專題4.2光子的認(rèn)識、光電效應(yīng)的圖像分析【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1光子】 【題型2I-U圖像】 【題型3Ek-ν圖像】 【題型4Uc-ν圖像】 【題型5圖像中的對比問題】 【題型6圖像綜合】 【題型1光子】【例1】在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中，所用激光的波長λ=6.4×10-7m，每個激光脈沖的能量E=1.5×10-2J．求每個脈沖中的光子數(shù)目．（已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s，光速c=3×108m/s．計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字）【變式1-1】2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100nm（1nm=10–9m）附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖．大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用．一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎．據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為（取普朗克常量h=6.6×10–34J·s，真空光速c=3×108m/s）A．10–21J B．10–18J C．10–15J D．10–12J【變式1-2】光刻機是制造芯片的核心裝備，利用光源發(fā)出的紫外線，將精細(xì)圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片。為提高光刻機清晰投影最小圖像的能力，在透鏡組和硅片之間充有液體。紫外線進入液體后與其在真空中相比（）A．波長變短 B．光子能量增加 C．頻率降低 D．傳播速度增大【變式1-3】（多選）某半導(dǎo)體激光器發(fā)射波長為1.5×10-6m，功率為5.0×10-3W的連續(xù)激光．已知可見光波長的數(shù)量級為10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，該激光器發(fā)出的A．是紫外線 B．是紅外線C．光子能量約為1.3×10-18J D．光子數(shù)約為每秒3.8×1016個【題型2I-U圖像】【例2】如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s。結(jié)合圖像，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能。(2)該陰極材料的極限波長?！咀兪?-1】為防范新冠病毒蔓延，額溫槍成為重要的防疫裝備。有一種紅外測溫儀的原理是：任何物體的溫度在高于絕對零度(－273℃)時都會向外發(fā)出紅外線，額溫槍通過紅外線照射到溫度傳感器，發(fā)生光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，計算出溫度數(shù)據(jù)。已知人的體溫正常時能輻射波長為10μm的紅外線，如圖甲所示，用該紅外線照射光電管的陰極K時，電路中有光電流產(chǎn)生，實驗得到的電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知h＝6.63×10－34J·s，e＝1.6×10－19C，則()A．波長為10μm的紅外線在真空中的頻率為3×1014HzB．將圖甲的電源反接，一定不會產(chǎn)生電信號C．由圖乙數(shù)據(jù)可知，該光電管的陰極金屬逸出功約為0.1eVD．若人體溫度升高，則輻射紅外線的強度減弱，光電管轉(zhuǎn)換成的光電流減小【變式2-2】(多選)如圖甲為研究光電效應(yīng)的實驗裝置，用頻率為ν的單色光照射光電管的陰極K，得到光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖線如圖乙所示，已知電子電荷量的絕對值為e，普朗克常量為h，則()A.測量遏止電壓Uc時開關(guān)S應(yīng)扳向“1”B.只增大光照強度時，圖乙中Uc的值會增大C.只增大光照強度時，圖乙中I0的值會減小D.陰極K所用材料的極限頻率為eq\f(hν－eUc,h)【變式2-3】(多選)根據(jù)下列圖像所反映的物理現(xiàn)象進行分析判斷，說法正確的是()A．圖甲中對應(yīng)的三種光中“黃光(強)”的光子能量最強B．根據(jù)圖甲分析可知若用橙光照射同一實驗裝置可能沒有光電流產(chǎn)生C．圖乙中現(xiàn)象說明光子不僅具有能量也具有動量D．圖丙中現(xiàn)象說明電子具有波動性，可運用波動規(guī)律確定電子通過雙縫后的具體位置【題型3Ek-ν圖像】【例3】(多選)某同學(xué)在研究某金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象時，發(fā)現(xiàn)該金屬逸出光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。