第一部分 第二章 第一节
基础达标
1．某单色光照射某金属时不能发生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是( )
A．延长光照时间
B．增大光的强度
C．换用波长较短的光照射
D．换用频率较低的光照射
【答案】C
【解析】由光电效应规律可知，能不能发生光电效应，是由入射光的频率与极限频率的关系决定的，入射光频率必须大于或等于极限频率．波长较短的光频率高，当高于或等于极限频率时就能发生光电效应，故C选项正确．
2．用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较弱的白光照射该金属，则( )
A．可能不发生光电效应
B．逸出光电子的时间明显变长
C．逸出光电子的最大初动能不变
D．单位时间逸出光电子的数目变多
【答案】C
【解析】由于白光内含紫光，所以白光照射金属时能发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变，又因为光强变弱所以单位时间内逸出光电子的数目变少，故C选项正确．
3．(2019年海淀模拟)右图为X射线管的结构示意图，E为灯丝电源．要使射线管发出X射线，须在K、A两电极间加上几万伏的直流高压，则( )
A．高压电源正极应接在P点，X射线从K极发出
B．高压电源正极应接在P点，X射线从A极发出
C．高压电源正极应接在Q点，X射线从K极发出
D．高压电源正极应接在Q点，X射线从A极发出
【答案】D
【解析】E为灯丝电源，对灯丝加热，灯丝放出电子，电子速度是很小的，要使电子到达阳极A，并高速撞击A，使原子的内层电子受到激发才能发出X射线．因此，K、A之间应有使电子加速的电场，故Q应接高压电源正极．D正确．
4．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )
A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生
B．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比
C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 s
D．发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比
【答案】D
【解析】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，即入射光的波长小于极限波长，才能发生光电效应．故A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，可知光电子的最大初动能与频率不成正比，与光的强度无关．故B错误；光电子的发射时间不超过10－9 s，具有瞬时性，故C错误；入射光的强度越强，单位时间内射到金属上的光子数就越多，发射出光电子数越多，则形成的光电流越大，所以光电流强度与入射光的强度成正比．故D正确．故选D．
5．(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )
A．增大入射光的强度，光电流增大
B．减小入射光的强度，光电效应现象消失
C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大
【答案】AD
【解析】由光子说可知，光强度增大，单位时间入射的光子数变多，所以光电流强度也变大，根据爱因斯坦的光电效应方程可知，如果增大入射光的频率，那么最大初动能增加．
6．(多选)研究光电效应的电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，完全错误的是( )
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
【答案】AD
【解析】频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以遏止电压相同；饱和电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和电流越大．只有图象③正确，故选A、D．
7．(多选)如图所示，电路中各元件完好，光照射到阴极K.灵敏电流计没有示数，其可能原因是( )
A．入射光强度太弱
B．入射光的频率太小
C．光照时间短
D．电源正负极接反
【答案】BD
【解析】题图所示电路中形成电流需要两个条件：一是阴极K在光照射下有光电子逸出，二是逸出的光电子应该能在电路中定向移动到达阳极A．光电子的逸出取决于入射光的频率ν，只有入射光的频率大于截止频率νc时才有光电子逸出，与入射光的强度和时间无关，A、C错，B对；光电子能否达到阳极A，取决于光电子的初动能大小和两极间所加电压的正负和大小共同决定，一旦电源接反了且电压大于遏止电压，即使具有最大初动能的光电子也不能达到阳极，即使发生了光电效应现象，电路中也不会有光电流，D对，所以正确选项为B、D．
能力提升
8．两种单色光a和b，a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射该金属时没有光电子逸出，则________．
A．在真空中，a光的频率高
B．在真空中，a光的传播速度较大
C．在水中，a光的波长较短
D．在真空中，b光光子的能量较大
E．在水中，b光的折射率较小
【答案】ACE
【解析】a光照射金属有光电子逸出，而b光照射该金属时没有光电子逸出，说明a光的频率高，在真空中，a光光子的能量较大，而传播速度是相同的，故A对，B、D错；在水中，因为a光频率高，所以a光的折射率较大，由n＝知，a光在水中传播速度较小，由v＝λν知，a光的波长较小，故C、E正确．
9．用同一束单色光，在同一条件下，先后照射锌片和银片，都能产生光电效应．在这两个过程，对下列四个物理量中，一定相同的是________，可能相同的是________，一定不相同的是________．
A．光子的能量 B．金属的逸出功
C．光电子动能 D．光电子最大初动能
【答案】A C BD
【解析】光子的能量由光频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同，逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定，锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功一定不相同．由Ekm＝hν－W，照射光子能量hν相同，逸出功W不同，则电子最大初动能不同．由于光电子吸收光子后到达金属表面的路径不同，途中损失的能量也不同，因而脱离金属时的初动能分布在零到最大初动能之间．所以，在两个不同光电效应的光电子中，有时初动能是可能相等的．
10．利用光电管产生光电流的电路如图所示．电源的正极应该在________(填“a”或“b”)端；若电流表读数为8 μA，则每秒从光电管阴极发射的光电子至少是____________个．(已知电子电荷量为1.6×10－19 C)
