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第1节　光电效应及其解释(二)
1~8题每题6分，共48分
考点一　光的波粒二象性
1.(多选)下列有关光的波粒二象性的说法正确的是 (　　)
A.有的光是波，有的光是粒子
B.光子与电子一样，是一种粒子
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.光在与物质作用时更多地表现为粒子性，在传播过程中更多地表现为波动性
2.关于光的本质，下列说法正确的是 (　　)
A.康普顿效应说明光具有波动性
B.光的干涉、衍射现象说明光具有粒子性
C.在任何情况下，光都既具有波动性、又具有粒子性
D.光的波动性和粒子性是相互矛盾的
3.(2023·潮州市高二期末)如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器箔片有张角，则该实验 (　　)
A.只能证明光具有波动性
B.只能证明光具有粒子性
C.只能证明光能够发生衍射
D.证明光具有波粒二象性
4.(2023·福建省高二期末)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，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。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
考点二　光电效应图像问题
5.(2024·乌鲁木齐实验学校月考)用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek-ν图像。已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ek-ν坐标系中，用实线表示钨，虚线表示锌，则能正确反映这一过程的图像是 (　　)
6.(多选)如图所示为金属A和B的遏止电压Uc和入射光频率ν的关系图像，由图可知 (　　)
A.金属A的逸出功小于金属B的逸出功
B.金属A的极限频率大于金属B的极限频率
C.图线的斜率为普朗克常量
D.如果用频率为5.5×1014 Hz的入射光照射两种金属，从金属A逸出的光电子的最大初动能较大
7.(多选)(2023·玉溪师范学院附属中学高二期末)物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图像，由此算出普朗克常量h，电子电荷量用e表示，下列说法正确的是 (　　)
A.增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大
B.由Uc-ν图像可知，这种金属的极限频率为νc
C.由Uc-ν图像可求普朗克常量表达式为h=
D.入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动
8.(2024·遂宁市诊断考试)用甲、乙两种单色光照射同一种金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示。已知普朗克常量为h，被照射金属的极限频率为ν0，遏止电压为Uc，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是 (　　)
A.甲光的频率大于乙光的频率
B.甲光的强度等于乙光的强度
C.甲光照射时产生的光电子初动能均为eUc
D.乙光的频率为ν0+
9~12题每题9分，13题16分，共52分
9.(多选)(2023·福州市高二期末)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图，则这两种光 (　　)
A.照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B.照射该光电管时b光使其逸出的光电子最大初动能大
C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D.通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距大
10.如图所示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，普朗克常量为h。下列说法错误的是 (　　)
A.该金属的逸出功等于hν0
B.该金属的逸出功等于E
C.入射光的频率为0.5ν0时，产生的光电子的最大初动能为0.5E
D.入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
11.(2023·白银市实验中学月考)如图所示为光电子的遏止电压与入射光频率的关系图线，已知图线的纵、横截距分别为-a、b，电子电荷量为e，下列表达式正确的是 (　　)
A.普朗克常量h=
B.金属的逸出功W=a
C.金属的极限频率νc=b
D.若入射光频率为3b，则光电子最大初动能一定为a
12.如图甲所示为研究光电效应的实验装置，电源和电表的正负极可以对调，某同学选用a、b、c三束不同的单色光分别照射同一光电管，发现光电流与电压的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是 (　　)
A.三束光的频率关系为νa>νb>νc
B.单位时间内产生的光电子数的关系为na>nb>nc
C.用a、b、c三束光照射时，逸出光电子的最大初动能的关系为Ekb>Eka>Ekc
D.用a、b、c三束光照射时，逸出光电子的动能大小一定为Ekb>Ekc>Eka
13.(16分)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=11.2 eV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)(8分)光电管K极材料的逸出功；
(2)(8分)恰达到饱和电流3.1 μA时，到达A极板的光电子的最大动能。
答案精析
1.CD　[一切光都具有波粒二象性，光的有些现象(如干涉、衍射)表现出波动性，有些现象(如光电效应、康普顿效应)表现出粒子性，A错误；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，B错误；光的波长越长，波动性越显著，光的波长越短，粒子性越显著，C正确；光在与电子等物质作用时，更多地表现为粒子性，在传播过程中更多地表现为波动性，D正确。]
2.C　[康普顿效应说明光具有粒子性，而且光子不但具有能量，还有动量，故A错误；在光的干涉、衍射现象中，光体现出波动性，故B错误；由于光具有波粒二象性，则在任何情况下，光都既具有波动性、又具有粒子性，故C正确；光的波粒二象性是指光有时波动性表现得比较明显，有时粒子性表现得比较明显，二者是统一的，故D错误。]
3.D　[弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性；验电器箔片有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，故选D。]
4.D
5.A　[根据光电效应方程Ek=hν-W可知，Ek-ν图线的斜率表示普朗克常量h，因此钨和锌的Ek-ν图线应该平行；图线的横轴截距表示极限频率ν0，而ν0=，因此钨的极限频率小些，综上所述，A正确，B、C、D错误。]
6.AD　[根据光电效应方程及动能定理可得Ekm=hν-W0，eUc=Ekm，即Uc=ν-，当Uc=0时，对应的频率为极限频率，由题图可知，金属A的极限频率小于金属B的极限频率，B错误；金属的逸出功为W0=hν0，ν0是极限频率，所以金属A的逸出功小于金属B的逸出功，A正确；由B解析中的表达式可知，Uc-ν图线斜率表示，C错误；入射光的频率大于两种金属的极限频率，两者均会发生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程可知，由于A的逸出功较小，故从金属A逸出的光电子的最大初动能较大，D正确。]
7.BC　[由光电效应方程有Ek=hν-W
可知光电子的最大初动能与光照强度无关，故A错误；
由动能定理有eUc=Ek
则可得Uc=ν-，
由题图乙可得Uc=0时，νc=，可得νc=
即这种金属的极限频率为νc，
由题图乙可得=，可得h=，故B、C正确；
入射光的频率增大，遏止电压变大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向N端移动，故D错误。]
8.D　[由光电效应方程可得，由题图可知甲、乙的遏止电压相同，则甲、乙的频率相同，A错误；根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大，B错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动能为eUc，C错误；根据光电效应方程有Ekm=hν-W，hν0=W，Ekm=eUc
解得ν=ν0+，D正确。]
9.BC　[由题图可知，b光的遏止电压大，所以b光照射光电管时使其逸出的光电子最大初动能大，故A错误，B正确；根据光电效应方程，可得Ekm=hν-W
易知，a光的频率小，波长大，发生双缝干涉时，a光的相邻条纹间距大，故C正确，D错误。]
10.C　[由爱因斯坦光电效应方程hν=W+mv2及Ek=mv2可知Ek=hν-W，由题图可知，该金属的逸出功W=hν0=E，故A、B正确；由题图可知，该金属的极限频率是ν0，当入射光的频率为0.5ν0时不能产生光电效应，故C错误；当入射光的频率为2ν0时，由Ek=hν-W可知，产生的光电子的最大初动能Ek=2hν0-W=2E-E=E，故D正确。]
11.C　[根据Uce=m=hν-W，可得Uc=ν-，则=，即h=，=a，则W=ae，νc=b，选项A、B错误，C正确；若入射光频率为3b，则光电子最大初动能一定为m=h·3b-W=2ae，选项D错误。]
12.B　[由动能定理和爱因斯坦光电效应方程可知：
eU=Ek=hν-W
遏止电压越大，频率越大，可知三束光的频率关系为
νb>νc>νa
光电子逸出时最大初动能的关系为Ekb>Ekc>Eka
在某种光的照射下逸出的光电子的动能介于0与最大初动能之间，A、C、D错误；饱和电流越大，说明单位时间内产生的光电子数越多，即na>nb>nc，B正确。]
13.(1)5.4 eV　(2)8.0 eV
解析　(1)由题图乙可知，用光子能量E=11.2 eV的光持续照射光电管的极板K时，遏止电压为Uc=5.8 V，根据动能定理以及爱因斯坦光电效应方程可得eUc=Ekm=E-W，
解得光电管K极材料的逸出功为W=5.4 eV
(2)由题图乙可知，恰达到饱和电流3.1 μA时，在A、K间有正向电压U=2.2 V，电子在两极间加速，设到达A极板的光电子的最大动能为Ekm1，
则由动能定理有eU=Ekm1-Ekm=Ekm1-eUc，
解得Ekm1=8.0 eV。第1节　光电效应及其解释(二)