若圖線在橫、縱坐標(biāo)軸上的截距分別為a和－b，已知電子所帶電荷量為e，由圖線可以得到()A.該金屬的逸出功為零B.普朗克常量為eq\f(b,a)，單位為J·HzC.當(dāng)入射光的頻率為2a時，逸出光電子的最大初動能為bD.當(dāng)入射光的頻率為3a時，遏止電壓為eq\f(2b,e)【變式3-1】(多選)如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，由圖像可知()A．該金屬的逸出功為EB．入射光頻率為eq\f(ν0,2)時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eq\f(E,2)C．入射光頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2ED．該圖線的斜率表示普朗克常量h【變式3-2】光電效應(yīng)實驗，得到光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。普朗克常量、金屬材料的逸出功分別為()A.eq\f(b,a)，b B.eq\f(b,a)，eq\f(1,b)C.eq\f(a,b)，b D.eq\f(a,b)，eq\f(1,b)【變式3-3】用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，圖線與橫軸的交點坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點坐標(biāo)為(0，－b)，下列說法中正確的是()A．普朗克常量為h＝eq\f(a,b)B．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電流表G的示數(shù)不為零C．僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能將增大D．保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變【題型4Uc-ν圖像】【例4】下表是按照密立根的方法進行光電效應(yīng)實驗時得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率ν的幾組數(shù)據(jù)。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878ν/1014Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel描點連線，可得直線方程，如圖所示。則這種金屬的截止頻率約為()A．3.5×1014Hz B．4.3×1014HzC．5.5×1014Hz D．6.0×1014Hz【變式4-1】用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實驗裝置示意圖如圖甲所示，實驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，圖線與橫軸交點的橫坐標(biāo)為5.15×1014Hz。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。則下列說法中正確的是()A．欲測遏止電壓，應(yīng)選擇電源左端為正極B．當(dāng)電源左端為正極時，滑動變阻器的滑片向右滑動，電流表的示數(shù)持續(xù)增大C．增大照射光的強度，產(chǎn)生的光電子的最大初動能一定增大D．如果實驗中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek＝1.2×10－19J【變式4-2】利用如圖甲所示的電路完成光電效應(yīng)實驗，金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系如圖乙所示，圖乙中U1、ν1、ν0均已知，電子電荷量用e表示。入射光頻率為ν1時，下列說法正確的是()A.光電子的最大初動能Ek＝eU1－h(huán)ν0B.由Uc－ν圖像可求得普朗克常量h＝eq\f(eU1,ν1－ν0)C.滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中電流表示數(shù)一直增加D.把電源正負(fù)極對調(diào)之后，滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中電流表示數(shù)一直增加【變式4-3】在某次光電效應(yīng)實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為________，所用材料的逸出功可表示為________。【題型5圖像中的對比問題】【例5】(多選)對于鈉和鈣兩種金屬，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系如圖4所示.用h、e分別表示普朗克常量和電子電荷量，則()A.鈉的逸出功小于鈣的逸出功B.圖中直線的斜率為eq\f(h,e)C.在得到這兩條直線時，必須保證入射光的光強相同D.