《2025年金版新学案高中物理选择性必修第三册人教版》

真题1(2024·海南高考)利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关S接1时，用频率为$ν_1$的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为$U_1，$已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是(D)


A.其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B.改用比$ν_1$更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为$U_1$
C.其他条件不变，使开关接S接2，电流表示数仍为零
D.光电管阴极材料的截止频率$ν_c=ν_1−eU_1h$

答案： 真题1 D 当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程及动能定理有$eU_1 = h\nu_1 - W_0$，故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A错误；若改用比$\nu_1$更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于$U_1$，故B错误；其他条件不变时，使开关S接2，此时$h\nu_1 ＞ W_0$，可发生光电效应，故电流表示数不为零，故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理有$eU_1 = h\nu_1 - W_0$，其中$W_0 = h\nu_c$，解得光电管阴极材料的截止频率为$\nu_c = \nu_1 - \frac{eU_1}{h}$，故D正确。

如图是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作。

(1)用频率为$ν_1$的光照射光电管，此时电流表中有电流。调节滑动变阻器，使电流表示数恰好变为0，记下此时电压表的示数$U_1。$
(2)用频率为$ν_2$的光照射光电管，重复(1)中的步骤，记下电压表的示数$U_2。$
已知电子的电荷量为e，请根据以上实验，推导普朗克常量实验测定值的计算式。
[衔接分析]人教版选择性必修第三册P98·T7
以“研究光电效应的实验装置”为情境，考查了光电效应的极限频率、爱因斯坦光电效应方程、遏止电压的本质及其决定因素，与2024海南高考题情境和内容类似。近几年的高考常以光电效应的实验和相关图像的理解应用为情境进行命题。

答案： $ h = \frac{e(U_1 - U_2)}{\nu_1 - \nu_2} $

针对练1.(2022·河北高考)如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压U_c与入射光频率ν的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知(A)


A.钠的逸出功为hν_c
B.钠的截止频率为$8.5×10^14Hz$
C.图中直线的斜率为普朗克常量h
D.遏止电压U_c与入射光频率ν成正比

答案： 针对练1.A 根据遏止电压与最大初动能的关系有$eU_c = E_k$，根据爱因斯坦光电效应方程有$E_k = h\nu - W_0$，结合题图可知，当$U_c$为0时，解得$W_0 = h\nu_c$，A正确；钠的截止频率为$\nu_c$，根据题图可知，截止频率小于$8.5 × 10^{14} Hz$，B错误；结合$eU_c = E_k$、$E_k = h\nu - W_0$可得$U_c = \frac{h}{e}\nu - \frac{W_0}{e}$，可知题图中直线的斜率表示$\frac{h}{e}$，C错误；根据$U_c = \frac{h}{e}\nu - \frac{W_0}{e}$可知，遏止电压$U_c$与入射光频率$\nu$成线性关系，不是成正比，D错误。
故选A。

针对练2.(2021·江苏高考)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率$ν_1＜ν_2，$保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值E_km随电压U变化关系的图像是(C)

答案： 针对练2.C 光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值$E_{km} = eU + h\nu - h\nu_c$，可知$E_{km} - U$图像的斜率相同，均为$e$；截止频率越大，图像在纵轴上的截距越小，因$\nu_1 ＜ \nu_2$，则图像C正确，A、B、D错误。