4.2 光电效应 同步培优讲义-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

4.2　光电效应　【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册 · 第四章 原子结构和波粒二象性 4.2　光电效应 【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册　第四章　原子结构和波粒二象性 建议用时：45 分钟 题量：30 题 难度：★★★★☆ 版本：原卷版 ▎学习目标 1．通过实验了解光电效应现象，理解截止频率、饱和电流、遏止电压和瞬时性四条实验规律，知道经典电磁理论在解释光电效应时遇到的困难。 2．理解爱因斯坦光子说和光电效应方程 hν＝Ek＋W0，能由 Ek－ν、Uc－ν、I－U 等图像分析斜率、截距的物理意义并进行相关计算。 3．了解康普顿效应，知道光子具有动量 p＝h/λ，理解光的波粒二象性；能运用光电效应知识解释太阳能光伏、光电倍增管、条形码扫描等生活与科技实例。 ▎课标与考情 【课标要求】通过实验了解光电效应现象，知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，了解康普顿效应，知道光的波粒二象性。 【考情分析】本节是量子论的核心内容，高考高频考点，常以选择题和图像题形式考查光电效应四条规律、光电效应方程、Ek－ν 与 Uc－ν 图像斜率和截距的物理意义、饱和电流与入射光强度的关系，常结合太阳能光伏、夜视仪、条形码扫描、光控开关等生活科技情境命题，难度中等偏上。 ▎思维导图 4.2 光电效应 光电效应的实验规律 光电效应：光照射金属表面逸出光电子的现象 截止频率 νc：入射光频率须大于 νc 才能发生 饱和电流：频率一定时，光强越大饱和电流越大 遏止电压 Uc：最大初动能 Ek＝eUc，与光强无关 瞬时性：响应时间不超过 10⁻⁹ s，与光强无关 爱因斯坦光电效应方程 光子说：光由一份份光子组成，ε＝hν 逸出功 W0：电子逸出金属表面的最小能量 方程：hν＝Ek＋W0，Ek＝hν－W0 截止频率：W0＝hνc，νc＝W0/h Uc－ν 图像：斜率 h/e，截距 －W0/e 康普顿效应与波粒二象性 康普顿效应：X 射线散射后部分波长变长 光子动量：p＝h/λ，证实光的粒子性 光的干涉、衍射说明光具有波动性 光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性 光的波粒二象性：大量光子显波动，个别显粒子 考向一　光电效应的实验规律 本考向围绕光电效应的实验现象与四条基本规律展开，重点是理解截止频率、饱和电流、遏止电压和瞬时性的物理意义，能根据 I－U 图像和实验装置判断光强、频率变化对饱和电流和遏止电压的影响，并解释经典电磁理论遇到的困难。 考点一　光电效应的实验规律 ▎知识梳理 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，逸出的电子叫作光电子。 2．截止频率（极限频率）：每种金属都有一个截止频率 νc，入射光的频率必须大于这个截止频率才能产生光电效应；低于这个频率的光，无论光多强、照射多久都不能产生光电效应。 3．饱和电流：入射光频率一定时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数与入射光强度成正比，光越强饱和光电流越大。 4．遏止电压：使光电流减小到零的反向电压 Uc，光电子的最大初动能 Ek＝eUc。遏止电压只随入射光频率增大而增大，与入射光强度无关。 5．瞬时性：光照射金属时，几乎瞬时（不超过 10⁻⁹ s）产生光电效应，不需要能量积累时间，与光的强弱无关。 6．经典电磁理论的困难：光的波动说无法解释截止频率的存在、光电效应的瞬时性，以及最大初动能与光强无关这三条规律。 【实例·联系生活】太阳能光伏发电站：光伏电池板基于光电效应，光子撞击硅半导体材料时把能量交给电子，使电子逸出形成可定向移动的电流，从而把太阳能直接转化为电能，是当前清洁能源的主力，如图 1 所示。 图1　太阳能光伏板：基于光电效应将光能直接转化为电能 ▎重难诠释 1．光强与光子数：频率不变时，光强越大意味着单位时间入射的光子数越多，逸出的光电子数越多、饱和电流越大；但每个光子能量不变，最大初动能和遏止电压都不变。 2．截止频率是“门槛”：能否发生光电效应取决于入射光频率是否超过 νc，与光的照射时间长短、光强大小无关。 3．遏止电压决定最大初动能：eUc＝Ek，Uc 只随入射光频率增大而增大，与光强无关；频率越高，Uc 越大。 4．瞬时性解释：电子一次性吸收一个光子的全部能量，不需要积累能量的时间，故光电效应瞬时发生。 ◆ 考点专练（第 1～5 题） 1．用如图所示的实验装置研究光电效应，当某一频率的光照射光电管阴极K时，电流表中有电流，则（　　） A．若电压表示数为0，则电流表示数也为0 B．若电流表示数为0时，则光电效应一定没有发生 C．滑片P从O移至b过程中，电流表示数一定持续增大 D．为测量光电管两端的遏止电压，滑片P应置于a、O之间 2．在研究光电效应实验中，光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图所示，若只增加入射单色光的强度，则（　　） A．Im变大 B．Im不变 C．Uc变大 D．Uc变小 3．如图甲所示，某款条形码扫描探头上装有发光二极管和光电管，工作原理如图乙。打开扫描探头，发光二极管发出红光。将探头对准条形码移动，红光遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收；遇到白色空隙时光被大量反射到探头上，光电管发生光电效应产生光电流。通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号，则（　　） A．若仅将发光二极管换为蓝光，将不能发生光电效应 B．若仅将扫描探头的发光强度增大，光电子的最大初动能不变 C．扫描探头在条形码上移动的速度不能太快，否则光电管来不及发生光电效应 D．若将发光二极管发出的光的频率减小，只要照射时间够长，也一定能正常识别条形码 4．一块带电锌板连接在验电器上，验电器指针张开，用灯照射锌板后验电器指针张角变小，则锌板初始所带电荷的性质以及照射锌板所用的灯分别是（　　） A．负电，紫外线灯 B．正电，紫外线灯 C．负电，红外线灯 D．正电，红外线灯 5．