鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第6章 第1节 光电效应及其解释学案word含解析

课标要求
1.通过实验，了解光电效应现象。
2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义。
3.能根据实验结论说明光的波粒二象性。
4.知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。
5.体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。
第1节　光电效应及其解释
核心 素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任
1.了解光电效应和光电效应的实验规律及应用。
2.理解光子说，掌握爱因斯坦光电效应方程，并能利用它解决光电效应的有关问题。
3.理解光的波粒二象性，了解光是一种概率波。
1.理解光电效应实验规律与波动理论的矛盾。
2.能用爱因斯坦光子理论对光电效应的实验规律进行解释。 了解光电效应在自动化控制和光电成像等领域的应用。
知识点一　光电效应
1.光电效应现象
在光的照射下电子从物体表面逸出的现象称为光电效应，这种逸出的电子称为光电子。
2.光电效应实验规律
(1)当入射光的频率低于某一频率时，光电流消失，不会产生光电效应，这一频率称为极限频率。极限频率与金属的种类有关。只有当入射光的频率大于或等于极限频率，才会产生光电效应；若入射光的频率小于极限频率，即使增加光的强度或照射时间，也不能产生光电效应。
(2)从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常在10－9 s内。
(3)产生光电效应时，在光照强度不变的情况下，光电流随电压的增大而增大，当电流增大到一定值后，即使电压再增大，电流也不再增加，达到一个饱和值，即为饱和电流。在光频率不变的情况下，入射光越强，单位时间内逸出的电子数也越多，饱和电流越大。
(4)如果施加反向电压，当反向电压大于某一值时，光电流为零，这一电压值称为遏止电压。遏止电压Uc与光电子最大初动能满足的关系为：eUc＝mv。光电子最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关。入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大。
[思考判断]
(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应。(×)
(2)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关。(×)
(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关。(√)
不同金属的极限频率一般不同。
入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬时发射的。
研究光电效应的电路图
知识点二　光电效应的解释与应用
1.光电效应的理论解释
(1)光子说：光是由数量有限的、分立的光子组成的，每一个光子的能量hν。
(2)爱因斯坦光电效应方程
①表达式：hν＝W＋mv2。
②各量的意义：hν为一个光子的能量，W为金属的逸出功，mv2为电子离开金属表面的最大初动能。
2.光电效应的应用
(1)光电开关：控制电路的接通或断开。
(2)光电成像：原理是利用光电效应将光信号转化成电信号，然后再将电信号转化成光信号。例如：红外线成像。
[思考判断]
(1) 爱因斯坦认为光的能量是一份一份的。(√)
(2)逸出功的大小与入射光无关。(√)
(3)光电子的最大初动能与入射光的频率成正比。(×)
爱因斯坦认为在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份的能量为hν。
爱因斯坦光电效应方程实质上是能量守恒方程，电子吸收的光子的能量一部分用来克服引力做功，另一部分以动能的形式体现。
电子从金属中逸出所需克服束缚而消耗的能量的最小值为逸出功，从金属表面逸出的电子消耗的能量最少，逸出时的动能值最大，称为最大初动能。
知识点三　光的波粒二象性
1.光具有波粒二象性：光子既有粒子的特征，又有波的特征。
2.光波是一种概率波。通过双缝后，光子出现在哪个位置，受概率支配。单个光子出现在哪个位置是随机的，因此少量光子形成的光点是无规律的。当有大量光子时，概率大的位置出现的光子多，形成亮条纹；概率小的位置出现的光子少，形成暗条纹。
3.光的波动性和粒子性不是均衡表现的，波长较长时，光子的能量和动量很小，波动性比较明显，波长越长，波动性越明显。光在与电子等物质相互作用时表现为粒子性，在传播过程中更多地表现为波动性。
[思考判断]
(1)光子数量越大，其粒子性越明显。(×)
(2)光电效应说明光具有波动性。(×)
(3)光的波动性和粒子性是统一的，光具有波粒二象性。(√)
光的衍射说明了光具有波动性，而光电效应说明了光具有粒子性。
光是一种概率波，少量光子表现出粒子性，只有大量的光子才能表现出其波动性。
核心要点 　光电效应的理解
[问题探究]
如图甲是研究光电效应现象的装置图，图乙是研究光电效应的电路图，请结合装置图及产生的现象回答下列问题：
(1)在甲图中发现，利用紫外线照射锌板无论光的强度如何变化，验电器都有张角，而用红光照射锌板，无论光的强度如何变化，验电器总无张角，这说明了什么？
(2)在乙图中光电管两端加正向电压，用一定强度的光照射时，若增加电压，电流表示数不变，而光强增加时，同样电压，电流表示数会增大，这说明了什么？
答案　(1)金属能否发生光电效应，决定于入射光的频率，与入射光的强度无关。
(2)发生光电效应时，当入射光频率不变时，飞出的光电子个数只与光的强度有关。
[探究归纳]
1.光电效应实验规律与波动理论的矛盾
(1)能否发生光电效应与入射光的频率有关，与光的强弱无关。波动理论认为光的强度由光波的振幅决定，与频率无关，只要入射光足够强，就应该能发生光电效应。但事实并非如此。
(2)光电子的最大初动能，只与光的频率有关。波动理论认为入射光的强度越大，逸出的光电子的最大初动能越大。
(3)光电效应具有瞬时性：按照波动理论，电子能量的增加应该有个积累过程，大约需要几分钟时间，电子才能逸出金属表面。而实验表明：无论入射光怎样弱，只要能发生光电效应，从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，几乎是瞬时的。
