故C正确； D．饱和光电流取决于单位时间内入射的光子数，改用紫光照射阴极后，若紫光的光照强度减弱，单位时间内光子数可能比绿光少，饱和光电流也可能减小，故D错误。 故选C。 题型五：饱和光电流 13．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）如图甲所示，用频率不同的两束光a、b分别照射同一光电管的阴极K，得到的光电流与光电管两端电压的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．光电管两端电压越大，光电流就越大 B．a光的光子动量比b光的动量大 C．当电压为图乙中的U0时，a光照射强度一定大于b光照射强度 D．用a光、b光分别照射光电管时，b光照射时逸出光电子的最大初动能比a光照射时逸出光电子的最大初动能大 【答案】D 【详解】A．根据图像，光电管两端电压大于U0后，电压增大，光电流不增大，A错误； B．根据动能定理得 根据光电效应方程得 解得 根据图像，b光的遏止电压比a光遏止电压大，所以b光的频率比a光频率高，即 根据 解得 频率越高，光子的动量越大，所以，b光的光子动量比a光的动量大，B错误； C．根据图像，a光饱和光电流大于b光饱和光电流，则用a光照射时逸出的光电子数量大于b光照射时逸出的光电子的数量，a光入射光子数量大于b光入射光子数量；又因为，根据 ，则a光光子能量小于b光光子能量；综上所述，无法比较入射光的总能量，即无法比较入射光的强度，C错误； D．根据动能定理得 根据图像，b光的遏止电压比a光遏止电压大，所以，用a光、b光分别照射光电管时，b光照射时逸出光电子的最大初动能比a光照射时逸出光电子的最大初动能大，D正确。 故选D。 14．（23-24高二下·广东东莞·期末）对爱因斯坦光电效应的验证如图所示，甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射阴极，实验测得电流与电势差满足图乙所示规律，电子电荷量为，关于该实验说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能为0.84eV B．滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动，电流计示数一定增大 C．如果仅增加该绿光的照射强度，遏止电压保持不变 D．如果改用蓝光照射阴极，可能不会发生光电效应 【答案】C 【详解】A．根据动能定理 故A错误； B．由甲图可知，滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动，光电管AK两极间电压增大，向左的场强增大，光电子受到向右的电场力增大，若未达到饱和光电流，则电流计示数会增大，若已达到饱和光电流，则电流计示数不会增大，故B错误； C．如果仅增加该绿光的照射强度，入射光的频率不变，根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能不变，根据动能定理可知，遏止电压保持不变，故C正确； D．如果改用蓝光照射阴极K，入射光的频率增大，则一定会发生光电效应，故D错误。 故选C。 15．（23-24高二下·福建泉州·期末）用图甲所示装置研究光电效应，图中电源的极性可以改变。用单色光照射光电管的阴极K，并在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极（），测量到遏止电压分别为和。图乙为频率为的单色光的光电流与电压关系图像。则（    ） A．若用频率更高的光照射光电管，则饱和光电流a一定增大 B．加正向电压时，将滑片P向右滑动，可增大光电子的最大初动能 C．由实验数据可得，阴极K金属的极限频率 D．若入射光频率改为，则图像与横轴交点在光照射时的左侧 【答案】D 【详解】A．饱和电流的大小取决于入射光的强度，强度越大，饱和电流越大。故A错误； B．由光电效应方程 可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与两端电压无关。故B错误； C．根据 ， 联立，解得 故C错误； D．题中图像反应的是光电流随所加电压的变化图象，图线与横轴的交点表示的是遏止电压，根据C选项分析，可知 由于 解得 则图像与横轴交点在光照射时的左侧。故D正确。 故选D。 题型六：额止电压 16．（24-25高三上·河北·阶段练习）用图甲同一实验装置研究光电效应现象，分别用A、B、C三束光照射光电管阴极，得到光电管两端电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中A、C两束光照射时对应的遏止电压相同，均为。下列说法正确的是（    ） A．逃逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B．B光的频率最大 C．A光与C光的波长相等，但A光的强度比较弱 D．仅换波长更短的光照射阴极K，电流表的示数可能为0 【答案】B 【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程有 可知，逃逸出的光电子的最大初动能与入射的频率有关，但不成正比，故A错误； B．当光电管加反向电压电流表示数刚好为0时有 所以 因为，所以，故B正确； C．由前面分析可知A光与C光频率相等，由 可知A光与C光的波长相等，由于A光照射时饱和电流大，所以A光的强度比较强，故C错误； D．仅换波长更短的光照射阴极K，波长更短，入射光的频率更大，一定能够发生光电效应，而图中所加电压为正向电压，所以电流表示数一定不为0，故D错误。 故选B。 17．（23-24高二下·贵州贵阳·阶段练习）用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为ν的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为，饱和电流为，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为，普朗克常量为h，下列说法不正确的是（　 　） A．阴极K的逸出功为 B．光电子的最大初速度为 C．阴极K的截止频率为 D．阴极K单位时间内射出的光电子数为 【答案】C 【详解】AB．根据爱因斯坦光电效应方程得 由动能定理得 解得阴极K的逸出功与光电子的最大初速度分别为 故AB正确，不满足题意要求； C．逸出功与截止频率的关系为 解得阴极K的截止频率为 故C错误，满足题意要求； D．光电效应产生是瞬时的，设单位时间内射出的光电子数为n，根据电流的定义得 解得阴极K单位时间内射出的光电子数为 故D正确，不满足题意要求。 故选C。 18．（23-24高二下·山东济南·期末）图甲所示装置用以测量发生光电效应时的遏止电压。用同一入射光依次照射不同金属材料的K极，发生光电效应时分别测得对应的遏止电压，图乙为所测遏止电压与金属材料逸出功W的关系。已知普朗克常量为h，则入射光的频率为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据光电效应方程与遏止电压的规律有 ， 解得 结合图像有 ， 解得 故选B。 题型七：光电效应的最大初速度 19．（23-24高二下·江西上饶·期末）如图所示为某实验小组研究光电效应现象的实验电路图，照射光的频率大于光电管阴极K的截止频率，普朗克常数为h，闭合电键，调节滑动变阻器滑片，下列说法正确的是（　　） A．若发现电压表的示数增大，电流表的示数减小，则电源的左侧为正极 B．欲测量遏止电压来计算光电子的最大初动能，电源左侧应是正极 C．若调节滑动变阻器使电流表的示数刚好为零，此时电压表的示数应等于 D．若照射光的频率增大为，则逸出的光电子最大初动能增大 【答案】D 【详解】A．若发现电压表的示数增大，电流表的示数减小，说明电源的正负极与光电效应产生的电流方向相反，则电源的左侧为负极，故A错误； B．欲测量遏止电压来计算光电子的最大初动能，应使电源的正负极与光电效应产生的电流方向相反，则电源的左侧为负极，故B错误； C．若调节滑动变阻器使电流表的示数刚好为零，则此时电压表的示数为遏止电压，根据爱因斯坦的光电效应方程可得 且 则电压表的示数为 故C错误； D．根据爱因斯坦的光电效应方程可得 且 照射光的频率为时，此时逸出的光电子的最大初动能为 若照射光的频率增大为，则逸出的光电子最大初动能为 逸出的光电子最大初动能增大，故D正确； 故选D。 