如图所示为光控继电器的工作原理图，当一定频率的光照射到光电管上的阴极时，电路中有电流通过，电磁铁能将衔铁吸下来，下列说法正确的是（　　） A．只要有光照射进来，该继电器就能工作 B．当光照强度足够强时，继电器的电磁铁一定能够将衔铁吸下来 C．光电效应说明光具有波动性 D．如将电源的正、负极对换，继电器仍有可能工作 考向二　光电效应方程与图象 考点二　光电效应方程与图象分析 ▎知识梳理 1．光子说：爱因斯坦提出光在空间传播时不是连续的，而是一份一份的，每份叫作一个光子，每个光子的能量 ε＝hν。 2．逸出功 W0：电子从金属表面逸出时克服金属原子核引力所做功的最小值，不同金属的逸出功不同。 3．光电效应方程：hν＝Ek＋W0，即光电子的最大初动能等于入射光子能量减去逸出功。 4．截止频率与逸出功：当 Ek＝0 时，hνc＝W0，即 νc＝W0/h；入射光频率必须大于 νc 才能发生光电效应。 5．遏止电压与频率：由 eUc＝hν－W0 得 Uc＝(h/e)ν－W0/e，Uc－ν 图像斜率为 h/e、横轴截距为 νc、纵轴截距为 －W0/e。 6．Ek－ν 图像：斜率为普朗克常量 h，横轴截距为截止频率 νc，纵轴截距为 －W0。 ▎重难诠释 1．图像斜率：Ek－ν 或 Uc－ν 图像的斜率都只与 h、e 有关，与金属种类无关；横轴截距对应截止频率，纵轴截距对应 －W0/e。 2．I－U 图像：同一频率、不同光强时，饱和电流不同但遏止电压相同；不同频率时，频率越高遏止电压越大。 3．方程应用步骤：先由 νc 求 W0＝hνc，再代入 hν＝Ek＋W0 求 Ek 或 Uc，注意 eV 与 J 的换算（1 eV＝1.6×10⁻¹⁹ J）。 4．光强含义：在光子说中，光强是单位时间单位面积入射的总能量，即光子数乘以 hν。 ◆ 考点专练（第 6～10 题） 6．某同学利用如图1装置来研究光电效应现象。实验中保持入射光频率不变，改变A极和K极间的电压U，测量光电子到达A极时的最大动能Ek随U的变化关系如图2所示，下列说法正确的是（　　） A．光电效应现象说明光具有波动性 B．电压为U0时，不发生光电效应 C．光电子离开K极时的最大动能随U的增大而增大 D．图中倾斜直线的斜率为e 7．用图甲电路研究光电效应的实验中，三束单色光a、b、c分别照射同一光电管，得到三条光电流I与电压U之间的关系曲线如图乙所示。则（　　） A．a光的频率最大 B．c光的光强最大 C．b光产生的光电子的初动能一定比a光的大 D．b光产生的光电子的最大初动能比c光的大 8．用各种频率的光照射两种金属材料，得到遏止电压Uc随光的频率ν变化的两条图线1、2如图所示，图线上有P和Q两点。下列说法正确的是（　　） A．图线1、2的斜率相同，均为普朗克常量h B．图线1对应金属材料的逸出功更大 C．照射同一金属材料，Q对应的光一定比P对应的光产生的饱和光电流大 D．照射同一金属材料，P对应的光比Q对应的光逸出的电子最大初动能小 9．太阳能光伏发电将光能转换成电能，其原理是光电效应。如图所示为某金属材料发生光电效应时，光电子的最大初动能Ekm与入射光波长λ的关系图像，图像与横轴的交点为a，图像的虚线部分无限趋近Ekm＝﹣b这条直线，普朗克常量为h，则光在真空中的速度为（　　） A． B． C． D． 10．如图甲所示，a、b、c三种单色光照射阴极K时发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，三种光的频率分别为νa、νb、νc，光子的动量大小分别为pa、pb、pc，下列关系正确的是（　　） A．νc＞νb＞νa B．νb＞νa＞νc C．pc＞pa＞pb D．pa＞pb＞pc 考向三　光子能量动量与康普顿效应 考点三　光子动量、康普顿效应与波粒二象性 ▎知识梳理 1．光子的能量与动量：每个光子能量 ε＝hν＝hc/λ；光子不仅有能量，还有动量 p＝h/λ＝hν/c，光子静止质量为零。 2．康普顿效应：美国物理学家康普顿发现，X 射线被石墨等物质散射后，部分散射光的波长变长，这一现象叫作康普顿效应。 3．康普顿效应的解释：把 X 射线看成光子，光子与静止电子发生弹性碰撞，遵守动量守恒和能量守恒，光子把部分能量传给电子，自身能量减小、波长变长。 4．康普顿效应的意义：用光的波动理论无法解释康普顿效应，只有光子说才能解释，它直接证实了光子具有动量。 5．光的波粒二象性：光既具有波动性（干涉、衍射现象），又具有粒子性（光电效应、康普顿效应）。 6．概率波：大量光子的行为表现出波动性（光子到达概率大的地方光强大），个别光子表现出粒子性。 【实例·科技前沿】光电倍增管：管内光阴极吸收光子后逸出光电子，电子经一系列倍增极（dynode）逐级放大，可探测单个光子，广泛用于医学 PET 成像、高能物理实验和微光夜视仪，是光电效应在极弱光探测中的典型应用，如图 2 所示。 图2　光电倍增管：光阴极逸出光电子并逐级放大，可探测单个光子 ▎重难诠释 1．光子动量公式：p＝h/λ，波长越短动量越大；光子以光速运动，静止质量为零，不能用经典力学公式 p＝mv 计算。 2．康普顿散射：光子与电子碰撞时同时满足动量守恒和能量守恒，散射后光子能量减小、波长变长，电子获得反冲动能。 3．波粒二象性不是矛盾：光在传播过程中主要表现波动性，在与物质相互作用时主要表现粒子性。 4．光子数与光强：光强大处是光子到达概率大的位置，体现了概率波思想，不能理解为光子之间有相互作用。 ◆ 考点专练（第 11～15 题） 11．a、b两种光子的能量之比为4：1，则a、b两种光子在真空中的动量大小之比为（　　） A．4：1 B．1：4 C．2：1 D．1：2 12．量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（　　） A．普朗克认为黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 B．爱因斯坦的光电效应理论认为：光电流强度与入射光的频率成正比 C．康普顿发现X射线被物质散射后波长变长，说明光子不仅有能量，还有动量 D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性 13．2026年，我国科研团队成功研制出能激发钍﹣229原子核跃迁的连续激光。已知普朗克常量为h，光速为c，若该激光的波长为λ，则其光子的能量为（　　） A．hλ B．hc C． D． 14．2026年4月，浙江大学宣布成功研发出万通道3D纳米激光直写光刻机，为光子芯片制造提供关键技术支撑。