4.2 光电效应 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦“光电效应”核心知识点，从19世纪紫外线照射金属电子逸出的实验情境切入，以“实验→理论挑战→理论准备→光子说”逻辑链条串联知识点，通过图解课标要点和箭头连接的知识点体系搭建学习支架。 其亮点在于结合大量典例详解（如光电效应方程应用、Uc-ν图像分析）和高考真题，借助思维导图建构科学思维，强化模型建构与科学推理。分层练习题助力学生深化物理观念，教师可通过系统题型提升教学效率，学生通过实例探究提升科学探究能力。

第四章 原子结构和波粒二象性 第2节 光电效应 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 1 图解课标要点 _______________________________ 19世纪，科学家发现，当紫外线照射到金属表面时，金属中的电子会逸出金属 表面，而且存在截止频率，这一现象给光的波动说带来了巨大的挑战。后来，爱因 斯坦受普朗克的能量子假说启发，提出了“光子说”，成功解释了光电效应现象。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 2 学思用·典例详解 图4-2-3 例1-1 [链接教材第71页“问题”图]如图4-2-3所示， 一静电计与锌板相连，用一紫外线灯照射锌板， 关灯后，静电计指针保持一定偏角。完成下列 填空： （1）紫外线照射锌板，______能量被电子吸收 （选填“光子”“光电子”或“光球”）。 光子 【解析】紫外线照射锌板，光子能量被电子吸收。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 3 （2）静电计带________；锌板带________（选填“负电荷”或“正电荷”）。 正电荷 正电荷 【解析】紫外线照射锌板，锌板有电子逸出，锌板带正电荷，静电计带正电荷。 （3）用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触，静电计指针偏角将______ （选填“增大”“减小”或“不变”）。 减小 【解析】用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触，由于电荷的中和，静电计指针 偏角将减小。 （4）使静电计指针不偏转，再用相同强度的黄光灯照射锌板，静电计指针无偏转。 那么，若改用光照强度更大的红光灯照射锌板，静电计指针____（选填“有”“无”或 “可能”）偏转。 无 【解析】红光的频率比黄光小，黄光不发生光电效应，红光也不会发生光电效应， 则静电计指针不偏转。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 4 例1-2 下列关于光电效应现象的表述中，错误的是( ) C A.光电效应是指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 B.光电效应实验中存在截止频率 C.入射光太弱时不可能发生光电效应 D.光电效应几乎是瞬时发生的 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 5 【解析】 选项 分析 正误 A 光电效应是指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。 √ B 根据光电效应的实验规律可判断。 √ D √ C 光电效应现象是否发生与入射光的强度无关，当入射光的频率大于截 止频率时，就可以发生光电效应。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 6 学思用·典例详解 例2-3 光电效应的规律中，经典波动理论能解释的有( ) B A.入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才产生光电效应 B.当入射光频率大于被照射金属的极限频率时，光电子数目与入射光的强度成正比 C.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大 D.入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的 【解析】按经典的光的波动理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率 无关，金属中的电子必须吸收足够的能量后才能从其中飞出，电子有一个能量积累 的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的能量越多，被电子吸收的能 量自然也越多，产生的光电子数也越多，故经典波动理论只能解释B项。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 7 学思用·典例详解 例3-4 (2025·浙江金华第一中学月考)在光电效应实验中，用频率为 的光照射光电管 阴极，发生了光电效应，则( ) D A.入射光频率 一定时，增大入射光的强度，光电流不变 B.入射光频率 一定时，减小入射光的强度（不为零），光电效应现象消失 C.改用频率小于 的光照射，一定不发生光电效应 D.