20．（2024·广东湛江·二模）光伏发电是提供清洁能源的方式之一，光伏发电的原理是光电效应。演示光电效应的实验装置如图甲所示，a、b、c三种光照射光电管得到的三条电流表与电压表示数之间的关系曲线如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．若b光为绿光，则a光可能是紫光 B．a光照射光电管发出光电子的最大初动能一定小于b光照射光电管发出光电子的最大初动能 C．单位时间内a光照射光电管发出的光电子比c光照射光电管发出的光电子少 D．若用强度相同的a、b光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等 【答案】B 【详解】A．由光电效应方程 及 解得 即光束照射同一块金属时只要遏止电压一样，入射光的频率就一样，遏止电压越大，入射光的频率越大，可知a光和c光的频率一样，且均小于b光的频率，若b光为绿光，则a光不可能是紫光，选项A错误； B．由题图乙可知 根据可知，a光照射光电管发出光电子的最大初动能小于b光照射光电管发出光电子的最大初动能，选项B正确； C．对于a、c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，则单位时间内a光照射光电管发出的光电子比c光照射光电管发出的光电子多，选项C错误； D．对a、b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，因为b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较少，即单位时间内发出的光电子数较少，选项D错误。 故选B。 21．（2024·浙江·高考真题）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（　　） A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大 B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能 C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为 D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零 【答案】C 【详解】AB．根据动能定理，从金属板M上逸出的光电子到到达N板时 则到达N板时的动能为 与两极板间距无关，与电子从金属板中逸出的方向无关，选项AB错误； C．平行极板M射出的电子到达N板时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中y方向最大位移为 解得 选项C正确； D．M、N间加反向电压电流表示数恰好为零时，则 解得 选项D错误。 故选C。 题型八：光电效应的综合问题 22．（23-24高二下·全国·单元测试）某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象。当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象。闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片P逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为0，此时电压表读数为，这一电压称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为和，设电子电荷量为。 (1)求普朗克常量。 (2)求该阴极K金属的截止频率。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）加上反向电压时，光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得 根据爱因斯坦光电效应方程 可得 联立解得 （2）由逸出功 可得阴极K金属的截止频率 联立前式得。 23．（24-25高二下·全国）如图所示，一光电管的阴极用极限波长的钠制成，用波长的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差，饱和电流的值。 (1)求每秒内由K极发射的光电子数。 (2)求光电子到达A极时的最大动能。 (3)如果电势差不变，而照射光的强度增加到原值的三倍，此时光电子到达A极时最大动能是多大？（普朗克常量 【答案】(1)个 (2) (3) 【详解】（1）每秒内由K极发射的光电子数个个 （2）由光电效应方程可知， 在AK间加电压时，光电子到达阳极时的动能： 代入数值得 （3）根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，如果电势差不变，则光电子到达A极的最大动能不变，。 24．（23-24高二下·全国·单元测试）如图所示，阴极K用极限波长的金属铯制成，用波长的绿色光照射阴极K，调整两极板间电压，当A板电压比阴极K高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为。已知普朗克常量。 (1)求每秒阴极K发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能。 (2)把照射到阴极K的绿光光照强度增大为原来的2倍，求每秒阴极K发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。 【答案】(1)， (2)， 【详解】（1）光电流达到饱和时，阴极K发射的光电子全部到达阳极A，阴极K每秒发射的光电子的个数 根据光电效应方程有 （2）如果照射光的频率不变，光照强度加倍，阴极K每秒发射的光电子数加倍，即 光电子的最大初动能仍然是 【双基过关】 一、单选题 1．（23-24高二下·广西北海·期末）光电效应在自动化控制领域有着广泛的应用。如图所示的光电控制报警电路中，某一频率的光束照射到光电管，光电管产生光电效应，与光电管连接的电路有电流，电磁铁产生磁场，会吸引报警电路中的开关断开，从而实现自动控制，则（　　） A．当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，警铃电路停止工作 B．若选用波长更短的光照射该光电管，该装置仍能产生光电流 C．若选用频率更小的光照射该光电管足够长时间，一定能产生光电效应 D．任意频率的光照射到光电管上，只要光照强度足够强就能产生光电效应 【答案】B 【详解】A．当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，光电效应现象消失，与光电管连接的电路没有电流，电磁铁不产生磁场，报警电路中的开关闭合，警铃电路开始工作，故A错误； BC．当入射光的频率大于金属的截止频率时就会有光电子从金属中逸出，发生光电效应现象，并且不需要时间的积累，瞬间就可以发生，故B正确，C错误； D．能否发生光电效应与光强无关，故D错误。 故选B。 2．（23-24高二下·广东揭阳·期末）硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能的装置．下列关于光电效应的说法正确的是（    ） A．光电效应表明光具有波动性 B．只要光照足够强，任何频率的光都可以引起光电效应 C．只要频率足够大，光照强度较弱的光也可以引起光电效应 D．光电子的最大初动能与光的频率成正比 【答案】C 【详解】A．光电效应表明光具有粒子性，故A错误； B．低于极限频率的光，光照足够强也不可以引起光电效应，故B错误； C．只要光频率大于金属的极限频率，光照强度较弱的光也可以引起光电效应，故C正确； D．由光电效应方程 光电子的最大初动能与光的频率不成正比，故D错误。 故选C。 3．（23-24高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）在甲、乙两次不同的光电效应实验中，得到的图像如图所示，其中为遏止电压，为入射光频率，已知电子电荷量为e，则下列判断正确的是（    ） A．两图线的斜率相同，说明两次实验的光强度相同 B．两次实验相比，甲实验中金属的逸出功较小 C．