2017-2018學(xué)年高中物理 第17章 波粒二象性 2 光的粒子性學(xué)案 新人教版選修3-5

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1、 2　光的粒子性 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.了解光電效應(yīng)及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律，以及光電效應(yīng)與電磁理論的矛盾.2.知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程及應(yīng)用.3.了解康普頓效應(yīng)及其意義，了解光子的動(dòng)量． 一、光電效應(yīng)及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律 [導(dǎo)學(xué)探究]　如圖1所示，取一塊鋅板，用砂紙將其一面擦一遍，去掉表面的氧化層，連接在驗(yàn)電器上(弧光燈發(fā)射紫外線)． 圖1 (1)用弧光燈照射鋅板，看到的現(xiàn)象為_____________________________________________， 說明____________________________________________________________

2、____________． (2)在弧光燈和鋅板之間插入一塊普通玻璃板，再用弧光燈照射，看到的現(xiàn)象為________________________________________________________________________， 說明________________________________________________________________________． (3)撤去弧光燈，換用白熾燈發(fā)出的強(qiáng)光照射鋅板，并且照射較長(zhǎng)時(shí)間，看到的現(xiàn)象為__________________________________________________________

3、______________， 說明________________________________________________________________________． 答案　(1)驗(yàn)電器指針偏角張開　鋅板帶電了．弧光燈發(fā)出的紫外線照射到鋅板上，在鋅板表面發(fā)射出光電子，從而使鋅板帶上了正電 (2)指針偏角明顯減小　鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)是光中紫外線照射的結(jié)果而不是可見光 (3)觀察不到指針的偏轉(zhuǎn)　可見光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng) [知識(shí)梳理] 1．光電效應(yīng)：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象． 2．光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子． 3．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

4、 (1)存在著飽和電流：在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大． (2)存在著遏止電壓和截止頻率：入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不能(填“能”或“不能”)發(fā)生光電效應(yīng)． (3)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：光電效應(yīng)中產(chǎn)生電流的時(shí)間不超過10－9s. 4．逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值，用W0表示，不同金屬的逸出功不同． [即學(xué)即用]　判斷下列說法的正誤． (1)光電效應(yīng)中“光”指的是可見光．(　×　) (2)能否發(fā)生光電效應(yīng)，取決于光的強(qiáng)度．(　×　) (3)光電子不是光子．(　√　) (4)逸出功的大小與入射光無關(guān)．(　√　) 二、愛因斯坦的光電效應(yīng)方程 [導(dǎo)學(xué)探

5、究]　用如圖2所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象．所用光子能量為2.75 eV的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，電流表的示數(shù)不為零；移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7 V時(shí)，電流表示數(shù)為0. 圖2 (1)光電子的最大初動(dòng)能是多少？遏止電壓為多少？ (2)光電管陰極的逸出功又是多少？ (3)當(dāng)滑動(dòng)觸頭向a端滑動(dòng)時(shí)，光電流變大還是變小？ (4)當(dāng)入射光的頻率增大時(shí)，光電子最大初動(dòng)能如何變化？遏止電壓呢？ 答案　(1)1.7 eV　1.7 V (2)W0＝hν－Ekm＝2.75 eV－1.7 eV＝1.05 eV (3)變大　(4)變大　變大 [知識(shí)梳理]

6、 1．光子說：在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光的能量子，簡(jiǎn)稱光子，光子的能量ε＝hν.其中h＝6.63×10－34 J·s，稱為普朗克常量． 2．最大初動(dòng)能：發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有的動(dòng)能的最大值． 3．遏止電壓與截止頻率 (1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓Uc. (2)截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)．不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率． 4．光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0. (2)物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得的能

7、量是hν，這些能量一部分用于克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)能． (3)光電效應(yīng)方程說明了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件 若有光電子逸出，則光電子的最大初動(dòng)能必須大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>＝νc，而νc＝恰好是光電效應(yīng)的截止頻率． 5．Ek－ν曲線 如圖3所示是光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν的變化曲線．這里，橫軸上的截距是截止頻率(或極限頻率)；縱軸上的截距是逸出功的負(fù)值；斜率為普朗克常量． 圖3 [即學(xué)即用]　判斷下列說法的正誤． (1)從金屬表面出來的光電子的最大初動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越?。?　×　) (2)光電子的最大初動(dòng)

8、能與入射光的頻率成正比．(　×　) (3)入射光若能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則入射光的強(qiáng)度越大，照射出的光電子越多．(　√　) (4)遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān)．(　√　) 三、康普頓效應(yīng) [導(dǎo)學(xué)探究]　太陽光從小孔射入室內(nèi)時(shí)，我們從側(cè)面可以看到這束光；白天的天空各處都是亮的；宇航員在太空中會(huì)發(fā)現(xiàn)盡管太陽光耀眼刺目，其他方向的天空卻是黑的，為什么？ 答案　在地球上存在著大氣，太陽光經(jīng)大氣中微粒散射后傳向各個(gè)方向，而在太空中的真空環(huán)境下光不再散射只向前傳播． [知識(shí)梳理] 1．光的散射 光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散