若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動能，則照射到鈉的光頻率較高【變式5-1】如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應(yīng)探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變化關(guān)系的圖像是()【變式5-2】[多選]用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應(yīng)實驗，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，遏止電壓為Uc，電子的電荷量為e，則下列說法正確的是()A．甲光的強度大于乙光的強度B．甲光的頻率大于乙光的頻率C．甲光照射時產(chǎn)生的光電子初動能均為eUcD．乙光的頻率為eq\f(W0＋eUc,h)【變式5-3】如圖所示為用某金屬研究光電效應(yīng)規(guī)律得到的光電流隨電壓變化關(guān)系的圖像，用單色光1和單色光2分別照射該金屬時，逸出的光電子的最大初動能分別為Ek1和Ek2，普朗克常量為h，則下列說法正確的是()A.Ek1＞Ek2B.單色光1的頻率比單色光2的頻率高C.增大單色光1的強度，其遏止電壓會增大D.單色光1和單色光2的頻率之差為eq\f(Ek1－Ek2,h)【題型6圖像綜合】【例6】[多選]1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說。在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個圖像中，下列說法正確的是()A．圖1中，當(dāng)紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗電器帶負(fù)電B．圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖像中可以看出，電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關(guān)C．圖3中，若電子電荷量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Uc-ν圖像可求得普朗克常量的表達式為h＝eq\f(U1e,ν1－νc)D．圖4中，由光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像可知該金屬的逸出功為E或hν0【變式6-1】如圖所示，甲、乙、丙、丁是關(guān)于光電效應(yīng)的四個圖像，以下說法正確的是（）A．由圖甲可求得普朗克常量B．由圖乙可知虛線對應(yīng)金屬的逸出功比實線對應(yīng)金屬的逸出功大C．由圖丙可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大D．由圖丁可知電壓越高，則光電流越大【變式6-2】研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗裝置如圖所示，以頻率為ν的光照射光電管陰極K時，有光電子產(chǎn)生．由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運動．光電流i由圖中電流計G測出．反向電壓U由電壓表V測出，且遏止電壓為Uc.在下列表示光電效應(yīng)實驗規(guī)律的圖象中，錯誤的是()【變式6-3】小明同學(xué)用如圖所示的實驗裝置測量普朗克常量和某金屬的逸出功，通過改變?nèi)肷涔獾念l率并測出對應(yīng)的遏止電壓U繪制圖像如圖甲所示，已知電子所帶電荷量大小是。（1）普朗克常量h=______，此金屬的逸出功W=______。（用e、、、、表示）（2）另一同學(xué)用小明同學(xué)的數(shù)據(jù)繪制（其中I為Ｇ的讀數(shù)）圖線如圖乙中d所示。他用相同實驗裝置，但只增大入射光強，則此時圖線應(yīng)是圖乙中的______（填“a”“b”或“c”）。

參考答案【題型1光子】【例1】在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中，所用激光的波長λ=6.4×10-7m，每個激光脈沖的能量E=1.5×10-2J．求每個脈沖中的光子數(shù)目．（已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s，光速c=3×108m/s．計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字）【答案】光子能量，光子數(shù)目n=，代入數(shù)據(jù)得n=5×1016【詳解】每個光子的能量為，每個激光脈沖的能量為E，所以每個脈沖中的光子個數(shù)為：，聯(lián)立且代入數(shù)據(jù)解得：．【變式1-1】2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100nm（1nm=10–9m）附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖．大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用．一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎．據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為（取普朗克常量h=6.6×10–34J·s，真空光速c=3×108m/s）A．10–21J B．10–18J C．10–15J D．10–12J【答案】B【詳解】一個處于極紫外波段的光子的能量約為，由題意可知，光子的能量應(yīng)比電離一個分子的能量稍大，因此數(shù)量級應(yīng)相同，故選B．【變式1-2】光刻機是制造芯片的核心裝備，利用光源發(fā)出的紫外線，將精細(xì)圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片。為提高光刻機清晰投影最小圖像的能力，在透鏡組和硅片之間充有液體。紫外線進入液體后與其在真空中相比（）A．波長變短 B．光子能量增加 C．頻率降低 D．傳播速度增大【答案】A【詳解】紫外線進入液體后與真空相比，頻率不變，傳播速度減小，根據(jù)可知波長變短；根據(jù)可知，光子能量不變。故選A?！咀兪?-3】（多選）某半導(dǎo)體激光器發(fā)射波長為1.5×10-6m，功率為5.0×10-3W的連續(xù)激光．已知可見光波長的數(shù)量級為10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，該激光器發(fā)出的A．是紫外線 B．是紅外線C．光子能量約為1.3×10-18J D．光子數(shù)約為每秒3.8×1016個【答案】BD【詳解】波長的大小大于可見光的波長，屬于紅外線．故A錯誤，B正確．光子能量．故C錯誤．每秒鐘發(fā)出的光子數(shù)．故D正確．故選BD．【題型2I-U圖像】【例2】如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s。結(jié)合圖像，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能。(2)該陰極材料的極限波長。解析：(1)光電流達到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù)n＝eq\f(Im,e)＝eq\f(0.64×10－6,1.6×10－19)(個)＝4.0×1012(個)光電子的最大初動能為：Ekm＝eU0＝1.6×10－19C×0.6V＝9.6×10－20J。(2)設(shè)陰極材料的極限波長為λ0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ekm＝heq\f(c,λ)－h(huán)eq\f(c,λ0)，代入數(shù)據(jù)得λ0＝0.66μm。答案：(1)4.0×1012個9.6×10－20J(2)0.66μm【變式2-1】為防范新冠病毒蔓延，額溫槍成為重要的防疫裝備。有一種紅外測溫儀的原理是：任何物體的溫度在高于絕對零度(－273℃)時都會向外發(fā)出紅外線，額溫槍通過紅外線照射到溫度傳感器，發(fā)生光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，計算出溫度數(shù)據(jù)。已知人的體溫正常時能輻射波長為10μm的紅外線，如圖甲所示，用該紅外線照射光電管的陰極K時，電路中有光電流產(chǎn)生，實驗得到的電流隨電壓變化的圖像如圖乙所示，已知h＝6.63×10－34J·s，e＝1.6×10－19C，則()A．波長為10μm的紅外線在真空中的頻率為3×1014HzB．將圖甲的電源反接，一定不會產(chǎn)生電信號C．由圖乙數(shù)據(jù)可知，該光電管的陰極金屬逸出功約為0.1eVD．若人體溫度升高，則輻射紅外線的強度減弱，光電管轉(zhuǎn)換成的光電流減小解析：選C波長為10μm的紅外線在真空中的頻率為ν＝eq\f(c,λ)＝3×1013Hz，故A錯誤；由題圖甲可知，當(dāng)電源反接時，電子受到的力向右，因為電子有一定的初動能，當(dāng)所加電壓小于遏止電壓時，就會有電子到達A極板，此時有電信號，故B錯誤；當(dāng)加的反向電壓大于遏止電壓時，沒有電信號，由題圖乙可知，遏止電壓為0.02V，故最大初動能Ek＝eUc＝0.02eV，由光電效應(yīng)方程，有Ek＝hν－W逸，可得W逸≈0.1eV，故C正確；若人體溫度升高，則輻射紅外線的強度增強，光電管轉(zhuǎn)換成的光電流增大，故D錯誤?！咀兪?-2】(多選)如圖甲為研究光電效應(yīng)的實驗裝置，用頻率為ν的單色光照射光電管的陰極K，得到光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖線如圖乙所示，已知電子電荷量的絕對值為e，普朗克常量為h，則()A.測量遏止電壓Uc時開關(guān)S應(yīng)扳向“1”B.只增大光照強度時，圖乙中Uc的值會增大C.只增大光照強度時，圖乙中I0的值會減小D.