[学习目标]　1.进一步理解爱因斯坦光电效应方程，会用图像描述光电效应有关物理量之间的关系，能利用图像求最大初动能、极限频率和普朗克常量(重难点)。2.了解光电效应在生产生活中的应用。3.理解光的波粒二象性，了解光是一种概率波(重点)。
一、光电效应图像问题
1.如图为某金属光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，结合爱因斯坦光电效应方程，说明从图像上可以获取哪些信息？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.如图为某金属遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，图像的斜率为k。试写出Uc-ν关系式，从图像上可以获取哪些信息？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
3.图甲、乙为光电流大小与电压关系的图像，从图像上可以得出什么结论？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1　(2023·江苏宿迁市高二期末)用不同频率的光照射某种金属时，逸出光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线如图所示，图线的反向延长线与纵轴交点纵坐标为-a(a>0)，与横轴交点横坐标为b，电子的电荷量大小为e，则由图像获取的信息，正确的是(　　)
A.该金属的极限频率为a
B.该金属的逸出功为b
C.普朗克常量为
D.入射光的频率为2b时，遏止电压为
例2　(多选)(2023·咸阳市武功县高二调研)1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法进行实验时得到了某金属的Uc和ν的几组数据，并作出如图所示的图线，电子的电荷量大小为e=1.6×10-19 C，光在真空中的速度为3×108 m/s。由图线可知，以下说法正确的是(　　)
A.该金属的极限频率约为4.27×1014 Hz
B.该金属的逸出功约为0.48 eV
C.可以求得普朗克常量约为6.24×10-34 J·s
D.若用波长为500 nm的紫光照射该金属，能使该金属发生光电效应
例3　(2023·福建福州市高二期末)在光电效应实验中，用a、b、c三束光照射同一金属的表面时，形成的光电流大小随外加电压的变化关系如图所示，三束光中频率最大的为　　　　光；a、c两光相比入射光较强的是　　　　光；若该金属的逸出功为W，电子的电荷量为e，普朗克常量为h，b光的遏止电压为U0，结合图像中的条件，可以表示出b光频率为　　　　　　。
二、光电效应的应用
光电效应在自动化控制和光电成像领域有着广泛应用。
1.光电开关
光电管是利用光电效应使　　　　转换成　　　　的基本光电转换器件，应用光电管可控制电路接通或断开。如图是光电控制报警电路，正常情况下，光束照射到光电管，光电管产生　　　　　　，与光电管连接的电路有　　　　，电磁铁产生磁场，吸引报警电路中的开关，使报警电路　　　　；当有物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，光电管不再产生光电效应，与光电管连接的电路没有电流，电磁铁对报警电路的开关没有吸引力，在弹簧弹力作用下，开关　　　　，警铃发出警报。
2.光电成像
光电成像的原理是利用光电效应先将　　　　　　转换成　　　　　　，然后将　　　　转换成　　　　。
电荷耦合器件(简称CCD)是光电成像系统中将光信号转换成电信号的器件，由众多的微小光敏元件、电荷转移电路、电荷读取电路组成。CCD广泛应用于数码相机、扫描仪、数字摄像机等设备中。
三、光的波粒二象性
为了对光的本性做进一步的考察与分析，物理学家把屏换成感光底片，在不断变化光强的情况下，用短时间曝光的方法进行了光的双缝干涉实验(如图所示)。
不同光强下光的双缝干涉实验结果
光很弱时，感光底片上的图像与我们通常观察到光的双缝干涉的图像相差很远如图(a)；增强光的强度，光的双缝干涉的图像变得清晰起来如图(b)；当光较强时，得到的图像与我们通常观察到的光的双缝干涉图像一样如图(c)。这个实验说明了什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.光具有波粒二象性：光子既有　　　　的特征，又有　　　的特征。
2.光波是一种概率波
通过双缝实验理解：通过双缝后，光子出现在哪个位置，受概率支配。单个光子出现在哪个位置是　　　　的，因此少量光子形成的光点是　　　　的。当有大量光子时，概率大的位置出现的光子　　　，形成　　　条纹；概率小的位置出现的光子　　　，形成　　　条纹。
3.光的波动性和粒子性不是均衡表现的
(1)个别光子的分布体现出粒子性特点，大量光子的集体行为，　　　　比较明显。
(2)波长越长，　　　　越明显。
(3)光在与电子等物质相互作用时更多地表现为　　　　性，在传播过程中更多地表现为　　　　性。
(1)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。(　　)
(2)光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子。(　　)
(3)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。(　　)
(4)高频光是粒子，低频光是波。(　　)
例4　(多选)关于光的认识，下列说法正确的是(　　)
A.少量光子通过狭缝后落在感光底片上表现出光的波动性
B.延长曝光时间，大量光子通过狭缝后落在感光底片上遵循统计规律，表现出光的波动性
C.光的波动性是光子之间的相互作用引起的
D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显
答案精析
一、
1.(1)金属的极限频率νc=ν0；
(2)金属的逸出功W=|-E|=E；
(3)普朗克常量等于图线的斜率，即h=k=。
2.(1)eUc=hν-W，则Uc=-；金属的极限频率νc=ν0；
(2)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。
3.由图甲可得：
(1)在一定的光照情况下，光电流随着所加电压的增大会存在一个饱和值，即饱和电流。
(2)光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。
由图乙可得：遏止电压随着光照频率的增大而增大。
例1　D　[根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν-hνc，结合图像，当Ek=0时，b=νc，即该金属的极限频率为b；
当ν=0时，Ek=-hνc=-a
即该金属的逸出功为a，普朗克常量为h=k=
则选项A、B、C错误；根据爱因斯坦光电效应方程可得，当入射光的频率为2b时，光电子最大初动能为
Ek=hν'-hνc=·2b-a=a
而Uce=Ek，则Uc=，故D正确。]
例2　ACD　[根据光电效应方程，有Ekm=hν-W，又eUc=Ekm，解得Uc=ν-，由图像可知该金属的极限频率约为νc=4.27×1014 Hz，故A正确；由图像可知当Uc=0时W=hνc，由图像可知=，解得h≈6.24×10-34 J·s，W≈1.67 eV，故B错误，C正确；波长为500 nm的紫光的能量为E==2.34 eV>1.67 eV，则用波长为500 nm的紫光照射该金属，能使该金属发生光电效应，故D正确。]
例3　b　a　
解析　根据光电效应方程Ek=hν-W，Ek=eUc
得ν=
由题图知b光的遏止电压最大，则b光频率最大
a、c两光频率相等，a光饱和电流大则a光较强；
b光频率为ν=。
二、
1.光信号　电信号　光电效应　电流　断开　闭合
2.光信号　电信号　电信号　光信号
三、
当光很弱时，光是作为一个个粒子落在感光底片上的，显示出了光的粒子性；当光很强时，光与感光底片量子化的作用积累起来形成明暗相间的条纹，显示出了光的波动性。
梳理与总结
1.粒子　波
2.随机　无规律　多　亮　少　暗
3.(1)波动性　(2)波动性　(3)粒子　波动
易错辨析　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
例4　BD(共53张PPT)
DILIUZHANG
第6章
第1节　光电效应及其解释(二)
1.进一步理解爱因斯坦光电效应方程，会用图像描述光电效应有关物理量之间的关系，能利用图像求最大初动能、极限频率和普朗克常量(重难点)。
2.了解光电效应在生产生活中的应用。
3.理解光的波粒二象性，了解光是一种概率波(重点)。
学习目标
一、光电效应图像问题
二、光电效应的应用
课时对点练
三、光的波粒二象性
内容索引
光电效应图像问题
一
1.如图为某金属光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，结合爱因斯坦光电效应方程，说明从图像上可以获取哪些信息
答案　(1)金属的极限频率νc=ν0；
(2)金属的逸出功W=|-E|=E；
(3)普朗克常量等于图线的斜率，即h=k=。
2.如图为某金属遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，图像的斜率为k。试写出Uc-ν关系式，从图像上可以获取哪些信息
答案　(1)eUc=hν-W，则Uc=-；金属的极限频率νc=ν0；
(2)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。
3.图甲、乙为光电流大小与电压关系的图像，从图像上可以得出什么结论
答案　由图甲可得：
(1)在一定的光照情况下，光电流随着所加电压的增大会存在一个饱和值，即饱和电流。
(2)光的频率不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。
由图乙可得：遏止电压随着光照频率的增大而增大。
　(2023·江苏宿迁市高二期末)用不同频率的光照射某种金属时，逸出光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线如图所示，图线的反向延长线与纵轴交点纵坐标为-a(a>0)，与横轴交点横坐标为b，电子的电荷量大小为e，则由图像获取的信息，正确的是
A.该金属的极限频率为a
B.该金属的逸出功为b
C.普朗克常量为
D.入射光的频率为2b时，遏止电压为
例1
√
根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν-hνc，结合图像，
当Ek=0时，b=νc，即该金属的极限频率为b；
当ν=0时，Ek=-hνc=-a
即该金属的逸出功为a，普朗克常量为h=k=
则选项A、B、C错误；
根据爱因斯坦光电效应方程可得，当入射光的频率为2b时，光电子最大初动能为
Ek=hν'-hνc=·2b-a=a
而Uce=Ek，则Uc=，故D正确。