2.爱因斯坦光子理论对光电效应的解释
(1)解释极限频率的存在：光照射到金属板时，电子获得一个光子的能量为hν，若光子能量大于等于金属的逸出功，则能够发生光电效应，若光子能量小于金属的逸出功，即使增大光强，也不能够发生光电效应，所以金属要发生光电效应，入射光光子的能量存在一个最小值，即入射光的频率存在一个最小值。
(2)解释光电效应的瞬时性：电子吸收光子的能量时间很短，几乎是瞬时的。如果入射光频率低于极限频率，即使增加照射时间，也不能使电子逸出。一个电子只吸收一个光子，且不累积吸收。
(3)解释最大初动能与频率的关系：对于某种金属来说，由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋mv2可知，电子逸出时的最大初动能由入射光的频率决定。若入射光的频率不变，即使增大入射光的强度，光电子的最大初动能也不变。
3.光电效应规律中的两个关系
(1)由hν＝W＋mv2得 mv2＝hν－W，逸出电子的最大初动能Ekm与入射光的频率成一次函数关系。
(2)产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多。即如果形成光电流，光电流的强度与入射光的强度成正比。
[经典示例]
[例1] (多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是(　　)
A.保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大
B.入射光的频率变高，饱和光电流变大
C.入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
D.保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生
解析　保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内光电子变多，饱和光电流变大，A正确；据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W可知，入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，饱和光电流不变，B错误，C正确；当hν答案　AC
[针对训练1] 利用光电管研究光电效应实验，如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(　　)
A.用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B.用红光照射，电流表一定无电流通过
C.用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到M端时，电流表中一定无电流通过
D.用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向N端滑动时，电流表示数可能不变
解析　因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的极限频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B错误；即使UAK＝0，电流表中也有电流，所以选项C错误；当滑动触头向N端滑动时，UAK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流。若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不会增大，所以选项D正确。
答案　D
核心要点 　光电效应方程的理解和应用
[问题探究]
用如图所示的装置研究光电效应现象。用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表的示数不为零；移动滑动变阻器的滑片，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0。
(1)光电子的最大初动能是多少？遏止电压为多少？
(2)光电管阴极的逸出功又是多少？
(3)当滑片向a端滑动时，光电流变大还是变小？
(4)当入射光的频率增大时，光电子最大初动能如何变化？遏止电压呢？
答案　(1)1.7 eV　1.7 V
(2)W＝hν－mv2＝2.75 eV－1.7 eV＝1.05 eV
(3)变大　(4)变大　变大
[探究归纳]
1.三个关系
(1)爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W。
(2)光电子的最大初动能Ek可以利用光电管实验的方法测得，即Ek＝eUc，其中Uc是遏止电压。
(3)光电效应方程中的W为逸出功，它与极限频率νc的关系是W＝hνc。
2.四类图像
图像名称 图线形状 读取信息
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
①极限频率(截止频率)：横轴截距
②逸出功：纵轴截距的绝对值W＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率
k＝h
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线
①极限频率νc：横轴截距
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荷量的乘积，即h＝ke
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc：横轴截距
②饱和光电流Im：电流的最大值
③最大初动能：Ekm＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能
Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
[经典示例]
[例2] 用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关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 的关系图像，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＝