已知普朗克常量为h，光速为c，若该激光的波长为λ，频率为ν，则其光子的动量为（　　） A． B． C． D． 15．某氦氖激光器的发光功率为18mW，能发射波长为632.8nm的单色光，则（取普朗克常量h＝6.6×10﹣34J•s，真空中光速c＝3×108m/s）（　　） A．一个光子的能量为3.13×10﹣19J B．一个光子的能量为3.13×10﹣20J C．每秒发射的光子数为5.75×1014个 D．每秒发射的光子数为5.75×1015个 ★ 综合培优检测 ★ 16．在光电效应实验中，用同一单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示。则1、2、3金属的截止频率的大小关系正确的是（　　） A．ν1＞ν3＞ν2 B．ν2＞ν3＞ν1 C．ν3＞ν2＞ν1 D．ν1＞ν2＞ν3 17．如图1所示，三束由氢原子发出的可见光甲、乙、丙分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．测M点的数据时，滑片P在O点的右侧 B．使用同一双缝干涉装置，甲的相邻亮纹间距比乙的小 C．辐射出乙光的氢原子所在激发态的量子数n的值最大 D．对应K处逸出光电子的最小德布罗意波长，甲大于丙 18．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有N个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以P的功率均匀地向各个方向发射波长为λ的绿光，假设瞳孔在暗处的直径为d，不计空气对光的吸收，普朗克常量为h，光在真空中传播速度为c，眼睛能够看到这个光源的最远距离为（　　） A． B． C． D． 19．某次光电效应实验中，得到某光电管的光电流与电压之间关系曲线如图。据曲线与横轴交点坐标Uc与电子电量e，可计算（　　） A．单位时间内入射光子的数量 B．入射光子的能量 C．出射光电子的最大初动能 D．光电管内金属的逸出功 20．如图甲所示，阴极K受到光照时能发射光电子。用蓝光、弱黄光、强黄光分别照射阴极K，形成的光电流与电压的关系图像如图乙所示，则a、b、c光依次为（　　） A．蓝光、弱黄光、强黄光 B．弱黄光、蓝光、强黄光 C．强黄光、蓝光、弱黄光 D．蓝光、强黄光、弱黄光 21．一块带电锌板连接在验电器上，验电器指针张开，用灯照射锌板后验电器指针张角变小，则锌板初始所带电荷的性质以及照射锌板所用的灯分别是（　　） A．负电，紫外灯 B．负电，红外灯 C．正电，紫外灯 D．正电，红外灯 22．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Uc与照射光波长λ的关系如图所示，Uc＝﹣U0为图像的渐近线，电子的电量为e，光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（　　） A．该金属的极限频率为 B．该金属的极限频率为 C．普朗克常数为 D．普朗克常数为 23．下列说法正确的是（　　） A．作用方向与物体运动方向垂直的力的冲量一定为0 B．动量守恒定律只适用于宏观物体的低速运动 C．机械波和电磁波都能发生干涉、衍射现象 D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 24．用同一频率的光分别照射钨板和银板，都能发生光电效应。比较两次实验，下列物理量可能相等的是（　　） A．光电子的初动能 B．光电子的最大初动能 C．两种金属的逸出功 D．两种金属的截止频率 25．防蓝光眼镜能削弱波长在416～455nm范围内的蓝光对眼睛的影响，光速为3×108m/s，则被削弱蓝光的频率可能为（　　） A．7.0×1014Hz B．8.0×1014Hz C．7.0×1015Hz D．8.0×1015Hz 26．用同一光电管探究光电效应规律，得到三条光电流与电压之间的关系曲线，如图所示。对于甲、乙、丙所对应的光，下列说法正确的是（　　） A．甲的频率大于乙的频率 B．乙的波长大于丙的波长 C．乙对应的光电子最大初动能较大 D．测量Uc1需将滑片P由图示位置向右滑动 27．如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B光照射时电流表指针不会发生偏转，则下列说法正确的是（　　） A．A光和B光的遏止电压相同 B．在衍射实验中，A光的衍射现象更明显 C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是从a流向b D．截止频率一定介于A光和B光的频率之间 28．如图所示，分别用甲、乙两种材料作K极进行光电效应实验，其逸出功W甲＜W乙，保持入射光的频率不变，实验得到电流I随电压U变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 29．如图是光电效应实验示意图。当能量为E＝3.1eV的光照射金属K时，产生光电流。若K的电势高于A的电势，且电势差为0.9V，光电流刚好截止。那么当A的电势高于K的电势，且电势差也为0.9V时。 （1）此金属的逸出功是多大； （2）光电子到达A极的最大动能是多大。 30．如图甲所示是研究光电效应饱和电流和遏止电压的实验电路，A、K为光电管的两极，调节滑动变阻器触头P可使光电管两极获得正向或反向电压。现用光子能量E＝11.2eV的光持续照射光电管的极板K。移动滑动变阻器触头P，获得多组电压表、电流表读数，作出电流与电压关系的图线如图乙所示。求： （1）光电管K极材料的逸出功； （2）当滑片滑至靠近a端，此时电压表示数为2V，则到达A极板的光电子的动能为多少？ 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2026/10/27 16:00:00；用户：李陆敏；邮箱：orFmNtzVrcH7gw1f524IhJ2j63fs@weixin.jyeoo.com；学号：50207874 同步培优系列 · 人教版（2019）选择性必修第三册 · 4.2 光电效应 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $4.2　光电效应　【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册 · 第四章 原子结构和波粒二象性 4.2　光电效应 【同步培优】 人教版（2019）选择性必修第三册　第四章　原子结构和波粒二象性 建议用时：45 分钟 题量：30 题 难度：★★★★☆ 版本：解析版 ▎学习目标 1．