用同一入射光做实验（均发生光电效应），甲实验中的光电子最大初动能较小 D．两图线反向延长线与纵坐标交点的绝对值就是各自金属对应的逸出功 【答案】B 【详解】A．根据光电效应方程和动能定理可得 。 可得 可知两图线的斜率相同，但斜率与两次实验的光强度无关，故A错误； BD．根据 可知两图线反向延长线与纵坐标交点的绝对值为 由题图可知两次实验相比，甲实验中金属的逸出功较小，故B正确，D错误； C．用同一入射光做实验（均发生光电效应），根据 由于甲实验中金属的逸出功较小，则甲实验中的光电子最大初动能较大，故C错误。 故选B。 4．（23-24高二下·广东潮州·期末）小明用强度相同的黄光和蓝光分别照射同一种金属，均能发生光电效应。下列说法正确的是（    ） A．黄光照射时逸出光电子所需时间长，蓝光照射时逸出光电子所需时间短 B．黄光照射时该金属的逸出功小，蓝光照射时该金属的逸出功大 C．黄光照射时逸出的光电子最大初动能小，蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大 D．若增加入射光的强度，逸出的光电子最大初动能相应增加 【答案】C 【详解】A．发生光电效应的时间极短，即逸出光电子在瞬间完成，与光的频率无关。故A错误； B．同种金属的逸出功是相同的，故B错误； C．蓝光的频率比黄光大，由知，用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，故C正确； D．根据光电效应方程可知，逸出的光电子最大初动能与入射光的强度无关。故D错误。 故选C。 5、（23-24高二下·山东烟台·期末）某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与入射光频率的关系图像如图所示，已知电子电荷量为e，则该光电管的阴极材料的逸出功为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设该光电管的阴极材料的逸出功为，根据光电效应方程和动能定理分别可得 ， 可得 结合图像可得 ， 联立解得 故选D。 6．（23-24高二下·山东泰安·期末）胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频率为的一极窄光束照射声音轨道，由于胶片上各处的声音轨道宽窄不同，在胶片移动的过程中，通过声音轨道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流，b为电源负极，经放大电路放大后，通过喇叭就可以把声音放出来。则（　　） A．保持光的频率不变，把滑动变阻器的滑动触头向左滑，电路中的电流一定增大 B．减小光的频率，增加光照强度，一定可以还原出声音 C．只增大光的频率，一定可以还原出声音 D．逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比 【答案】C 【详解】A．b为电源负极，光电管两端加正向电压，把滑动变阻器的滑动触头向左滑，光电管两端电压增大，若还没有达到饱和电流，则电路中的电流增大；若滑动变阻器的滑动触头滑动之前已经达到了饱和电流，则电路中的电流不变，故A错误； BC．只增大光的频率，肯定有光电子从光电管的阴极到达阳极，从而使电路导通，一定可以还原出声音；若减小光的频率，增加光照强度，当光的频率减小到小于金属的截止频率，则没有光电子逸出，不可以还原出声音，故B错误，C正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程 所以，逸出光电子的最大初动能与照射光频率成线性关系，但不成正比，故D错误。 故选C。 7．（23-24高二下·江苏南京·期末）如图1所示，闭合开关，通过调节照射光频率和改变滑动变阻器的滑片位置，使得理想微安表的读数刚好为0，得到理想电压表的示数随着照射光频率的变化图像如图2所示。测得直线的斜率为、横截距为υ0，电子所带电荷量的绝对值为e，则（　　） A．图1中端为电源正极 B．K板的逸出功为kυ0 C．普朗克常量为 D．图2中纵截距的绝对值为kυ0 【答案】D 【详解】A．由题意可知，光电管加反向电压，则图1中端为电源负极，选项A错误； BCD．根据光电效应方程可知 即 由图像可知 则K板的逸出功为 普朗克常量为 图2中纵截距的绝对值为： 选项D正确，BC错误。 故选D。 8．（23-24高二下·海南海口·期末）利用一种光照射如图甲所示的光电效应实验装置，得到如图乙所示的电流与电压之间的关系曲线，图中坐标轴截距分别为和，则下列说法正确的是（　　） A．当图甲中滑动变阻器滑动触头P 在aO之间时，能测得饱和光电流 B．当图甲中滑动变阻器滑动触头P在aO之间时，能测得 C．该光的频率为 D．该光子的能量等于 【答案】B 【详解】A. 饱和电流是光电子全部到达极板A，而滑片位于aO之间时，极板A接电源负极，光电子达到A的数量减少，不能测得饱和光电流，故A错误； B. 当图甲中滑动变阻器滑动触头P在aO之间时，极板A接电源负极，光电子达到A的数量减少，当光电子不能到达A极板时，就可以得到反向遏制电压，所以能测得，故B正确； C. 溢出光电子的最大初动能为，根据光电效应 所以该光的频率为 故C错误； D. 溢出光电子的最大初动能为，根据光电效应 该光子的能量等于 故D错误。 故选B。 二、多选题 9．（24-25高二下·北京海淀·期中）年诺贝尔物理学奖授予阿秒激光领域的阿戈斯蒂尼等三位科学家，以表彰他们在阿秒光脉冲产生和应用上做出的卓越贡献。阿秒光脉冲的产生，可以在亚原子尺度上研究光电效应。图甲为演示光电效应的实验装置，用光强度相同的红、绿光分别照射阴极，得到两条关于电流表与电压表读数的关系曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．用光强很弱的紫光照射阴极，会发生光电效应 B．截止电压与光的频率成正比 C．由红光照射阴极得到图线为曲线 D．向右移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数不断增大 【答案】AC 【详解】A．是否能发生光电效应，只与入射光的频率有关，与光强无关，紫色光的频率大于绿色光，故用光强很弱的紫光照射阴极，会发生光电效应，A正确； B．由，， 得，可知截止电压与光的频率不成正比，B错误； C．如图所示，，而绿光频率大于红光频率，故由红光照射阴极得到图线为曲线，C正确； D．向右移动滑动变阻器的滑片，若光电流已经达到了最大值，电流表的示数不会增大，D错误。 故选AC。 10．（24-25高二下·全国）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能，下列说法正确的是（　　） A．对于同种金属，与照射光的强度无关 B．对于同种金属，与照射光的波长成反比 C．对于同种金属，与照射光的频率成线性关系 D．对于不同种金属，若照射光频率不变，与金属的逸出功成线性关系 【答案】ACD 【详解】AC．由知，与照射光的强度及照射时间无关，与成线性关系，故AC正确； B．由可知，与不成反比，故B错误； D．对于不同种金属，若照射光频率不变，即在不变的情况下，与成线性关系，故D正确。 故选ACD。 11．（24-25高二下·全国·课后作业）关于光电效应，下列说法正确的是（    ） A．光照时间越长，光电流越大 B．同一入射光越强，饱和电流越大 C．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 D．不同频率的光照射同一种金属时，频率越高，光电子的最大初动能越大 【答案】BD 【详解】A．光电流与光照时间无关，故A错误。 B．光的频率不变时，入射光越强，单位时间内发出光电子的数目越多，饱和电流越大，故B正确。 C．电子吸收光子不能累积，每个电子可以吸收一个光子，当它入射光的能量大于逸出功，就能逸出金属，故C错误。 D．根据光电效应方程，不同频率的光照射同一金属时，光的频率越高，光电子的最大初动能越大，故D正确。 故选BD。 12．（24-25高二下·全国·课后作业）下图为一光电管的工作原理图，光电管能把光信号转变为电信号。当波长为的光照射光电管的阴极K时，电路中有电流通过灵敏电流计，则（    ） A．用波长为的光照射阴极时，电路中一定没有光电流 B．用波长为的光照射阴极时，电路中一定有光电流 C．用波长为的光照射阴极时，电路中可能有光电流 D．