陰極K所用材料的極限頻率為eq\f(hν－eUc,h)答案AD解析測量遏止電壓時應(yīng)在光電管兩端加反向電壓，即開關(guān)S應(yīng)扳向“1”，故A正確；圖乙中I0的值表示飽和光電流，增大光照強度時，飽和光電流增大，故C錯誤；由動能定理得eUc＝Ek，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可得W0＝hν－eUc，則陰極K所用材料的極限頻率為ν0＝eq\f(W0,h)＝eq\f(hν－eUc,h)，圖乙中Uc的值與光照強度無關(guān)，故B錯誤，D正確。如圖為a、【變式2-3】(多選)根據(jù)下列圖像所反映的物理現(xiàn)象進行分析判斷，說法正確的是()A．圖甲中對應(yīng)的三種光中“黃光(強)”的光子能量最強B．根據(jù)圖甲分析可知若用橙光照射同一實驗裝置可能沒有光電流產(chǎn)生C．圖乙中現(xiàn)象說明光子不僅具有能量也具有動量D．圖丙中現(xiàn)象說明電子具有波動性，可運用波動規(guī)律確定電子通過雙縫后的具體位置解析：選BC因為藍光的遏止電壓最大，根據(jù)hν－W＝eUc，則題圖甲中對應(yīng)的三種光中“藍光”的光子能量最強，A錯誤；因為橙光的頻率比上面兩種光的小，根據(jù)題圖甲分析可知若用橙光照射同一實驗裝置可能沒有光電流產(chǎn)生，B正確；題圖乙中現(xiàn)象說明光子不僅具有能量也具有動量，C正確；題圖丙中現(xiàn)象說明電子具有波動性，不能運用波動規(guī)律確定電子通過雙縫后的具體位置，因為電子波為概率波，無法確定單個電子的運動位置，D錯誤?！绢}型3Ek-ν圖像】【例3】(多選)某同學(xué)在研究某金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象時，發(fā)現(xiàn)該金屬逸出光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。若圖線在橫、縱坐標(biāo)軸上的截距分別為a和－b，已知電子所帶電荷量為e，由圖線可以得到()A.該金屬的逸出功為零B.普朗克常量為eq\f(b,a)，單位為J·HzC.當(dāng)入射光的頻率為2a時，逸出光電子的最大初動能為bD.當(dāng)入射光的頻率為3a時，遏止電壓為eq\f(2b,e)答案CD解析根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，橫截距表示該金屬的截止頻率，可知該金屬的逸出功不為零，故A錯誤；圖線的斜率k＝eq\f(b,a)表示普朗克常量，單位為J/Hz，故B錯誤；由圖可知W0＝b，ha＝W0,則當(dāng)入射光的頻率為2a時，逸出光電子的最大初動能為Ek＝h·2a－W0＝b，選項C正確；當(dāng)入射光的頻率為3a時，則Ek＝h·3a－W0＝2b，由eU遏＝Ek可得U遏＝eq\f(2b,e)，選項D正確?！咀兪?-1】(多選)如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，由圖像可知()A．該金屬的逸出功為EB．入射光頻率為eq\f(ν0,2)時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eq\f(E,2)C．入射光頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2ED．該圖線的斜率表示普朗克常量h解析：選AD根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程hν－W＝Ek，由圖像可知，縱坐標(biāo)的截距表示W(wǎng)，該圖線的斜率表示普朗克常量h，所以該金屬的逸出功為E，A、D正確；由圖像可知，金屬的極限頻率為ν0，所以入射光頻率為eq\f(ν0,2)時，不能發(fā)生光電效應(yīng)，B錯誤；由于hν0＝W＝E，入射光頻率為2ν0時，代入公式解得Ek＝h·2ν0－W＝h·ν0＝E，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E，C錯誤?！咀兪?-2】光電效應(yīng)實驗，得到光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。普朗克常量、金屬材料的逸出功分別為()A.eq\f(b,a)，b B.eq\f(b,a)，eq\f(1,b)C.eq\f(a,b)，b D.eq\f(a,b)，eq\f(1,b)答案A解析根據(jù)Ek＝hν－W0得縱軸截距的絕對值等于金屬的逸出功，即W0＝b，圖線的斜率k＝h＝eq\f(b,a)，故A正確，B、C、D錯誤?！咀兪?-3】用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，圖線與橫軸的交點坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點坐標(biāo)為(0，－b)，下列說法中正確的是()A．普朗克常量為h＝eq\f(a,b)B．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電流表G的示數(shù)不為零C．僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能將增大D．