上分专题8 光电效应方程与图像问题-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版 江苏专用）

上分专题8光电效应方程与图像问题 命题密钥 光电效应方程与图像问题是量子理论的基础考点，解题的关键是正确写出与图像对应的 方程表达式，通过方程分析图像斜率、横截距、纵截距的物理含义， 在近几年高考中，常结合创新实验、图像转化命题，强化波动学说与粒子学说的对比分析 考点觉醒 ·光电效应图像分析 不同类型图像 方程表达式 图像信息解读 Wo (1)图像横截距为截止频率.：”。= Er=hv-Wo (2)图像纵截距为逸出功W。:W。=E (3)图像斜率为普朗克常数h:h=k (1)截止频率v。:图线与横轴的交点的横 坐标 h W (2)遏止电压U。:随入射光频率的增大 U.=v- e e 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 (1)在照射光频率相同时，饱和电流与光 A↑ 饱和电流： 照强度成正比；在光照强度相同时，饱和 电流与照射光频率成反比 丙 1.=( (2)V甲=Vz<V丙 (J为光照强度， (3)甲的光照强度大于乙的光照强度 UU20 UNV η为光电发射效率)》 (4)无法确定丙与甲或乙的光照强度大 小关系 ●光电效应易错点 1.误认为光照强度大饱和电流就大，没有控制照射光频率相同。 2.误认为只要光照强度足够大就一定能发生光电效应， 黑白题·上分秘籍25 实战演练 1.*预判陷阱(2025·山东日照期末)如图所示，光强相同的α、b两种单色光，分别照射同一个光电 管，均能产生光电流已知频率y,>,下列光电流随电压变化的图像，可能正确的是 B ↑UN A A 0 Vv/Hz 电源 (第1题) (第2题) (第3题) 2.(2025·湖北武汉模拟)研究光电效应规律时，用不同波长的光照射某一金属时，测得遏止 电压U。与照射光波长入的关系如图所示，U。=-U,为图像的渐近线，电子的电量为，光在真空 中的传播速度为c,则下列说法正确的是 () 入oUo elo A.该金属的极限频率为 B.该金属的极限频率为 入Uo ecUo C.普朗克常量为 D.普朗克常量为、 3.*(2025·河南郑州期末)利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，遏止电压U。与入射光 频率v的关系如图乙所示，图乙中U”、。均已知，电子电荷量用ε表示.下列说法正确的是 () A.光电效应实验中产生的光电子从本质上来说就是光子 B由U.-,图像可求得普朗克常量h=Ce V1-V0 C.入射光频率为v1时，光电子的最大初动能E,=eU1-hw。 D.滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加 4.*(2025·江苏徐州一模)如图甲所示为光电效应的实验原理图，阴极K和阳极A是密封在 真空玻璃管中的两个电极.如图乙所示为发生光电效应时光电子的最大初动能E,(V)和入射 光频率v(×1014Hz)的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(5.02×1014Hz,0),与纵轴的交点坐 标为(0，-2.08eV).下列说法错误的是 () 窗口 A.入射光的频率不同，遏止电压也不同 光束 ↑E/eV B.阴极K材料的逸出功为2.08eV eK C.根据图乙可以求出普朗克常量 0 D.在保持光照条件不变的情况下，将滑动变阻器 5.02 v/(×104Hz) -2.08 滑片向右移动的过程中，电流表的示数可能减小 乙 26物理|选择性必修第三册 5.*新素材(2025·河北示范高中期中)光电传感器如图甲所示，若通过放大器的电流变大，则 工作电路立即报警.图乙为α、b两种单色光分别照射K极时，光电子到达A极时动能的最大值 E.与光电管两端电压V的关系图像，电子的电荷量为e.下列说法正确的是 () 光线 光电管 放大器 工作电路 2E →U 电源 0 A.图乙中图线a、b的斜率均为e B.单色光a、b的频率之比为1：2 C.用同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距较大 D.图甲中电源电压及滑动变阻器滑片位置不变，部分光线被遮挡，一定会报警 6.接(2025·湖北部分高中协作体二模)图甲是研究光电效应规律的光电管.用波长入= 0.50m的绿光照射阴极K,实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差Ux满足如图 示的规律，取h=6.63×1034J·s.结合图像，求：（结果保留2位有效数字） (1)当UK足够大时，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能； (2)该阴极材料的极限波长」 ↑IA 0.64 -0.6 0 UANIV 甲 7.禁(2024·江苏淮安质检)用如图甲所示的电路研究光电管的特性，人射光频率为v,光电 管A、K两极的电势差为U·如图乙所示，在U-v坐标系中，阴影部分表示能产生光电流的U 和v取值范围.已知普朗克常量为h,电子电量为e,以及乙图中的v。、v1、U. (1)求图乙中B点对应的光电子到达A极板时的最大动能E; (2)图甲中使用一激光发生器发射频率为'的入射光束，假设K极板吸收的光子数是入射总 光子数的？倍，电流表读数最大值为1。，求该激光发生器的最小功率P. 