通过实验了解光电效应现象，理解截止频率、饱和电流、遏止电压和瞬时性四条实验规律，知道经典电磁理论在解释光电效应时遇到的困难。 2．理解爱因斯坦光子说和光电效应方程 hν＝Ek＋W0，能由 Ek－ν、Uc－ν、I－U 等图像分析斜率、截距的物理意义并进行相关计算。 3．了解康普顿效应，知道光子具有动量 p＝h/λ，理解光的波粒二象性；能运用光电效应知识解释太阳能光伏、光电倍增管、条形码扫描等生活与科技实例。 ▎课标与考情 【课标要求】通过实验了解光电效应现象，知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，了解康普顿效应，知道光的波粒二象性。 【考情分析】本节是量子论的核心内容，高考高频考点，常以选择题和图像题形式考查光电效应四条规律、光电效应方程、Ek－ν 与 Uc－ν 图像斜率和截距的物理意义、饱和电流与入射光强度的关系，常结合太阳能光伏、夜视仪、条形码扫描、光控开关等生活科技情境命题，难度中等偏上。 ▎思维导图 4.2 光电效应 光电效应的实验规律 光电效应：光照射金属表面逸出光电子的现象 截止频率 νc：入射光频率须大于 νc 才能发生 饱和电流：频率一定时，光强越大饱和电流越大 遏止电压 Uc：最大初动能 Ek＝eUc，与光强无关 瞬时性：响应时间不超过 10⁻⁹ s，与光强无关 爱因斯坦光电效应方程 光子说：光由一份份光子组成，ε＝hν 逸出功 W0：电子逸出金属表面的最小能量 方程：hν＝Ek＋W0，Ek＝hν－W0 截止频率：W0＝hνc，νc＝W0/h Uc－ν 图像：斜率 h/e，截距 －W0/e 康普顿效应与波粒二象性 康普顿效应：X 射线散射后部分波长变长 光子动量：p＝h/λ，证实光的粒子性 光的干涉、衍射说明光具有波动性 光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性 光的波粒二象性：大量光子显波动，个别显粒子 考向一　光电效应的实验规律 本考向围绕光电效应的实验现象与四条基本规律展开，重点是理解截止频率、饱和电流、遏止电压和瞬时性的物理意义，能根据 I－U 图像和实验装置判断光强、频率变化对饱和电流和遏止电压的影响，并解释经典电磁理论遇到的困难。 考点一　光电效应的实验规律 ▎知识梳理 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，逸出的电子叫作光电子。 2．截止频率（极限频率）：每种金属都有一个截止频率 νc，入射光的频率必须大于这个截止频率才能产生光电效应；低于这个频率的光，无论光多强、照射多久都不能产生光电效应。 3．饱和电流：入射光频率一定时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数与入射光强度成正比，光越强饱和光电流越大。 4．遏止电压：使光电流减小到零的反向电压 Uc，光电子的最大初动能 Ek＝eUc。遏止电压只随入射光频率增大而增大，与入射光强度无关。 5．瞬时性：光照射金属时，几乎瞬时（不超过 10⁻⁹ s）产生光电效应，不需要能量积累时间，与光的强弱无关。 6．经典电磁理论的困难：光的波动说无法解释截止频率的存在、光电效应的瞬时性，以及最大初动能与光强无关这三条规律。 【实例·联系生活】太阳能光伏发电站：光伏电池板基于光电效应，光子撞击硅半导体材料时把能量交给电子，使电子逸出形成可定向移动的电流，从而把太阳能直接转化为电能，是当前清洁能源的主力，如图 1 所示。 图1　太阳能光伏板：基于光电效应将光能直接转化为电能 ▎重难诠释 1．光强与光子数：频率不变时，光强越大意味着单位时间入射的光子数越多，逸出的光电子数越多、饱和电流越大；但每个光子能量不变，最大初动能和遏止电压都不变。 2．截止频率是“门槛”：能否发生光电效应取决于入射光频率是否超过 νc，与光的照射时间长短、光强大小无关。 3．遏止电压决定最大初动能：eUc＝Ek，Uc 只随入射光频率增大而增大，与光强无关；频率越高，Uc 越大。 4．瞬时性解释：电子一次性吸收一个光子的全部能量，不需要积累能量的时间，故光电效应瞬时发生。 ◆ 考点专练（第 1～5 题） 1．用如图所示的实验装置研究光电效应，当某一频率的光照射光电管阴极K时，电流表中有电流，则（　　） A．若电压表示数为0，则电流表示数也为0 B．若电流表示数为0时，则光电效应一定没有发生 C．滑片P从O移至b过程中，电流表示数一定持续增大 D．为测量光电管两端的遏止电压，滑片P应置于a、O之间 【答案】D 【解答】解：A、若电压表示数为0，说明加在光电管两端的电压为零，因为发生了光电效应，有电子到达A极，电路中有光电流，电流表示数不为零，故A错误； B、若电流表示数为0时，有可能是没有发生光电效应，也有可能加在光电管两端的反向电压达到遏止电压，故B错误； C、滑片P从O移至b过程中，加在光电管两端的正向电压一直增大，电流表电路中的电流增大，当电流达到饱和电流后就不再增加，所以电流表示数不会持续增大，故C错误； D、为测量光电管两端的遏止电压，需要让K极的电势高于A极的电势，则滑片P应置于a、O之间，故D正确。 故选：D。 2．在研究光电效应实验中，光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图所示，若只增加入射单色光的强度，则（　　） A．Im变大 B．Im不变 C．Uc变大 D．Uc变小 【答案】A 【解答】解：AB.饱和光电流Im的大小与入射光的强度成正比。当只增加入射单色光的强度时，单位时间内入射的光子数增多，导致单位时间内从金属表面逸出的光电子数增多，因此饱和光电流Im变大，故A正确，B错误； CD.根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν﹣W0和动能定理eUc＝Ekm， 可得遏止电压 只增加入射光的强度，入射光的频率ν不变，金属的逸出功W0不变，因此遏止电压Uc不变，故CD错误。 故选：A。 3．如图甲所示，某款条形码扫描探头上装有发光二极管和光电管，工作原理如图乙。打开扫描探头，发光二极管发出红光。将探头对准条形码移动，红光遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收；遇到白色空隙时光被大量反射到探头上，光电管发生光电效应产生光电流。