资源简介

第1节　光电效应及其解释
1.（多选）如图所示，在验电器上安装一个铜网，使其带电，验电器金属箔张开一定角度。用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变，再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小，下列说法正确的是（　　）
A.增加紫外线照射铜网的强度，金属箔张角将变大
B.紫外线的频率大于金属锌的极限频率
C.铜网带正电
D.改用紫光照射锌板，验电器的金属箔张角也一定减小
2.（多选）一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是（　　）
A.若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数增加
B.若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加
C.若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应
D.若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
3.（多选）图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像，下列说法正确的是（　　）
A.由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大
B.由图线①、②、③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.只要增大电压，光电流就会一直增大
D.不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应
4.用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在。不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片如图所示，这些照片说明（　　）
A.光只有粒子性没有波动性
B.光只有波动性没有粒子性
C.少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性
D.少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性
5.（多选）（2024·福建宁德高二期中）在光电效应实验中，用频率为ν0的光照射光电管阴极，恰好发生了光电效应。普朗克常量为h，电子电荷量为e，下列说法正确的是（　　）
A.减弱入射光的强度，仍会发生光电效应现象
B.换用频率为2ν0的光照射光电管阴极，光电子的最大初动能为2hν0
C.此光电管的逸出功为hν0
D.换用频率为2ν0的光照射光电管阴极，遏止电压为
6.光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为　　　　。（已知普朗克常量为h、光速为c）
7.铝的逸出功为4.2 eV，现用波长200 nm的光照射铝的表面。已知h＝6.63×10－34 J·s，求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）遏止电压；
（3）铝的极限频率。
8.（多选）如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应。已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m，电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c。下列说法中正确的是（　　）
A.入射光子的能量为h
B.到达A板的光电子的最大动能为h－W＋eU
C.若增大两板间电压，B板没有光电子逸出
D.若减小入射光的波长一定会有光电子逸出
9.（多选）如图所示的电路中，K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极。现用光入射到K，发现电流表有读数。调节滑动变阻器滑片的位置，可以改变K、A两极间电压。下列说法正确的是（　　）
A.保持入射光不变，滑片从O点向B点滑动的过程中，电流表读数会逐渐增大继而几乎不变
B.保持入射光不变，滑片从B点向O点滑动到某一位置，电流表读数可能为零
C.用频率不同的光入射，电流表读数为零时的电压表读数不同
D.用频率相同但光强不同的光入射，电流表读数的最大值不同
10.如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ＝0.50 μm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UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s。结合图像，求：（结果保留2位有效数字）
（1）每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能；
（2）该阴极材料的极限波长。
第1节　光电效应及其解释
1.BC　用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变，说明紫外线的频率小于金属铜的极限频率，不能发生光电效应，再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小，说明逸出的光电子跑到了铜网上，导致其电荷量减少，由此可知，铜网带正电，C正确。增加紫外线照射铜网的强度，不会发生光电效应，金属箔张角不变，故A错误。只有紫外线的频率大于金属锌的极限频率时，才会发生光电效应，故B正确。当用紫光照射时，紫光频率小于紫外线频率，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔张角不一定减小，故D错误。
2.AD　光电效应的规律表明：入射光的频率决定是否发生光电效应以及发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能的大小。当入射光的频率增加后，逸出的光电子的最大初动能也增加，而增加光的照射强度，会使单位时间内逸出的光电子数增加。故选项A、D正确。
3.AB　由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，故A正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0＝eUc，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，可知对于确定的金属，遏止电压与入射光的频率有关，故B正确；增大电压，当电压增大到一定值，电流达到饱和电流，不再增大，故C错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与入射光的强度无关，故D错误。
4.D　光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确，A、B、C错误。
5.AC　根据光电效应发生的条件可知能否发生光电效应与入射光的强度无关，所以减弱入射光的强度，仍会发生光电效应现象，故A正确；根据光电效应方程可知，用频率为ν0的光照射光电管阴极，则逸出功为W0＝hν0，故C正确；换用频率为2ν0的光照射光电管阴极，根据光电效应方程可知eUc＝Ekm＝h×2ν0－W0 ，解得Ekm＝hν0，Uc＝，故B、D错误。
6.
