光電管中光電流與電壓之間的關系問題

單義成+徐紅政

研究近年來的高考試題，發(fā)現光電效應管中光電流與電壓之間的關系是一個常考知識點，能很好的體現學生的綜合分析能力.

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，電子就會加速到達陽極A，在入射光一定時，增大光電管兩極的正向電壓，單位時間到達陽極的光電子數目就會增加，光電流會隨之增大；但是隨著電壓的增加光電流不會無限增大，要受到光電子數量的約束，有一個最大值，這個值就是飽和電流Im，當電壓再增大時光電流不再增加.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，做減速運動，動能較小的電子就不能到達陽極，電壓增大時電流就相應的減小，電壓減小時電流就相應的增加；如果陰陽兩極所加反向電壓較大時所有的電子都不能到達陽極A，光電管電路中沒有電流，當反向電壓增加到某一數值時，具有最大初動能的電子恰好不能到達陽極A，此時的電壓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. 乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率

D. 甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能

解析A.根據eUc=Ekm=hγ-W，入射光的頻率越高，對應的截止電壓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錯誤.D.丙光的截止電壓大于甲光的截止電壓，所以甲光對應的光電子最大初動能小于于丙光的光電子最大初動能.故D錯誤.故選B.

點評解決本題的關鍵掌握截止電壓、截止頻率，以及理解光電效應方程eUc=Ekm=hγ-W.

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

A.照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大

B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，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，a光的偏折程度大

解析

1.知道光電子逸出時最大初動能由入射光頻率決定.

2.知道全反射的條件光從光密介質到光疏介質，且入射角大于臨界角.

3.臨界角的公式sinC=1/n

答案BC

點評理解光電效應并能識別其圖像意義是解題的關鍵，同時也要求學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容.例4利用光電管研究光電效應實驗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.若移動滑動變阻器的滑動觸頭到a端時，電流表中一定無電流通過

B.滑動變阻器的滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中，電流表的示數一定會持續(xù)增大

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

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

解析應選C.

A.因為所加的電壓為正向電壓，可見光照射時，能夠發(fā)生光電效應，即使將滑動變阻器滑動觸頭移動到a端，有電子運動到A端，有電流通過.故A錯誤.

B.滑動變阻器的滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中，當電流達到飽和電流，將不會再增大.故B錯誤.

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，則紫外線照射一定能發(fā)生光電效應.故C正確.

D.用紅外線照射，可能發(fā)生光電效應，可能有電流通過.故D錯誤.

點評知道串并聯電路的電流電壓關系，理解光電效應現象中電壓與光電流的關系，知道不同的色光對光電效應的影響.

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，這就導致高考命題者命題時，不自覺的將難度加大，出現了選修與必修內容的綜合.關于光電效應中光電流與電壓的關系考查，在以后的高考中還會出現，學生關鍵是弄清楚光強的含義，反向遏止電壓等于光電子的最大初動能.

研究近年來的高考試題，發(fā)現光電效應管中光電流與電壓之間的關系是一個常考知識點，能很好的體現學生的綜合分析能力.

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，電子就會加速到達陽極A，在入射光一定時，增大光電管兩極的正向電壓，單位時間到達陽極的光電子數目就會增加，光電流會隨之增大；但是隨著電壓的增加光電流不會無限增大，要受到光電子數量的約束，有一個最大值，這個值就是飽和電流Im，當電壓再增大時光電流不再增加.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，做減速運動，動能較小的電子就不能到達陽極，電壓增大時電流就相應的減小，電壓減小時電流就相應的增加；如果陰陽兩極所加反向電壓較大時所有的電子都不能到達陽極A，光電管電路中沒有電流，當反向電壓增加到某一數值時，具有最大初動能的電子恰好不能到達陽極A，此時的電壓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. 乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率

D. 甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能

解析A.根據eUc=Ekm=hγ-W，入射光的頻率越高，對應的截止電壓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錯誤.D.丙光的截止電壓大于甲光的截止電壓，所以甲光對應的光電子最大初動能小于于丙光的光電子最大初動能.故D錯誤.故選B.

點評解決本題的關鍵掌握截止電壓、截止頻率，以及理解光電效應方程eUc=Ekm=hγ-W.

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

A.照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大

B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，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，a光的偏折程度大

解析

1.知道光電子逸出時最大初動能由入射光頻率決定.

