(京津鲁琼专用)2020版高考物理大二轮复习 专题六 近代物理讲义+练习【共2套21页】

光电效应现象 【高分快攻】

1．对光电效应规律的解释 对应规律 极限频率νc 对规律的解释 电子从金属表面逸出，首先必须克服金属原子核的引力做功W0，要使照射光子能量不小于W0，对应的频率νc＝即极限频率 电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，所以光电子的最大初动能只随照射光的频率增大而增大，与照射光强度无关 光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的时间 当发生光电效应时，增大照射光强度，包含的光子数增多，照射金属时产生的光电子增多，因而饱和电流变大 W0h最大初动能 瞬时性 饱和电流 2.光电效应的研究思路 (1)两条线索

(2)两条对应关系

①光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大； ②光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大.

【典题例析】

(2019·高考北京卷)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 第 一 组 第 二 组 次 1 2 3 4 5 6 入射光子的 能量/eV 4.0 4．0 4．0 6.0 6．0 6．0 相对 光强 弱 中 强 弱 中 强 光电流大 小/mA 29 43 60 27 40 55 逸出光电子的 最大动能/eV 0.9 0．9 0．9 2.9 2．9 2．9 由表中数据得出的论断中不正确的是( ) 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

[解析] 由于光子的能量E＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A项正确；由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋Ek，可求出两组实验的逸出功均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B项错误；由hν＝W＋Ek，逸出功W＝3.1 eV可知，若入射光子能量为5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为1.9 eV，C项正确；相对光强越强，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，故D项正确．

[答案] B

【题组突破】角度1 对光电效应规律的理解

1．1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是 ( )

A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应 B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比

D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属一定发生光电效应

解析：选A.根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，故A正确，D错误；根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B错误；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C错误．

角度2 光电效应方程和图象问题 2．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已

－34

知普朗克常量h＝6.63×10J·s.

(1)图甲中电极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，则铷的截止

频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；

14

(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×10Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________ J.

解析：(1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极．

14－34

(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×10Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10×5.1514－19

×10J≈3.41×10J.

14

(3)当入射光的频率为ν＝7.00×10Hz时，由Ek＝hν－hνc得，光电子的最大初动能

－3414－19

为Ek＝6.63×10×(7.00－5.15)×10J≈1.23×10J.

答案：(1)阳极

1414

(2)5.15×10[(5.12～5.18)×10均视为正确]

－19－19

3．41×10[(3.39～3.43)×10均视为正确]

－19－19

(3)1.23×10[(1.21～1.25)×10均视为正确]

解决光电效应类问题的“3点注意”

注意1：决定光电子最大初动能大小的是入射光的频率，决定光电流大小的是入射光光强的大小．

注意2：由光电效应发射出的光电子由一极到达另一极，是电路中产生光电流的条件． 注意3：明确加在光电管两极间的电压对光电子起到了加速作用还是减速作用．