保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變解析：選B由hν＝W0＋Ek，變形得Ek＝hν－W0，可知圖線的斜率為普朗克常量，即h＝eq\f(b,a)，故A錯誤；斷開開關(guān)S后，初動能大的光電子，也可能達到陽極，所以電流表G的示數(shù)不為零，故B正確；只有增大入射光的頻率，才能增大光電子的最大初動能，與光的強度無關(guān)，故C錯誤；保持照射光強度不變，僅提高照射光頻率，單個光子的能量增大，而光的強度不變，那么光子數(shù)一定減少，發(fā)出的光電子數(shù)也減少，電流表G的示數(shù)要減小，故D錯誤?！绢}型4Uc-ν圖像】【例4】下表是按照密立根的方法進行光電效應(yīng)實驗時得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率ν的幾組數(shù)據(jù)。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878ν/1014Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel描點連線，可得直線方程，如圖所示。則這種金屬的截止頻率約為()A．3.5×1014Hz B．4.3×1014HzC．5.5×1014Hz D．6.0×1014Hz解析：選B遏止電壓為零時，入射光的頻率等于截止頻率，根據(jù)方程Uc＝0.3973eq\f(ν,1014)－1.7024，當(dāng)Uc＝0解得ν＝4.3×1014Hz，B正確?！咀兪?-1】用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實驗裝置示意圖如圖甲所示，實驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，圖線與橫軸交點的橫坐標(biāo)為5.15×1014Hz。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。則下列說法中正確的是()A．欲測遏止電壓，應(yīng)選擇電源左端為正極B．當(dāng)電源左端為正極時，滑動變阻器的滑片向右滑動，電流表的示數(shù)持續(xù)增大C．增大照射光的強度，產(chǎn)生的光電子的最大初動能一定增大D．如果實驗中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek＝1.2×10－19J解析：選D用題圖甲所示的實驗裝置測量銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，光電管左端是陽極，則電源左端為負(fù)極，A錯誤；當(dāng)電源左端為正極時，將滑動變阻器的滑片向右滑動的過程中，剛開始電壓增大，光電流增大，當(dāng)光電流達到飽和值，不再增大，即電流表讀數(shù)的變化是先增大，后不變，B錯誤；光電子的最大初動能與入射光的頻率和金屬的逸出功有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，C錯誤；根據(jù)題圖乙可知，銣的截止頻率νc＝5.15×1014Hz，根據(jù)hνc＝W0，該金屬的逸出功大小W0＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，當(dāng)入射光的頻率為ν＝7.00×1014Hz時，則最大初動能為Ek＝6.63×10－34×7.0×1014J－3.41×10－19J≈1.2×10－19J，D正確。【變式4-2】利用如圖甲所示的電路完成光電效應(yīng)實驗，金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系如圖乙所示，圖乙中U1、ν1、ν0均已知，電子電荷量用e表示。入射光頻率為ν1時，下列說法正確的是()A.光電子的最大初動能Ek＝eU1－h(huán)ν0B.由Uc－ν圖像可求得普朗克常量h＝eq\f(eU1,ν1－ν0)C.滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中電流表示數(shù)一直增加D.把電源正負(fù)極對調(diào)之后，滑動變阻器的滑片P向N端移動過程中電流表示數(shù)一直增加答案B解析依題得，光電子的最大初動能為Ek＝eU1，故A錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝W0＋Ek，其中W0＝hν0，可得普朗克常量為h＝eq\f(eU1,ν1－ν0)，故B正確；無論電源正負(fù)極如何，電流表示數(shù)不能一直增加，故C、D錯誤。【變式4-3】在某次光電效應(yīng)實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為________，所用材料的逸出功可表示為________。解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0及Ekm＝eUc得Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，故eq\f(h,e)＝k，b＝－eq\f(W0,e)，得h＝ek，W0＝－eb。