2.知道全反射的條件光從光密介質到光疏介質，且入射角大于臨界角.

3.臨界角的公式sinC=1/n

答案BC

點評理解光電效應并能識別其圖像意義是解題的關鍵，同時也要求學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容.例4利用光電管研究光電效應實驗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.若移動滑動變阻器的滑動觸頭到a端時，電流表中一定無電流通過

B.滑動變阻器的滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中，電流表的示數一定會持續(xù)增大

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

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

解析應選C.

A.因為所加的電壓為正向電壓，可見光照射時，能夠發(fā)生光電效應，即使將滑動變阻器滑動觸頭移動到a端，有電子運動到A端，有電流通過.故A錯誤.

B.滑動變阻器的滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中，當電流達到飽和電流，將不會再增大.故B錯誤.

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，則紫外線照射一定能發(fā)生光電效應.故C正確.

D.用紅外線照射，可能發(fā)生光電效應，可能有電流通過.故D錯誤.

點評知道串并聯電路的電流電壓關系，理解光電效應現象中電壓與光電流的關系，知道不同的色光對光電效應的影響.

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，這就導致高考命題者命題時，不自覺的將難度加大，出現了選修與必修內容的綜合.關于光電效應中光電流與電壓的關系考查，在以后的高考中還會出現，學生關鍵是弄清楚光強的含義，反向遏止電壓等于光電子的最大初動能.

研究近年來的高考試題，發(fā)現光電效應管中光電流與電壓之間的關系是一個?？贾R點，能很好的體現學生的綜合分析能力.

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，電子就會加速到達陽極A，在入射光一定時，增大光電管兩極的正向電壓，單位時間到達陽極的光電子數目就會增加，光電流會隨之增大；但是隨著電壓的增加光電流不會無限增大，要受到光電子數量的約束，有一個最大值，這個值就是飽和電流Im，當電壓再增大時光電流不再增加.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，做減速運動，動能較小的電子就不能到達陽極，電壓增大時電流就相應的減小，電壓減小時電流就相應的增加；如果陰陽兩極所加反向電壓較大時所有的電子都不能到達陽極A，光電管電路中沒有電流，當反向電壓增加到某一數值時，具有最大初動能的電子恰好不能到達陽極A，此時的電壓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. 乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率

D. 甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能

解析A.根據eUc=Ekm=hγ-W，入射光的頻率越高，對應的截止電壓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錯誤.D.丙光的截止電壓大于甲光的截止電壓，所以甲光對應的光電子最大初動能小于于丙光的光電子最大初動能.故D錯誤.故選B.

點評解決本題的關鍵掌握截止電壓、截止頻率，以及理解光電效應方程eUc=Ekm=hγ-W.

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

A.照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大

B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，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，a光的偏折程度大

解析

1.知道光電子逸出時最大初動能由入射光頻率決定.

2.知道全反射的條件光從光密介質到光疏介質，且入射角大于臨界角.

3.臨界角的公式sinC=1/n

答案BC

點評理解光電效應并能識別其圖像意義是解題的關鍵，同時也要求學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容.例4利用光電管研究光電效應實驗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.若移動滑動變阻器的滑動觸頭到a端時，電流表中一定無電流通過

B.滑動變阻器的滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中，電流表的示數一定會持續(xù)增大

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

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

解析應選C.

A.因為所加的電壓為正向電壓，可見光照射時，能夠發(fā)生光電效應，即使將滑動變阻器滑動觸頭移動到a端，有電子運動到A端，有電流通過.故A錯誤.

B.滑動變阻器的滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中，當電流達到飽和電流，將不會再增大.故B錯誤.

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，則紫外線照射一定能發(fā)生光電效應.故C正確.

D.用紅外線照射，可能發(fā)生光電效應，可能有電流通過.故D錯誤.

點評知道串并聯電路的電流電壓關系，理解光電效應現象中電壓與光電流的關系，知道不同的色光對光電效應的影響.

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，這就導致高考命題者命題時，不自覺的將難度加大，出現了選修與必修內容的綜合.關于光電效應中光電流與電壓的關系考查，在以后的高考中還會出現，學生關鍵是弄清楚光強的含義，反向遏止電壓等于光電子的最大初動能.