通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号，则（　　） A．若仅将发光二极管换为蓝光，将不能发生光电效应 B．若仅将扫描探头的发光强度增大，光电子的最大初动能不变 C．扫描探头在条形码上移动的速度不能太快，否则光电管来不及发生光电效应 D．若将发光二极管发出的光的频率减小，只要照射时间够长，也一定能正常识别条形码 【答案】B 【解答】解：A、蓝光的频率高于红光，若红光能使光电管发生光电效应，频率更高的蓝光也一定能。因此换为蓝光仍能发生光电效应，故A错误； B、结合光电效应方程Ekm＝hν﹣W0 光电子的最大初动能仅与入射光的频率有关，增大发光强度，光电子的最大初动能不变，故B正确； C、光电效应的发生是瞬时的，与扫描探头移动速度无关，故C错误； D、入射光频率减小到低于光电管的极限频率，无论照射时间多长，都不会发生光电效应，不能正常识别条形码，故D错误。 故选：B。 4．一块带电锌板连接在验电器上，验电器指针张开，用灯照射锌板后验电器指针张角变小，则锌板初始所带电荷的性质以及照射锌板所用的灯分别是（　　） A．负电，紫外线灯 B．正电，紫外线灯 C．负电，红外线灯 D．正电，红外线灯 【答案】A 【解答】解：紫外光频率高于金属的极限频率，能引发光电效应；红外光频率低于金属的极限频率，不能引发光电效应。当紫外线灯照射锌板表面，锌板中的自由电子吸收紫外线光子的能量而发生电离，锌板上的电子数量减少，验电器和锌板上的电荷量重新分布，验电器指针张开的角度逐渐减小，所以锌板初始带负电荷、照射锌板所用的灯是紫外灯，故A正确，BCD错误。 故选：A。 5．如图所示为光控继电器的工作原理图，当一定频率的光照射到光电管上的阴极时，电路中有电流通过，电磁铁能将衔铁吸下来，下列说法正确的是（　　） A．只要有光照射进来，该继电器就能工作 B．当光照强度足够强时，继电器的电磁铁一定能够将衔铁吸下来 C．光电效应说明光具有波动性 D．如将电源的正、负极对换，继电器仍有可能工作 【答案】D 【解答】解：AB.照射在阴极的光的频率足够大，才能在阴极发生光电效应，继电器才能正常工作，和光照强度没有关系，故AB错误； C.光电效应说明光具有粒子性，而非波动性，故C错误； D.电源的正、负极对换，此时光电管所加电压为反向电压，光电管仍可能产生光电流，继电器仍有可能工作，故D正确。 故选：D。 考向二　光电效应方程与图象 本考向围绕爱因斯坦光子说和光电效应方程展开，重点是掌握 hν＝Ek＋W0 的物理意义，能由 Ek－ν、Uc－ν、I－U 等图像分析斜率、截距与横纵坐标的含义，并完成逸出功、截止频率、最大初动能的相关计算。 考点二　光电效应方程与图象分析 ▎知识梳理 1．光子说：爱因斯坦提出光在空间传播时不是连续的，而是一份一份的，每份叫作一个光子，每个光子的能量 ε＝hν。 2．逸出功 W0：电子从金属表面逸出时克服金属原子核引力所做功的最小值，不同金属的逸出功不同。 3．光电效应方程：hν＝Ek＋W0，即光电子的最大初动能等于入射光子能量减去逸出功。 4．截止频率与逸出功：当 Ek＝0 时，hνc＝W0，即 νc＝W0/h；入射光频率必须大于 νc 才能发生光电效应。 5．遏止电压与频率：由 eUc＝hν－W0 得 Uc＝(h/e)ν－W0/e，Uc－ν 图像斜率为 h/e、横轴截距为 νc、纵轴截距为 －W0/e。 6．Ek－ν 图像：斜率为普朗克常量 h，横轴截距为截止频率 νc，纵轴截距为 －W0。 ▎重难诠释 1．图像斜率：Ek－ν 或 Uc－ν 图像的斜率都只与 h、e 有关，与金属种类无关；横轴截距对应截止频率，纵轴截距对应 －W0/e。 2．I－U 图像：同一频率、不同光强时，饱和电流不同但遏止电压相同；不同频率时，频率越高遏止电压越大。 3．方程应用步骤：先由 νc 求 W0＝hνc，再代入 hν＝Ek＋W0 求 Ek 或 Uc，注意 eV 与 J 的换算（1 eV＝1.6×10⁻¹⁹ J）。 4．光强含义：在光子说中，光强是单位时间单位面积入射的总能量，即光子数乘以 hν。 ◆ 考点专练（第 6～10 题） 6．某同学利用如图1装置来研究光电效应现象。实验中保持入射光频率不变，改变A极和K极间的电压U，测量光电子到达A极时的最大动能Ek随U的变化关系如图2所示，下列说法正确的是（　　） A．光电效应现象说明光具有波动性 B．电压为U0时，不发生光电效应 C．光电子离开K极时的最大动能随U的增大而增大 D．图中倾斜直线的斜率为e 【答案】D 【解答】解：A.光电效应现象说明光具有粒子性，故A错误； B.根据光电效应方程Ek＝hν﹣W，可知只要hν＞W，即入射光的频率大于金属的极限频率就会发生光电效应，与A和K之间的电压无关，故B错误； C.根据光电效应方程，光电子离开K极时的最大动能与U无关，故C错误； D.光电子从K极到达A极的过程，根据动能定理eU＝Ek﹣Ekm 根据图2可知电压为U0时，光电子到达A极时的最大动能Ek＝0 解得﹣eU0＝Ekm 整理得Ek＝e（U﹣U0），图2中倾斜直线的斜率为e，故D正确。 故选：D。 7．用图甲电路研究光电效应的实验中，三束单色光a、b、c分别照射同一光电管，得到三条光电流I与电压U之间的关系曲线如图乙所示。则（　　） A．a光的频率最大 B．c光的光强最大 C．b光产生的光电子的初动能一定比a光的大 D．b光产生的光电子的最大初动能比c光的大 【答案】D 【解答】解：A、当光电流为零时，光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，根据光电效应方程和动能定理可得：eUC＝hν﹣W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压UC越大，a光、c光的遏止电压相等，所以a光、c光的频率相等，b光的频率大，故A错误； B、根据图像可知，c光对应的饱和电流最小，根据光电流与光强成正比可知，c光的光强最小，故B错误； CD、b光的频率大，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν﹣W0可知，b光产生的光电子的最大初动能一定比a或c光的大，但b光产生的光电子的初动能不一定比a或c光的大，故C错误，D正确。 故选：D。 8．用各种频率的光照射两种金属材料，得到遏止电压Uc随光的频率ν变化的两条图线1、2如图所示，图线上有P和Q两点。下列说法正确的是（　　） A．图线1、2的斜率相同，均为普朗克常量h B．图线1对应金属材料的逸出功更大 C．