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)

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E k－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：E k＝hν－W0.

(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.

(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·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

【答案】B

【解析】设单色光的最低频率为v 0，由E k ＝hv －W 0知E k ＝hv 1－W 0,0＝hv 0－W 0，又知v 1＝c λ，整理得v 0＝c λ

－E k h

，代入数据解得v 0≈8×1014 Hz. 【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 ( )

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U a和U b、光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普朗克常量．下列说法正确的是()

A．若νa>νb，则一定有U aνb，则一定有E k a>E k b

C．若U aνb，则一定有hνa－E k a>hνb－E k b

【答案】BC

【解析】由爱因斯坦光电效应方程E km＝hν－W0，又由动能定理有E km＝eU c，当νa>νb时，E k a>E k b，U a>U b，A错误，B正确；若U a

热点题型二光电效应的图象问题

与的关①极限频率：图线与

②逸出功：图线与

W

③普朗克常量：图线的斜率

强度不

光电流与

②饱和光电流

③最大初动能：

光电

①遏止电压

②饱和光电流

③最大初动能

与入

的关系

①截止频率

②遏止电压

③普朗克常量

即

（一）对E k－ν图象的理解

由E k－ν图象可以得到的信息

(1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc.

(2)逸出功：图线与E k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E k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()

A．普朗克常量为h＝

a

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

【解析】由hν＝W0＋E k，变形得E k＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h＝

b

a，故A错误；断开电键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，