　(多选)(2023·咸阳市武功县高二调研)1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法进行实验时得到了某金属的Uc和ν的几组数据，并作出如图所示的图线，电子的电荷量大小为e=1.6×
10-19 C，光在真空中的速度为3×108 m/s。由图线可知，以下说法正确的是
A.该金属的极限频率约为4.27×1014 Hz
B.该金属的逸出功约为0.48 eV
C.可以求得普朗克常量约为6.24×10-34 J·s
D.若用波长为500 nm的紫光照射该金属，
　能使该金属发生光电效应
例2
√
√
√
根据光电效应方程，有Ekm=hν-W，
又eUc=Ekm，解得Uc=ν-，由图像
可知该金属的极限频率约为νc=4.27
×1014 Hz，故A正确；
由图像可知当Uc=0时W=hνc，由图像可知=，解得h≈
6.24×10-34 J·s，W≈1.67 eV，故B错误，C正确；
波长为500 nm的紫光的能量为E==2.34 eV>1.67 eV，则用波长为
500 nm的紫光照射该金属，能使该金属发生光电效应，故D正确。
　(2023·福建福州市高二期末)在光电效应实验中，用a、b、c三束光照射同一金属的表面时，形成的光电流大小随外加电压的变化关系如图所示，三束光中频率最大的为　　　光；a、c两光相比入射光较强的是　　 光；若该金属的逸出功为W，电子的电荷量为e，普朗克常量为h，b光的遏止
电压为U0，结合图像中的条件，可以表示出b光频率为　　　 。
例3
b
a
根据光电效应方程Ek=hν-W，Ek=eUc
得ν=
由题图知b光的遏止电压最大，则b光频率最大
a、c两光频率相等，a光饱和电流大则a光较强；
b光频率为ν=。
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光电效应的应用
二
光电效应在自动化控制和光电成像领域有着广泛应用。
1.光电开关
光电管是利用光电效应使　　　　转换成　　　　的基本光电转换器件，应用光电管可控制电路接通或断开。如图是光电控制报警电路，正常情况下，光束照射到光电管，光电管产生　　　　　，与光电管连接的电路有　　 ，电磁铁产生磁场，吸引报警电路中的开关，使报警电路 　　；当有物体从光源和光电管间通过时，挡住光
束，光电管不再产生光电效应，与光电管连
接的电路没有电流，电磁铁对报警电路的开
关没有吸引力，在弹簧弹力作用下，开关
　　　，警铃发出警报。
光信号
电信号
光电效应
电流
断开
闭合
2.光电成像
光电成像的原理是利用光电效应先将　　　　转换成　　　　，然后将
　　　　转换成　　　　。
电荷耦合器件(简称CCD)是光电成像系统中将光信号转换成电信号的器件，由众多的微小光敏元件、电荷转移电路、电荷读取电路组成。CCD广泛应用于数码相机、扫描仪、数字摄像机等设备中。
光信号
电信号
电信号
光信号
返回
光的波粒二象性
三
为了对光的本性做进一步的考察与分析，物理学家把屏换成感光底片，在不断变化光强的情况下，用短时间曝光的方法进行了光的双缝干涉实验(如图所示)。
不同光强下光的双缝干涉实验结果
光很弱时，感光底片上的图像与我们通常观察到光的双缝干涉的图像相差很远如图(a)；增强光的强度，光的双缝干涉的图像变得清晰起来如图(b)；当光较强时，得到的图像与我们通常观察到的光的双缝干涉图像一样如图(c)。这个实验说明了什么
答案　当光很弱时，光是作为一个个粒子落在感光底片上的，显示出了光的粒子性；当光很强时，光与感光底片量子化的作用积累起来形成明暗相间的条纹，显示出了光的波动性。
1.光具有波粒二象性：光子既有　　　的特征，又有　　的特征。
2.光波是一种概率波
通过双缝实验理解：通过双缝后，光子出现在哪个位置，受概率支配。单个光子出现在哪个位置是　　　的，因此少量光子形成的光点是_____
的。当有大量光子时，概率大的位置出现的光子　　，形成　　条纹；概率小的位置出现的光子　　，形成　　条纹。
梳理与总结
粒子
波
随机
无规
律
多
亮
少
暗
3.光的波动性和粒子性不是均衡表现的
(1)个别光子的分布体现出粒子性特点，大量光子的集体行为，　　　 比较明显
(2)波长越长，　　　　越明显。
(3)光在与电子等物质相互作用时更多地表现为　　　性，在传播过程中更多地表现为　　　性。
波动性
波动性
粒子
波动
(1)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。
(　　)
(2)光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子。(　　)
(3)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。(　　)
(4)高频光是粒子，低频光是波。(　　)
√
×
×
×
　(多选)关于光的认识，下列说法正确的是
A.少量光子通过狭缝后落在感光底片上表现出光的波动性
B.延长曝光时间，大量光子通过狭缝后落在感光底片上遵循统计规律，
　表现出光的波动性
C.光的波动性是光子之间的相互作用引起的
D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另
　外某种场合下，光的粒子性表现明显
例4
√
√
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课时对点练
四
考点一　光的波粒二象性
1.(多选)下列有关光的波粒二象性的说法正确的是
A.有的光是波，有的光是粒子
B.光子与电子一样，是一种粒子
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.光在与物质作用时更多地表现为粒子性，在传播过程中更多地表现为
　波动性
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基础对点练
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一切光都具有波粒二象性，光的有些现象(如干涉、衍射)表现出波动性，有些现象(如光电效应、康普顿效应)表现出粒子性，A错误；
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，B错误；
光的波长越长，波动性越显著，光的波长越短，粒子性越显著，C正确；
光在与电子等物质作用时，更多地表现为粒子性，在传播过程中更多地表现为波动性，D正确。
13
2.关于光的本质，下列说法正确的是
A.康普顿效应说明光具有波动性
B.光的干涉、衍射现象说明光具有粒子性
C.在任何情况下，光都既具有波动性、又具有粒子性
D.光的波动性和粒子性是相互矛盾的
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康普顿效应说明光具有粒子性，而且光子不但具有能量，还有动量，故A错误；
在光的干涉、衍射现象中，光体现出波动性，故B错误；
由于光具有波粒二象性，则在任何情况下，光都既具有波动性、又具有粒子性，故C正确；
光的波粒二象性是指光有时波动性表现得比较明显，有时粒子性表现得比较明显，二者是统一的，故D错误。
13
3.(2023·潮州市高二期末)如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器箔片有张角，则该实验
A.只能证明光具有波动性
B.只能证明光具有粒子性
C.只能证明光能够发生衍射
D.证明光具有波粒二象性
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弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明
暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有
波动性；
验电器箔片有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，故选D。
13
4.(2023·福建省高二期末)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，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片。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
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考点二　光电效应图像问题
5.(2024·乌鲁木齐实验学校月考)用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek-ν图像。已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ek-ν坐标系中，用实线表示钨，虚线表示锌，则能正确反映这一过程的图像是
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根据光电效应方程Ek=hν-W可知，Ek-ν图线的斜率表示普朗克常量h，因此钨和锌的Ek-ν图线应该平行；图线的横轴截距表示极限频率ν0，而ν0=，因此钨的极限频率小些，综上所述，A正确，B、C、D错误。
13
6.(多选)如图所示为金属A和B的遏止电压Uc和入射光频率ν的关系图像，由图可知
A.金属A的逸出功小于金属B的逸出功
B.金属A的极限频率大于金属B的极限频率
C.图线的斜率为普朗克常量
D.如果用频率为5.5×1014 Hz的入射光照射两种金属，从金属A逸出的光
　电子的最大初动能较大
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根据光电效应方程及动能定理可得Ekm=hν-W0，
eUc=Ekm，即Uc=ν-，当Uc=0时，对应的频率
为极限频率，由题图可知，金属A的极限频率小
于金属B的极限频率，B错误；
金属的逸出功为W0=hν0，ν0是极限频率，所以金属A的逸出功小于金属B的逸出功，A正确；
由B解析中的表达式可知，Uc-ν图线斜率表示，C错误；
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入射光的频率大于两种金属的极限频率，两者
均会发生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方
程可知，由于A的逸出功较小，故从金属A逸出
的光电子的最大初动能较大，D正确。
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7.(多选)(2023·玉溪师范学院附属中学高二期末)物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图像，由此算出普朗克常量h，电子电荷量用e表示，下列说法正确的是
A.增大入射光的强度，光电子的最大初动
　能也增大