B.断开开关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
解析　由hν＝W0＋Ek，变形得Ek＝hν－W，可知图线的斜率为普朗克常量，即h＝，故A错误；断开开关S后，初动能大的光电子，也可能达到阳极，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，发出的光电子数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误。
答案　B
[针对训练2] 在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示，则可判断出(　　)
A.甲光的频率大于乙光的频率
B.乙光的波长大于丙光的波长
C.乙光的频率大于丙光的频率
D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能
解析　当光电管两端加上反向遏止电压光电流为零时，有mv＝eU0，对同一光电管(逸出功W相同)使用不同频率的光照射，有hν＝W＋mv，两式联立可得hν－W＝eU0，丙光的反向遏止电压最大，则丙光的频率最大，甲光的频率等于乙光的频率，A、C错误；由λ＝可知λ丙<λ乙，B正确；又由hν＝W＋mv或由
mv－0＝eU0可知丙光对应的最大初动能最大，D错误。
答案　B
核心要点 　光的波粒二象性
[问题探究]
用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像。
(1)图像甲是曝光时间很短的情况，光点的分布有什么特点？说明了什么问题？
(2)图像乙是曝光时间稍长情况，当光子数较多时落在哪些区域的概率较大？可用什么规律来确定？
(3)图像丙是曝光时间足够长的情况，体现了光的什么性？怎样解释上述现象？
答案　(1)当曝光时间很短时，屏上的光点是随机分布的，具有不确定性，说明了光具有粒子性。
(2)落在亮条纹区域的概率较大，这种概率可用波动规律来确定。
(3)体现了光的波动性。综合上面三个图像可知，少量光子呈现粒子性，大量光子呈现波动性，而且光是一种概率波。
[探究归纳]
实验基础 表现 说明
光的波动性 光的干涉和衍射 1.大量光子产生的效果显示出波动性
2.频率较低的光在传播时，表现出波的性质 1.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的
2.光的波动性不同于宏观概念的波
光的粒子性 光电效应、康普顿效应 1.当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子性
2.少量或个别光子容易显示出光的粒子性 1.粒子的含义是“不连续”“一份一份”的
2.光子不同于宏观概念的粒子
说明 对于不同频率的光，频率越高，光的粒子性越强；频率越低，光的波动性越强
[经典示例]
[例3] (多选)下列关于光的波粒二象性的理解正确的是(　　)
A.大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C.高频光是粒子，低频光是波
D.波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
解析　光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显，D正确；大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，A正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B错误；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，C错误。
答案　AD
[针对训练3] 下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)
A.有的光是波，有的光是粒子
B.光子与电子是同样的一种粒子
C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D.大量光子的行为往往显示出粒子性
解析　一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。
虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量；电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子。光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著。综上所述，本题正确答案为选项C。
答案　C
1.(对光电效应现象的理解)(多选)如图所示，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是(　　)
A.用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B.用红光照射锌板，验电器指针一定会发生偏转
C.锌板带的是负电荷
D.使验电器指针发生偏转的是正电荷
解析　将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯可以发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电。这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A、D正确，C错误；红光的频率低于紫外线的频率不一定能使锌板发生光电效应，B错误。
答案　AD
2.(光电效应的实验规律)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.减小入射光的强度，光电效应现象消失
B.增大入射光的强度，光电流增大
C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