照射同一金属材料，Q对应的光一定比P对应的光产生的饱和光电流大 D．照射同一金属材料，P对应的光比Q对应的光逸出的电子最大初动能小 【答案】D 【解答】解：A.根据光电效应方程可得Ek＝hν﹣W0 由动能定理Ek＝eUc，可得，由此可知，图线1、2斜率相同，两图线一定平行，且斜率为，故A错误； B.结合图线可知，图线2对应金属材料的逸出功更大，故B错误； C.P对应光的频率较小，但不能确定光的强度，所以不能确定饱和光电流的大小，故C错误； D.P对应光的频率较小，Q对应光的频率较大，所以照射同一金属材料，Q对应的光比P对应的光逸出的电子最大初动能大，故D正确。 故选：D。 9．太阳能光伏发电将光能转换成电能，其原理是光电效应。如图所示为某金属材料发生光电效应时，光电子的最大初动能Ekm与入射光波长λ的关系图像，图像与横轴的交点为a，图像的虚线部分无限趋近Ekm＝﹣b这条直线，普朗克常量为h，则光在真空中的速度为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：由爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν﹣W0 根据图像可知W0＝b，当λ＝a时，Ekm＝0 得 联立解得 故B正确，ACD错误。 故选：B。 10．如图甲所示，a、b、c三种单色光照射阴极K时发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，三种光的频率分别为νa、νb、νc，光子的动量大小分别为pa、pb、pc，下列关系正确的是（　　） A．νc＞νb＞νa B．νb＞νa＞νc C．pc＞pa＞pb D．pa＞pb＞pc 【答案】D 【解答】解：AB.由图乙可知遏止电压绝对值的大小Ua＞Ub＞Uc，则入射光光子的能量εa＞εb＞εc，光子的能量满足ɛ＝hν，可知νa＞νb＞νc，故AB错误； CD.光子的动量为，与光子的能量关系为，可知光子能量越大动量越大，因此pa＞pb＞pc，故C错误，D正确。 故选：D。 考向三　光子能量动量与康普顿效应 本考向围绕光子的能量与动量、康普顿效应和光的波粒二象性展开，重点是掌握 ε＝hν、p＝h/λ 的计算，理解康普顿效应证实了光子具有动量，并能辨析光在不同条件下表现出的波动性与粒子性。 考点三　光子动量、康普顿效应与波粒二象性 ▎知识梳理 1．光子的能量与动量：每个光子能量 ε＝hν＝hc/λ；光子不仅有能量，还有动量 p＝h/λ＝hν/c，光子静止质量为零。 2．康普顿效应：美国物理学家康普顿发现，X 射线被石墨等物质散射后，部分散射光的波长变长，这一现象叫作康普顿效应。 3．康普顿效应的解释：把 X 射线看成光子，光子与静止电子发生弹性碰撞，遵守动量守恒和能量守恒，光子把部分能量传给电子，自身能量减小、波长变长。 4．康普顿效应的意义：用光的波动理论无法解释康普顿效应，只有光子说才能解释，它直接证实了光子具有动量。 5．光的波粒二象性：光既具有波动性（干涉、衍射现象），又具有粒子性（光电效应、康普顿效应）。 6．概率波：大量光子的行为表现出波动性（光子到达概率大的地方光强大），个别光子表现出粒子性。 【实例·科技前沿】光电倍增管：管内光阴极吸收光子后逸出光电子，电子经一系列倍增极（dynode）逐级放大，可探测单个光子，广泛用于医学 PET 成像、高能物理实验和微光夜视仪，是光电效应在极弱光探测中的典型应用，如图 2 所示。 图2　光电倍增管：光阴极逸出光电子并逐级放大，可探测单个光子 ▎重难诠释 1．光子动量公式：p＝h/λ，波长越短动量越大；光子以光速运动，静止质量为零，不能用经典力学公式 p＝mv 计算。 2．康普顿散射：光子与电子碰撞时同时满足动量守恒和能量守恒，散射后光子能量减小、波长变长，电子获得反冲动能。 3．波粒二象性不是矛盾：光在传播过程中主要表现波动性，在与物质相互作用时主要表现粒子性。 4．光子数与光强：光强大处是光子到达概率大的位置，体现了概率波思想，不能理解为光子之间有相互作用。 ◆ 考点专练（第 11～15 题） 11．a、b两种光子的能量之比为4：1，则a、b两种光子在真空中的动量大小之比为（　　） A．4：1 B．1：4 C．2：1 D．1：2 【答案】A 【解答】解：光子能量 光子动量，真空中光速c相同，动量与能量成正比，能量比为4：1，故动量比也为4：1，故A正确，BCD错误。 故选：A。 12．量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（　　） A．普朗克认为黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 B．爱因斯坦的光电效应理论认为：光电流强度与入射光的频率成正比 C．康普顿发现X射线被物质散射后波长变长，说明光子不仅有能量，还有动量 D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性 【答案】C 【解答】解：A.普朗克为了解释黑体辐射现象，提出了能量子假说，认为能量的辐射和吸收是不连续的，而经典物理学认为黑体辐射的实验规律无法用光的波动性完全解释（即“紫外灾难”），故A错误； B.根据爱因斯坦的光电效应理论，光电流的强度（即单位时间内逸出的光电子数）与入射光的强度成正比，而入射光的频率决定的是光电子的最大初动能以及是否发生光电效应，故B错误； C.康普顿效应中，X射线被物质散射后波长变长，意味着光子在碰撞过程中损失了能量并转移了动量给电子，这有力地证明了光子不仅具有能量，还具有动量，体现了光的粒子性，故C正确； D.德布罗意提出了物质波理论，认为任何实物粒子都具有波粒二象性，因此质子和电子作为实物粒子，都既具有粒子性也具有波动性，故D错误。 故选：C。 13．2026年，我国科研团队成功研制出能激发钍﹣229原子核跃迁的连续激光。已知普朗克常量为h，光速为c，若该激光的波长为λ，则其光子的能量为（　　） A．hλ B．hc C． D． 【答案】C 【解答】解：根据光子能量公式，光子能量E＝hν，故C正确，ABD错误。 故选：C。 14．2026年4月，浙江大学宣布成功研发出万通道3D纳米激光直写光刻机，为光子芯片制造提供关键技术支撑。已知普朗克常量为h，光速为c，若该激光的波长为λ，频率为ν，则其光子的动量为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解答】解：光子能量 动量与能量关系 E＝pc 联立得动量： 也可写成 故D正确，ABC错误。 