B.由Uc-ν图像可知，这种金属的极限频率
　为νc
C.由Uc-ν图像可求普朗克常量表达式为h=
D.入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动
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由光电效应方程有Ek=hν-W
可知光电子的最大初动能与光照强度无关，故A错误；
由动能定理有eUc=Ek，则可得Uc=ν-，
由题图乙可得Uc=0时，νc=
可得νc=
即这种金属的极限频率为νc，
由题图乙可得=
可得h=，故B、C正确；
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入射光的频率增大，遏止电压变大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向N端移动，故D错误。
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8.(2024·遂宁市诊断考试)用甲、乙两种单色光照射同一种金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示。已知普朗克常量为h，被照射金属的极限频率为ν0，遏止电压为Uc，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是
A.甲光的频率大于乙光的频率
B.甲光的强度等于乙光的强度
C.甲光照射时产生的光电子初动能均为eUc
D.乙光的频率为ν0+
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由光电效应方程可得，由题图可知甲、乙的遏止电
压相同，则甲、乙的频率相同，A错误；
根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光
电流越大，即可判定甲光的强度较大，B错误；
甲光照射时产生的光电子的最大初动能为eUc，C错误；
根据光电效应方程有
Ekm=hν-W，hν0=W，Ekm=eUc
解得ν=ν0+，D正确。
13
9.(多选)(2023·福州市高二期末)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图，则这两种光
A.照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B.照射该光电管时b光使其逸出的光电子最大初动能大
C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D.通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距大
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能力综合练
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由题图可知，b光的遏止电压大，所以b光照射光电
管时使其逸出的光电子最大初动能大，故A错误，
B正确；
根据光电效应方程，可得Ekm=hν-W易知，a光的频率小，波长大，发生双缝干涉时，a光的相邻条纹间距大，故C正确，D错误。
13
10.如图所示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，普朗克常量为h。下列说法错误的是
A.该金属的逸出功等于hν0
B.该金属的逸出功等于E
C.入射光的频率为0.5ν0时，产生的光电子的最大初动能
　为0.5E
D.入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
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由爱因斯坦光电效应方程hν=W+mv2及Ek=mv2可知Ek
=hν-W，由题图可知，该金属的逸出功W=hν0=E，故A、
B正确；
由题图可知，该金属的极限频率是ν0，当入射光的频率
为0.5ν0时不能产生光电效应，故C错误；
当入射光的频率为2ν0时，由Ek=hν-W可知，产生的光电子的最大初动能Ek=2hν0-W=2E-E=E，故D正确。
13
11.(2023·白银市实验中学月考)如图所示为光电子的遏止电压与入射光频率的关系图线，已知图线的纵、横截距分别为-a、b，电子电荷量为e，下列表达式正确的是
A.普朗克常量h=
B.金属的逸出功W=a
C.金属的极限频率νc=b
D.若入射光频率为3b，则光电子最大初动能一定为a
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根据Uce=m=hν-W，可得Uc=ν-，则=，
即h==a，则W=ae，νc=b，选项A、B错误，
C正确；
若入射光频率为3b，则光电子最大初动能一定为
m=h·3b-W=2ae，选项D错误。
13
12.如图甲所示为研究光电效应的实验装置，电源和电表的正负极可以对调，某同学选用a、b、c三束不同的单色光分别照射同一光电管，发现光电流与电压的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是
A.三束光的频率关系为νa>νb>νc
B.单位时间内产生的光电子数的关系为
　na>nb>nc
C.用a、b、c三束光照射时，逸出光电子
　的最大初动能的关系为Ekb>Eka>Ekc
D.用a、b、c三束光照射时，逸出光电子的动能大小一定为Ekb>Ekc>Eka
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由动能定理和爱因斯坦光电效应方
程可知：eU=Ek=hν-W
遏止电压越大，频率越大，可知三
束光的频率关系为νb>νc>νa
光电子逸出时最大初动能的关系为Ekb>Ekc>Eka
在某种光的照射下逸出的光电子的动能介于0与最大初动能之间，A、C、D错误；
饱和电流越大，说明单位时间内产生的光电子数越多，即na>nb>nc，B正确。
13
13.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=11.2 eV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；
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答案　5.4 eV
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由题图乙可知，用光子能量E=
11.2 eV的光持续照射光电管的极
板K时，遏止电压为Uc=5.8 V，
根据动能定理以及爱因斯坦光电
效应方程可得eUc=Ekm=E-W，
解得光电管K极材料的逸出功为W=5.4 eV
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(2)恰达到饱和电流3.1 μA时，到达A极板的光电子的最大动能。
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答案　8.0 eV
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由题图乙可知，恰达到饱和电流
3.1 μA时，在A、K间有正向电压
U=2.2 V，电子在两极间加速，设
到达A极板的光电子的最大动能
为Ekm1，
则由动能定理有eU=Ekm1-Ekm=Ekm1-eUc，
解得Ekm1=8.0 eV。
返回
12
13第1节　光电效应及其解释(一)
1~7题每题6分，共42分
考点一　光电效应现象及实验规律
1.如图所示，把一块不带电的锌板用导线连接在验电器上，当用某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，下列说法正确的是 (　　)
A.验电器带正电，锌板带负电
B.验电器带负电，锌板也带负电
C.若改用红光照射锌板，验电器的指针一定也会偏转
D.若改用同等强度、频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转
2.如图所示为研究光电效应现象的实验装置，真空光电管的阴极K涂有一层光电材料，阳极A是金属材料。当用紫光照射阴极K时，微安表μA中能检测到光电流，下列说法正确的是 (　　)
A.若增大紫光的光照强度，光电流一定会增大
B.若用紫光照射阳极A时，一定也有光电流
C.若换用红光照射阴极K时，一定也有光电流
D.若停止用紫光照射阴极K，能观测到光电流缓慢减小直至为0
3.(2024·江苏省苏南八校高二联考)研究光电效应的实验电路图如图所示，滑动变阻器滑片处于图示位置。用绿光照射阴极K时，电流表示数为零，要使得电流表有示数 (　　)
A.可将照射光改为红光
B.可将电源正负极调换
C.可改变阴极K的材料
D.可将滑动变阻器滑片向左移动
4.(多选)(2023·清华附中模拟)如图所示为研究光电效应的实验装置，用某种频率的单色光a照射光电管阴K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么下列说法正确的是 (　　)
A.a光的频率一定大于b光的频率
B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由c到d
D.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大
考点二　爱因斯坦的光电效应理论对光电效应的解释
5.做光电效应实验时，用黄光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，应 (　　)
A.改用红光照射
B.增大黄光的强度
C.增大光电管上的加速电压
D.改用紫光照射
6.(多选)(2023·天津市静安区一中高二调研)已知使某种金属发生光电效应的极限频率为νc，普朗克常量为h，则 (　　)
A.当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B.当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc
C.当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大
D.当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增加一倍
7.(2024·海南省定安县定安中学开学考)某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为Ek，已知该金属的逸出功为W，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率ν为 (　　)