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，能否发生光电效应，与入射光的强度无关，与光照时间也无关，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会增大，故A错误，B正确；改用频率小于ν的光照射，若仍大于金属的极限频率，则还能发生光电效应，故C错误；根据光电效应方程知，Ek＝hν－W入射光的频率越高，光电子最大初动能越大，但不是正比关系，故D错误。
答案　B
3.(光电效应的图像)如图所示是光电效应中光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像。从图中可知(　　)
A.Ek与ν成正比
B.入射光频率必须小于极限频率ν0时，才能产生光电效应
C.对同一种金属而言，Ek仅与ν有关
D.Ek与入射光强度成正比
解析　由Ek＝mv2＝hν－W知C正确，A、B、D错误。
答案　C
4.(光的波粒二象性)(多选)对光的认识，下列说法正确的是(　　)
A.个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性
B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D.光的波粒二象性应理解为：在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下光的粒子性表现明显
解析　光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光子的行为往往显示出波动性，A选项正确；光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，而是光的一种属性，这已被弱光照射双缝后在胶片上的感光实验所证实，B选项正确；粒子性和波动性是光同时具备的两种属性，C选项错误，D选项正确。
答案　ABD
基础过关
1.当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时(　　)
A.锌板带负电
B.有正离子从锌板逸出
C.有电子从锌板逸出
D.锌板会吸附空气中的正离子
解析　当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误。
答案　C
2.关于光电效应，下列几种表述正确的是(　　)
A.金属的极限频率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　金属的极限频率由该金属决定，与入射光的频率无关，光电流的大小随入射光强度增大而增大，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；任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光波长小于这个波长，才能产生光电效应，故正确选项为D。
答案　D
3.用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应。现将该单色光的光强减弱，则下列说法中正确的是(　　)
①光电子的最大初动能不变　②光电子的最大初动能减小　③单位时间内产生的光电子数减少　④可能不发生光电效应
A.①③ B.②③
C.①② D.③④
解析　由光电效应规律知，光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功共同决定，与入射光的强度无关，故①正确；单位时间内产生的光电子数与入射光的强度成正比，光强减弱，则单位时间内产生的光电子数减少，即③也正确。
答案　A
4.(多选)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小
解析　由于白光含有紫光，且在白光中紫光频率最大，所以照射金属时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，所以单位时间逸出光电子的数目变小，C、D正确，A错误；产生光电效应的时间几乎是瞬时的，B错误。
答案　CD
5.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，光电效应才能发生
B.光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比
C.发生光电效应的时间一般都大于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与入射光的强度成正比
解析　由E＝hν＝h知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，故A错误；由Ek＝hν－W知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光的强度无关，故B错误；发生光电效应的时间一般不超过10－9 s，故C错误。
答案　D
6.(多选)人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是(　　)
A.牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的
B.光的双缝干涉实验显示了光具有波动性
C.麦克斯韦预言了光是一种电磁波
D.光具有波粒二象性
解析　牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然A错误；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，B正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，D正确。
答案　BCD
7.(多选)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是(　　)
A.对于同种金属，Ek与入射光的强度无关
B.对于同种金属，Ek与入射光的波长成反比
C.对于同种金属，Ek与入射光的时间成正比
D.对于同种金属，Ek与入射光的频率成线性关系
解析　Ek＝hν－W＝h－W，同种金属逸出功相同，最大初动能与入射光强度无关，与入射光的波长有关但不是反比例函数关系，最大初动能与入射光的频率成线性关系，不同种金属，保持入射光频率不变，最大初动能Ek与逸出功成线性关系。
答案　AD
8.(多选)如图所示是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数(1/λ)的关系图像，由图像可知(　　)