故选：D。 15．某氦氖激光器的发光功率为18mW，能发射波长为632.8nm的单色光，则（取普朗克常量h＝6.6×10﹣34J•s，真空中光速c＝3×108m/s）（　　） A．一个光子的能量为3.13×10﹣19J B．一个光子的能量为3.13×10﹣20J C．每秒发射的光子数为5.75×1014个 D．每秒发射的光子数为5.75×1015个 【答案】A 【解答】解：一个光子的能量为 每秒发射的光子数为，故A正确，BCD错误。 故选：A。 ★ 综合培优检测 ★ 本部分综合考查光电效应四条实验规律、光电效应方程与图像分析、光子能量动量与康普顿效应，并融入太阳能光伏、条形码扫描、光控继电器、防蓝光眼镜、人眼视觉等科技与生活情境，限时独立完成，检验本节学习效果。 16．在光电效应实验中，用同一单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示。则1、2、3金属的截止频率的大小关系正确的是（　　） A．ν1＞ν3＞ν2 B．ν2＞ν3＞ν1 C．ν3＞ν2＞ν1 D．ν1＞ν2＞ν3 【答案】A 【解答】解：根据爱因斯坦光电效应方程有最大初动能满足 Ek＝hν﹣W0 又Ek＝eUc，W0＝hνc 联立可得 用同一单色光照射，则入射光频率ν相同，从图中可得，三个金属的遏止电压大小关系 Uc2＞Uc3＞Uc1 因此截止频率大小关系为ν1＞ν3＞ν2，故A正确，BCD错误。 故选：A。 17．如图1所示，三束由氢原子发出的可见光甲、乙、丙分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．测M点的数据时，滑片P在O点的右侧 B．使用同一双缝干涉装置，甲的相邻亮纹间距比乙的小 C．辐射出乙光的氢原子所在激发态的量子数n的值最大 D．对应K处逸出光电子的最小德布罗意波长，甲大于丙 【答案】C 【解答】解：A.由图2可知，M点对应的电压U＜0，即加的是反向电压。在图1电路中，要测量反向电压，滑片P需在O点的左侧，故A错误； B.由图2可知，甲光的遏止电压小于乙光的遏止电压，根据eUc＝hν﹣W0可知，甲光的频率小于乙光，则甲光的波长比乙光大。 根据双缝干涉条纹间距公式可知，甲的相邻亮纹间距比乙的大，故B错误； C.由图2可知，乙光的遏止电压绝对值最大，根据eUc＝hν﹣W0可知，乙光的频率最大，光子能量最大。 氢原子发出的可见光为巴尔末系，是从高能级向n＝2能级跃迁产生的，光子能量越大，初始能级量子数n越大，故辐射出乙光的氢原子所在激发态的量子数n的值最大，故C正确； D.根据光电效应方程Ekm＝hν﹣W0，根据图像可知，甲丙的遏止电压相同，甲丙频率相同，逸出光电子的最大初动能相同。 根据德布罗意波长公式，最小德布罗意波长相同，故D错误。 故选：C。 18．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有N个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以P的功率均匀地向各个方向发射波长为λ的绿光，假设瞳孔在暗处的直径为d，不计空气对光的吸收，普朗克常量为h，光在真空中传播速度为c，眼睛能够看到这个光源的最远距离为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：每个光子的能量是 每秒射入瞳孔引起视觉所需的最低能量是 瞳孔的面积为 以光源为球心，以光源到眼的距离R为半径的球面积是 于是每秒射入瞳孔引起视觉所需的最低能量有 解得 故B正确，ACD错误。 故选：B。 19．某次光电效应实验中，得到某光电管的光电流与电压之间关系曲线如图。据曲线与横轴交点坐标Uc与电子电量e，可计算（　　） A．单位时间内入射光子的数量 B．入射光子的能量 C．出射光电子的最大初动能 D．光电管内金属的逸出功 【答案】C 【解答】解：A、单位时间内入射光子的数量由饱和光电流大小决定，和遏止电压Uc无关，不能计算，故A错误； B、光子能量E＝hν，需结合逸出功W0用hν＝Ekmax+W0，只给eUc求不出光子能量，不能计算，故B错误； C、直接由Ekmax＝eUc可得，可以计算，故C正确； D、逸出功W0＝hν0，需知道极限频率或光子能量，仅eU求不出，不能计算，故D错误。 故选：C。 20．如图甲所示，阴极K受到光照时能发射光电子。用蓝光、弱黄光、强黄光分别照射阴极K，形成的光电流与电压的关系图像如图乙所示，则a、b、c光依次为（　　） A．蓝光、弱黄光、强黄光 B．弱黄光、蓝光、强黄光 C．强黄光、蓝光、弱黄光 D．蓝光、强黄光、弱黄光 【答案】C 【解答】解：根据光电效应方程Ekm＝hν﹣W0，结合Ekm＝eUc，可得，可知频率较大的光，遏止电压大，蓝光的频率大于黄光的频率，可知b光为蓝光，根据光照强度越大，饱和光电流越大，可知a光为强黄光，则c光为弱黄光，故C正确，ABD错误。 故选：C。 21．一块带电锌板连接在验电器上，验电器指针张开，用灯照射锌板后验电器指针张角变小，则锌板初始所带电荷的性质以及照射锌板所用的灯分别是（　　） A．负电，紫外灯 B．负电，红外灯 C．正电，紫外灯 D．正电，红外灯 【答案】A 【解答】解：紫外线能使锌板发生光电效应，所以用紫外灯照射锌板时，锌板发生光电效应，逸出光电子，光电子带负电，验电器指针张角变小，验电器指针所带电荷量减少，说明锌板初始带负电，故A正确，BCD错误。 故选：A。 22．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Uc与照射光波长λ的关系如图所示，Uc＝﹣U0为图像的渐近线，电子的电量为e，光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（　　） A．该金属的极限频率为 B．该金属的极限频率为 C．普朗克常数为 D．普朗克常数为 【答案】C 【解答】解：AB、由图可知λ0为极限波长，则极限频率，故AB错误； CD、由光电效应方程和动能定理有，可知，结合图像有，得到W0＝eU0，由，得，故C正确，D错误。 故选：C。 23．下列说法正确的是（　　） A．作用方向与物体运动方向垂直的力的冲量一定为0 B．动量守恒定律只适用于宏观物体的低速运动 C．