改用频率大于 的光照射，光电子的最大初动能变大 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 8 【解析】增大入射光的强度，单位时间内照射到阴极上的光子数增加，则产生的光 电子数目增加，光电流增大，A错误；光电效应是否发生只与入射光的频率和金属 的种类有关，与入射光的强度无关，B错误；只要入射光的频率大于金属的极限频率， 就会发生光电效应，改用频率小于 的光照射时，也可能发生光电效应，C错误；根 据光电效应方程 可知，增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大， D正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 9 例3-5 分别用波长为 和 的单色光照射同一金属板，金属板发出的光电子的最大 初动能之比为，已知普朗克常量为，真空中的光速为 ，则该金属板的逸出功为 ( ) A A. B. C. D. 【解析】根据光电效应方程得 ，所以有 ，解得 ，故选项A正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 10 学思用·典例详解 图4-2-5 例4-6 [链接教材第76页图4.2-6]康普顿效应证实了光子不仅具 有能量，而且具有动量。图4-2-5给出了光子与静止电子碰撞 后，电子的运动方向，则碰后光子( ) C A.可能沿1方向，且波长变短 B.可能沿2方向，且波长变短 C.可能沿1方向，且波长变长 D.可能沿3方向，且波长变长 【解析】因为光子与电子碰撞过程中动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量 的方向与碰前光子动量的方向一致，可见碰后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2 或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，光子的能量减小，由 知，光子的波长变长。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 11 学思用·典例详解 例5-7 关于光的本性，下列说法正确的是( ) C A.关于光的本性，牛顿提出微粒说，惠更斯提出波动说，爱因斯坦提出光子说，它 们都说明了光的本性 B.光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念上的波，也可以把光看成微观概 念上的粒子 C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性 D.光的波粒二象性将牛顿的微粒说和惠更斯的波动说真正有机地统一起来 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 12 【解析】光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来 描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波。光的粒子性是指光的能量是一 份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒。某现象说明光具有 波动性，是指波动理论能解释这一现象；某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子 理论解释这一现象。综上，选项C正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 13 例5-8 （多选）对光的认识，下列说法正确的是( ) ABD A.少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性 B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的 C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不具有波动性了 D.光的波粒二象性可以理解为在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下， 光的粒子性表现明显 【解析】少量光子的行为易表现出粒子性，大量光子的行为易表现出波动性；光与 物质相互作用，表现为粒子性，光传播时表现为波动性；光的波动性与粒子性都是 光的本质属性，因为波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波 动性，故正确选项有A、B、D。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 14 学思用·典例详解 例6-9 用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌片和银片，都能产生光电效应。 在这两个过程中，对于下列四个量，一定相同的是___，可能相同的是___，一定不 同的是_____。 A.光子的能量 B.两种金属的逸出功 C.光电子的初动能 D.光电子的最大初动能 A C BD 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 15 【解析】光子的能量由光的频率决定，同一束光频率相同，因而光子的能量相同。 金属的逸出功等于电子挣脱原子核束缚需要做的最小的功，只由材料决定，锌片与 银片的逸出功一定不同。照射光子的能量 不变，而金属的逸出功不同，由 知，光电子的最大初动能也不同。由于电子吸收光子能量后到达金属 表面的路径不同，途中损失的能量不同，因而脱离金属时的动能可能分布在0与最大 初动能 之间，所以两种不同材料的金属发生光电效应时产生的光电子中，某些光 电子的初动能有可能是相同的。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 16 方法帮 解题课丨关键能力构建 题型1 对光电效应实验现象的理解 图4-2-6 例10 [链接教材第71页图4.2-1](2025·安徽师范大学附属中学一 模)光电管是根据光电效应制成的，是一种可以把光信号转化为 电信号的仪器，在太阳能电池研究、光纤通信以及自动控制等 方面有广泛的应用。