将电源的极性反接后，电路中一定没有光电流 【答案】BC 【详解】AC．根据可知波长为或的光的频率虽小于波长为的光的频率，但有可能大于截止频率，电路中可能有光电流，故A错误，C正确； B．波长为的光的频率一定大于截止频率，电路中一定有光电流，故B正确； D．将电源的极性反接，光电子受到阻力，当所加反向电压小于遏止电压时，电路中仍然有电流，故D错误。 故选BC。 13．（24-25高二下·全国·单元测试）研究光电效应规律的实验装置如图1所示，对于同一阴极K，用光照强度分别为、，对应的波长分别为、的单色光照射，测得电压表示数U与电流表示数I的关系如图2所示。则下列结论正确的是（　　） A．若直流电源右端为正极，电路中可以有光电流产生 B．若直流电源左端为正极，增大电压表示数，则电流表示数一定增大 C． D． 【答案】AD 【详解】A．若直流电源右端为正极，但是电压小于遏止电压，则电路中可以有光电流产生，故A正确； B．若直流电源左端为正极，如果电路中的电流已经达到饱和电流，增大电压表示数，电流表示数不变，故B错误； CD．又从题图2可知光强为的光入射时反向截止电压较小，由 得 可知λ1较大，故C错误，D正确。 故选AD。 14．（23-24高二下·全国·课后作业）图甲是光电效应的实验装置图，图乙是用同一光电管在不同实验条件下得到的光电流与加在阴极K和阳极A之间的电压的关系图像，下列说法正确的是（　　） A．由图线①③可知在光的颜色不变的情况下，若能发生光电效应，则入射光越强，饱和光电流越大 B．由图线①②③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定 C．当入射光的频率大于极限频率时，频率增大为原来的2倍，光电子最大初动能也增大为原来的2倍 D．遏止电压越大，说明从该金属中逸出的光电子的最大初动能越大 【答案】ABD 【详解】A．由图线①③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，故A正确； B．根据爱因斯坦光电效应方程 及 可知当逸出功一定时，入射光频率越大，光电子最大初动能越大，则遏止电压越大，所以对于确定的金属，其遏止电压由入射光的频率决定，故B正确； C．根据 可知，当入射光的频率大于极限频率时，频率增大为原来的2倍，光电子最大初动能并不是增大为原来的2倍，故C错误； D．根据 知，遏止电压越大，从该金属中逸出的光电子的最大初动能越大，故D正确。 故选ABD。 15．（23-24高二下·甘肃兰州·期末）太阳能电池板是利用光电效应将光能转化为电能的设备，如图所示是研究制作电池板的材料发生光电效应的电路图。用波长为的光照射阴极K，保持滑动变阻器的下滑片不动，调节滑动变阻器的上滑片P，测得流过灵敏电流计的电流I与AK之间的电势差满足如图乙所示的规律，已知电子的电荷量大小为e，阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A．用图甲实验电路研究光电效应，要测量遏止电压，滑片P应向b端滑动 B．将滑动变阻器的滑片P由a端向右移动的过程中电流I逐渐增大 C．若用波长为的光照射阴极K，则遏止电压将变为 D．不改变入射光的波长，只增加入射光的光照强度，饱和电流不变 【答案】AC 【详解】A．滑动变阻器中电流由a到b，电势逐渐降低，要测量遏止电压，应在光电管两端加载反向电压，应使P处于低电势，所以要将P向b端滑动，故A正确； B．a端电势高，b端电势低，将滑动变阻器的滑片P由a端向右移动的过程中，加在光电管两端的正向电压逐渐增大，则流过灵敏电流计的电流I逐渐增大，当达到饱和电流时，电流I保持不变，故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程得 若用波长为的光照射阴极K，有 联立，可得遏止电压将变为 故C正确； D．不改变波长，只增加入射光的光照强度，相当于增加了入射光单位时间内的光子个数，则单位时间逸出的光电子的个数增加，饱和电流将增加，故D错误。 故选 AC。 三、实验题 16．（23-24高二下·宁夏吴忠·期中）用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置如图甲所示。已知普朗克常量。 (1)图甲中电极A为光电管的 （填“阴极”或“阳极”）； (2)要观察遏止电压，电源正负极的情况是 （填“左正右负”或“左负右正”）。 (3)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率v之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc= Hz，逸出功W= J（保留2位有效数字）； (4)如果实验中入射光的频率，则产生的光电子的最大初动能E= （保留2位有效数字）。 【答案】(1)阳极 (2)左负右正 (3) (4) 【详解】（1）由图可知，光电子从阴极K逸出，所以A为光电管的阳极。 （2）要观察遏止电压，则A与电源的负极相连，K与电源的正极相连，所以电源正负极的情况是左负右正。 （3）[1][2]根据光电效应方程 所以 结合图像可得 所以 （4）根据光电效应方程可得 17．（23-24高二下·宁夏石嘴山·期末）如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等几部分组成。其原理是：当光照射光电管时电路中产生光电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N吸住。当光照消失时，电路中电流消失，衔铁N自动离开M。 (1)示意图中，为了尽可能增大光电流，a端应是电源的极 （填“正”或“负”）。 (2)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是______。 A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大 B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大 C．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能不变 D．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大 (3)已知用光照强度为的a光和光照强度为的b光照射该光电管，分别产生的光电流I随电源电压U的关系如图中曲线所示（其中电源按（1）问连接时电压为正），且在电源电压和入射光频率确定时，光电流与光照强度成正比。则a光的频率b光的频率 （填“大于”“小于”“等于”或“无法比较”）。 【答案】(1)正 (2)BD (3)小于 【详解】（1）为了能够吸收更多的光电子，阳极A应该带正电，即a端应是电源的正极。 （2）A．根据光电效应方程：，光电子最大初动能和光的强度无关，故A错误； B．在入射光的频率不变的情况下，入射光的强度越大，光子数越多，能够打出的光电子就越多，形成的光电流越大，故B正确； CD．由光电效应方程：，入射光的频率越大，光电子最大初动能越大，故C错误，D正确。 故选BD。 （3）I-U图像在横坐标的截距为截止电压，由 可知，入射光的频率越大，截止电压越大，由I-U图像可知，a光的频率小于b光的频率。 四、解答题 18．（23-24高二下·全国）如图所示，阴极K用极限波长的金属铯制成，用波长的绿色光照射阴极K，调整两极板间电压，当A极电势比阴极K高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64μA。已知普朗克常量，电子电荷量。 (1)求每秒阴极K发射的光电子数和光电子逸出阴极K时的最大初动能；（结果保留两位有效数字） (2)如果把照射到阴极K的绿光光照强度增大为原来的2倍，求每秒钟阴极K发射的光电子数和光电子逸出阴极K时的最大初动能。 【答案】(1)4.0×1012个，9.6×10-20J (2)8.0×1012个，9.6×10-20J 【详解】（1）光电流达到饱和时，阴极K发射的光电子全部到达阳极A，根据电流定义式可知 则阴极K每秒发射的光电子的个数为 根据爱因斯坦光电效应方程得 （2）如果照射光的频率不变，光照强度加倍，则阴极K每秒发射的光电子数加倍 光电子的最大初动能与入射光的光照强度无关 19．（23-24高二下·江苏南通·期中）一般情况下，光电效应中一个电子在极短时间内只吸收到一个光子。