解析：该金属的逸出功W＝hν0＝h
波长为的单色光的频率ν＝
根据光电效应方程得，光电子的最大初动能
mv2＝hν－W＝h －h＝。
7.（1）3.225×10－19 J　（2）2.016 V　（3）1.014×1015 Hz
解析：（1）根据光电效应方程mv2＝hν－W有
mv2＝－W＝ J－4.2×1.6×10－19 J＝3.225×10－19 J。
（2）由Ek＝eUc可得
Uc＝＝V≈2.016 V。
（3）hνc＝W知
νc＝＝Hz≈1.014×1015 Hz。
8.ABD　根据ε＝hν和ν＝可知入射光子的能量为h，故A正确；光电子逸出的最大动能Ekm＝h－W，根据动能定理有Ekm'－Ekm＝eU，则到达A板的光电子的最大动能为h－W＋eU，故B正确；若减小入射光的波长，那么频率增大，一定会有光电子逸出，故D正确；金属板的逸出功与极限频率有关，与板间电压无关，故C错误。
9.ACD　保持入射光不变，滑片从O点向B点滑动的过程中，正向电压增大，电流表读数会逐渐增大，当达到饱和电流时，继续增大电压，电流不变，故A项正确；保持入射光不变，滑片从B点向O点滑动到某一位置，光电管两端电压减小，即正向电压减小，即使正向电压为0，电流表读数也不为零，故B项错误；要使电流表读数为0，在光电管两端的电压为遏止电压，由eUc＝mv2＝hν－W可知电流表读数为零时，由于入射光频率不同，则电压表读数不同，故C项正确；光强不同，即单位时间逸出的光电子数不同，饱和光电流不同，故D项正确。
10.（1）4.0×1012个　9.6×10－20 J　（2）0.66 μm
解析：（1）光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，设最大的初动能为Ek
阴极每秒钟发射的光电子的个数
n＝＝（个）＝4.0×1012（个）
光电子的最大初动能为
Ek＝eUc＝1.6×10－19×0.6 J＝9.6×10－20 J。
（2）设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程可得Ek＝h－h
代入数据得λ0≈0.66×10－6m＝0.66 μm。
3 / 3第1节　光电效应及其解释
核心素养目标 1.理解光电效应的实验规律。 2.掌握光电效应方程，并会用来解决简单问题。 3.理解光的波粒二象性，了解光是一种概率波
知识点一　光电效应
1.光电效应现象
在光的照射下电子从物体表面逸出的现象称为　　　　，从金属表面逸出的电子称为　　　。
2.光电效应实验规律
（1）当入射光的频率低于某一频率时，光电流消失，这一频率称为　　　。只有当入射光的频率　　　　这个极限频率时，才会产生光电效应。
（2）从光照射到金属表面至产生光电效应间隔的时间　　　　，通常在10－9 s内。
（3）产生光电效应时，在光照强度不变的情况下，光电流随电压的增大而　　　　，当电流增大到一定值后，即使电压再增大，电流也不再增加，达到饱和值，即为　　　　。在光频率不变时，入射光越强，单位时间内逸出的电子数也　　　　，饱和电流　　　　。
（4）施加反向电压，当反向电压大于某一值时，光电流为零，这一电压值称为　 　，用Uc表示。则Uc与光电子最大初动能满足的关系为　　　　　　　。
知识点二　光电效应的解释与应用　光的波粒二象性
1.光电效应的解释
（1）光子说：看似连续的光实际上是由数量有限、　 　的光子组成，每一个光子的能量为　　　　　　　。
（2）爱因斯坦光电效应方程
①表达式：　　　　　　。
②各物理量的意义：hν表示一个光子的　　　，W表示金属的　　　　，mv2表示光电子的　　　　　　。
2.光电效应的应用
（1）光电　　　　；
（2）光电　　　　。
3.光的波粒二象性
（1）光具有波粒二象性：光子既有　　　　，又有　　　　。
（2）光波是一种　　　　。
（3）光的波动性和粒子性不是均衡表现的，有时　　　　表现得比较明显，有时　　　表现得比较明显。
【情景思辨】
（1）光电效应实验中光照时间越长光电流越大。（　　）
（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关。（　　）
（3）从光照射到金属表面至产生光电效应的时间很长。（　　）
（4）遏止电压与光电子最大初动能满足eUc＝m的关系式。（　　）
（5）爱因斯坦发展了普朗克的能量不连续思想，提出了光量子的概念。（　　）
（6）光的波动性和粒子性是统一的，光具有波粒二象性。（　　）
要点一　光电效应现象及解释
【探究】
如图所示，若利用紫外线灯照射锌板无论光的强度如何变化，验电器都有张角，而用红光照射锌板，无论光的强度如何变化，验电器总无张角，这说明了什么？
【归纳】
1.正确理解光电效应的几个概念
（1）光子与光电子
光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时逸出的电子。在光电效应中，光子是因，光电子是果。
（2）光电子的初动能与光电子的最大初动能
光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分的能量为光电子的初动能；只有在金属表面的电子直接向外飞出，只需克服原子核的引力做功的情况下，才具有最大初动能。
（3）光电流和饱和光电流
金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流。随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，达到这个饱和值的光电流称为饱和光电流。在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。
（4）入射光强度与光子能量
入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，光子能量即每个光子的能量。光子总能量等于光子能量与入射光子数的乘积。
2.爱因斯坦光子理论对光电效应的解释
（1）解释极限频率的存在：光照射到金属板时，光子将能量传递给电子，每个光子的能量为hν，所以一个光子传递给一个电子的能量为hν，电子要脱离原子核的引力需要有一个最小能量，最小能量对应发生光电效应时入射光的最小频率，即极限频率。如果小于这一频率，即使增大光强，也不会使电子逸出。这是因为增大光强，只是增加了吸收光子能量的电子数，单个电子吸收的光子能量仍为hν，电子仍不能逸出。
（2）解释光电效应的瞬时性：电子吸收光子的能量时间很短，几乎是瞬时的。如果入射光频率低于极限频率，即使增加照射时间，也不能使电子逸出。因为一个电子吸收一个光子后，在极短的时间内就可以把能量传递给其他粒子，所以电子不可能通过能量积累逸出金属表面。
（3）解释最大初动能与频率的关系：由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋mv2可知，电子从金属中逸出所需克服束缚而必须做的功的最小值为逸出功，从金属表面逸出的电子消耗的能量最少，逸出时的动能值最大，称为最大初动能。就其他逸出的电子而言，离开金属时的动能小于最大初动能。最大初动能的大小与光的强度无关，与光的频率有关。
光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化图像如图所示。由Ek＝hν－W0可知，横轴上的截距是极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量。
【典例1】　（多选）对光电效应的理解正确的是（　　）
A.金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出
B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
C.发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D.由于不同金属的逸出功不同，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.一真空光电管的应用电路如图所示，关于电路中光电流的饱和值，下列说法正确的是（　　）
A.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于光电管所加的正向电压的大小
D.发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的光照时间