A. B.
C. D.
8~12题每题8分，13题18分，共58分
8.(多选)(2023·榆林市府谷中学高二月考)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。
组 次 入射光子 的能量/eV 相对 光强 光电流 /mA 逸出光电子的最大初动能/eV
第 一 组 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0.9 0.9
第 二 组 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱 中 强 27 40 55 2.9 2.9 2.9
由表中数据得出的论断中正确的是 (　　)
A.两组实验采用了不同频率的入射光
B.两组实验所用的金属板材质不同
C.若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大初动能为1.9 eV
D.若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大
9.(多选)(2023·保定市高二期中)用波长为λ和3λ的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为3∶1， 普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有 (　　)
A.该种金属的逸出功为
B.该种金属的逸出功为
C.波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应
D.波长超过3λ的光都不能使该金属发生光电效应
10.(2023·银川市北方民族大学附属中学高二月考)单光子光电效应，即一个电子极短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，一个电子在短时间内能吸收多个光子形成多光子光电效应。用频率为ν的普通光源照射金属，没有发生光电效应，换同样频率为ν的强激光照射，则可以发生光电效应，测得其遏止电压为U，该金属的逸出功为W，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，则发生光电效应时一个电子能吸收的光子个数为 (　　)
A. B.
C. D.
11.(多选)(2023·新疆生产建设兵团第二中学高二月考)用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA，移动滑动变阻器的滑片C，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0。则 (　　)
A.光电管阴极的逸出功为1.8 eV
B.开关S断开后，没有电流流过电流表G
C.光电子的最大初动能为0.7 eV
D.改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
12.(多选)(2023·白城市通榆县一中高二期末)图甲是氢原子的能级图，图乙是光电效应演示装置，装置中金属锌的逸出功为3.4 eV。用大量处于n=4能级的氢原子跃迁时发出的光去照射锌板，下列说法正确的是 (　　)
A.若发生光电效应，则验电器内的金属片带负电
B.此光电效应现象表明光具有粒子性
C.有6种不同频率的光可使锌板发生光电效应
D.从锌板逸出来的光电子获得的最大初动能为9.35 eV
13.(18分)我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W，普朗克常量为h，电子电荷量为e。
(1)(9分)若对调电源正、负极，光电管两端电压至少为多少，才可使电流表G示数为零；
(2)(9分)若每入射100个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流I。
答案精析
1.D　[用紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板连接，则验电器带正电，A、B错误；根据产生光电效应的条件可知，若改用红光照射锌板，不一定能发生光电效应，所以验电器的指针不一定会发生偏转，C错误；根据产生光电效应的条件可知，能否发生光电效应与光的频率有关，若改用同等强度、频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转，D正确。]
2.A　[若增大紫光的光照强度，单位时间内逸出的光电子的数量增加，光电流一定会增大，A正确；若用紫光照射阳极A时，不一定产生光电效应，因此不一定有光电流，B错误；红光频率比紫光频率小，若红光频率小于阴极K材料的极限频率，就不会产生光电效应，也就没有光电流，C错误；若停止用紫光照射阴极K，能观测到光电流立刻减小为0，D错误。]
3.C　[光电管加的是正向电压，电流表示数为零，说明没有发生光电效应。将照射光改为红光，则照射光频率减小，仍不会发生光电效应，故A不符合题意；将电源正负极调换或将滑动变阻器滑片向左移动，仍不会发生光电效应，故B、D不符合题意；改变阴极K的材料，当入射光能量大于阴极材料的逸出功时即可发生光电效应，故C符合题意。]
4.ACD　[用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，知a光频率大于阴极材料的极限频率；用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，知b光的频率小于阴极材料的极限频率，所以a光的频率一定大于b光的频率，A正确；只有当入射光的频率大于或等于极限频率，才会发生光电效应，增加b光的强度，仍然不能发生光电效应，电流计指针不偏转，B错误；电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由c到d，C正确；增加a光的强度，则单位时间内发出的光电子数目增多，通过电流计的电流增大，D正确。]
5.D　[红光的能量低于黄光的能量，可能导致不能发生光电效应或者减小最大初动能，A错误；单纯增加黄光强度，会增加逸出光电子数目，但不会改变光电子的最大初动能，B错误；光电管的加速电压与光电子逸出时的最大初动能无关，C错误；紫光的能量高于黄光的能量，改用紫光可以增大光电子逸出时的最大初动能，D正确。]
6.AB　[由光电效应规律可知，当入射光的频率大于极限频率时能发生光电效应，故A正确；由爱因斯坦光电效应方程得：Ek=hν-W=h·2νc-hνc=hνc，故B正确；逸出功只取决于金属材料，与照射光的频率无关，故C错误；由Ek=hν-W知，Ek与ν不成正比，故D错误。]
7.D　[根据爱因斯坦的光电效应方程可知hν=W+Ek，解得该单色光的频率为ν=，故选D。]
8.ACD　[光子的能量E=hν，入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A正确；由爱因斯坦光电效应方程hν=W+mv2，可求出两组实验所用的金属板的逸出功W均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B错误；由上述可知W=3.1 eV，当hν=5.0 eV时，Ek=1.9 eV，C正确；光照强度越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D正确。]
9.BC　[根据爱因斯坦光电效应方程可知
m=-W
m=-W
其中vm1∶vm2=3∶1
解得W=，选项A错误，B正确；
因为波长为4λ的光恰能使该金属发生光电效应，则波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应，选项C正确，D错误。]
10.C　[设发生光电效应时一个电子能吸收的光子个数为n，根据光电效应方程可得Ekm=nhν-W，根据动能定理可得-eU=0-Ekm，联立解得n=，C正确，A、B、D错误。]
11.AC　[由题图可知，光电管两端所加的电压为反向电压，由电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程Ek=hν-W，可得W=1.8 eV，故A、C正确；开关S断开后，用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误；改用能量为1.5 eV的光子照射，由于光子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，故D错误。]
12.BD　[若锌板发生光电效应，则有电子从表面逸出，锌板带正电，验电器与锌板连接，因此也带正电，A错误；光电效应现象表明光具有粒子性，B正确；大量处于n=4能级的氢原子跃迁时发出6种不同频率的光，其中n=4、n=3、n=2能级向n=1能级跃迁时发出的3种光能使锌板发生光电效应，C错误；跃迁过程发出的光子能量最大值为
13.6 eV-0.85 eV=12.75 eV
所以光电子获得最大初动能为
12.75 eV-3.4 eV=9.35 eV，D正确。]
13.(1)　(2)
解析　(1)根据光电效应方程有Ekm=hν-W，
设遏止电压为U，
根据动能定理得eU=Ekm，
解得U=
(2)设t时间内通过的电荷量为q，
根据电流的定义有q=It，
设光电子数为n，q=ne，n=
解得I=。第1节　光电效应及其解释(一)
[学习目标]　1.了解光电效应和光电效应的实验规律及应用(难点)。2.理解光子说，掌握爱因斯坦光电效应方程，并能利用它解决光电效应的有关问题(重点)。
一、光电效应
如图所示，把一块擦亮的锌板安装在静电计上。用紫外光照射锌板，观察静电计指针的偏角有什么变化；停止紫外光照，静电计指针的偏角又会怎样变化？这说明了什么？把用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，静电计指针的偏角将会怎样变化？请解释以上现象。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.光电效应
在光的照射下　　　　从物体表面逸出的现象称为光电效应，这种逸出的　　　　称为光电子。
2.光电效应实验规律
(1)存在极限频率
①当入射光的频率低于某一频率时，光电流消失，不会产生　　　　　　，这一频率称为极限频率。极限频率与金属的种类　　　　。
②只有当入射光的频率　　　　　　　　　　　　　　　　　　　极限频率，才会产生光电效应；若入射光的频率小于极限频率，即使增加光的强度或照射时间，也　　　　产生光电效应。
(2)具有瞬时性
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)存在饱和电流
①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　　　　　　(填“还会增加”或“不再增加”)，达到一个　　　　，即为饱和电流。
②在光频率不变的情况下，入射光越强，单位时间内逸出的电子数也　　　　，饱和电流　　　　。
(4)光电子的最大初动能只与光的频率有关
①如果施加反向电压，当反向电压大于某一值时，光电流为零，这一电压值称为　　　　　　。
②遏止电压Uc与光电子最大初动能满足的关系为：　　　　　　　。
③光电子最大初动能与入射光的　　　　有关，与入射光的　　　　无关。入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大。
1.有同学认为只要光的强度足够大，就能发生光电效应，这种认识正确吗？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.在入射光频率不变的情况下，逸出的光电子数与什么因素有关？为什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(1)金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能从金属中逸出。(　　)
(2)在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子。(　　)
(3)若入射光的频率小于极限频率，只要照射时间足够长也能发生光电效应。(　　)
(4)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。(　　)
