6.1.2 光电效应及其解释 同步练-2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第三册

**基本信息** 以“滚动练习-基础知识-能力提高”三级分层设计，通过前序知识铺垫、核心概念巩固到综合应用提升，构建光电效应知识体系，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |滚动练习|热运动、氢原子光谱|2题基础辨析，温故知新，为光电效应规律理解铺垫| |基础知识|光电效应现象、遏止电压、E_k-ν图像|4题结合锌板实验、光电管情境，强化光的粒子性等物理观念| |能力提高|光电流-电压关系、普朗克常量计算|3题多光束对比分析、实验数据处理，提升科学推理与探究能力|

§ 6.1.2光电效应及其解释 【滚动练习】 1．以下关于热运动的说法正确的是(　 ) A．水流速度越大，水分子的热运动越剧烈 B．水凝结成冰后，水分子的热运动停止 C．水的温度越高，水分子的热运动越剧烈 D．水的温度升高，每一个水分子的运动速率都会增大 2．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可知(　　) A．Hα对应的前后能级之差最小 B．同一介质对Hα的折射率最大 C．同一介质中Hδ的传播速度最大 D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能 【基础知识】 3．如图所示，用导线将验电器与洁净的锌板连接，触摸锌板使验电器箔片不张开．用紫外线灯照射锌板，验电器箔片张开，移走紫外线灯，用带负电的橡胶棒接触锌板，发现验电器箔片张角减小；改用红外线灯照射锌板，结果发现验电器箔片不张开．则说明(　　) A．用紫外线灯照射后锌板带正电 B．用红外线灯照射后锌板带负电 C．红外线的频率小于锌的极限频率 D．紫外线的频率小于锌的极限频率 4．用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014 Hz.已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.则下列说法中正确的是(　　) A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极 B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大 C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大 D．若入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek约为1.2×10－19 J 5．在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示，则(　　) A．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等 B．若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压Uc随之增大 C．若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定也能使乙金属发生光电效应 D．若增加入射光的强度，不改变入射光频率ν，则光电子的最大初动能将增大 6．为防范新冠病毒蔓延，额温枪成为重要的防疫装备。有一种红外测温仪的原理是：任何物体的温度在高于绝对零度(－273 ℃)时都会向外发出红外线，额温枪通过红外线照射到温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，计算出温度数据。已知人的体温正常时能辐射波长为 10 μm的红外线，如图甲所示，用该红外线照射光电管 的阴极K时，电路中有光电流产生，实验得到的电流随 电压变化的图像如图乙所示，已知h＝6.63×10－34 J·s， e＝1.6×10－19 C，则(　 ) A．波长为10 μm的红外线在真空中的频率为3×1014 Hz B．将图甲的电源反接，一定不会产生电信号 C．由图乙数据可知，该光电管的阴极金属逸出功约为0.1 eV D．若人体温度升高，则辐射红外线的强度减弱，光电管转换成的光电流减小 【能力提高】 7．用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等物理量的关系．图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知(　　) A．单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最大 B．单色光a和c的频率相同，且a光更强些，b光频率最大 C．单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最小 D．单色光a和c的频率不同，且a光更强些，b光频率最小 8．(多选)如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek 与入射光频率ν的关系图像，由图像可知(　 ) A．该金属的逸出功为E B．入射光频率为时，产生的光电子的最大初动能为 C．入射光频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E D．