2.（多选）在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示，这时（　　）
A.锌板带正电，指针带负电
B.锌板带正电，指针带正电
C.若用黄光照射锌板，则可能不产生光电效应现象
D.若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子
要点二　光电效应方程的理解与应用
　对光电效应方程hν＝W＋mv2的理解
（1）光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率ν成线性关系（注意不是正比关系），与光照强度无关。
（2）光电效应方程包含了产生光电效应的条件，即mv2＝hν－W≥0，亦即hν≥W，ν≥＝ν0，而ν0＝就是金属的极限频率。
（3）光电效应方程实质上是能量守恒方程。
（4）逸出功W：电子从金属中逸出所需要克服束缚而消耗的能量的最小值，即一个电子从金属表面逸出而必须做的功叫作金属的逸出功。光电效应中，从金属表面逸出的电子消耗能量最少。
特别提醒
　　逸出功的大小由金属本身决定，与其他因素无关。
【典例2】　小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。
（1）图中电极A为光电管的　　　　（填“阴极”或“阳极”）。
（2）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，则铷的极限频率ν0＝　　　　　　Hz，逸出功W＝　　　　J。
（3）如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝　　　　J。（计算结果均保留3位有效数字）
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
特别提醒
　　应用光电效应方程解决问题时应注意：
（1）光电效应方程包含了产生光电效应的条件
若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即mv2＝hν－W＞0，亦即hν＞W，ν＞＝νc，而νc＝恰好是光电效应的极限频率。
（2）Ek-ν曲线
光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线如图所示。这里，横轴上的截距是极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量。
1.（多选）某金属在光的照射下光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像如图所示，由图像可知，下列说法正确的是（　　）
A.图像的斜率表示普朗克常量h B.该金属的逸出功等于E
C.该金属的逸出功等于hν0 D.入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E
2.（多选）在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是（　　）
A.若νa＞νb，则一定有Ua＜Ub B.若νa＞νb，则一定有Eka＞Ekb
C.若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb D.若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb
要点三　光的波粒二象性
项目 内容 说明
光的粒子性 当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质 “粒子”的含义是“不连续”“一份一份”的。光的粒子性中的粒子不同于宏观概念的粒子
光的波动性 ①足够能量的光在传播时，表现出波的性质；②光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小（概率）可用波动规律来描述 光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的。光的波动性不同于宏观概念的波
波动性和粒子性 的对立、统一 宏观世界：波和粒子是相互对立的概念 微观世界：波和粒子是统一的 光子说并未否定波动性，ε＝hν中ν就是波动性的体现
　　
【典例3】　（多选）对光的认识，下列说法正确的是（　　）
A.个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性
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.光的波粒二象性应理解为：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
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（　　）
A.有的光是波，有的光是粒子
B.光子与电子是同样的一种粒子
C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D.大量光子的行为往往显示出粒子性
2.（多选）关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是（　　）
A.光的频率越高，衍射现象越容易看到 B.光的频率越高，粒子性越显著
C.大量光子产生的效果往往显示出波动性 D.光的波粒二象性否定了光的电磁说
1.用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（　　）
A.1×1014 Hz　　　　　 B.8×1014 Hz
C.2×1015 Hz D.8×1015 Hz
2.如图所示，弧光灯发出的光，经过下列实验后产生了两个重要的实验现象。①经过一狭缝后，在后面的锌板上形成明暗相间的条纹；②与锌板相连的验电器的铝箔张开了一定的角度。则这两个实验现象分别说明（　　）
A.①和②都说明光有波动性 B.①和②都说明光有粒子性
C.①说明光有粒子性，②说明光有波动性 D.①说明光有波动性，②说明光有粒子性
3.利用光电管研究光电效应实验，如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则（　　）
A.用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B.用红光照射，电流表一定无电流通过
C.用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到M端时，电流表中一定无电流通过
D.用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向N端滑动时，电流表示数可能不变
4.（多选）用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图像如图所示，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，普朗克常量为h，则说法正确的是（　　）
A.Ek1＞Ek2
B.单色光1的频率比单色光2的频率低
C.增大单色光1的强度，其遏止电压不变
D.单色光1的入射光子数比单色光2的入射光子数多
5.如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝5×10－7 m的钠制成，用波长λ＝3×10－7 m的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.1 V，饱和光电流的值（当阴极K发射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流）Im＝0.56 μA。求：（普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s）
（1）每秒内由阳极K发射的光电子数；
（2）电子到达阳极A时的最大动能；
（3）如果电势差U不变，而照射光的强度增大到原值的三倍，此时电子到达阳极A的最大动能是多大？
第1节　光电效应及其解释
【基础知识·准落实】
知识点一
1.光电效应　光电子
2.（1）极限频率　大于或等于　（2）很短　（3）增大　饱和电流　越多　越大　（4）遏止电压　eUc＝m
知识点二
1.（1）分立　hν　（2）①hν＝W＋mv2　②能量　逸出功
最大初动能
2.（1）开关　（2）成像
3.（1）粒子的特征　波的特征　（2）概率波　（3）波动性
粒子性
情景思辨
（1）×　（2）√　（3）×　（4）√　（5）√　（6）√
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】　提示：金属能否发生光电效应，决定于入射光的频率，与入射光的强度无关。
【典例1】　BD　因同一个电子接收两个光子的时间间隔相当长，大约几千秒，而金属内电子的碰撞极其频繁，所以一个电子接收一个光子后如不能立即逃逸出金属表面，它来不及吸收第二个光子，原来吸收的能量就早已消耗殆尽了，可见电子吸收光子的能量是不能累加的，故A错误。不同金属内原子核对电子的束缚程度是不同的，因此电子逃逸出来克服原子核引力做功不同，若光子的能量E＝hν小于使金属表面电子克服原子核引力逸出时所做功的最小值，那就不会有光电子逸出，即不会发生光电效应，故B正确。不同的金属逸出功不同，则其产生光电效应的极限频率不同，故D正确。由E＝hν知光子的能量是由光的频率决定的，与光子数的多少无关，所以，虽然入射光的强度增大，但其频率不改变时，光子的能量也不变，这时每个电子吸收光子的能量也不会增加，逸出的光电子的最大初动能就不会改变，故C错误。
素养训练
1.B　在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关，故B正确，A、C、D错误。
2.BC　锌板在紫外线照射下，发生光电效应，有光电子飞出，故锌板带正电，指针上的部分电子被吸引到锌板上，从而使指针带正电，B正确，A错误；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都可能不发生光电效应，C正确，D错误。
要点二
知识精研
【典例2】　（1）阳极　（2）5.15×1014　3.41×10－19
（3）1.23×10－19 J
解析：（1）电子从金属板上射出的位置是阴极，所以A板为阳极；（2）根据eUc＝hν－W，可知当遏止电压为零时hν＝W，根据图像可以知道，铷的极限频率νc＝5.15×1014 Hz，根据hν＝W，则可求出该金属的逸出功大小W＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J；（3）由Ekm＝hν－W代入数据可知Ekm＝6.63×10－34×7.0×1014 J－3.41×10－19 J≈1.23×10－19 J。
素养训练
1.ABC　根据光电效应方程mv2＝hν－W知图像的斜率表示普朗克常量h，故A正确；根据光电效应方程mv2＝hν－W，当ν＝0时，mv2＝－W，由图像知纵轴截距为－E，所以W0＝E，即该金属的逸出功等于E，故B正确；图像与横轴交点的横坐标是ν0，该金属的逸出功等于hν0，故C正确；当入射光的频率为2ν0时，根据光电效应方程可知，mv2＝h·2ν0－hν0＝E，故D错误。
2.BC　设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又Ek＝eUc，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eUc＝hν－W，遏止电压Uc随ν增大而增大，A项错误；又有hν－Ek＝W，W相同，D项错误。
要点三
知识精研
【典例3】　ABD　光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光子的行为往往显示出波动性，A选项正确；光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，而是光的一种属性，这已被弱光照射双缝后在胶片上的感光实验所证实，B选项正确；粒子性和波动性是光同时具备的两种属性，C选项错误，D选项正确。
素养训练
1.C　一切光都具有波粒二象性，光的有些行为（如干涉、衍射）表现出波动性，光的有些行为（如光电效应）表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量；电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子。光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著。综上所述，选项C正确。
2.BC　光具有波粒二象性，波粒二象性并不否定光的电磁说，只是说某些情况下光的粒子性明显，某些情况下光的波动性明显，故D错误；光的频率越高，波长越短，粒子性越明显，波动性越不明显，越不易看到其衍射现象，故A错误，B正确。大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性，故C正确。
【教学效果·勤检测】
1.B　设单色光的最低频率为ν0，由爱因斯坦光电效应方程得mv2＝Ek＝hν1－W，0＝hν0－W，又ν1＝，整理得ν0＝－，代入数据解得ν0≈8×1014 Hz。故选项B正确。
2.D　现象①是光的干涉现象，该现象说明了光具有波动性。现象②是光电效应现象，该现象说明了光具有粒子性。故A、B、C错误，D正确。
3.D　因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的极限频率，所以用红光照射时不一定不发生光电效应，选项B错误；即使UAK＝0，电流表中也有电流，选项C错误；当滑动触头向N端滑动时，UAK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即为饱和电流，若在滑动前电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不会增大，选项D正确。
4.BCD　根据图像知单色光1的遏止电压绝对值小于单色光2的遏止电压绝对值，再根据最大初动能和遏止电压的关系eUc＝Ekm可知Ek1＜Ek2，故A错误；根据光电效应方程：mv2＝Ek＝hν－W可知单色光2的频率较高，选项B正确；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光强无关，则增大单色光1的强度，其光电子最大初动能不变，遏止电压不变，选项C正确；由于单色光1的饱和光电流比单色光2的饱和光电流大，则单色光1的入射光子数比单色光2的入射光子数多，选项D正确。
5.（1）3.5×1012　（2）6.01×10－19 J
（3）6.01×10－19 J
解析：（1）设每秒内发射的光子数为n，则
n＝＝个＝3.5×1012个。
（2）由光电效应方程可知
Ek＝hν－W＝h－h＝hc
在A、K间加电势差U时，电子到达阳极时的动能为
Ek'＝Ek＋eU＝hc＋eU
代入数据得Ek'≈6.01×10－19 J。
（3）根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，如果电势差U不变，则电子到达阳极A的最大动能不变，仍为6.01×10－19 J。
7 / 7(共78张PPT)
第1节　光电效应及其解释
核心
素养目标 1.理解光电效应的实验规律。
2.掌握光电效应方程，并会用来解决简单问题。
3.理解光的波粒二象性，了解光是一种概率波
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一　光电效应
1. 光电效应现象
在光的照射下电子从物体表面逸出的现象称为 ，从金
属表面逸出的电子称为 。
光电效应　
光电子　
2. 光电效应实验规律
（1）当入射光的频率低于某一频率时，光电流消失，这一频率称
为 。只有当入射光的频率 这个
极限频率时，才会产生光电效应。
（2）从光照射到金属表面至产生光电效应间隔的时间 ，
通常在10－9 s内。
极限频率　
大于或等于　
很短　
（3）产生光电效应时，在光照强度不变的情况下，光电流随电压
的增大而 ，当电流增大到一定值后，即使电压再增
大，电流也不再增加，达到饱和值，即为 。在
光频率不变时，入射光越强，单位时间内逸出的电子数
也 ，饱和电流 。

增大　
饱和电流　
越多　
越大　
遏止电压　
eUc＝m　
知识点二　光电效应的解释与应用　光的波粒二象性
1. 光电效应的解释
（1）光子说：看似连续的光实际上是由数量有限、分立的光子组
成，每一个光子的能量为 。
（2）爱因斯坦光电效应方程
①表达式： 。
②各物理量的意义：hν表示一个光子的 ，W表示金
属的 ，mv2表示光电子的 。
hν　
hν＝W＋mv2　
能量　
逸出功　
最大初动能　
2. 光电效应的应用
（1）光电 ；
（2）光电 。