例1　(2023·焦作市一中高二月考)如图所示，在演示光电效应的实验中，某同学分别用a、b两种单色光照射锌板。发现用a光照射时与锌板连接的验电器的指针张开一定角度；用b光照射时与锌板连接的验电器的指针不动。下列说法正确的是(　　)
A.增大b光的强度，验电器的指针有可能张开一定角度
B.a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长
C.a光的频率大于b光的频率
D.若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时可能不会发生光电效应
例2　利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的极限频率，且光的强度较大，则(　　)
A.减弱入射光的强度，遏止电压变小
B.P不移动时，微安表的示数为零
C.P向a端移动，微安表的示数增大
D.P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大
1.一个条件
发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于金属的极限频率。
2.两条线索
二、光电效应的解释
用经典电磁理论无法解释光电效应。为解释光电效应，爱因斯坦发展了普朗克的能量不连续思想，提出光量子的概念。
(1)光是由数量有限的、分立的　　　　组成的，每一个光子的能量E=　　　。
(2)爱因斯坦光电效应方程
①表达式：hν=　　　　　　　。
②各量的意义：hν为一个光子的　　　　；W为金属的　　　　；mv2为电子离开金属表面的　　　　　　　　。
③同一种金属的逸出功是　　　　的，不因光照频率的改变而改变。
1.爱因斯坦光电效应方程对光电效应实验现象的解释：
(1)爱因斯坦光电效应方程表明，光电子的最大初动能mv2与入射光的　　　　有关，而与光的强弱　　　　。只有当hν>W时，才有光电子逸出，νc=就是光电效应的极限频率。
(2)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流几乎是瞬时产生的。
(3)对于同种颜色(频率ν相同)的光，光较强时，包含的光子数　　　　，照射金属时产生的光电子　　　　，因而饱和电流　　　　。
2.爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能mv2与入射光的频率ν的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc，怎样得到Uc与ν、W的关系(写出Uc、ν、W的关系式)？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3　(2023·福建福州市高二期末)用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面，单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为WC和WD，则下列选项正确的是(　　)
A.λ1>λ2，WC>WD B.λ1>λ2，WCC.λ1<λ2，WC>WD D.λ1<λ2，WC拓展　若用上题波长为λ1、λ2的单色光分别照射同种金属，测得的遏止电压分别为U1和U2，光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，h为普朗克常量，则U1和U2、Ek1和Ek2的关系为：U1　　　U2，Ek1　　　　Ek2(均填“>”“=”或“<”)。
例4　(2022·陕西西安市高二月考)铝的逸出功是4.2 eV，现在用波长为200 nm的光照射铝的表面，求：(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，光在真空中的速度为3.0×108 m/s，电子电荷量e=1.6×10-19 C，计算结果保留三位有效数字)
(1)光电子的最大初动能；
(2)遏止电压；
(3)铝的极限频率。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
三、康普顿效应(拓展阅读)
1.康普顿效应：物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现X射线被石墨散射后，沿不同方向的射线中，除了有波长与原波长相同的成分外，还发现了波长　　　　的成分，这种现象称为康普顿效应。
2.康普顿效应的解释：把光的散射看成是单个光子与单个电子发生的　　　　碰撞，在碰撞过程中能量和动量都是　　　　的。在碰撞中光子将能量hν的一　　　　传递给了电子，光子的能量　　　　，波长变　　　　。
3.康普顿效应的意义：证实了爱因斯坦的光量子理论，进一步说明了光具有　　　　。
例5　(多选)关于康普顿效应，下列说法正确的是(　　)
A.康普顿在研究X射线散射时，发现散射光的波长发生了变化，为波动说提供了依据
B.康普顿效应无法用经典物理学解释
C.X射线被石墨散射后频率变大了
D.爱因斯坦的光子说能够解释康普顿效应，所以康普顿效应说明光具有粒子性
答案精析
一、
用紫外光照，静电计指针偏角增大；停止紫外光照，静电计指针偏角不变；这说明紫外线照射锌板，使锌板带电。用毛皮摩擦过橡胶棒接触锌板，静电计指针偏角减小。上述现象出现的原因是在紫外光照射下锌板上有电子逸出，使锌板带正电。
梳理与总结
1.电子　电子
2.(1)①光电效应　有关　②大于或等于　不能
(2)很短　(3)①增大　不再增加　饱和值　②越多
越大　(4)①遏止电压　②eUc=m
③频率　强度
思考与讨论
1.不正确；能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关。
2.在入射光频率不变的情况下，逸出的光电子数与光照强度成正比。光照强度越大，光子数越多，单位时间内逸出的电子数也越多。
易错辨析　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
例1　C　[入射光频率低于极限频率时无法产生光电效应，增大b光的强度，仍不会发生光电效应，故A错误；根据a光照射锌板能够发生光电效应可知，a光的频率大于锌板的极限频率，根据b光照射锌板不能发生光电效应可知，b光的频率小于锌板的极限频率，则a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，故C正确，B错误；根据光电效应实验规律可知，若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时一定也能发生光电效应，故D错误。]
例2　D　[遏止电压仅与入射光频率有关，与强度无关，故A错误；P不移动时，滑片P在O点正上方，光电管两端电压为零，由于入射光的频率大于阴极K的极限频率，则会发生光电效应，微安表应有示数，故B错误；P向a端移动，则光电管两端所加电压为反向电压，阻碍电子向A板运动，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误；P向b端移动，则光电管两端所加电压为正向电压，由eUAK=EkA-Ek初，光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确。]
二、
(1)光子　hν　(2)①W+mv2　②能量　逸出功
最大初动能　③确定
思考与讨论
1.(1)频率ν　无关　(3)较多　较多　较大
2.由爱因斯坦光电效应方程有mv2=hν-W，而遏止电压Uc与最大初动能的关系为eUc=mv2，所以可得Uc与入射光频率ν的关系式是eUc=hν-W，即Uc=ν-。
例3　D　[单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，根据光电效应条件知，单色光A的频率大于单色光B的频率，则λ1<λ2。单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，可知金属C的逸出功小于金属D的逸出功，即WC[迁移]
>　>
解析　因λ1<λ2，故ν1>ν2，由爱因斯坦光电效应方程hν=W+mv2，eUc=mv2，Ek=mv2
故Ek1>Ek2，U1>U2。
例4　(1)3.23×10-19 J　(2)2.02 V　(3)1.01×1015 Hz
解析　(1)光电子的最大初动能为
m=-W= J-4.2×1.6×10-19 J≈3.23×10-19 J
(2)根据动能定理，eUc=m，
解得Uc≈2.02 V
(3)铝的极限频率为ν=≈1.01×1015 Hz。
三、
1.较长　2.弹性　守恒　部分　减少　长　3.粒子性
例5　BD　[康普顿在研究射线散射时，发现散射光波长发生了变化，这种现象用波动说无法解释，用光子说却可以解释，故A错误，D正确；康普顿效应无法用经典物理学解释，故B正确；发生散射时，入射的光子把一部分能量转移给电子，产生康普顿效应，使光子的能量减少，频率变小，波长变大，故C错误。](共60张PPT)
DILIUZHANG
第6章
第1节　光电效应及其解释(一)
1.了解光电效应和光电效应的实验规律及应用(难点)。
2.理解光子说，掌握爱因斯坦光电效应方程，并能利用它解决光电效应的有关问题(重点)。
学习目标
一、光电效应
二、光电效应的解释
课时对点练
三、康普顿效应(拓展阅读)
内容索引
光电效应
一
如图所示，把一块擦亮的锌板安装在静电计上。用紫外光照射锌板，观察静电计指针的偏角有什么变化；停止紫外光照，静电计指针的偏角又会怎样变化 这说明了什么 把用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，静电计指针的偏角将会怎样变化 请解释以上现象。
答案　用紫外光照，静电计指针偏角增大；停止紫外光照，静电计指针偏角不变；这说明紫外线照射锌板，使锌板带电。用毛皮摩擦过橡胶棒接触锌板，静电计指针偏角减小。上述现象出现的原因是在紫外光照射下锌板上有电子逸出，使锌板带正电。
1.光电效应
在光的照射下　　　从物体表面逸出的现象称为光电效应，这种逸出的
　　　称为光电子。
梳理与总结
电子
电子
2.光电效应实验规律
(1)存在极限频率
①当入射光的频率低于某一频率时，光电流消失，不会产生　　　　　，这一频率称为极限频率。极限频率与金属的种类　　　。
②只有当入射光的频率　　　　　　极限频率，才会产生光电效应；若入射光的频率小于极限频率，即使增加光的强度或照射时间，也　　产生光电效应。
光电效应
有关
大于或等于
不能
(2)具有瞬时性
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)存在饱和电流
①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__________
(填“还会增加”或“不再增加”)，达到一个　　　　，即为饱和电流。
②在光频率不变的情况下，入射光越强，单位时间内逸出的电子数也　　，饱和电流　　 。
很短
增大
不再增加
饱和值
越多
越大
(4)光电子的最大初动能只与光的频率有关
①如果施加反向电压，当反向电压大于某一值时，光电流为零，这一电压值称为　　　　　。
②遏止电压Uc与光电子最大初动能满足的关系为： 。
③光电子最大初动能与入射光的　　　有关，与入射光的　　　无关。入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大。
遏止电压
eUc=m
频率
强度
1.有同学认为只要光的强度足够大，就能发生光电效应，这种认识正确吗
思考与讨论
答案　不正确；能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关。
2.在入射光频率不变的情况下，逸出的光电子数与什么因素有关 为什么
答案　在入射光频率不变的情况下，逸出的光电子数与光照强度成正比。光照强度越大，光子数越多，单位时间内逸出的电子数也越多。
(1)金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能从金属中逸出。(　　)
(2)在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子。(　　)
(3)若入射光的频率小于极限频率，只要照射时间足够长也能发生光电效应。(　　)
(4)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。(　　)
×
√
×
×
　(2023·焦作市一中高二月考)如图所示，在演示光电效应的实验中，某同学分别用a、b两种单色光照射锌板。发现用a光照射时与锌板连接的验电器的指针张开一定角度；用b光照射时与锌板连接的验电器的指针不动。下列说法正确的是
A.增大b光的强度，验电器的指针有可能张开一定
　角度
B.a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长
C.a光的频率大于b光的频率
D.若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时可能
　不会发生光电效应
例1
√
入射光频率低于极限频率时无法产生光电效应，
增大b光的强度，仍不会发生光电效应，故A错误；
根据a光照射锌板能够发生光电效应可知，a光的
频率大于锌板的极限频率，根据b光照射锌板不能发生光电效应可知，b光的频率小于锌板的极限频率，则a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，故C正确，B错误；
根据光电效应实验规律可知，若用b光照射另一种金属能发生光电效应，则用a光照射该金属时一定也能发生光电效应，故D错误。
　利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的极限频率，且光的强度较大，则
A.减弱入射光的强度，遏止电压变小
B.P不移动时，微安表的示数为零
C.P向a端移动，微安表的示数增大
D.P向b端移动，光电子到达阳极A的最大动能增大
例2
√
遏止电压仅与入射光频率有关，与强度无关，故A错误；
P不移动时，滑片P在O点正上方，光电管两端电压为零，
由于入射光的频率大于阴极K的极限频率，则会发生光
电效应，微安表应有示数，故B错误；
P向a端移动，则光电管两端所加电压为反向电压，阻碍
电子向A板运动，则光电流变小，微安表的示数变小，故C错误；
P向b端移动，则光电管两端所加电压为正向电压，由eUAK=EkA-Ek初，光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确。
1.一个条件
发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于金属的极限频率。
2.两条线索
总结提升
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光电效应的解释
二
用经典电磁理论无法解释光电效应。为解释光电效应，爱因斯坦发展了普朗克的能量不连续思想，提出光量子的概念。
(1)光是由数量有限的、分立的　　　组成的，每一个光子的能量E=　　。
(2)爱因斯坦光电效应方程
①表达式：hν=　　　　 。
②各量的意义：hν为一个光子的　　　；W为金属的　　　　；mv2为电子离开金属表面的　　　　　　。
③同一种金属的逸出功是　　　的，不因光照频率的改变而改变。
光子
hν
W+mv2
能量
逸出功
最大初动能
确定
1.爱因斯坦光电效应方程对光电效应实验现象的解释：
(1)爱因斯坦光电效应方程表明，光电子的最大初动能mv2与入射光的　　　有关，而与光的强弱　　　。只有当hν>W时，才有光电子逸出，νc=就是光电效应的极限频率。
(2)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流几乎是瞬时产生的。
(3)对于同种颜色(频率ν相同)的光，光较强时，包含的光子数　　　，照射金属时产生的光电子　　　，因而饱和电流　　　。
思考与讨论
频率ν
无关
较多
较多
较大
2.爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能mv2与入射光的频率ν的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc，怎样得到Uc与ν、W的关系(写出Uc、ν、W的关系式)
答案　由爱因斯坦光电效应方程有mv2=hν-W，而遏止电压Uc与最大初动能的关系为eUc=mv2，所以可得Uc与入射光频率ν的关系式是eUc=hν-W，即Uc=ν-。
　 (2023·福建福州市高二期末)用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面，单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为WC和WD，则下列选项正确的是
A.λ1>λ2，WC>WD B.λ1>λ2，WCC.λ1<λ2，WC>WD D.λ1<λ2，WC例3
√
单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，根据光电效应条件知，单色光A的频率大于单色光B的频率，则λ1<λ2。单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，可知金属C的逸出功小于金属D的逸出功，即WC拓展　若用上题波长为λ1、λ2的单色光分别照射同种金属，测得的遏止电压分别为U1和U2，光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2，h为普朗克常量，则U1和U2、Ek1和Ek2的关系为：U1　　　U2，Ek1　　　Ek2(均填“>”
“=”或“<”)。
>
>
因λ1<λ2，故ν1>ν2，由爱因斯坦光电效应方程hν=W+mv2，eUc=mv2，Ek=mv2
故Ek1>Ek2，U1>U2。
　(2022·陕西西安市高二月考)铝的逸出功是4.2 eV，现在用波长为200 nm的光照射铝的表面，求：(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，光在真空中的速度为3.0×108 m/s，电子电荷量e=1.6×10-19 C，计算结果保留三位有效数字)
(1)光电子的最大初动能；
例4
答案　3.23×10-19 J
光电子的最大初动能为
m=-W= J-4.2×1.6×10-19 J≈3.23×10-19 J
(2)遏止电压；
答案　2.02 V
根据动能定理，eUc=m，
解得Uc≈2.02 V
(3)铝的极限频率。
答案　1.01×1015 Hz
铝的极限频率为ν=≈1.01×1015 Hz。
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康普顿效应(拓展阅读)
三
1.康普顿效应：物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现X射线被石墨散射后，沿不同方向的射线中，除了有波长与原波长相同的成分外，还发现了波长　　　的成分，这种现象称为康普顿效应。
2.康普顿效应的解释：把光的散射看成是单个光子与单个电子发生的
　　　碰撞，在碰撞过程中能量和动量都是　　　的。在碰撞中光子将能量hν的一　　　传递给了电子，光子的能量　　　，波长变　　。
3.康普顿效应的意义：证实了爱因斯坦的光量子理论，进一步说明了光具有　　　　。
较长
弹性
守恒
部分
减少
长
粒子性
　 (多选)关于康普顿效应，下列说法正确的是
A.康普顿在研究X射线散射时，发现散射光的波长发生了变化，为波动
　说提供了依据
B.康普顿效应无法用经典物理学解释
C.X射线被石墨散射后频率变大了
D.爱因斯坦的光子说能够解释康普顿效应，所以康普顿效应说明光具有
　粒子性
例5
√
√
康普顿在研究射线散射时，发现散射光波长发生了变化，这种现象用波动说无法解释，用光子说却可以解释，故A错误，D正确；
康普顿效应无法用经典物理学解释，故B正确；
发生散射时，入射的光子把一部分能量转移给电子，产生康普顿效应，使光子的能量减少，频率变小，波长变大，故C错误。
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课时对点练
四
考点一　光电效应现象及实验规律
1.如图所示，把一块不带电的锌板用导线连接在验电器上，当用某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，下列说法正确的是
A.验电器带正电，锌板带负电
B.验电器带负电，锌板也带负电
C.若改用红光照射锌板，验电器的指针一定也会偏转
D.若改用同等强度、频率更高的紫外线照射锌板，验电
　器的指针也会偏转
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基础对点练
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用紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器
与锌板连接，则验电器带正电，A、B错误；
根据产生光电效应的条件可知，若改用红光照射锌
板，不一定能发生光电效应，所以验电器的指针不
一定会发生偏转，C错误；
根据产生光电效应的条件可知，能否发生光电效应与光的频率有关，若改用同等强度、频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转，D正确。
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2.如图所示为研究光电效应现象的实验装置，真空光电管的阴极K涂有一层光电材料，阳极A是金属材料。当用紫光照射阴极K时，微安表μA中能检测到光电流，下列说法正确的是
A.若增大紫光的光照强度，光电流一定会增大
B.若用紫光照射阳极A时，一定也有光电流
C.若换用红光照射阴极K时，一定也有光电流
D.若停止用紫光照射阴极K，能观测到光电流缓慢减小直至为0
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若增大紫光的光照强度，单位时间内逸出的光电子的数量增加，光电流一定会增大，A正确；
若用紫光照射阳极A时，不一定产生光电效应，因此不一定有光电流，B错误；
红光频率比紫光频率小，若红光频率小于阴极K材料的极限频率，就不会产生光电效应，也就没有光电流，C错误；
若停止用紫光照射阴极K，能观测到光电流立刻减小为0，D错误。
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3.(2024·江苏省苏南八校高二联考)研究光电效应的实验电路图如图所示，滑动变阻器滑片处于图示位置。用绿光照射阴极K时，电流表示数为零，要使得电流表有示数
A.可将照射光改为红光
B.可将电源正负极调换
C.可改变阴极K的材料
D.可将滑动变阻器滑片向左移动
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光电管加的是正向电压，电流表示数为零，说明没有
发生光电效应。将照射光改为红光，则照射光频率减
小，仍不会发生光电效应，故A不符合题意；
将电源正负极调换或将滑动变阻器滑片向左移动，仍
不会发生光电效应，故B、D不符合题意；
改变阴极K的材料，当入射光能量大于阴极材料的逸出功时即可发生光电效应，故C符合题意。
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4.(多选)(2023·清华附中模拟)如图所示为研究光电效应的实验装置，用某种频率的单色光a照射光电管阴K，电流计G的指针发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么下列说法正确的是
A.a光的频率一定大于b光的频率
B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由c到d
D.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大
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用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的
指针发生偏转，知a光频率大于阴极材料的极限频率；
用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G
的指针不发生偏转，知b光的频率小于阴极材料的极
限频率，所以a光的频率一定大于b光的频率，A正确；
只有当入射光的频率大于或等于极限频率，才会发生光电效应，增加b光的强度，仍然不能发生光电效应，电流计指针不偏转，B错误；
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电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，用a光照
射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由c到d，C
正确；
增加a光的强度，则单位时间内发出的光电子数目增
多，通过电流计的电流增大，D正确。
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考点二　爱因斯坦的光电效应理论对光电效应的解释
5.做光电效应实验时，用黄光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，应
A.改用红光照射
B.增大黄光的强度
C.增大光电管上的加速电压
D.改用紫光照射
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红光的能量低于黄光的能量，可能导致不能发生光电效应或者减小最大初动能，A错误；
单纯增加黄光强度，会增加逸出光电子数目，但不会改变光电子的最大初动能，B错误；
光电管的加速电压与光电子逸出时的最大初动能无关，C错误；
紫光的能量高于黄光的能量，改用紫光可以增大光电子逸出时的最大初动能，D正确。
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6.(多选)(2023·天津市静安区一中高二调研)已知使某种金属发生光电效应的极限频率为νc，普朗克常量为h，则
A.当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B.当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能
　为hνc
C.当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大
D.当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也
　增加一倍
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由光电效应规律可知，当入射光的频率大于极限频率时能发生光电效应，故A正确；
由爱因斯坦光电效应方程得：Ek=hν-W=h·2νc-hνc=hνc，故B正确；
逸出功只取决于金属材料，与照射光的频率无关，故C错误；
由Ek=hν-W知，Ek与ν不成正比，故D错误。
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7.(2024·海南省定安县定安中学开学考)某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为Ek，已知该金属的逸出功为W，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率ν为
A. B.
C. D.
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根据爱因斯坦的光电效应方程可知hν=W+Ek，解得该单色光的频率
为ν=，故选D。
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能力综合练
8.(多选)(2023·榆林市府谷中学高二月考)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。
组 次 入射光子 的能量/eV 相对 光强 光电流 /mA 逸出光电子的最大初动能/eV
第 一 组 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 强 29 43 60 0.9
0.9
0.9
第 二 组 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱 中 强 27 40 55 2.9
2.9
2.9
由表中数据得出的论断中正确的是
A.两组实验采用了不同频率的入射光
B.两组实验所用的金属板材质不同
C.若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大初动能为1.9 eV
D.若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大
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光子的能量E=hν，入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A正确；
由爱因斯坦光电效应方程hν=W+mv2，可求出两组实验所用的金属板的逸出功W均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B错误；
由上述可知W=3.1 eV，当hν=5.0 eV时，Ek=1.9 eV，C正确；
光照强度越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D正确。
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9.(多选)(2023·保定市高二期中)用波长为λ和3λ的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为3∶1， 普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有
A.该种金属的逸出功为
B.该种金属的逸出功为
C.波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应
D.波长超过3λ的光都不能使该金属发生光电效应
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根据爱因斯坦光电效应方程可知
m=-W，m=-W
其中vm1∶vm2=3∶1
解得W=，选项A错误，B正确；
因为波长为4λ的光恰能使该金属发生光电效应，则波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应，选项C正确，D错误。
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10.(2023·银川市北方民族大学附属中学高二月考)单光子光电效应，即一个电子极短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，一个电子在短时间内能吸收多个光子形成多光子光电效应。用频率为ν的普通光源照射金属，没有发生光电效应，换同样频率为ν的强激光照射，则可以发生光电效应，测得其遏止电压为U，该金属的逸出功为W，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，则发生光电效应时一个电子能吸收的光子个数为
A. B. C. D.
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设发生光电效应时一个电子能吸收的光子个数为n，根据光电效应方程可得Ekm=nhν-W，根据动能定理可得-eU=0-Ekm，联立解得n=，C正确，A、B、D错误。
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11.(多选)(2023·新疆生产建设兵团第二中学高二月考)用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA，移动滑动变阻器的滑片C，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0。则
A.光电管阴极的逸出功为1.8 eV
B.开关S断开后，没有电流流过电流表G
C.光电子的最大初动能为0.7 eV
D.改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
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由题图可知，光电管两端所加的电压为反向电压，由
电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为0，
可知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方
程Ek=hν-W，可得W=1.8 eV，故A、C正确；
开关S断开后，用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误；
改用能量为1.5 eV的光子照射，由于光子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，故D错误。
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12.(多选)(2023·白城市通榆县一中高二期末)图甲是氢原子的能级图，图乙是光电效应演示装置，装置中金属锌的逸出功为3.4 eV。用大量处于n=4能级的氢原子跃迁时发出的光去照射锌板，下列说法正确的是
A.若发生光电效应，则验电器内的金
　属片带负电
B.此光电效应现象表明光具有粒子性
C.有6种不同频率的光可使锌板发生光
　电效应
D.从锌板逸出来的光电子获得的最大初动能为9.35 eV
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若锌板发生光电效应，则有电子
从表面逸出，锌板带正电，验电
器与锌板连接，因此也带正电，
A错误；
光电效应现象表明光具有粒子性，B正确；
大量处于n=4能级的氢原子跃迁时发出6种不同频率的光，其中n=4、n=3、n=2能级向n=1能级跃迁时发出的3种光能使锌板发生光电效应，C错误；
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跃迁过程发出的光子能量最大
值为
13.6 eV-0.85 eV=12.75 eV
所以光电子获得最大初动能为
12.75 eV-3.4 eV=9.35 eV，D正确。
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13.我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回
路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W，普朗克常
量为h，电子电荷量为e。
(1)若对调电源正、负极，光电管两端电压至少为多少，
才可使电流表G示数为零；
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答案　
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根据光电效应方程有Ekm=hν-W，
设遏止电压为U，
根据动能定理得eU=Ekm，
解得U=
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(2)若每入射100个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流I。
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答案　
设t时间内通过的电荷量为q，
根据电流的定义有q=It，
设光电子数为n，q=ne，n=
解得I=。
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