当用强激光照射金属时，由于光子密度极大，一个电子在短时间内吸收两个光子，从而形成双光子光电效应。如图所示，用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用频率为的强激光照射阴极K，则发生了双光子光电效应。已知阴极K的逸出功为W，普朗克常量为h，电子电量为。 （1）求光电子的最大初动能； （2）已知激光入射到K极的功率为P，若每入射N个光子会产生1个光电子，当所有的光电子都能到达阳极A时，求回路中的电流强度大小。 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）由爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为 （2）设时间t内有个n光子照射到K极，则有 又 联立解得 20．（23-24高二下·全国·课后作业）利用如图甲所示的电路研究光电效应，以确定光电管中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子。K与A之间的电压大小可以调整。移动变阻器的滑片，可以获得灵敏电流计示数与电压表示数之间的关系。 (1)为了测得遏止电压，滑片P应该往还是端移动？ (2)美国物理学家密立根通过该实验研究光电效应，从而验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。他在实验中测量出某种金属的遏止电压和与之对应的入射光的频率的多组数据，并利用这些数据作出图线，如图乙所示。已知元电荷。求普朗克常量的数值。（运算结果保留2位有效数字） 【答案】(1)向a端移动 (2) 【详解】（1）为了测得遏止电压，K与A之间需接方向电压，故向端移动。 （2）设入射光的频率为，金属的逸出功为，由爱因斯坦光电效应方程，光电子最大初动能 由动能定理 得 由关系式及图像可知 解得 21．（23-24高二下·北京丰台·期末）利用如图所示的装置来研究光电效应。真空中一对半径均为的圆形金属板P、Q，圆心正对平行放置，两板距离为d，Q板中心镀有一层半径为（）的圆形锌金属薄膜。两金属板P、Q之间电压的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。当Q板受到频率为的单色光持续照射后，只有锌金属薄膜发生光电效应，光电子向各方向逸出。假设保持光照条件不变，单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n，调节金属板P、Q两端电压，当微安表示数恰好为零时，测得遏止电压为；进一步实验发现，当金属板P、Q两端电压大于或等于某一电压值时，微安表示数始终为最大值。（两板带电时板间的电场可视为匀强电场，不考虑平行板的边缘效应；忽略光电子的重力以及光电子之间的相互作用。已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e，电子质量为m）求： （1）锌薄膜的逸出功； （2）微安表示数最大值和电压值； （3）某同学进一步查阅资料，获得了以下信息： ①原子半径r大小的数量级为m，普朗克常量； ②某普通光源，发光的频率为Hz，其在1s内垂直照射到1m2面积上光的能量约为J； ③电子吸收一个光子后若能量不足以使其脱离金属表面，会在不超过=s的时间内将能量释放给周围原子而恢复到原状态。请结合以上信息，估算说明在发生光电效应时，一个电子在极短时间内只能吸收一个光子。 【答案】（1）；（2），；（3）见解析 【详解】（1）当Q板受到频率为的单色光持续照射后，根据爱因斯坦光电效应方程 遏止电压为，则 解得 （2）由于单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n，则有 当Q板中心的圆形锌金属薄膜边缘部分的射出的以平行于极板的最大速度射出的光电子恰好到达P板边缘时，所有光电子均能够达到P板，对该光电子，根据类平抛规律有 根据牛顿第二定律有 其中，根据动能定理 解得 （3）某普通光源，光子的能量为 在1s内垂直照射到原子上的光的能量约为 其中 则1s内照射到一个原子范围的光子个数 假设光子流密度均匀，相邻两个光子到达同一个原子范围内的时间为 代入数据联立，解得 即原子将能量释放给周围原子而恢复到原状态时下一个光子还未到达，所以，在发生光电效应时，一个电子在极短时间内只能吸收一个光子。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第14讲：光电效应 【考点归纳】 · 考点一：光电效应的规律 · 考点二：爱因斯坦的光电效应方程 · 考点三：光电效应的函数图像问题 · 考点四：不同的色光照射是否能发生光电效应 · 考点五：饱和光电流 · 考点六：额止电压 · 考点七：光电效应的最大初速度 · 考点八：光电效应的综合问题 【知识归纳】 知识点1、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2、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．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”)． 3．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＝ν－.②图像：Uc－ν图像是一条斜率为的直线． 知识点3：光电效应现象和光电效应方程的应用 (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. 知识点4：　光电效应图象四类图象 图象名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 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轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点 ②饱和光电流Im：光电流的最大值 ③最大初动能：Ek＝eUc 颜色不同时，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ①极限频率νc：图线与横轴的交点 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 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) 【题型归纳】 题型一：光电效应的规律 1．（24-25高二下·全国）如图所示，1887年德国物理学家赫兹利用紫外线照射锌板后，发现与锌板连接的验电器指针张开。关于这一现象，下列说法中正确的是（    ） A．验电器指针张开，是因为指针带负电 B．验电器指针张开，是因为锌板得到了正电荷 C．紫外线灯功率增大，指针张开越明显 D．若换用红外线灯照射锌板，指针张开明显 2．（22-23高二下·北京东城·期末）把一块带负电的锌板连接在验电器上，验电器指针张开一定的角度。用紫外线灯照射锌板发现验电器指针的张角发生变化。下列说法正确的是（　　）    A．验电器指针的张角会变大 B．锌板上的正电荷转移到了验电器指针上 C．验电器指针的张角发生变化是因为锌板获得了电子 D．验电器指针的张角发生变化是因为紫外线让电子从锌板表面逸出 3．（23-24高二下·湖北·阶段练习）如图所示的光电效应现象，下列说法正确的是（　　） A．当光照射到金属表面上，若能发生光电效应，这种现象几乎是瞬时发生的 B．当光照射到金属表面上时，金属内部的质子和电子会从表面逃逸出来，此现象叫光电效应 C．用光照射带正电的金属板，由于金属不带负电荷，不可能发生光电效应 D．当入射光的频率低于金属的截止频率，光照的时间足够长，会发生光电效应 题型二：爱因斯坦的光电效应方程 4．（23-24高二下·辽宁抚顺·期末）用如图所示的装置研究光电效应规律，用能量为的光子照射光电管的阴极K，电流表检测到有电流。调节滑动变阻器滑片，当电压表的示数为时，电流表的示数恰好为零，已知元电荷，下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能为 B．光电管的阴极K的逸出功为 C．若用能量为的光子照射阴极K，不会产生光电子 D．电源正负极对调，将滑片调至变阻器右端，此时电流表示数一定为饱和光电流 5．