机械波和电磁波都能发生干涉、衍射现象 D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 【答案】C 【解答】解：A、冲量是力对时间的累积效应，其定义式为I＝Ft，冲量的大小和方向由力的大小、方向及作用时间共同决定，与物体的运动方向没有直接关系，故A错误； B、动量守恒定律的适用条件是系统所受合外力为零，它是一个普适定律，既适用于宏观低速物体，也适用于微观高速领域，故B错误； C、干涉和衍射现象是所有波动都具有的特性，因此无论是机械波还是电磁波，都能产生干涉和衍射，故C正确； D、根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν﹣W0，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν呈线性关系，但并非正比关系，故D错误。 故选：C。 24．用同一频率的光分别照射钨板和银板，都能发生光电效应。比较两次实验，下列物理量可能相等的是（　　） A．光电子的初动能 B．光电子的最大初动能 C．两种金属的逸出功 D．两种金属的截止频率 【答案】A 【解答】解：AB.根据光电效应方程Ekm＝hν﹣W0，光电子的最大初动能不同，可能会有初动能相等的光电子，故A正确，B错误； CD.不同的金属逸出功不同，根据W0＝hνc，截止频率不同，故C错误，D错误。 故选：A。 25．防蓝光眼镜能削弱波长在416～455nm范围内的蓝光对眼睛的影响，光速为3×108m/s，则被削弱蓝光的频率可能为（　　） A．7.0×1014Hz B．8.0×1014Hz C．7.0×1015Hz D．8.0×1015Hz 【答案】A 【解答】解：根据光速公式c＝fλ（其中c为光速，f为频率，λ为波长），得 波长范围λmin＝416nm到λmax＝455nm，光速c＝3×108m/s 代入数据得最小频率 最大频率 频率范围为6.59×1014Hz到7.21×1014Hz，故A正确，BCD错误。 故选：A。 26．用同一光电管探究光电效应规律，得到三条光电流与电压之间的关系曲线，如图所示。对于甲、乙、丙所对应的光，下列说法正确的是（　　） A．甲的频率大于乙的频率 B．乙的波长大于丙的波长 C．乙对应的光电子最大初动能较大 D．测量Uc1需将滑片P由图示位置向右滑动 【答案】C 【解答】解：A、甲的遏止电压小于乙的遏止电压，结合eUc＝Ekmax＝hν﹣W0 甲的频率小于乙的频率，故A错误； B、甲丙遏止电压相同，则甲丙频率相等，结合上述可知，乙的频率大于丙的频率，由于频率越大，波长越小，则乙的波长小于丙的波长，故B错误； C、乙的遏止电压较大，结合上述可知，乙对应的光电子最大初动能较大，故C正确； D、Uc1是遏止电压，测量时光电管两侧应加减速电压，则测量Uc1需将滑片P由图示位置向左滑动，故D错误。 故选：C。 27．如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B光照射时电流表指针不会发生偏转，则下列说法正确的是（　　） A．A光和B光的遏止电压相同 B．在衍射实验中，A光的衍射现象更明显 C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是从a流向b D．截止频率一定介于A光和B光的频率之间 【答案】C 【解答】解：A.根据光电效应方程eUc＝hν﹣W0，遏止电压与入射光频率正相关，两光频率不同，对应的遏止电压必然不同，故A错误； B.能发生光电效应的光频率更高，波长更短，而波长越长衍射现象越明显，因此频率更高的光衍射现象更不明显，故B错误； C.光电子带负电，其定向移动方向与电流方向相反，光电子从光电管阴极向阳极运动，外部电路中电流从电流表的a端流向b端，故C正确； D.电流表无偏转存在两种可能，一是入射光频率低于截止频率未产生光电子，二是产生的光电子最大初动能不足以克服反向电压，因此截止频率不一定介于两光频率之间，故D错误。 故选：C。 28．如图所示，分别用甲、乙两种材料作K极进行光电效应实验，其逸出功W甲＜W乙，保持入射光的频率不变，实验得到电流I随电压U变化的图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：根据光电效应方程eUc＝hν﹣W0 并结合W甲＜W乙 代入数据得Uc1＞Uc2，故A正确，BCD错误。 故选：A。 二．解答题（共15小题） 29．如图是光电效应实验示意图。当能量为E＝3.1eV的光照射金属K时，产生光电流。若K的电势高于A的电势，且电势差为0.9V，光电流刚好截止。那么当A的电势高于K的电势，且电势差也为0.9V时。 （1）此金属的逸出功是多大； （2）光电子到达A极的最大动能是多大。 【答案】（1）此金属的逸出功是2.2eV。 （2）光电子到达A极的最大动能是1.8eV。 【解答】解：（1）若K的电势高于A的电势，且电势差为0.9V，光电流刚好截止。有：EkmeU＝0.9eV。 解得逸出功W0＝hv﹣Ekm＝3.1eV﹣0.9eV＝2.2eV。 （2）根据动能定理得，eUmv2−m 则光电子到达A极的最大动能Ekm eU 代入数据得：Ek＝1.8eV。 答：（1）此金属的逸出功是2.2eV。 （2）光电子到达A极的最大动能是1.8eV。 30．如图甲所示是研究光电效应饱和电流和遏止电压的实验电路，A、K为光电管的两极，调节滑动变阻器触头P可使光电管两极获得正向或反向电压。现用光子能量E＝11.2eV的光持续照射光电管的极板K。移动滑动变阻器触头P，获得多组电压表、电流表读数，作出电流与电压关系的图线如图乙所示。求： （1）光电管K极材料的逸出功； （2）当滑片滑至靠近a端，此时电压表示数为2V，则到达A极板的光电子的动能为多少？ 【答案】（1）光电管K极材料的逸出功是5.4eV； （2）当滑片滑至靠近a端，此时电压表示数为2V，则到达A极板的光电子的动能为0≤Ek≤3.8eV。 【解答】解：（1）根据光电效应方程 根据动能定理得 代入数据可得W0＝5.4eV， （2）当滑片滑至靠近a端，光电管内电场强度向右，光电子所受电场力向左，光电子做减速运动。 到达A极板的光电子的最大动能为﹣eU＝Ekm﹣eUc 代入数据可得Ekm＝3.8eV 到达A极板的光电子的动能为0≤Ek≤3.8eV 答：（1）光电管K极材料的逸出功是5.4eV； （2）当滑片滑至靠近a端，此时电压表示数为2V，则到达A极板的光电子的动能为0≤Ek≤3.8eV。 同步培优系列 · 人教版（2019）选择性必修第三册 · 4.2 光电效应 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $