光電管中光電流與電壓之間的關(guān)系問題

單義成+徐紅政

研究近年來的高考試題，發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)管中光電流與電壓之間的關(guān)系是一個(gè)?？贾R(shí)點(diǎn)，能很好的體現(xiàn)學(xué)生的綜合分析能力.

原理：金屬制成的陰極在光的照射下放出光電子；如果陰陽兩極上加如圖所示的正向電壓時(shí)，電子就會(huì)加速到達(dá)陽極A，在入射光一定時(shí)，增大光電管兩極的正向電壓，單位時(shí)間到達(dá)陽極的光電子數(shù)目就會(huì)增加，光電流會(huì)隨之增大；但是隨著電壓的增加光電流不會(huì)無限增大，要受到光電子數(shù)量的約束，有一個(gè)最大值，這個(gè)值就是飽和電流Im，當(dāng)電壓再增大時(shí)光電流不再增加.如果陰陽兩極加反向電壓，光電子從陰極出來就受到與速度反向的力，做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能較小的電子就不能到達(dá)陽極，電壓增大時(shí)電流就相應(yīng)的減小，電壓減小時(shí)電流就相應(yīng)的增加；如果陰陽兩極所加反向電壓較大時(shí)所有的電子都不能到達(dá)陽極A，光電管電路中沒有電流，當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值時(shí)，具有最大初動(dòng)能的電子恰好不能到達(dá)陽極A，此時(shí)的電壓Uc稱為遏止電壓.

A. 甲光的頻率大于乙光的頻率

B. 乙光的波長大于丙光的波長

C. 乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率

D. 甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能

解析A.根據(jù)eUc=Ekm=hγ-W，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的截止電壓Uc越大.甲光、乙光的截止電壓相等，所以甲光、乙光的頻率相等；故A錯(cuò)誤.B.丙光的截止電壓大于乙光的截止電壓，所以丙光的頻率大于乙光的頻率，則乙光的波長大于丙光的波長；故B正確.C.同一金屬，截止頻率是相同的，故C錯(cuò)誤.D.丙光的截止電壓大于甲光的截止電壓，所以甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于于丙光的光電子最大初動(dòng)能.故D錯(cuò)誤.故選B.

點(diǎn)評(píng)解決本題的關(guān)鍵掌握截止電壓、截止頻率，以及理解光電效應(yīng)方程eUc=Ekm=hγ-W.

例3（2010天津卷第8題）.用同一光管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖5.則這兩種光（）.

A.照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大

B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角大

C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大

D.通過同一玻璃三棱鏡時(shí)，a光的偏折程度大

解析

1.知道光電子逸出時(shí)最大初動(dòng)能由入射光頻率決定.

2.知道全反射的條件光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角.

3.臨界角的公式sinC=1/n

答案BC

點(diǎn)評(píng)理解光電效應(yīng)并能識(shí)別其圖像意義是解題的關(guān)鍵，同時(shí)也要求學(xué)生能熟練掌握全反射的條件，臨界角的意義，雙縫干涉的條紋間距公式以及光的色散等內(nèi)容.例4利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理示意圖如圖所示，用可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則（）.

A.若移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭到a端時(shí)，電流表中一定無電流通過

B.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由a端向b端滑動(dòng)的過程中，電流表的示數(shù)一定會(huì)持續(xù)增大

C.將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭置于b端，改用紫外光照射陰極K，電流表一定有電流通過

D.將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭置于b端，改用紅外線照射陰極K，電流表一定無電流通過

解析應(yīng)選C.

A.因?yàn)樗拥碾妷簽檎螂妷?，可見光照射時(shí)，能夠發(fā)生光電效應(yīng)，即使將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭移動(dòng)到a端，有電子運(yùn)動(dòng)到A端，有電流通過.故A錯(cuò)誤.

B.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由a端向b端滑動(dòng)的過程中，當(dāng)電流達(dá)到飽和電流，將不會(huì)再增大.故B錯(cuò)誤.

C.紫外線的頻率大于可見光的頻率，可見光照射能發(fā)生光電效應(yīng)，則紫外線照射一定能發(fā)生光電效應(yīng).故C正確.

D.用紅外線照射，可能發(fā)生光電效應(yīng)，可能有電流通過.故D錯(cuò)誤.

點(diǎn)評(píng)知道串并聯(lián)電路的電流電壓關(guān)系，理解光電效應(yīng)現(xiàn)象中電壓與光電流的關(guān)系，知道不同的色光對(duì)光電效應(yīng)的影響.

從以上例題可以看出，在高考考試說明中雖然選修部分的難度要求不高，由于高考具有選拔性功能，這就導(dǎo)致高考命題者命題時(shí)，不自覺的將難度加大，出現(xiàn)了選修與必修內(nèi)容的綜合.關(guān)于光電效應(yīng)中光電流與電壓的關(guān)系考查，在以后的高考中還會(huì)出現(xiàn)，學(xué)生關(guān)鍵是弄清楚光強(qiáng)的含義，反向遏止電壓等于光電子的最大初動(dòng)能.