（23-24高二下·陕西汉中·期末）研究光电效应现象的实验装置如图所示。闭合开关，当用单色光（光子能量为）照射到光电管阴极上时，电流表示数大于零。移动滑动变阻器的触头，当电压表的示数大于或等于时，电流表的示数为0，下列说法正确的是（　　） A．光电管阴极的逸出功为 B．光电子的最大初动能为 C．光电子的最大初动能与入射光频率成正比 D．开关断开后，用光子能量为的单色光照射光电管阴极，有电流流过电流表 6．（23-24高二下·广东梅州·期末）光伏发电是提供清洁能源的方式之一，光伏发电的原理是光电效应，某同学利用如图甲所示的电路研究某种金属的遏止电压与入射光的频率的关系，描绘出如图乙所示的图像，根据光电效应规律，结合图像分析，下列说法正确的是（　　） A．滑片P向右移动，电流表示数会变大 B．仅增大入射光的强度，则光电子的最大初动能增大 C．由图像可知，该光电管的截止频率为 D．开关S断开时，若入射光的频率为，则电压表的示数为 题型三：光电效应的函数图像问题 7．（23-24高二下·河南·阶段练习）某种材料的金属用不同频率的光照射时，得到了其遏止电压关于入射光频率的关系图线，如图所示，图线与横、纵坐标轴的交点均为已知量，电子的电荷量为e．则下列说法正确的是（    ） A．图线斜率的物理意义为普朗克常量 B．金属材料的逸出功为b C．入射光的频率为a时，最大初动能为be D．入射光的频率为2a时，遏止电压为b 8．（2024·四川凉山·三模）1907年起，物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，得到某种金属的遏制电压Uc与入射光的频率v的关系如下图，已知e=1.6×10—19C。以下说法正确的是（    ） A．该金属的截止频率为5.5×1014Hz B．图中斜率为普朗克常量 C．由图及已知可算出普朗克常量 D．不能求出该金属的逸出功 9．（23-24高三下·重庆沙坪坝·阶段练习）用图甲所示实验装置探究光电效应规律，得到a、b两种金属材料遏止电压随入射光频率v变化的图线如图乙所示，已知电子电量为e，则（　　） A．材料a比b的截止频率大 B．材料a比b的逸出功大 C．根据图乙图线斜率可以计算普朗克常量 D．图甲中滑片P从最右端往左滑动时，电流表示数一直增大 题型四：不同的色光照射是否能发生光电效应 10．（23-24高二下·北京海淀·期末）用图所示的光电管研究光电效应，使用某种频率的单色光a照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转；改用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针发生偏转。下列说法错误的是（　　） A．a光的波长一定大于b光的波长 B．只增加a光的强度，电流计G的指针仍不发生偏转 C．只增加b光的强度，可使通过电流计G的电流增大 D．用b光照射光电管阴极K时，通过电流计G的电流方向是由d到c 11．（22-23高二下·内蒙古呼和浩特·期末）a、b、c不同频率光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，测得3条电流随电压变化的图像如图乙所示，则下列推断正确的是（　　）    A．色光c的频率最小、光强最大 B．色光a的频率最大、光强最弱 C．若色光b的强度减为原来的一半，则可能不再会发生光电效应 D．色光a产生照射时，光电子的初动能最大 12．（22-23高二下·辽宁鞍山·期末）如图甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射阴极K，实验测得电流I与电势差满足图乙所示规律，电子的电荷量约为，下列说法正确的是（　　）    A．光电子的最大初动能为 B．每秒钟阴极逸出的光电子个数一定刚好等于个 C．滑动变阻器划片从图示位置向右滑动，电流计示数可能不变 D．如果改用紫光照射阴极K，饱和光电流一定变大 题型五：饱和光电流 13．（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·期末）如图甲所示，用频率不同的两束光a、b分别照射同一光电管的阴极K，得到的光电流与光电管两端电压的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．光电管两端电压越大，光电流就越大 B．a光的光子动量比b光的动量大 C．当电压为图乙中的U0时，a光照射强度一定大于b光照射强度 D．用a光、b光分别照射光电管时，b光照射时逸出光电子的最大初动能比a光照射时逸出光电子的最大初动能大 14．（23-24高二下·广东东莞·期末）对爱因斯坦光电效应的验证如图所示，甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射阴极，实验测得电流与电势差满足图乙所示规律，电子电荷量为，关于该实验说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能为0.84eV B．滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动，电流计示数一定增大 C．如果仅增加该绿光的照射强度，遏止电压保持不变 D．如果改用蓝光照射阴极，可能不会发生光电效应 15．（23-24高二下·福建泉州·期末）用图甲所示装置研究光电效应，图中电源的极性可以改变。用单色光照射光电管的阴极K，并在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极（），测量到遏止电压分别为和。图乙为频率为的单色光的光电流与电压关系图像。则（    ） A．若用频率更高的光照射光电管，则饱和光电流a一定增大 B．加正向电压时，将滑片P向右滑动，可增大光电子的最大初动能 C．由实验数据可得，阴极K金属的极限频率 D．若入射光频率改为，则图像与横轴交点在光照射时的左侧 题型六：额止电压 16．（24-25高三上·河北·阶段练习）用图甲同一实验装置研究光电效应现象，分别用A、B、C三束光照射光电管阴极，得到光电管两端电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中A、C两束光照射时对应的遏止电压相同，均为。下列说法正确的是（    ） A．逃逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B．B光的频率最大 C．A光与C光的波长相等，但A光的强度比较弱 D．仅换波长更短的光照射阴极K，电流表的示数可能为0 17．（23-24高二下·贵州贵阳·阶段练习）用如图甲所示的实验装置研究光电效应，电路中电源的正负极可以对调，用一定强度、频率为ν的激光照射阴极K时，得到的光电子遏止电压为，饱和电流为，如图乙所示。已知光电子的质量为m，所带的电荷量为，普朗克常量为h，下列说法不正确的是（　 　） A．阴极K的逸出功为 B．光电子的最大初速度为 C．阴极K的截止频率为 D．阴极K单位时间内射出的光电子数为 18．（23-24高二下·山东济南·期末）图甲所示装置用以测量发生光电效应时的遏止电压。用同一入射光依次照射不同金属材料的K极，发生光电效应时分别测得对应的遏止电压，图乙为所测遏止电压与金属材料逸出功W的关系。已知普朗克常量为h，则入射光的频率为（　　） A． B． C． D． 题型七：光电效应的最大初速度 19．（23-24高二下·江西上饶·期末）如图所示为某实验小组研究光电效应现象的实验电路图，照射光的频率大于光电管阴极K的截止频率，普朗克常数为h，闭合电键，调节滑动变阻器滑片，下列说法正确的是（　　） A．若发现电压表的示数增大，电流表的示数减小，则电源的左侧为正极 B．欲测量遏止电压来计算光电子的最大初动能，电源左侧应是正极 C．若调节滑动变阻器使电流表的示数刚好为零，此时电压表的示数应等于 D．若照射光的频率增大为，则逸出的光电子最大初动能增大 20．（2024·广东湛江·二模）光伏发电是提供清洁能源的方式之一，光伏发电的原理是光电效应。演示光电效应的实验装置如图甲所示，a、b、c三种光照射光电管得到的三条电流表与电压表示数之间的关系曲线如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．若b光为绿光，则a光可能是紫光 B．