小明同学用图4-2-6所示电路研究光电管的 性能，其中光电管的阴极和阳极由不同的金属材料制成，实验 时保持开关闭合，用某种波长的光照射阴极，未发生光电效应， 则以下说法正确的是( ) 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 17 A.若把滑动变阻器的滑片向 端移动，则可以产生光电流 B.若只增大入射光的强度，一定可以产生光电流 C.若减小入射光的波长，则电流表中可能有电流通过 D.若只延长照射时间，一定可以产生光电流 建构导图明思路 【解析】入射光的频率大于极限频率，才能产生光电效应，才能产生光电流，故A、 B、D错误；根据 可得，若减小入射光的波长，即增大入射光的频率，有可能会 产生光电效应，则电流表中可能有电流通过，故C正确。 √ 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 18 【学会了吗丨变式题】 1.（多选）通过在半导体材料中进行不同的掺杂，可以形成型半导体和 型半导体， 将两种半导体组合在一起即形成 结，这是半导体元器件中的基本构造。如图4-2-7 所示，某太阳能电池的主体部分由 结组成。当太阳光照射到该电池上时，材料吸 收光子发生光电效应，结中自由电子向 型一侧移动。下列说法正确的是 ( ) AB 图4-2-7 A.通过负载的电流方向从下至上 B.太阳光的强度越弱，通过负载的电流越小 C.太阳光照射的时间越长，通过负载的电流越大 D.改用紫外线照射该材料，则不能发生光电效应 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 19 【解析】 选项 分析 正误 A 结中自由电子向型一侧移动，型一侧电势更低，故电流从 型一 侧流出，回到 型一侧，即电流从下至上通过负载。 √ B 太阳光强度越弱，光电效应现象中释放的电子越少，向 型一侧移动 的自由电子越少，两端电势差越小，故通过负载的电流越小。 √ C 通过负载的电流与太阳光的照射时间无关，与太阳光的强度有关。 D 太阳光中紫外线的频率最高，太阳光能让该材料发生光电效应，则该 材料的极限频率应小于等于紫外线的频率，故改用紫外线照射该材 料，能发生光电效应。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 20 题型2 爱因斯坦光电效应方程的应用 图4-2-8 例11 如图4-2-8所示装置,阴极用极限波长为 的金 属制成。若闭合开关,用波长为 的绿光照射阴极,调 整两极间的电压,使电流表的示数最大，最大示数为 。已 知普朗克常量 ，电子电荷量的绝对值 。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 21 （1）求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能。 【答案】 【解析】当阴极发射的光电子全部到达阳极时，光电流达到饱和。由电流可知每秒 到达阳极的光电子数，即阴极每秒发射的光电子数 根据爱因斯坦光电效应方程可知,光电子的最大初动能为 代入数据可得 。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 22 （2）如果将照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍,求阴极每秒发射的光电子数和 光电子飞出阴极时的最大初动能。 【答案】 【解析】如果照射光的频率不变,光强加倍,则每秒发射的光电子数加倍,饱和电流增 大为原来的2倍，则绿光的光强增大为原来的2倍后，阴极每秒发射的光电子个数 光电子的最大初动能仍然为 。 思路点拨饱和电流的值与每秒内阴极发射的光电子数的关系是 。光电子从 阴极飞出的最大初动能,光电子从阴极 飞向阳极时，还会被电场加速， 使其动能进一步增大。极限波长即频率为截止频率的光的波长。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 23 【学会了吗丨变式题】 图4-2-9 2.[教材第77页“练习与应用”第4题改编](2025·河南省青桐鸣 月考大联考)1921年，中国物理学家叶企孙通过 射线实验首 次精确测定了普朗克常量，其成果被国际物理学界沿用16年 之久。如图4-2-9为光电效应实验装置，当开关闭合时，用 频率为和的两种单色光分别照射光电管阴极 ，分别调 节反向电压至和 时，微安表示数恰好为零。已知电子 电荷量为 ，试求： 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 24 （1）普朗克常量 的表达式； 【答案】 【解析】设阴极的逸出功为 ，根据光电效应方程和动能定理可得 ， 则有， 联立解得 。 （2）阴极材料的极限频率 。 【答案】 【解析】当光电子初动能为零时，有 与（1）中及联立解得 。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 25 例12 [链接教材第72页图4.2-2](2025·四川省蓬溪中学开学考试)研究光电效应规律的 电路图如图4-2-10甲所示，某同学分别用、、 三束单色光照射光电管得到的光电 流与光电管两端电压的关系如图乙所示。已知、 两条图线与横轴的交点重合。 下列说法正确的是( ) C 图4-2-10 A.、 光的光强相同 B.、 光的频率相同 C.用 光照射时，逸出光电子的最大初动 能最大 D.用光、 光照射时，该光电管的截止频 率不同 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 26 【解析】 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 27 类型1 图像 图4-2-11 例13 用蓝光照射密封在真空管中的两种不 同金属材料Ⅰ、Ⅱ，完成光电效应实验。