2020年高考物理热点题型归纳与精讲(含2019真题)-专题31 光电效应
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2020年高考物理热点题型归纳与精讲-专题31 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Ⅱ)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
(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,故