【答案】a 5×1013
【解析】由题意知，电路图为利用光电管产生光电流的实验电路图．电管的阴极为K，光电子从K极发射出来要经高电压加速，所以a端应该接电源正极，b端接电源负极．假定从阴极发射出来的光电子全部到达阳极A，则每秒从光电管阴极发射出来的光电子数目为n＝＝＝个＝5×1013个．
课件24张PPT。第一节 光电效应你有没有注意到下面这些事情：江河里的水流源源不断，采沙场上细沙从管道中源源不断流出；乒乓球训练馆中运动员将一堆乒乓球一个一个击出，教室里正在一张一张地播放教学幻片……你有没有发现这两类事有什么规律？一、光电效应与光电流
1．光电效应：物体在光的照射下__________的现象．发射出来的电子叫做________．
2．光电管是利用______________制成的一种常见的光电器件，它可以把________转变成________．
3．光电流：光电管在光的照射下，阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成________称为光电流．发射电子 光电子 光电效应 光信号 电信号 电流 二、光电流的变化
在反向电压一定的情况下，光电流的变化与入射光的________有关，与入射光的________无关，光源强度可以使光电管________单位时间内发射的________数目变化．
三、极限频率
在光电效应中，只有当入射光频率大于某一频率________时，才会产生光电流．ν0称为极限频率，其对应的波长称为极限波长，不同金属物质的极限频率一般________．强度 频率 阴极 光电子 不同 减小 eU eU 光电效应中的“光”是不是特指可见光？
【答案】光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．1．每种金属都有一定的极限频率，当入射光的频率低于极限频率时不管入射光的强度多大、照射时间多长都不会产生光电子，一旦入射光的频率超过极限频率，则不管光有多么弱都会产生光电效应，发出光电子．
2．在发生光电效应的条件下，光电流的大小或单位时间内逸出的光电子数目由光的强度决定．光电效应规律的理解
3．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关．
遏止电压随光的频率的增大而增大，与光的强度无关．
4．随着反向电压的增大，光电流逐渐减小，说明金属中逸出的光电子的初动能是不同的，而光电子的最大初动能与遏止电压是对应的． 例1 关于光电效应的规律，下列说法中正确的是( )
A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大
B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的强度越大，产生的光电子数越多
C．同一频率的光照射不同的金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大
D．对某种金属，入射光波长必须大于某一极限波长，才能产生光电效应
若入射光的频率不变，对于特定的金属，增加光强度，不会增大光电子的最大初动能，但由于光强的增加，入射光的光子的数目增多，因而产生的光电子数目也随之增多，光电流增大，因而B选项正确．故选项A、B正确．
答案：AB【题后反思】对一定的金属来说，逸出功是一定的．入射光的频率越大，光子的能量越大，从金属中逸出的光电子的最大初动能就越大．如果入射光的频率较低，光子的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应，这就是存在极限频率的原因．只有深刻理解逸出功和极限频率的概念，才能从能量转化和守恒的角度理解最大初动能，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关．1．用一束紫外线照射某金属时没有产生光电效应，下列措施中可能产生光电效应的是( )
A.换用强度更大的紫外线照射
B.换用红外线照射
C.换用极限频率较大的金属
D.换用极限波长较大的金属
【答案】D
【解析】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，红外线的频率小于紫外线的频率，紫外线照射不能发生光电效应，换用红外线不能发生光电效应，故A、B选项错误；换用极限频率较大的金属，不能发生光电效应，故C选项错误；根据频率和波长的关系ν＝可知，换用极限波长较大的金属，可以发生光电效应，故D选项正确.1．遏止电压由入射光频率决定，与光强无关
按照光的经典电磁理论，光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压应与光的强度有关，而实验表明：遏止电压由入射光频率决定，与光强无关．
2．存在截止频率
按照光的经典电磁理论，不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率．而实验表明：不同金属有不同的截止频率，入射光频率大于截止频率时才会发生光电效应．光电效应与经典电磁理论的矛盾 例2 关于光电效应，下列几种表述正确的是( )
A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比
B．光电流的强度与入射光的强度无关
C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能要大
D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应解析：金属的逸出功由该金属决定，与入射光的频率无关，光电流的强度与入射光强度成正比，选项A、B错误．不可见光包括能量比可见光大的紫外线、X射线、γ射线，也包括能量比可见光小的红外线、无线电波，选项C错误．正确选项为D.
答案：D
【题后反思】光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值(对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态)．因为光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比．【答案】B
【解析】通过本实验可知，电路中要有光电流，入射光需达到一定频率，低于这个频率便没有光电流产生，因此A选项中，λ<λ0一定有ν>ν0，故电路中一定有光电流，故A错误；由实验结论易知，B正确；若用某光照射时，使光电管发生光电效应，增大正向电压，开始光电流增大，正向电压增大到某值时，可使从阴极逸出的光电子全部到达阳极，此时电路中的光电流达最大值，再增大电压，此后电流不变，故C错误；减弱入射光的强度，可使光电流减小，但只要能发生光电效应，光电流就不可能减为零，D错误．应选B.创新·综合·提高
【题后反思】光学与力学、电磁学结合起来，涉及的知识面较广，难度较大，因此在学习时应切合实际，把握知识的内在联系，培养解题能力．