电 路图如图4-2-11甲所示，得到遏止电压 与入射光频率 的关系，如图乙所示，已知 电子电荷量为 ，则下列说法正确的是 ( ) A A.Ⅰ的截止频率比Ⅱ的小 B.Ⅰ的逸出功比Ⅱ的大 C.Ⅰ发生光电效应的时间较短 D.由图乙可算出普朗克常量 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 28 建构导图明思路 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 29 【解析】根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定理可知， ，则 ， 图线与横轴的交点表示截止频率，则Ⅰ的截止 频率比Ⅱ的小，故A正确；根据逸出功与截止频率的关系 可知，截止频率大 的金属，逸出功也大，故Ⅰ的逸出功比Ⅱ的小，故B错误；光电效应几乎是瞬间发生的， 可认为所有金属发生光电效应的时间均一样，故C错误；根据图乙和A选项的分析可 知，图线的斜率，则普朗克常量 ，故D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 30 类型2 图像 图4-2-12 例14 如图4-2-12所示是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初 动能与入射光频率 的关系图像。下述错误的是( ) D A.该金属的逸出功等于 B.该金属的逸出功等于 C.入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为 D.入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为 【解析】由图可知，该金属的截止频率是 ，再结合爱因斯坦光电效应方程 可知，该金属的逸出功 ，故A、B正确；当入射光的频率 为时，由爱因斯坦光电效应方程 可知，产生的光电子的最大初动能 ，故C正确;当入射光的频率为 时不能产生光电效 应，故D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 31 类型3 图像 图4-2-13 例15 如图4-2-13甲所示，分别用、 两种材 料作为 极进行光电效应实验研究，用频率为 的入射光照射 极，保持入射光不变，则光 电子到达A极时动能的最大值随电压 变化 的关系图像如图乙所示，且两图线平行，已知 普朗克常量 。则下列说法正确的是( ) B A.图线、的斜率是普朗克常量 B.图线、的斜率是电子的电荷量 C.材料的逸出功 D.材料、的逸出功之比为 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 32 【解析】 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 33 高考帮 考试课丨核心素养聚焦 考情揭秘 素养点击 基本考查点 光电效应的实验规律， 爱因斯坦光电效应方 程，康普顿效应。 1.理解和掌握光电效应的实验规律 和爱因斯坦光电效应理论，特别 是相关的图像问题。 2.了解康普顿效应，认识光具有波 粒二象性，进一步完善对物质的 认识，形成完善、科学的物质观 念。 热点及难点 对光电效应实验规律的 理解，对爱因斯坦光电 效应方程的理解与应 用。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 34 考情揭秘 素养点击 题型及难度 基本以选择题或计算题 形式出现，难度中等。 1.理解和掌握光电效应的实验规律 和爱因斯坦光电效应理论，特别 是相关的图像问题。 2.了解康普顿效应，认识光具有波 粒二象性，进一步完善对物质的 认识，形成完善、科学的物质观 念。 高考中地位 近代物理的理论基础和 重要实验，命题热点内 容。 续表 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 35 考向1 考查光电效应规律的理解和应用 图4-2-14 例16 (2024·海南卷)利用如图4-2-14所示的装置研究光 电效应，单刀双掷开关与1接通，用频率为 的光照 射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0， 此时电压表的示数为，已知电子电荷量为 ，普朗克 常量为 ，下列说法正确的是( ) D A.其他条件不变，增大光强，电压表示数增大 B.改用比 更大频率的光照射，调整电流表的示数为 零，此时电压表示数仍为 C.其他条件不变，使开关 与2接通，电流表示数仍为 零 D.光电管阴极材料的截止频率 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 36 【解析】 选项 分析 正误 A 当开关接1时，由爱因斯坦光电效应方程可知 ，其他 条件不变时，增大光强，上式关系仍成立，电压表的示数不变。 B 若改用比 更大频率的光照射，遏止电压变大，即此时电压表示数大 于 。 C 其他条件不变时，使开关 接2，此时光电管两端为正向电压， ，可发生光电效应，故电流表示数不为零。 D 根据爱因斯坦光电效应方程及 ，解得光电管 阴极材料的截止频率为 。 √ 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 37 命题 探源 本题来源于教材第71页图4.2-1，在原图的基础上设置了单刀双掷开关。开 关掷向不同位置时，光电管两端分别加上正向或反向电压。 素养 探源 核心素养 考查途径 科学思维 本题通过光电效应实验原理图考查爱因斯坦光电效应方程、截 止频率、光电流等知识点，要求考生掌握光电效应相关规律， 并会应用其分析相应物理问题。