《2025年5年高考3年模拟高中物理选择性必修第三册人教版江苏专版》

12.(8 分)某实验小组用如图甲所示电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量之间的关系。阴极 K 和阳极 A 是密封在真空玻璃管中的两个电极,阴极 K 在受到光照射时能够发射光电子。请回答以下问题：


(1)该实验中,滑动变阻器采用的是 分压式接法( 选填“分压式”或“限流式”)。
(2)断开开关,当入射光的频率减小到某一数值 $ν_c$时,电流表示数变为 0,$ν_c$被称为 截止(或极限)频率。
(3)闭合开关后,在光照条件不变的情况下,当滑片 $P$置于图甲中 Oa区间时(选填“$Oa$”或“$Ob$”),随着所加电压的增大,光电流趋于一个饱和值。
(4)测量遏止电压时,滑片 $P$应置于图甲中 Ob区间(选填“$Oa$”或“$Ob$”)。经多次实验,测得如下数据：
在图乙中绘制 $U_c - ν$关系图像,请描绘剩余的两个点并作出最佳拟合直线,计算得图像的斜率 $k =$$4.0×10^{-15}$V/Hz(保留两位有效数字)，已知电子电荷量为 $e$,则普朗克常量 $h =$ke(用字母 $k$、$e$表示)。
(5)若换用逸出功更大的阴极材料,该图线将向 右移动( 选填“左”
或“右”)。

答案：
12.答案
(1)分压式(1分)
(2)截止(或极限)(1分)
(3)Oa(1分)
(4)Ob(1分) 图见解析(1分) $4.0×10^{-15}$(1分) ke(1分)
(5)右(1分)
解析
(1)根据图甲可知，滑动变阻器采用的是分压式接法。
(2)断开开关，当入射光的频率减小到某一数值$\nu_{c}$时，电流表示数变为0，$\nu_{c}$被称为截止(或极限)频率。
(3)为了使光电流趋于一个饱和值，即达到饱和电流，阴极K和阳极A之间的电场应为加速电场，阳极A的电势比阴极K的电势高，可知，滑片P应置于图甲中Oa区间，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。
(4)测量遏止电压时，阴极K和阳极A之间的电场应为减速电场，阳极A的电势比阴极K的电势低，可知，滑片P应置于图甲中的Ob区间。
根据表格中的数据描点，画一条直线，让尽可能多的点在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图所示。

根据上述所描绘的$U_{c}-\nu$关系图像有$k=\frac{1 - 0.28}{(6.8 - 5.0)×10^{14}}\ V/Hz=4.0×10^{-15}\ V/Hz$，根据爱因斯坦光电效应方程有$E_{kmax}=h\nu -W_{0}$，根据动能定理有$-eU_{c}=0 -E_{kmax}$，解得$U_{c}=\frac{h}{e}\nu-\frac{W_{0}}{e}$，结合$U_{c}-\nu$关系图像有$\frac{h}{e}=k$，解得$h =ke$。
(5)结合$U_{c}=\frac{h}{e}\nu-\frac{W_{0}}{e}$可知，若换用逸出功更大的阴极材料，图像斜率不变，纵轴截距的绝对值增大，则该图线将向右移动。

13.(8 分)碳 14 发生衰变过程中产生的原子核处于激发态,跃迁辐射出能量为 2.64 eV 和 7.56 eV 的光子,用这两种光照射阴极 K,测得遏止电压之比为 1∶ 3,求：
(1)两种光照射下逸出的光电子的最大初动能之比;
(2)该金属的逸出功。

答案： 13.答案
(1)$1:3$
(2)$0.18\ eV$
解析
(1)由题意，根据$E_{k}=eU_{c}$
可得两种光照射下逸出的光电子的最大初动能之比
$E_{k1}:E_{k2}=U_{c1}:U_{c2}=1:3$
(2)根据$E_{k}=h\nu -W$
可得$\frac{2.64\ eV-W}{7.56\ eV-W}=\frac{1}{3}$
求得该金属的逸出功$W =0.18\ eV$