a光照射光电管发出光电子的最大初动能一定小于b光照射光电管发出光电子的最大初动能 C．单位时间内a光照射光电管发出的光电子比c光照射光电管发出的光电子少 D．若用强度相同的a、b光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等 21．（2024·浙江·高考真题）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（　　） A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大 B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能 C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为 D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零 题型八：光电效应的综合问题 22．（23-24高二下·全国·单元测试）某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象。当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象。闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片P逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为0，此时电压表读数为，这一电压称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为和，设电子电荷量为。 (1)求普朗克常量。 (2)求该阴极K金属的截止频率。 23．（24-25高二下·全国）如图所示，一光电管的阴极用极限波长的钠制成，用波长的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差，饱和电流的值。 (1)求每秒内由K极发射的光电子数。 (2)求光电子到达A极时的最大动能。 (3)如果电势差不变，而照射光的强度增加到原值的三倍，此时光电子到达A极时最大动能是多大？（普朗克常量 24．（23-24高二下·全国·单元测试）如图所示，阴极K用极限波长的金属铯制成，用波长的绿色光照射阴极K，调整两极板间电压，当A板电压比阴极K高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为。已知普朗克常量。 (1)求每秒阴极K发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能。 (2)把照射到阴极K的绿光光照强度增大为原来的2倍，求每秒阴极K发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。 【双基过关】 一、单选题 1．（23-24高二下·广西北海·期末）光电效应在自动化控制领域有着广泛的应用。如图所示的光电控制报警电路中，某一频率的光束照射到光电管，光电管产生光电效应，与光电管连接的电路有电流，电磁铁产生磁场，会吸引报警电路中的开关断开，从而实现自动控制，则（　　） A．当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，警铃电路停止工作 B．若选用波长更短的光照射该光电管，该装置仍能产生光电流 C．若选用频率更小的光照射该光电管足够长时间，一定能产生光电效应 D．任意频率的光照射到光电管上，只要光照强度足够强就能产生光电效应 2．（23-24高二下·广东揭阳·期末）硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能的装置．下列关于光电效应的说法正确的是（    ） A．光电效应表明光具有波动性 B．只要光照足够强，任何频率的光都可以引起光电效应 C．只要频率足够大，光照强度较弱的光也可以引起光电效应 D．光电子的最大初动能与光的频率成正比 3．（23-24高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）在甲、乙两次不同的光电效应实验中，得到的图像如图所示，其中为遏止电压，为入射光频率，已知电子电荷量为e，则下列判断正确的是（    ） A．两图线的斜率相同，说明两次实验的光强度相同 B．两次实验相比，甲实验中金属的逸出功较小 C．用同一入射光做实验（均发生光电效应），甲实验中的光电子最大初动能较小 D．两图线反向延长线与纵坐标交点的绝对值就是各自金属对应的逸出功 4．（23-24高二下·广东潮州·期末）小明用强度相同的黄光和蓝光分别照射同一种金属，均能发生光电效应。下列说法正确的是（    ） A．黄光照射时逸出光电子所需时间长，蓝光照射时逸出光电子所需时间短 B．黄光照射时该金属的逸出功小，蓝光照射时该金属的逸出功大 C．黄光照射时逸出的光电子最大初动能小，蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大 D．若增加入射光的强度，逸出的光电子最大初动能相应增加 5、（23-24高二下·山东烟台·期末）某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与入射光频率的关系图像如图所示，已知电子电荷量为e，则该光电管的阴极材料的逸出功为（    ） A． B． C． D． 6．（23-24高二下·山东泰安·期末）胶片电影利用光电管把“声音的照片”还原成声音，原理如图所示，在电影放映机中用频率为的一极窄光束照射声音轨道，由于胶片上各处的声音轨道宽窄不同，在胶片移动的过程中，通过声音轨道后的光强随之变化，射向光电管后，在电路中产生变化的电流，b为电源负极，经放大电路放大后，通过喇叭就可以把声音放出来。则（　　） A．保持光的频率不变，把滑动变阻器的滑动触头向左滑，电路中的电流一定增大 B．减小光的频率，增加光照强度，一定可以还原出声音 C．只增大光的频率，一定可以还原出声音 D．逸出光电子的最大初动能与照射光频率成正比 7．（23-24高二下·江苏南京·期末）如图1所示，闭合开关，通过调节照射光频率和改变滑动变阻器的滑片位置，使得理想微安表的读数刚好为0，得到理想电压表的示数随着照射光频率的变化图像如图2所示。测得直线的斜率为、横截距为υ0，电子所带电荷量的绝对值为e，则（　　） A．图1中端为电源正极 B．K板的逸出功为kυ0 C．普朗克常量为 D．图2中纵截距的绝对值为kυ0 8．（23-24高二下·海南海口·期末）利用一种光照射如图甲所示的光电效应实验装置，得到如图乙所示的电流与电压之间的关系曲线，图中坐标轴截距分别为和，则下列说法正确的是（　　） A．当图甲中滑动变阻器滑动触头P 在aO之间时，能测得饱和光电流 B．当图甲中滑动变阻器滑动触头P在aO之间时，能测得 C．该光的频率为 D．该光子的能量等于 二、多选题 9．（24-25高二下·北京海淀·期中）年诺贝尔物理学奖授予阿秒激光领域的阿戈斯蒂尼等三位科学家，以表彰他们在阿秒光脉冲产生和应用上做出的卓越贡献。阿秒光脉冲的产生，可以在亚原子尺度上研究光电效应。图甲为演示光电效应的实验装置，用光强度相同的红、绿光分别照射阴极，得到两条关于电流表与电压表读数的关系曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．用光强很弱的紫光照射阴极，会发生光电效应 B．截止电压与光的频率成正比 C．由红光照射阴极得到图线为曲线 D．向右移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数不断增大 10．（24-25高二下·全国）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能，下列说法正确的是（　　） A．对于同种金属，与照射光的强度无关 B．对于同种金属，与照射光的波长成反比 C．对于同种金属，与照射光的频率成线性关系 D．对于不同种金属，若照射光频率不变，与金属的逸出功成线性关系 11．（24-25高二下·全国·课后作业）关于光电效应，下列说法正确的是（    ） A．光照时间越长，光电流越大 B．同一入射光越强，饱和电流越大 C．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 D．