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 38 【类题链接丨变式题】 类题1 (2025·广东卷)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 ，下列说法正确 的是( ) B 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 C.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 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 39 【解析】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仍不能使乙金属发生光电效应，A错误；由光电效应 方程 可知光的频率越大，光电子的最大初动能越大，换用频率更小的 光，光电子的最大初动能小于 ，B正确；光的频率不变且小于乙金属的截止频率， 不会发生光电效应，C错误；由 可知光的频率不变，光电子的最大初动 能不变，D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 40 考向2 考查爱因斯坦光电效应方程的理解与应用 例17 (2025·江苏卷)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，普朗克常量为 。 （1）求该金属的截止频率 ； 【答案】 【解析】根据截止频率与逸出功的关系有 解得该金属的截止频率 。 （2）若频率为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 。 【答案】 【解析】根据题意，由光电效应方程可得，光电子的最大初动能为 。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 41 本题以利用光电效应捕捉中微子信息为素材，创设了探究金属截止频率和光电子最 大初动能的科学探究问题情境。主要考查光电效应、爱因斯坦光电效应方程等知识 点，重点考查考生的理解能力。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 42 【类题链接丨变式题】 图4-2-15 类题2 (河北高考题)如图4-2-15是密立根于1916 年发表的钠金属光电效应的遏止电压 与入射 光频率 的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯 坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实 验测定了普朗克常量 。由图像可知( ) A A.钠的逸出功为 B.钠的截止频率为 C.图中直线的斜率为普朗克常量 D.遏止电压与入射光频率 成正比 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 43 【解析】 图像信息 物理量及其关系 横截距 根据遏止电压与最大初动能的关系有 ,根据爱因斯坦光电 效应方程有,联立可得 。 ①结合题图可知，当为0时，解得钠的逸出功 ,A正确; ②截止频率小于 ,B错误; ③图线不过坐标原点，所以遏止电压 与入射光频率呈线性关系，不 是成正比，D错误。 遏止电压 与入射光频 率 的实验 曲线 由可知，题图中直线的斜率表示 ，C错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 44 练习帮 习题课丨学业质量测评 A 基础练丨知识测评 建议时间：10分钟 1.光具有波粒二象性，能说明光具有粒子性的实验是( ) D A.光的干涉和衍射 B.光的干涉和光电效应 C.光的衍射和康普顿效应 D.光电效应和康普顿效应 【解析】光的干涉和衍射是波特有的现象，不能说明光具有粒子性，而光电效应和 康普顿效应说明光具有粒子性，故D正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 45 2.用如图所示电路研究光电效应现象。闭合开关 ，用蓝光照射 光电管时，电流表 的示数不为零。下列说法正确的是( ) C A.若改用红光照射， 的示数一定变为零 B.若改用紫光照射， 的示数可能变为零 C.将滑片向端滑动， 的示数可能不变 D.将滑片向端滑动， 的示数一定增大 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 46 【解析】依题意，用蓝光照射光电管时，能发生光电效应，红光的频率低于蓝光的 频率，但不确定红光的频率与极限频率之间的关系，所以改用红光照射，也可能发 生光电效应， 的示数不一定变为零，故A错误；紫光的频率高于蓝光的频率，若改 用紫光照射，一定可以发生光电效应，的示数一定不为零，故B错误；将滑片向 端滑动，光电管两端的正向电压增大，如果此前光电流已经达到饱和值，则 的示数 不变，故C正确，D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 47 3.新生活实际像增强器是能够把亮度很低的光学图像变为足够亮度的像的真空光电 管。像增强器的简化原理如下，光照射光电管阴极时，由于光电效应而产生光电子， 光电子经过相同电压加速，最后到达荧光屏上，引起荧光材料发光（到达荧光屏的 光电子能量越大，材料发光越强），形成图像。根据以上信息和所学知识判断，下 列说法正确的是( ) D A.射到光电管阴极的光都能使阴极金属发生光电效应 B.像增强器的工作原理是热辐射 C.同一种光使阴极发生光电效应后，光电子到达荧光屏时的动能相等 D.