2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练
光电效应
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目录
热点题型一 光电效应现象和光电效应方程的应用 .............................................................................................. 1 热点题型二 光电效应的图象问题 ......................................................................................................................... 3
（一）对Ek－ν图象的理解 .............................................................................................................................. 4 （二）对I－U图象的理解 ............................................................................................................................... 5 （三）对Uc－ν图象的理解 ............................................................................................................................. 7 热点题型三 对光的波粒二象性的理解 ................................................................................................................. 8 【题型演练】 ............................................................................................................................................................. 9
【题型归纳】
热点题型一 光电效应现象和光电效应方程的应用 1．对光电效应的四点提醒
(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率． (2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光． (3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关． (4)光电子不是光子，而是电子． 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． 3．定量分析时应抓住三个关系式 (1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0. (2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc. (3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc. 4．区分光电效应中的四组概念
(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发
射出来的电子，其本质是电子．
(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：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．
(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，这个饱和值是饱和光电流，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．
【例1】(2018·高考全国卷Ⅱ)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·s1.能使锌产生光电效应的单色光的最
－
低频率约为( ) A．1×1014 Hz C．2×1015 Hz 【答案】B
cc【解析】设单色光的最低频率为v0，由Ek＝hv－W0知Ek＝hv1－W0,0＝hv0－W0，又知v1＝，整理得v0＝－λλEk
，代入数据解得v0≈8×1014 Hz. h
【变式1】．(2019·山东泰安检测)如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电 路中有光电流，则
( )
B．8×1014 Hz D．8×1015 Hz
A．若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大 B．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生
C．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流 D．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流 【答案】D
【解析】光电流的强度与入射光的强度有关，当光越强时，光电子数目会增多，初始时电压增加光电流可能会增加，当达到饱和光电流后，再增大电压，光电流不会增大，故A错误；将电路中电源的极性反接，
电子受到电场阻力，到达A极的数目会减小，则电路中电流会减小，甚至没有电流，故B错误；波长为λ1(λ1>λ0)的光的频率有可能大于极限频率，电路中可能有光电流，故C错误；波长为λ2(λ2<λ0)的光的频率一定大于极限频率，电路中一定有光电流，故D正确．
【变式2】(2017·高考全国卷Ⅲ)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
C．若Ua
【解析】 由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0，又由动能定理有Ekm＝eUc，当νa>νb时，Eka>Ekb，Ua>Ub，A错误，B正确；若Ua 热点题型二 光电效应的图象问题 图象名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值 W0＝|－E|＝E ③普朗克常量：图线的斜率k＝h 颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 ①遏止电压Uc1、Uc2 ②饱和光电流 流与电压的关系 ③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2 ②饱和光电流Im：电流的最大值 ③最大初动能：Ekm＝eUc 最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 颜色不同时，光电 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 （一）对Ek－ν图象的理解 由Ek－ν图象可以得到的信息 ①截止频率νc：图线与横轴的交点 ②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压) (1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc. (2)逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值E＝W0. (3)普朗克常量：图线的斜率k＝h. 【例2】．(2019·南平市检测)用如图甲所示的装置研究光电效应现象．闭合电键S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是 ( ) aA．普朗克常量为h＝ b B．断开电键S后，电流表G的示数不为零 C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大 D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变 【答案】 B b 【解析】 由hν＝W0＋Ek，变形得Ek＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h＝，故A错误；断 a开电键S后，仍有光电子产生，所以电流表G的示数不为零，故B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光子数也减少，电流表G的示数要减小， 故D错误． 【变式1】(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知( ) A．该金属的截止频率为4.27×1014 Hz B．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz C．该图线的斜率表示普朗克常量 D．该金属的逸出功为0.5 eV 【答案】AC 【解析】图线在横轴上的截距为截止频率，A正确、B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，可知图线的斜6.63×1034×4.27×1014率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为：W0＝hν0＝ eV≈1.77 eV，D错误． － 1.6×1019－ 【变式2】.(多选)(2019·山东天成大联考)某种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν 的关系如图所示，E、ν0为已知量，由图线信息可知( ) A．逸出功W0＝E B．图象的斜率表示普朗克常量的倒数 C．图中E与ν0的值与入射光的强度、频率均无关 D．若入射光频率为3ν0，则光电子的最大初动能为3E 【答案】AC 【解析】根据光电效应方程有Ek＝hν－W0，根据数学函数知图象与纵坐标的交点表示逸出功，所以逸出功W0＝E，图象的斜率表示普朗克常量，故A正确，故B错误；逸出功和极限频率的大小与入射光的强度、频率均无关，由金属本身决定，故C正确；根据光电效应方程：Ek＝hν－W0，当入射光频率为3ν0，则光电子的最大初动能为2E，故D错误． （二）对I－U图象的理解 由I－U图象可以得到的信息
2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练 光电效应(解析版)