3. 光的波粒二象性
（1）光具有波粒二象性：光子既有 ，又有
。
（2）光波是一种 。
（3）光的波动性和粒子性不是均衡表现的，有时 表现
得比较明显，有时 表现得比较明显。
开关　
成像　
粒子的特征　
波的
特征　
概率波　
波动性　
粒子性　
【情景思辨】
（1）光电效应实验中光照时间越长光电流越大。 （　×　）
（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关。 （　√　）
（3）从光照射到金属表面至产生光电效应的时间很长。 （　×　）
（4）遏止电压与光电子最大初动能满足eUc＝m的关系式。
（　√　）
（5）爱因斯坦发展了普朗克的能量不连续思想，提出了光量子的概
念。 （　√　）
（6）光的波动性和粒子性是统一的，光具有波粒二象性。
（　√　）
×
√
×
√
√
√
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一　光电效应现象及解释
【探究】
　如图所示，若利用紫外线灯照射锌板无论光的强度如何变化，验电
器都有张角，而用红光照射锌板，无论光的
强度如何变化，验电器总无张角，这说明了
什么？
提示：金属能否发生光电效应，决定于入射光的频率，与入射光的强度无关。
【归纳】
1. 正确理解光电效应的几个概念
（1）光子与光电子
光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子
是金属表面受到光照射时逸出的电子。在光电效应中，光子
是因，光电子是果。
（2）光电子的初动能与光电子的最大初动能
光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，可能向各个方
向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能
量，剩余部分的能量为光电子的初动能；只有在金属表面的
电子直接向外飞出，只需克服原子核的引力做功的情况下，
才具有最大初动能。
（3）光电流和饱和光电流
金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流。随着
所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，达到这个饱
和值的光电流称为饱和光电流。在一定的光照条件下，饱和
光电流与所加电压大小无关。
（4）入射光强度与光子能量
入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能
量，光子能量即每个光子的能量。光子总能量等于光子能量
与入射光子数的乘积。
2. 爱因斯坦光子理论对光电效应的解释
（1）解释极限频率的存在：光照射到金属板时，光子将能量传递
给电子，每个光子的能量为hν，所以一个光子传递给一个电
子的能量为hν，电子要脱离原子核的引力需要有一个最小能
量，最小能量对应发生光电效应时入射光的最小频率，即极
限频率。如果小于这一频率，即使增大光强，也不会使电子
逸出。这是因为增大光强，只是增加了吸收光子能量的电子
数，单个电子吸收的光子能量仍为hν，电子仍不能逸出。
（2）解释光电效应的瞬时性：电子吸收光子的能量时间很短，几
乎是瞬时的。如果入射光频率低于极限频率，即使增加照射
时间，也不能使电子逸出。因为一个电子吸收一个光子后，
在极短的时间内就可以把能量传递给其他粒子，所以电子不
可能通过能量积累逸出金属表面。
（3）解释最大初动能与频率的关系：由爱因斯坦光电效应方程hν
＝W＋mv2可知，电子从金属中逸出所需克服束缚而必须做
的功的最小值为逸出功，从金属表面逸出的电子消耗的能量
最少，逸出时的动能值最大，称为最大初动能。就其他逸出
的电子而言，离开金属时的动能小于最大初动能。最大初动
能的大小与光的强度无关，与光的频率有关。
光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化图像如图所示。由Ek＝hν－W0可知，横轴上的截距是极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量。
【典例1】　（多选）对光电效应的理解正确的是（　　）
A. 金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能
量足够大时，就能逸出
B. 如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸
出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
C. 发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最
大初动能就越大
D. 由于不同金属的逸出功不同，因此使不同金属产生光电效应的入
射光的最低频率也不同
解析：因同一个电子接收两个光子的时间间隔相当长，大约几千秒，
而金属内电子的碰撞极其频繁，所以一个电子接收一个光子后如不能
立即逃逸出金属表面，它来不及吸收第二个光子，原来吸收的能量就
早已消耗殆尽了，可见电子吸收光子的能量是不能累加的，故A错
误。不同金属内原子核对电子的束缚程度是不同的，因此电子逃逸出
来克服原子核引力做功不同，若光子的能量E＝hν小于使金属表面电
子克服原子核引力逸出时所做功的最小值，那就不会有光电子逸出，
即不会发生光电效应，故B正确。不同的金属逸出功不同，则其产生
光电效应的极限频率不同，故D正确。
由E＝hν知光子的能量是由光的频率决定的，与光子数的多少无关，
所以，虽然入射光的强度增大，但其频率不改变时，光子的能量也不
变，这时每个电子吸收光子的能量也不会增加，逸出的光电子的最大
初动能就不会改变，故C错误。
1. 一真空光电管的应用电路如图所示，关于电路中光电流的饱和值，下列说法正确的是（　　）
A. 发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B. 发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C. 发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于光电管所加的正向电压的大小
D. 发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的光照时间
解析：　在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子
的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发
射光电子的数目有关，故B正确，A、C、D错误。
2. （多选）在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与验电
器相连，用弧光灯照射锌板时，
验电器的指针张开一个角度，
如图所示，这时（　　）
A. 锌板带正电，指针带负电
B. 锌板带正电，指针带正电
C. 若用黄光照射锌板，则可能不产生光电效应现象
D. 若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子
解析：锌板在紫外线照射下，发生光电效应，有光电子飞出，故锌板带正电，指针上的部分电子被吸引到锌板上，从而使指针带正电，B正确，A错误；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都可能不发生光电效应，C正确，D错误。
要点二　光电效应方程的理解与应用
　对光电效应方程hν＝W＋mv2的理解
（1）光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率ν成线
性关系（注意不是正比关系），与光照强度无关。
（2）光电效应方程包含了产生光电效应的条件，即mv2＝hν－
W≥0，亦即hν≥W，ν≥＝ν0，而ν0＝就是金属的极限频率。
（3）光电效应方程实质上是能量守恒方程。
（4）逸出功W：电子从金属中逸出所需要克服束缚而消耗的能量的
最小值，即一个电子从金属表面逸出而必须做的功叫作金属的
逸出功。光电效应中，从金属表面逸出的电子消耗能量最少。
特别提醒
　　逸出功的大小由金属本身决定，与其他因素无关。
【典例2】　小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实
验装置示意如图甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。
（1）图中电极A为光电管的 （填“阴极”或“阳极”）。
解析：电子从金属板上射出的位置是阴极，所以A板为阳极；
阳极
（2）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，则铷的极限频率ν0＝ Hz，逸出功W
＝ J。
解析： 根据eUc＝hν－W，可知当遏止电压为零时hν＝W，
根据图像可以知道，铷的极限频率νc＝5.15×1014 Hz，根据hν＝
W，则可求出该金属的逸出功大小W＝6.63×10－34×5.15×1014
J≈3.41×10－19 J；
5.15×1014
3.41×10－19
（3）如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的
最大初动能Ek＝ J。（计算结果均保留3位有
效数字）
解析： 由Ekm＝hν－W代入数据可知Ekm＝6.63×10－
34×7.0×1014 J－3.41×10－19 J≈1.23×10－19 J。
1.23×10－19 J
特别提醒
　　应用光电效应方程解决问题时应注意：
（1）光电效应方程包含了产生光电效应的条件
若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即mv2
＝hν－W＞0，亦即hν＞W，ν＞＝νc，而νc＝恰好是光电效应
的极限频率。
（2）Ek-ν曲线
光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线如图所示。这
里，横轴上的截距是极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负
值；斜率为普朗克常量。
1. （多选）某金属在光的照射下光电子最大初动能Ek与入射光频率ν
的关系图像如图所示，由图像可知，下列说法正确的是（　　）
A. 图像的斜率表示普朗克常量h
B. 该金属的逸出功等于E
C. 该金属的逸出功等于hν0
D. 入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的
最大初动能为2E
解析： 　根据光电效应方程mv2＝hν－W知图像的斜率表示普
朗克常量h，故A正确；根据光电效应方程mv2＝hν－W，当ν＝0
时，mv2＝－W，由图像知纵轴截距为－E，所以W0＝E，即该金
属的逸出功等于E，故B正确；图像与横轴交点的横坐标是ν0，该
金属的逸出功等于hν0，故C正确；当入射光的频率为2ν0时，根据
光电效应方程可知，mv2＝h·2ν0－hν0＝E，故D错误。
2. （多选）在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照
射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的
最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是
（　　）
A. 若νa＞νb，则一定有Ua＜Ub
B. 若νa＞νb，则一定有Eka＞Ekb
C. 若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb
D. 若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb
解析： 　设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程
有Ek＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν
的增大而增大，B项正确；又Ek＝eUc，则最大初动能与遏止电压
成正比，C项正确；根据上述有eUc＝hν－W，遏止电压Uc随ν增大
而增大，A项错误；又有hν－Ek＝W，W相同，D项错误。
要点三　光的波粒二象性
项目 内容 说明
光的 粒子
性 当光同物质发生作用时，这
种作用是“一份一份”进行
的，表现出粒子的性质 “粒子”的含义是“不连
续”“一份一份”的。光的粒
子性中的粒子不同于宏观概念
的粒子
项目 内容 说明
光的波动性 ①足够能量的光在传播时，表现出波的性质；②光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小（概率）可用波动规律来描述 光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的。光的波动性不同于宏观概念的波
波动性和粒子性的对立、统一 宏观世界：波和粒子是相互对立的概念微观世界：波和粒子是统一的 光子说并未否定波动性，ε＝hν中ν就是波动性的体现
【典例3】　（多选）对光的认识，下列说法正确的是（　　）
A. 个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性
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. 光的波粒二象性应理解为：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：光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光
子的行为往往显示出波动性，A选项正确；光的波动性不是由光子之
间的相互作用引起的，而是光的一种属性，这已被弱光照射双缝后在
胶片上的感光实验所证实，B选项正确；粒子性和波动性是光同时具
备的两种属性，C选项错误，D选项正确。
1. 下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（　　）
A. 有的光是波，有的光是粒子
B. 光子与电子是同样的一种粒子
C. 光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D. 大量光子的行为往往显示出粒子性
解析：　一切光都具有波粒二象性，光的有些行为（如干涉、衍
射）表现出波动性，光的有些行为（如光电效应）表现出粒子性，
所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。虽然光子与电子都是微
观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光
子不是实物粒子，没有静止质量；电子是以实物形式存在的物质，
光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一
种粒子。光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现
出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著。综上所述，选项C正确。
2. （多选）关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是（　　）
A. 光的频率越高，衍射现象越容易看到
B. 光的频率越高，粒子性越显著
C. 大量光子产生的效果往往显示出波动性
D. 光的波粒二象性否定了光的电磁说
解析： 光具有波粒二象性，波粒二象性并不否定光的电磁说，只是说某些情况下光的粒子性明显，某些情况下光的波动性明显，故D错误；光的频率越高，波长越短，粒子性越明显，波动性越不明显，越不易看到其衍射现象，故A错误，B正确。大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性，故C正确。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为
1.28×10－19 J。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速
为3.00×108 m·s－1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约
为（　　）
A. 1×1014 Hz B. 8×1014 Hz
C. 2×1015 Hz D. 8×1015 Hz
解析：　设单色光的最低频率为ν0，由爱因斯坦光电效应方程得
mv2＝Ek＝hν1－W，0＝hν0－W，又ν1＝，整理得ν0＝－，代入
数据解得ν0≈8×1014 Hz。故选项B正确。
2. 如图所示，弧光灯发出的光，经过下列实验后产生了两个重要的实
验现象。①经过一狭缝后，在后面的锌板上形成明暗相间的条纹；
②与锌板相连的验电器的铝箔张开了
一定的角度。则这两个实验现象分别
说明（　　）
A. ①和②都说明光有波动性
B. ①和②都说明光有粒子性
C. ①说明光有粒子性，②说明光有波动性
D. ①说明光有波动性，②说明光有粒子性
解析：　现象①是光的干涉现象，该现象说明了光具有波动性。
现象②是光电效应现象，该现象说明了光具有粒子性。故A、B、
C错误，D正确。
3. 利用光电管研究光电效应实验，如图所示，用频率为ν的可见光照
射阴极K，电流表中有电流通过，则（　　）
A. 用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B. 用红光照射，电流表一定无电流通过
C. 用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动
触头移到M端时，电流表中一定无电流通过
D. 用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动
触头向N端滑动时，电流表示数可能不变
解析：　因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射
时，电流表中一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的极限
频率，所以用红光照射时不一定不发生光电效应，选项B错误；即
使UAK＝0，电流表中也有电流，选项C错误；当滑动触头向N端滑
动时，UAK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，
当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即为饱和电流，若
在滑动前电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不
会增大，选项D正确。
4. （多选）用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系
的图像如图所示，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的
光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，普朗克常量为h，则说法正
确的是（　　）
A. Ek1＞Ek2
B. 单色光1的频率比单色光2的频率低
C. 增大单色光1的强度，其遏止电压不变
D. 单色光1的入射光子数比单色光2的入射光子数多
解析： 　根据图像知单色光1的遏止电压绝对值小于单色光2
的遏止电压绝对值，再根据最大初动能和遏止电压的关系eUc＝Ekm
可知Ek1＜Ek2，故A错误；根据光电效应方程：mv2＝Ek＝hν－W可
知单色光2的频率较高，选项B正确；光电子的最大初动能与入射
光的频率有关，与光强无关，则增大单色光1的强度，其光电子最
大初动能不变，遏止电压不变，选项C正确；由于单色光1的饱和
光电流比单色光2的饱和光电流大，则单色光1的入射光子数比单色
光2的入射光子数多，选项D正确。
5. 如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝5×10－7 m的钠制成，
用波长λ＝3×10－7 m的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之
间的电势差U＝2.1 V，饱和光电流的值（当阴极K发射的电子全部
到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流）Im＝0.56 μA。求：（普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s）
（1）每秒内由阳极K发射的光电子数；
答案：3.5×1012　
解析：设每秒内发射的光子数为n，则
n＝＝个＝3.5×1012个。
（2）电子到达阳极A时的最大动能；
答案：6.01×10－19 J
解析： 由光电效应方程可知
Ek＝hν－W＝h－h＝hc
在A、K间加电势差U时，电子到达阳极时的动能为
Ek'＝Ek＋eU＝hc＋eU
代入数据得Ek'≈6.01×10－19 J。
（3）如果电势差U不变，而照射光的强度增大到原值的三倍，此
时电子到达阳极A的最大动能是多大？
答案：6.01×10－19 J
解析： 根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强
度无关，如果电势差U不变，则电子到达阳极A的最大动能不
变，仍为6.01×10－19 J。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1. （多选）如图所示，在验电器上安装一个铜网，使其带电，验电器
金属箔张开一定角度。用紫外线照射铜网，
验电器金属箔的张角保持不变，再将一块
锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同
一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角
度减小，下列说法正确的是（　　）
A. 增加紫外线照射铜网的强度，金属箔张角将变大
B. 紫外线的频率大于金属锌的极限频率
C. 铜网带正电
D. 改用紫光照射锌板，验电器的金属箔张角也一定减小
解析：用紫外线照射铜网，验电器金属箔的张角保持不变，说明紫外线的频率小于金属铜的极限频率，不能发生光电效应，再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔张开角度减小，说明逸出的光电子跑到了铜网上，导致其电荷量减少，由此可知，铜网带正电，C正确。增加紫外线照射铜网的强度，不会发生光电效应，金属箔张角不变，故A错误。只有紫外线的频率大于金属锌的极限频率时，才会发生光电效应，故B正确。当用紫光照射时，紫光频率小于紫外线频率，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔张角不一定减小，故D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2. （多选）一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的
是（　　）
A. 若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数增加
B. 若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加
C. 若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应
D. 若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析： 　光电效应的规律表明：入射光的频率决定是否发生光
电效应以及发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能的大小。当
入射光的频率增加后，逸出的光电子的最大初动能也增加，而增加
光的照射强度，会使单位时间内逸出的光电子数增加。故选项A、
D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
3. （多选）图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图像，下列说法正确的是（　　）
A. 由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和
电流越大
B. 由图线①、②、③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. 只要增大电压，光电流就会一直增大
D. 不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析： 　由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光
越强，饱和电流越大，故A正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0
＝eUc，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，
可知对于确定的金属，遏止电压与入射光的频率有关，故B正确；
增大电压，当电压增大到一定值，电流达到饱和电流，不再增大，
故C错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与
入射光的强度无关，故D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
4. 用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光
胶片之间不可能同时有两个光子存在。不同数量的光子照射到感光
胶片上得到的照片如图所示，这些照片说明（　　）
A. 光只有粒子性没有波动性
B. 光只有波动性没有粒子性
C. 少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性
D. 少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性
解析：　光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示
粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确，A、B、C错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5. （多选）（2024·福建宁德高二期中）在光电效应实验中，用频率
为ν0的光照射光电管阴极，恰好发生了光电效应。普朗克常量为
h，电子电荷量为e，下列说法正确的是（　　）
A. 减弱入射光的强度，仍会发生光电效应现象
B. 换用频率为2ν0的光照射光电管阴极，光电子的最大初动能为2hν0
C. 此光电管的逸出功为hν0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析： 　根据光电效应发生的条件可知能否发生光电效应与入
射光的强度无关，所以减弱入射光的强度，仍会发生光电效应现
象，故A正确；根据光电效应方程可知，用频率为ν0的光照射光电
管阴极，则逸出功为W0＝hν0，故C正确；换用频率为2ν0的光照射
光电管阴极，根据光电效应方程可知eUc＝Ekm＝h×2ν0－W0 ，解
得Ekm＝hν0，Uc＝，故B、D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
6. 光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A照射某金属板时，刚好有
光电子从金属表面逸出。当波长为的单色光B照射该金属板时，
光电子的最大初动能为 。（已知普朗克常量为h、光速为c）

解析：该金属的逸出功W＝hν0＝h
波长为的单色光的频率ν＝
根据光电效应方程得，光电子的最大初动能
mv2＝hν－W＝h －h＝。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
7. 铝的逸出功为4.2 eV，现用波长200 nm的光照射铝的表面。已知h
＝6.63×10－34 J·s，求：
（1）光电子的最大初动能；
答案：（1）3.225×10－19 J　
解析：根据光电效应方程mv2＝hν－W有
mv2＝－W＝ J－4.2×1.6×10－19 J＝
3.225×10－19 J。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
（2）遏止电压；
答案：2.016 V
解析： 由Ek＝eUc可得
Uc＝＝V≈2.016 V。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
（3）铝的极限频率。
答案：1.014×1015 Hz
解析： hνc＝W知
νc＝＝Hz≈1.014×1015 Hz。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
8. （多选）如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长
为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应。已知该金属
板的逸出功为W，电子的质量为m，电荷量为e，已知普朗克常量为
h，真空中光速为c。下列说法中正确的是（　　）
C. 若增大两板间电压，B板没有光电子逸出
D. 若减小入射光的波长一定会有光电子逸出
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析：根据ε＝hν和ν＝可知入射光子的能量为h，故A正确；光电子逸出的最大动能Ekm＝h－W，根据动能定理有Ekm'－Ekm＝eU，则到达A板的光电子的最大动能为h－W＋eU，故B正确；若减小入射光的波长，那么频率增大，一定会有光电子逸出，故D正确；金属板的逸出功与极限频率有关，与板间电压无关，故C错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9. （多选）如图所示的电路中，K、A是密封在真空玻璃管中的两个
电极。现用光入射到K，发现电流表有读数。调节滑动变阻器滑片
的位置，可以改变K、A两极间电压。下列说法正确
的是（　　）
A. 保持入射光不变，滑片从O点向B点滑动的过程中，
电流表读数会逐渐增大继而几乎不变
B. 保持入射光不变，滑片从B点向O点滑动到某一位
置，电流表读数可能为零
C. 用频率不同的光入射，电流表读数为零时的电压表读数不同
D. 用频率相同但光强不同的光入射，电流表读数的最大值不同
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析：保持入射光不变，滑片从O点向B点滑动的过程中，正向电压增大，电流表读数会逐渐增大，当达到饱和电流时，继续增大电压，电流不变，故A项正确；保持入射光不变，滑片从B点向O点滑动到某一位置，光电管两端电压减小，即正向电压减小，即使正向电压为0，电流表读数也不为零，故B项错误；要使电流表读数为0，在光电管两端的电压为遏止电压，由eUc＝mv2＝hν－W可知电流表读数为零时，由于入射光频率不同，则电压表读数不同，故C项正确；光强不同，即单位时间逸出的光电子数不同，饱和光电流不同，故D项正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10. 如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ＝0.50 μm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
UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s。结合图像，
求：（结果保留2位有效数字）
（1）每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能；
答案：4.0×1012个　
9.6×10－20 J　
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
解析：光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到
达阳极A，设最大的初动能为Ek
阴极每秒钟发射的光电子的个数
n＝＝（个）＝4.0×1012（个）
光电子的最大初动能为
Ek＝eUc＝1.6×10－19×0.6 J＝9.6×10－20 J。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
（2）该阴极材料的极限波长。
答案：0.66 μm
解析：设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应
方程可得
Ek＝h－h
代入数据得λ0≈0.66×10－6m＝0.66 μm。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
谢谢观看!

展开更多......

收起↑