照射光的波长越小，荧光材料发出的光越亮 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 48 【解析】只有频率大于阴极金属截止频率的光射到光电管阴极时才能使阴极金属发 生光电效应，故A错误。像增强器的工作原理是光电效应现象，不是热辐射，故B错 误；同一种光使阴极发生光电效应后，逸出光电子的最大初动能相等，但不是所有 光电子的初动能都相等，所以光电子最后到达荧光屏时的动能也不一定相等，故C错 误；照射光的波长越小，频率越大，逸出光电子的初动能越大，经相同电压加速后 到达荧光屏时的能量越大，荧光材料发出的光越亮，故D正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 49 4.(2024·贵州卷,多选)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜 ， 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 的中性氢辐射，另一处是波长为 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( ) BC A.频率更大 B.能量更小 C.动量更小 D.传播速度更大 【解析】 . 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 50 5.新生产劳动夜晚，在大海上航行的船舶依靠 航标灯指引航道，如图所示是一个航标灯自动 控制电路的示意图。电路中的光电管阴极 涂有 可发生光电效应的金属。已知可见光的波长在 根据电路图和所给出的数据，你认为： 之间，金属铯的极限波长为，金属锌的极限波长为 。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 51 （1）光电管阴极 上应涂有金属____（选填“铯”或“锌”）。 铯 【解析】当入射光的频率大于金属的极限频率或入射光的波长小于金属的极限波长 时，才会发生光电效应，所以光电管阴极 上应涂上金属铯。 （2）控制电路中的开关应和___（选填“”或“ ”）接触。 【解析】夜晚没有光，不发生光电效应，但是指示灯亮，故开关应与 端接触。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 52 B 综合练丨选考通关 建议时间：25分钟 6.（多选）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电 流产生。下列说法正确的是( ) AC A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和电流变大 B.入射光的频率变高，饱和电流变大 C.入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 53 【解析】根据光电效应规律可知，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则 饱和电流变大，选项A正确；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产 生的光电子的最大初动能变大，而饱和电流与入射光的频率和光强都有关，选项B错 误，C正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于 截止频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 54 7.(2025·江苏南通一模)用图示装置研究光电效应的规律， 为入 射光的频率，为遏止电压，为电流表示数， 为电压表示数。 下列反映光电效应规律的图像可能正确的是( ) C A. B. C. D. 【解析】根据光电效应方程得，又因为，解得 ， 则遏止电压与入射光频率 的关系图线是不过原点的直线；对于不同的金属，逸出 功 不同，则横截距不同，但两图线的斜率相同，故A、B错误。根据题中给定的图 像，在发生光电效应的前提条件下，当电压表电压为0时，电流表示数不能为0，且 存在饱和电流，所以 图像不能过原点，故C正确，D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 55 8.[教材第77页“练习与应用”第4题改编]如图甲是研究光电效应的实验原理图，用不 同频率的光照射同一光电管的阴极时，得到遏止电压和入射光频率 的关系图像 如图乙， 为元电荷。下列说法正确的是( ) C A.从图乙可知遏止电压大小与入射光的频 率成正比 B.用频率为 的入射光照射时，也一定能 发生光电效应 C.普朗克常量 D.阴极的逸出功为 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 56 【解析】由题图乙可知遏止电压大小与入射光的频率为一次函数关系，不是正比例 关系，故选项A错误；由题图乙知，，则用频率为 的入射光照射时，一定不 能发生光电效应，故选项B错误；根据爱因斯坦光电效应方程得 ，又 ，得，结合题图乙可得斜率 ，可知选项C正确；由C 项分析得，，联立解得 ，故选 项D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 57 9.如图为光电倍增管的原理图，管内由一个阴极、一个阳极A, 、A间还有若干对 倍增电极。使用时在阴极、各倍增电极和阳极A间加上电压，使阴极 、各倍增电 极到阳极A的电势依次升高。当满足一定条件的光照射阴极 时，就会有光电子射出， 在加速电场作用下，光电子以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，光电子能从这 个倍增电极上激发出更多电子，最后阳极A收集到的电子数比最初从阴极发射的电 子数增加了很多倍。