不同频率的光照射同一种金属时，频率越高，光电子的最大初动能越大 12．（24-25高二下·全国·课后作业）下图为一光电管的工作原理图，光电管能把光信号转变为电信号。当波长为的光照射光电管的阴极K时，电路中有电流通过灵敏电流计，则（    ） A．用波长为的光照射阴极时，电路中一定没有光电流 B．用波长为的光照射阴极时，电路中一定有光电流 C．用波长为的光照射阴极时，电路中可能有光电流 D．将电源的极性反接后，电路中一定没有光电流 13．（24-25高二下·全国·单元测试）研究光电效应规律的实验装置如图1所示，对于同一阴极K，用光照强度分别为、，对应的波长分别为、的单色光照射，测得电压表示数U与电流表示数I的关系如图2所示。则下列结论正确的是（　　） A．若直流电源右端为正极，电路中可以有光电流产生 B．若直流电源左端为正极，增大电压表示数，则电流表示数一定增大 C． D． 14．（23-24高二下·全国·课后作业）图甲是光电效应的实验装置图，图乙是用同一光电管在不同实验条件下得到的光电流与加在阴极K和阳极A之间的电压的关系图像，下列说法正确的是（　　） A．由图线①③可知在光的颜色不变的情况下，若能发生光电效应，则入射光越强，饱和光电流越大 B．由图线①②③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定 C．当入射光的频率大于极限频率时，频率增大为原来的2倍，光电子最大初动能也增大为原来的2倍 D．遏止电压越大，说明从该金属中逸出的光电子的最大初动能越大 15．（23-24高二下·甘肃兰州·期末）太阳能电池板是利用光电效应将光能转化为电能的设备，如图所示是研究制作电池板的材料发生光电效应的电路图。用波长为的光照射阴极K，保持滑动变阻器的下滑片不动，调节滑动变阻器的上滑片P，测得流过灵敏电流计的电流I与AK之间的电势差满足如图乙所示的规律，已知电子的电荷量大小为e，阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A．用图甲实验电路研究光电效应，要测量遏止电压，滑片P应向b端滑动 B．将滑动变阻器的滑片P由a端向右移动的过程中电流I逐渐增大 C．若用波长为的光照射阴极K，则遏止电压将变为 D．不改变入射光的波长，只增加入射光的光照强度，饱和电流不变 三、实验题 16．（23-24高二下·宁夏吴忠·期中）用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置如图甲所示。已知普朗克常量。 (1)图甲中电极A为光电管的 （填“阴极”或“阳极”）； (2)要观察遏止电压，电源正负极的情况是 （填“左正右负”或“左负右正”）。 (3)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率v之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc= Hz，逸出功W= J（保留2位有效数字）； (4)如果实验中入射光的频率，则产生的光电子的最大初动能E= （保留2位有效数字）。 17．（23-24高二下·宁夏石嘴山·期末）如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等几部分组成。其原理是：当光照射光电管时电路中产生光电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N吸住。当光照消失时，电路中电流消失，衔铁N自动离开M。 (1)示意图中，为了尽可能增大光电流，a端应是电源的极 （填“正”或“负”）。 (2)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是______。 A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大 B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大 C．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能不变 D．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大 (3)已知用光照强度为的a光和光照强度为的b光照射该光电管，分别产生的光电流I随电源电压U的关系如图中曲线所示（其中电源按（1）问连接时电压为正），且在电源电压和入射光频率确定时，光电流与光照强度成正比。则a光的频率b光的频率 （填“大于”“小于”“等于”或“无法比较”）。 四、解答题 18．（23-24高二下·全国）如图所示，阴极K用极限波长的金属铯制成，用波长的绿色光照射阴极K，调整两极板间电压，当A极电势比阴极K高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64μA。已知普朗克常量，电子电荷量。 (1)求每秒阴极K发射的光电子数和光电子逸出阴极K时的最大初动能；（结果保留两位有效数字） (2)如果把照射到阴极K的绿光光照强度增大为原来的2倍，求每秒钟阴极K发射的光电子数和光电子逸出阴极K时的最大初动能。 19．（23-24高二下·江苏南通·期中）一般情况下，光电效应中一个电子在极短时间内只吸收到一个光子。当用强激光照射金属时，由于光子密度极大，一个电子在短时间内吸收两个光子，从而形成双光子光电效应。如图所示，用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用频率为的强激光照射阴极K，则发生了双光子光电效应。已知阴极K的逸出功为W，普朗克常量为h，电子电量为。 （1）求光电子的最大初动能； （2）已知激光入射到K极的功率为P，若每入射N个光子会产生1个光电子，当所有的光电子都能到达阳极A时，求回路中的电流强度大小。 20．（23-24高二下·全国）利用如图甲所示的电路研究光电效应，以确定光电管中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子。K与A之间的电压大小可以调整。移动变阻器的滑片，可以获得灵敏电流计示数与电压表示数之间的关系。 (1)为了测得遏止电压，滑片P应该往还是端移动？ (2)美国物理学家密立根通过该实验研究光电效应，从而验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。他在实验中测量出某种金属的遏止电压和与之对应的入射光的频率的多组数据，并利用这些数据作出图线，如图乙所示。已知元电荷。求普朗克常量的数值。（运算结果保留2位有效数字） 21．（23-24高二下·北京丰台·期末）利用如图所示的装置来研究光电效应。真空中一对半径均为的圆形金属板P、Q，圆心正对平行放置，两板距离为d，Q板中心镀有一层半径为（）的圆形锌金属薄膜。两金属板P、Q之间电压的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。当Q板受到频率为的单色光持续照射后，只有锌金属薄膜发生光电效应，光电子向各方向逸出。假设保持光照条件不变，单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n，调节金属板P、Q两端电压，当微安表示数恰好为零时，测得遏止电压为；进一步实验发现，当金属板P、Q两端电压大于或等于某一电压值时，微安表示数始终为最大值。（两板带电时板间的电场可视为匀强电场，不考虑平行板的边缘效应；忽略光电子的重力以及光电子之间的相互作用。已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e，电子质量为m）求： （1）锌薄膜的逸出功； （2）微安表示数最大值和电压值； （3）某同学进一步查阅资料，获得了以下信息： ①原子半径r大小的数量级为m，普朗克常量； ②某普通光源，发光的频率为Hz，其在1s内垂直照射到1m2面积上光的能量约为J； ③电子吸收一个光子后若能量不足以使其脱离金属表面，会在不超过=s的时间内将能量释放给周围原子而恢复到原状态。请结合以上信息，估算说明在发生光电效应时，一个电子在极短时间内只能吸收一个光子。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$