该图线的斜率表示普朗克常量h 9．利用图甲所示的电路研究光电效应中金属的遏止电压 Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算 出普朗克常量h.图乙中U1、ν1、ν0均已知，电子电荷量 用e表示．当入射光的频率增大时，为了测定遏止电压， 滑动变阻器的滑片P应向________(选填“M”或“N”)端 移动，由Uc－ν图象可求得普朗克常量h＝________ (用题中字母表示)． §6.1.2光电效应及其解释 参考答案 1、【答案】C 【解析】水分子热运动的剧烈程度与温度有关，与水流速度无关，A项错误;水分子的热运动永不停息，B项错误;温度越高，水分子热运动越剧烈，C项正确;水温度升高，水分子平均速率增大，不是每一个分子速率都增大，D项错误。 2、【答案】A 【解析】能级跃迁时辐射光子的能量E=hν=h，可得光子波长越长，光子频率越低、能量越小，光谱线对应的能级差越小，A项正确;同一介质对频率最低的Hα折射率最小，B项错误;Hδ的波长最短，频率最高，对同一介质的折射率最大，由n=可得在介质中的传播速度最小，C项错误;Hβ波长大于Hγ，故Hβ的频率小于Hγ的频率，故用Hγ照射某金属发生光电效应时，用Hβ照射不一定能发生光电效应，D项错误 3、【答案】AC 【解析】橡胶棒带负电，当其接触锌板时发现验电器箔片张角减小，这说明锌板带电荷量减小，故锌板一定带正电，部分电荷量被橡胶棒所带负电中和，故A正确；若用红外线灯照射锌板，发现验电器箔片不张开，这说明没有发生光电效应，故金属锌的极限频率大于红外线的频率，故B错误，C正确；因紫外线灯照射锌板，验电器箔片张开，发生了光电效应，则紫外线的频率大于锌的极限频率，故D错误． 4、【答案】D 【解析】由题图甲所示的实验装置测量铷的遏止电压Uc，因光电管左端为阳极，则电源左端为负极，故选项A错误；当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动的过程中，光电管两端电压增大，光电流增大，当光电流达到饱和值，不再增大，即电流表读数的变化是先增大后不变，故选项B错误；光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，故选项C错误；根据题图乙可知，铷的截止频率νc＝5.15×1014 Hz，根据hνc＝W0，则可求出该金属的逸出功大小W0＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知当入射光的频率为ν＝7.00×1014 Hz时，则光电子的最大初动能为Ek＝6.63×10－34×7.00×1014 J－3.41×10－19 J≈1.2×10－19 J，故选项D正确． 5、【答案】B 【解析】根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知题图图线的斜率表示普朗克常量，故两条图线与横轴的夹角α和β一定相等，故A错误；根据Ek＝eUc和Ek＝hν－W0，得Uc＝ν－，故增大入射光频率ν，则所需的遏止电压Uc随之增大，故B正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，当Ek＝0时，则W0＝hνc，即甲的逸出功小于乙的逸出功，故当某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，但此光不一定能使乙金属发生光电效应，故C错误；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故D错误． 6、【答案】C 【解析】波长为10 μm的红外线在真空中的频率为ν＝＝3×1013 Hz，故A错误；由题图甲可知，当电源反接时，电子受到的力向右，因为电子有一定的初动能，当所加电压小于遏止电压时，就会有电子到达A极板，此时有电信号，故B错误；当加的反向电压大于遏止电压时，没有电信号，由题图乙可知，遏止电压为0.02 V，故最大初动能Ek＝eUc＝0.02 eV，由光电效应方程，有Ek＝hν－W逸，可得W逸≈0.1 eV，故C正确；若人体温度升高，则辐射红外线的强度增强，光电管转换成的光电流增大，故D错误。 7、【答案】B 【解析】a、c两单色光照射后遏止电压相同，根据Ek＝eUc，可知产生的光电子最大初动能相等，则a、c两单色光的频率相等，光子能量相等，由于a光的饱和光电流较大，则a光的强度较大．单色光b照射后遏止电压较大，根据Ek＝eUc，可知b光照射后产生的光电子最大初动能较大，根据光电效应方程Ek＝hν－W0得，b光的频率大于a光的频率，故A、C、D错误，B正确． 8、【答案】AD 【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程hν－W＝Ek，由图像可知，纵坐标的截距表示W，该图线的斜率表示普朗克常量h，所以该金属的逸出功为E，A、D正确；由图像可知，金属的极限频率为ν0，所以入射光频率为时，不能发生光电效应，B错误；由于hν0＝W＝E，入射光频率为2ν0时，代入公式解得Ek＝h·2ν0－W＝h·ν0＝E，则产生的光电子的最大初动能为E，C错误。 9、【答案】N　 解析　入射光的频 率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动；根据Ek＝hν－W0＝eUc，得Uc＝－，图线的斜率k＝＝，则h＝. 1 学科网（北京）股份有限公司 $