下列说法正确的是( ) 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 58 A.光电倍增管适用于各种频率的光 B.保持入射光不变，增大各级间电压，阳 极收集到的电子数可能增大 C.增大入射光的频率，阴极 发射出的所 有光电子的初动能都会增大 D.保持入射光的频率和各级间电压不变， 增大入射光的光强，不影响阳极收集到的 电子数 √ 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 59 【解析】只有满足一定频率的光照射阴极 时才能发生光电效应，从而逸出光电子， 可知光电倍增管并不是适用于各种频率的光，选项A错误；保持入射光不变，增大 各级间电压，则打到倍增极的光电子的动能变大，可能有更多的电子从倍增极逸出， 则阳极收集到的电子数可能增大，选项B正确；增大入射光的频率，阴极 发射出的 光电子的最大初动能变大，并不是所有光电子的初动能都会增大，选项C错误；保持 入射光的频率和各级间电压不变，增大入射光的光强，单位时间逸出光电子的数目 会增大，则阳极收集到的电子数会增大，选项D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 60 10.（多选）在研究光电效应的实验中，从甲、乙两种金属中飞出光电子的最大初动 能与入射光频率 的关系如图所示，则下列说法正确的是( ) BC A.两条图线与横轴的夹角 和 可能不相等 B.若增大入射光频率，则遏止电压 随之增大 C.若某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定能使甲金 属发生光电效应 D.若不改变入射光频率 ，增大入射光的强度，则光电子的最大 初动能将增大 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 61 【解析】由爱因斯坦光电效应方程可知， 图像的斜率表示普朗克 常量，故 ，A错误；遏止电压，增大导致增大，则 增大，B正 确；由题图可知乙的逸出功大，则能使乙发生光电效应的光一定能使甲发生光电效 应，C正确；根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能与光的强度无关， 故D错误。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 62 11.[教材第77页“练习与应用”第3题改编]如图所示为研究光电 效应实验装置。发光功率为的激光器发出频率为 的光,全部 照射在阴极上，回路中形成光电流。当滑片向左移至 时， 微安表的示数恰好为零，电压表的示数为；当滑片 向右 移至时，微安表的示数达最大值，电压表的示数为 。光 电子电荷量为，普朗克常量为 。求： 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 63 （1）阴极材料的逸出功 ； 【答案】 【解析】依题意，滑动变阻器的滑片左移至 时，加在光电管两端的电压为反向电压， 此时电流表示数恰好为零，电子从极射出时的最大初动能为 得阴极材料的逸出功 。 （2）当滑片向右移至时，光电子到达A极板时的最大动能 ； 【答案】 【解析】当滑片向右移至时，微安表的示数达最大值，电压表的示数为 ，根据 功能关系可得，此时光电子到达A极时的最大动能为 。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 64 （3）若每入射 个光子会产生一个光电子，所有的光电子都能到达A，微安表的最 大示数 。 【答案】 【解析】设经过时间，激光器共发出个光子，根据， ，解得 。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 65 C 培优练丨能力提升 建议时间：10分钟 12.真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其截止频率对应的光波波长分 别为和）制成，板面积为，板间距离为。现用波长为 的单色光 持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量 正比于( ) D A. B. C. D. 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 66 【解析】当电容器极板所带电荷量为最终电荷量时，两板间电压为遏止电压，即此 时光电子的最大初动能完全用来克服电场力做功，恰不能到达另一极板，则有 又,, 解得 由于 为常数，故D项正确。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 67 13.(2025·华东师范大学第一附属中学期末)当光照射到 物体表面上，光子会被反射或者吸收，此时对物体表面 会产生压强，该压强被称为“光压”。某激光器功率为 ， （1）一个光子被反射前后，动量变化量 的大小为_ __。 【解析】 发射出波长为 的激光。假设这束光垂直照射到物体表面时，光子全部被垂直反射。 如图所示为时间内光子束的“柱状模型”，已知光束横截面积为，普朗克常量为 ， 光速为 。 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 68 （2）时间内到达物体表面的光子数 为_ ____。 【解析】设单位时间内激光器发出的光子数目为 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 69 （3）激光束对物体表面产生的光压_ __。（用、、 表示） 【解析】 2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册 70 $