研究近年來的高考試題，發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)管中光電流與電壓之間的關(guān)系是一個(gè)?？贾R(shí)點(diǎn)，能很好的體現(xiàn)學(xué)生的綜合分析能力.

原理：金屬制成的陰極在光的照射下放出光電子；如果陰陽兩極上加如圖所示的正向電壓時(shí)，電子就會(huì)加速到達(dá)陽極A，在入射光一定時(shí)，增大光電管兩極的正向電壓，單位時(shí)間到達(dá)陽極的光電子數(shù)目就會(huì)增加，光電流會(huì)隨之增大；但是隨著電壓的增加光電流不會(huì)無限增大，要受到光電子數(shù)量的約束，有一個(gè)最大值，這個(gè)值就是飽和電流Im，當(dāng)電壓再增大時(shí)光電流不再增加.如果陰陽兩極加反向電壓，光電子從陰極出來就受到與速度反向的力，做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能較小的電子就不能到達(dá)陽極，電壓增大時(shí)電流就相應(yīng)的減小，電壓減小時(shí)電流就相應(yīng)的增加；如果陰陽兩極所加反向電壓較大時(shí)所有的電子都不能到達(dá)陽極A，光電管電路中沒有電流，當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值時(shí)，具有最大初動(dòng)能的電子恰好不能到達(dá)陽極A，此時(shí)的電壓Uc稱為遏止電壓.

A. 甲光的頻率大于乙光的頻率

B. 乙光的波長大于丙光的波長

C. 乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率

D. 甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能

解析A.根據(jù)eUc=Ekm=hγ-W，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的截止電壓Uc越大.甲光、乙光的截止電壓相等，所以甲光、乙光的頻率相等；故A錯(cuò)誤.B.丙光的截止電壓大于乙光的截止電壓，所以丙光的頻率大于乙光的頻率，則乙光的波長大于丙光的波長；故B正確.C.同一金屬，截止頻率是相同的，故C錯(cuò)誤.D.丙光的截止電壓大于甲光的截止電壓，所以甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于于丙光的光電子最大初動(dòng)能.故D錯(cuò)誤.故選B.

點(diǎn)評(píng)解決本題的關(guān)鍵掌握截止電壓、截止頻率，以及理解光電效應(yīng)方程eUc=Ekm=hγ-W.

例3（2010天津卷第8題）.用同一光管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖5.則這兩種光（）.

A.照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大

B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角大

C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大

D.通過同一玻璃三棱鏡時(shí)，a光的偏折程度大

解析

1.知道光電子逸出時(shí)最大初動(dòng)能由入射光頻率決定.

2.知道全反射的條件光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角.

3.臨界角的公式sinC=1/n

答案BC

點(diǎn)評(píng)理解光電效應(yīng)并能識(shí)別其圖像意義是解題的關(guān)鍵，同時(shí)也要求學(xué)生能熟練掌握全反射的條件，臨界角的意義，雙縫干涉的條紋間距公式以及光的色散等內(nèi)容.例4利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理示意圖如圖所示，用可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則（）.

A.若移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭到a端時(shí)，電流表中一定無電流通過

B.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由a端向b端滑動(dòng)的過程中，電流表的示數(shù)一定會(huì)持續(xù)增大

C.將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭置于b端，改用紫外光照射陰極K，電流表一定有電流通過

D.將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭置于b端，改用紅外線照射陰極K，電流表一定無電流通過

解析應(yīng)選C.

A.因?yàn)樗拥碾妷簽檎螂妷?，可見光照射時(shí)，能夠發(fā)生光電效應(yīng)，即使將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭移動(dòng)到a端，有電子運(yùn)動(dòng)到A端，有電流通過.故A錯(cuò)誤.

B.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由a端向b端滑動(dòng)的過程中，當(dāng)電流達(dá)到飽和電流，將不會(huì)再增大.故B錯(cuò)誤.

C.紫外線的頻率大于可見光的頻率，可見光照射能發(fā)生光電效應(yīng)，則紫外線照射一定能發(fā)生光電效應(yīng).故C正確.

D.用紅外線照射，可能發(fā)生光電效應(yīng)，可能有電流通過.故D錯(cuò)誤.

點(diǎn)評(píng)知道串并聯(lián)電路的電流電壓關(guān)系，理解光電效應(yīng)現(xiàn)象中電壓與光電流的關(guān)系，知道不同的色光對(duì)光電效應(yīng)的影響.

從以上例題可以看出，在高考考試說明中雖然選修部分的難度要求不高，由于高考具有選拔性功能，這就導(dǎo)致高考命題者命題時(shí)，不自覺的將難度加大，出現(xiàn)了選修與必修內(nèi)容的綜合.關(guān)于光電效應(yīng)中光電流與電壓的關(guān)系考查，在以后的高考中還會(huì)出現(xiàn)，學(xué)生關(guān)鍵是弄清楚光強(qiáng)的含義，反向遏止電壓等于光電子的最大初動(dòng)能.