A.图像中的λ0是产生光电效应的最小波长
B.普朗克常量和光速的乘积hc＝Eλ0
C.该金属的逸出功等于－E
D.若入射光的波长为λ0/3，产生的光电子的最大初动能为2E
解析　图像中的λ0是产生光电效应的最大波长，选项A错误；根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能Ek与入射光的波长的倒数的关系图像对应的函数关系式为Ek＝hc－W，由图可知Ek＝0时，hc＝Eλ0，选项B正确；由Ek＝hc－W，并结合关系图像可得该金属的逸出功W＝E，选项C错误；若入射光的波长为，由Ek＝hc－W，解得Ek＝hc－W＝3E－E＝2E，即产生的光电子的最大初动能为2E，选项D正确。
答案　BD
9.用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图线。已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功为3.34 eV，若将二者的图线画在同一个Ek－ν坐标系中，则正确的图是(　　)
解析　根据光电效应方程Ek＝hν－W可知，Ek－ν图像的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，故C、D错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率。由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率较高，所以A正确，B错误。
答案　A
能力提升
10.(多选)在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是(　　)
A.使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样
B.单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C.光子通过狭缝的运动路线是直线
D.光的波动性是大量光子运动的规律
解析　个别或少数光子表现出光的粒子性，大量光子表现出光的波动性，如果时间足够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射图样，A、D选项正确；单个光子通过狭缝后，路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍射图样，B、C选项错误。
答案　AD
11.如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射光电管时不发生光电效应，则(　　)
A.A光的强度大于B光的强度
B.B光的频率大于A光的频率
C.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由a流向b
D.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由b流向a
解析　根据产生光电效应的条件可知选项A、B错误；电流的方向与正电荷的移动方向相同，与负电荷移动的方向相反，故选项C正确，D错误。
答案　C
12.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的关系图像中，正确的是(　　)
解析　用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，故选项C正确。
答案　C
13.(多选)如图所示的装置用来研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA，移动变阻器的触头c，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为0，则(　　)
A.光电管阴极的逸出功为1.8 eV
B.开关S断开后，没有电流流过电流表G
C.改用光子能量为1.5 eV的光照射，电流表G也有电流，但电流较小
D.光电子的最大初动能为0.7 eV
解析　该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为0，则知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程Ek＝hν－W得，逸出功W＝1.8 eV，故A、D正确；当开关S断开后，用光子能量为
2.5 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误；改用光子能量为1.5 eV的光照射，由于光子的能量小于逸出功，所以不能发生光电效应，无光电流，故C错误。
答案　AD
14.(多选)美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图像，由此算出普朗克常量h，电子电荷量的绝对值用e表示，下列说法正确的是(　　)
A.入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向M端移动
B.增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大
C.由Uc－ν图像可知，这种金属的极限频率为νc
D.由Uc－ν图像可得普朗克常量的表达式为h＝
解析　入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，故A错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故B错误；根据Ek＝hν－W＝eUc，解得Uc＝－，图线的斜率k＝＝，则h＝，当遏止电压为零时，ν＝νc，故C、D正确。
答案　CD
15.铝的逸出功为4.2 eV，现用波长为200 nm的光照射铝的表面。已知h＝6.63×10－34 J·s，求：
(1)光电子的最大初动能；
(2)遏止电压；
(3)铝的极限频率。
解析　(1)根据光电效应方程Ek＝hν－W有
Ek＝－W＝ J－4.2×1.6×10－19 J＝3.225×10－19 J
(2)由Ek＝eUc可得
Uc＝＝ V≈2.016 V。
(3)由hνc＝W知
νc＝＝ Hz≈1.014×1015 Hz。
答案　(1)3.225×10－19 J　(2)2.016 V (3)1.014×1015 Hz