窗口 光束 U uA 电源 甲 黑白题·上分秘籍27V 在加热过程，对氧气有，1， 10 其中T2=(273+47)K=320K,得P3=7P0 (3)加热过程外界对气体做功， W--p:x4Sx;V=-19 4 6%, 由热力学第一定律△U=W+Q,可知Q=△U-W=α△T-W= (360K-280K)-(-18,r）=ax0K1设，m 上分专题8光电效应方程与图像问题 1.B解析：根据光电效应方程Ek=hw-W。,由于v>v6,同一光 电管W。相同，所以α光产生的光电子最大初动能大于b光 产生的光电子最大初动能，即E>E,根据U。=Ek,可知 Um>U,光强相同，a光频率大，光子能量w大，单位时间内 照射到光电管上的光子数少，所以单位时间内逸出的光电子 数少，饱和光电流小，即I<I.故选B. 2.C解析：AB.根据爱因斯坦光电效应方程eU。=hv-W。,可知 图中入。为极限波长，根据c=v,可得该金属的极限频率为 ,故AB错误CD.U。=-U为图像的渐近线，即U W,,解得普朗克常最为h=0,故C正确，D错误故 入0 选C 3.B解析：A.光电效应实验中产生的光电子从本质上来说就 是电子，是金属表面受到光照射时发射出来的电子，故A错 误；B.根据光电效应方程结合图乙有E,=hw1-W。,其中 W。=hwo,根据动能定理有-eU,=0-E,,联立可得普朗克常量 为h= U,故B正确：C.在光电效应中，最大初动能与遏止 V-Vo 电压的关系为E,=eU。=eU1,故C错误；D.滑动变阻器的滑 片P向N端移动过程中，光电管两端的反向电压增大，则电 流表示数逐渐减小，若反向电压足够大，则可减小至零，故 D错误.故选B. 4.D解析：A.由爱因斯坦光电效应方程E=hw-W。,可知入射 光的频率不同，光电子的最大初动能不同，又由U。=E,得 光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，综上可知，入射 光的频率不同，遏止电压也不同，故A正确；B.Ek-v图像的 纵截距b=-W。,则阴极K材料的逸出功为2.08eV,故B正 确：C.E,-v图像的斜率表示普朗克常量，故C正确：D.在保 持光照条件不变的情况下，将滑动变阻器滑片向右移动的过 程中，两电极两端正向电压增大，电流表的示数不可能减小， 故D错误.本题选错误的，故选D. 5.A解析：A.根据Ea=Ue+hv-W逸出功，由图像可知，斜 率k=e,即图乙中图线a、b的斜率均是电子电量的大小e, 选项A正确；B.由图像可知E。=hwa-W递出功，2E,=h。 W逸出功，可知单色光a、b的频率之比不等于1：2，故B错误； C.根据Em=Ue+hv-W逸出功，截距为h加-W逸出功，因b截距较 大，可知6光频率较大，波长较小，根据△x=合A,可知用同 一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距较小，故C错误： 参考答案与解析 D.图甲中电源电压及滑动变阻器滑片位置不变，部分光线被 遮挡，则光照强度减小，单位时间逸出的光电子数目减小，则 放大器的电流将减小，则不会报警，选项D错误故选A. 6.(1)4.0×102个9.6×1020J(2)0.66um 解析：(1)由图可知，最大光电流为0.64uA,则每秒钟阴极 发射的光电子数n=·1_0.64×10×1个=4.0x102个， e 1.6×1019 由图可知，发生光电效应时的遏止电压是0.6V,所以光电子 的最大初动能Em=eU0=1.6×10-19×0.6J=9.6×10-0J. (2)根据光电效应方程得E=c-W, 入 c,代人数据得入，=0.66um 又W。= A。 、hw'Io 7.(1)eU1+h(v1-v.)(2) me 解析：(1)由图乙可知，K极材料的极限频率为”。，W遍=h加。， B点对应入射光频率为”，加正向电压U1后，由光电效应方 程Eo=hm,-W逸，由动能定理E-Eo=eU1,故图乙中B点对 应的光电子到达A极板时的最大动能E,=eU,+h(”1-v) （2)设经过时间t产生光子数n,则P=nhw,解得n=， 吸收光子数几=m=,光电子数n2=n 最大电流时t时间内产生的光电子全部达到A极板，则I。= nPt t 故p nze hye hw'Io ne 上分专题9原子能级问题 1.A解析：A.由题意知，氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级 时，辐射出的光子能量最大，光子最大能量为hwm=E,-E,= 12.75eV,用该光子照射逸出功为2.29eV的金属钠时，逸出 光电子的最大初动能最大，为Ekm=hwn-W。=10.46eV, 故A正确：C.氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射 出的光子能量最小，故C错误：B.若要使金属钠发生光电效 应，则照射的光子能量要大于其逸出功2.29eV,大量氢原子 从n=4的激发态跃迁到基态能放出C=6种频率的光子， 其光子能量分别为12.75eV、2.55eV、0.66eV、12.09eV、 1.89eV、10.2eV,其中能量为0.66eV、1.89eV的光子不能使 金属钠发生光电效应，其他4种均可以，故B错误；D.跃迁到 第3能级，氢原子依旧不稳定，会往更低能级跃迁，故D错 误故选A 2A解析：AC根据题意，有，=h无=，-E,,=6无 A2 E,-B,仙=九三起，B则有m=仙+，hh无 入3 11.1 无即%=”，衣 ,A正确，C错误；BD.根据题 图中已知的各定态轨道的能量值计算可知”1>”2，入，<入2， BD错误故选A. 3.A解析：由E=hm=hC可知波长越短，对应光子的能量越 入 大，即跃迁对应的两个能级的能量差越大，则各种跃迁方式 黑白题47