答案：ek－eb【題型5圖像中的對比問題】【例5】(多選)對于鈉和鈣兩種金屬，其遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系如圖4所示.用h、e分別表示普朗克常量和電子電荷量，則()A.鈉的逸出功小于鈣的逸出功B.圖中直線的斜率為eq\f(h,e)C.在得到這兩條直線時，必須保證入射光的光強相同D.若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動能，則照射到鈉的光頻率較高答案AB解析根據(jù)Uce＝Ek＝hν－W0，即Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，則由題圖可知鈉的逸出功小于鈣的逸出功，選項A正確；題圖中直線的斜率為eq\f(h,e)，選項B正確；在得到這兩條直線時，與入射光的光強無關(guān)，選項C錯誤；根據(jù)Ek＝hν－W0，若這兩種金屬產(chǎn)生的光電子具有相同的最大初動能，則照射到鈉的光頻率較低，選項D錯誤.【變式5-1】如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應(yīng)探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變化關(guān)系的圖像是()解析：選C根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知光電子到達A極時動能的最大值Ekm＝eU＋hν－h(huán)ν截止，可知Ekm-U圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因ν1<ν2，則圖像C正確，A、B、D錯誤?！咀兪?-2】[多選]用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應(yīng)實驗，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，遏止電壓為Uc，電子的電荷量為e，則下列說法正確的是()A．甲光的強度大于乙光的強度B．甲光的頻率大于乙光的頻率C．甲光照射時產(chǎn)生的光電子初動能均為eUcD．乙光的頻率為eq\f(W0＋eUc,h)解析：選AD根據(jù)光的強度越強，則光電子數(shù)目越多，對應(yīng)的光電流越大，即可判定甲光的強度較大，選項A正確；由光電效應(yīng)方程eq\f(1,2)mv2＝hν－W0，eq\f(1,2)mv2＝Uce，由題圖可知，甲、乙的截止電壓相同，故甲、乙的頻率相同，選項B錯誤；甲光照射時產(chǎn)生的光電子的最大初動能均為eUc，選項C錯誤；根據(jù)eq\f(1,2)mv2＝hν－W0＝Uce，可得ν＝eq\f(Uce＋W0,h)，選項D正確?！咀兪?-3】如圖所示為用某金屬研究光電效應(yīng)規(guī)律得到的光電流隨電壓變化關(guān)系的圖像，用單色光1和單色光2分別照射該金屬時，逸出的光電子的最大初動能分別為Ek1和Ek2，普朗克常量為h，則下列說法正確的是()A.Ek1＞Ek2B.單色光1的頻率比單色光2的頻率高C.增大單色光1的強度，其遏止電壓會增大D.單色光1和單色光2的頻率之差為eq\f(Ek1－Ek2,h)答案D解析由于Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2，且Uc1＜Uc2，所以Ek1＜Ek2，選項A錯誤；由Ek＝hν－W0可知ν＝eq\f(eUc＋W0,h)，所以單色光1的頻率比單色光2的頻率低，選項B錯誤；只增大照射光的強度，光電子的最大初動能不變，因此遏止電壓不變，選項C錯誤；Ek1＝hν1－W0，Ek2＝hν2－W0，得ν1－ν2＝eq\f(Ek1－Ek2,h)，選項D正確。【題型6圖像綜合】【例6】[多選]1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說。在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個圖像中，下列說法正確的是()A．圖1中，當(dāng)紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗電器帶負(fù)電B．圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖像中可以看出，電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關(guān)C．圖3中，若電子電荷量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Uc-ν圖像可求得普朗克常量的表達式為h＝eq\f(U1e,ν1－νc)D．圖4中，由光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像可知該金屬的逸出功為E或hν0解析：選CD用紫外線燈發(fā)出的紫外線照射鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，則驗電器的金屬球和金屬指針帶正電，故選項A錯誤；由題圖可知電壓相同時，光照越強，光電流越大，只能說明光電流強度與光的強度有關(guān)，遏止電壓只與入射光的