研究近年來的高考試題，發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)管中光電流與電壓之間的關(guān)系是一個(gè)?？贾R(shí)點(diǎn)，能很好的體現(xiàn)學(xué)生的綜合分析能力.

原理：金屬制成的陰極在光的照射下放出光電子；如果陰陽兩極上加如圖所示的正向電壓時(shí)，電子就會(huì)加速到達(dá)陽極A，在入射光一定時(shí)，增大光電管兩極的正向電壓，單位時(shí)間到達(dá)陽極的光電子數(shù)目就會(huì)增加，光電流會(huì)隨之增大；但是隨著電壓的增加光電流不會(huì)無限增大，要受到光電子數(shù)量的約束，有一個(gè)最大值，這個(gè)值就是飽和電流Im，當(dāng)電壓再增大時(shí)光電流不再增加.如果陰陽兩極加反向電壓，光電子從陰極出來就受到與速度反向的力，做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能較小的電子就不能到達(dá)陽極，電壓增大時(shí)電流就相應(yīng)的減小，電壓減小時(shí)電流就相應(yīng)的增加；如果陰陽兩極所加反向電壓較大時(shí)所有的電子都不能到達(dá)陽極A，光電管電路中沒有電流，當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值時(shí)，具有最大初動(dòng)能的電子恰好不能到達(dá)陽極A，此時(shí)的電壓Uc稱為遏止電壓.

A. 甲光的頻率大于乙光的頻率

B. 乙光的波長大于丙光的波長

C. 乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率

D. 甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能

解析A.根據(jù)eUc=Ekm=hγ-W，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的截止電壓Uc越大.甲光、乙光的截止電壓相等，所以甲光、乙光的頻率相等；故A錯(cuò)誤.B.丙光的截止電壓大于乙光的截止電壓，所以丙光的頻率大于乙光的頻率，則乙光的波長大于丙光的波長；故B正確.C.同一金屬，截止頻率是相同的，故C錯(cuò)誤.D.丙光的截止電壓大于甲光的截止電壓，所以甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于于丙光的光電子最大初動(dòng)能.故D錯(cuò)誤.故選B.

點(diǎn)評(píng)解決本題的關(guān)鍵掌握截止電壓、截止頻率，以及理解光電效應(yīng)方程eUc=Ekm=hγ-W.

例3（2010天津卷第8題）.用同一光管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖5.則這兩種光（）.

A.照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大

B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角大

C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大

D.通過同一玻璃三棱鏡時(shí)，a光的偏折程度大

解析

1.知道光電子逸出時(shí)最大初動(dòng)能由入射光頻率決定.

2.知道全反射的條件光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角.

3.臨界角的公式sinC=1/n

答案BC

點(diǎn)評(píng)理解光電效應(yīng)并能識(shí)別其圖像意義是解題的關(guān)鍵，同時(shí)也要求學(xué)生能熟練掌握全反射的條件，臨界角的意義，雙縫干涉的條紋間距公式以及光的色散等內(nèi)容.例4利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理示意圖如圖所示，用可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則（）.

A.若移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭到a端時(shí)，電流表中一定無電流通過

B.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由a端向b端滑動(dòng)的過程中，電流表的示數(shù)一定會(huì)持續(xù)增大

C.將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭置于b端，改用紫外光照射陰極K，電流表一定有電流通過

D.將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭置于b端，改用紅外線照射陰極K，電流表一定無電流通過

解析應(yīng)選C.

A.因?yàn)樗拥碾妷簽檎螂妷?，可見光照射時(shí)，能夠發(fā)生光電效應(yīng)，即使將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭移動(dòng)到a端，有電子運(yùn)動(dòng)到A端，有電流通過.故A錯(cuò)誤.

B.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭由a端向b端滑動(dòng)的過程中，當(dāng)電流達(dá)到飽和電流，將不會(huì)再增大.故B錯(cuò)誤.

C.紫外線的頻率大于可見光的頻率，可見光照射能發(fā)生光電效應(yīng)，則紫外線照射一定能發(fā)生光電效應(yīng).故C正確.

D.用紅外線照射，可能發(fā)生光電效應(yīng)，可能有電流通過.故D錯(cuò)誤.

點(diǎn)評(píng)知道串并聯(lián)電路的電流電壓關(guān)系，理解光電效應(yīng)現(xiàn)象中電壓與光電流的關(guān)系，知道不同的色光對(duì)光電效應(yīng)的影響.

從以上例題可以看出，在高考考試說明中雖然選修部分的難度要求不高，由于高考具有選拔性功能，這就導(dǎo)致高考命題者命題時(shí)，不自覺的將難度加大，出現(xiàn)了選修與必修內(nèi)容的綜合.關(guān)于光電效應(yīng)中光電流與電壓的關(guān)系考查，在以后的高考中還會(huì)出現(xiàn)，學(xué)生關(guān)鍵是弄清楚光強(qiáng)的含義，反向遏止電壓等于光電子的最大初動(dòng)能.