9、射． 2．康普頓效應(yīng) 美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)． 3．康普頓效應(yīng)的意義 康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外，還具有動(dòng)量，深入揭示了光的粒子性的一面． 4．光子的動(dòng)量 (1)表達(dá)式：p＝. (2)說明：在康普頓效應(yīng)中，入射光子與晶體中電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動(dòng)量變小．因此，有些光子散射后波長(zhǎng)變大． [即學(xué)即用]　判斷以下說法的正誤． (1)光子的動(dòng)量與波長(zhǎng)成反比．(　√　) (2)光子發(fā)生散射后，其動(dòng)量大小發(fā)生變化，但光子的頻率不發(fā)生變化

10、．(　×　) (3)有些光子發(fā)生散射后，其波長(zhǎng)變大．(　√　) 一、光電效應(yīng)現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)規(guī)律 1．光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì)：光現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為,電現(xiàn)象． 2．光電效應(yīng)中的光包括不可見光和可見光． 3．光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)還是電子． 4．能不能發(fā)生光電效應(yīng)由入射光的頻率決定，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)． 5．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的光電子數(shù)與入射光的頻率無關(guān)，與入射光的強(qiáng)度有關(guān)． 6．光電效應(yīng)與光的電磁理論的矛盾 按光的電磁理論，應(yīng)有： (1)光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能越大，遏止電壓與光的強(qiáng)弱有關(guān)． (2)不存在截止頻率，任何頻率的光都能產(chǎn)生光電效應(yīng)． (3)在光很弱時(shí)，放出電

11、子的時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)大于10－9 s. 例1　一驗(yàn)電器與鋅板相連(如圖4所示)，用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，驗(yàn)電器指針保持一定偏角． 圖4 (1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則驗(yàn)電器指針偏角將________(填“增大”“減小”或“不變”)． (2)使驗(yàn)電器指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn)．那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗(yàn)電器指針________(填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)． 答案　(1)減小　(2)無 解析　(1)當(dāng)用紫外線燈照射鋅板時(shí)，鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，鋅板放出光電子而帶上正電，此時(shí)與鋅板連在一起的驗(yàn)電器也帶上了正電，故指針發(fā)

12、生了偏轉(zhuǎn)．當(dāng)帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸后，中和了一部分正電荷，從而使驗(yàn)電器的指針偏角減?。?2)使驗(yàn)電器指針回到零，用鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn)，說明鈉燈發(fā)出的黃光的頻率小于鋅的極限頻率，而紅外線比黃光的頻率還要低，更不可能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)．能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)． 例2　入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，那么(　　) A．從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加 B．逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小 C．單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少 D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 答案　C 解析　發(fā)生光電

13、效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．入射光的強(qiáng)度減弱，說明單位時(shí)間內(nèi)的入射光子數(shù)目減少；頻率不變，說明光子能量不變，逸出的光電子的最大初動(dòng)能也就不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．入射光子的數(shù)目減少，逸出的光電子數(shù)目也減少，故選項(xiàng)C正確．入射光照射到某金屬上發(fā)生光電效應(yīng)，說明入射光頻率不低于這種金屬的極限頻率，入射光的強(qiáng)度減弱而頻率不變，同樣能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 針對(duì)訓(xùn)練1　(多選)如圖5所示，電路中所有元件完好，光照射到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過．其原因可能是(　　) 圖5 A．入射光太弱 B．入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng) C．光照時(shí)間太短 D．電源正、負(fù)極接反 答案　BD 解析　金屬存在截

14、止頻率，超過截止頻率的光照射金屬時(shí)才會(huì)有光電子射出．射出的光電子的動(dòng)能隨頻率的增大而增大，動(dòng)能小時(shí)不能克服反向電壓，也不會(huì)有光電流．入射光的頻率低于截止頻率，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，與光照強(qiáng)弱無關(guān)，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；電路中電源正、負(fù)極接反，對(duì)光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，D正確；光電效應(yīng)的產(chǎn)生與光照時(shí)間無關(guān)，C錯(cuò)誤． 二、光電效應(yīng)方程的理解與應(yīng)用 1．光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程． (1)能量為ε＝hν的光子被電子所吸收，電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對(duì)它的吸引，另一部分就是電子離開金屬表面時(shí)的動(dòng)能． (2)如果克服吸引力做功最少為W0，則電子離

15、開金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0. 2．光電效應(yīng)規(guī)律中的兩條線索、兩個(gè)關(guān)系： (1)兩條線索： (2)兩個(gè)關(guān)系： 光強(qiáng)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大； 光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大． 例3　在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)為λ0，該金屬的逸出功為______．若用波長(zhǎng)為λ(λ<λ0)的單色光做該實(shí)驗(yàn)，則其遏止電壓為______．已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h. 答案　　 解析　由光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能Ek＝hν－W0，其中金屬的逸出功W0＝hν0，又由c＝λν知W

16、0＝，用波長(zhǎng)為λ的單色光照射時(shí)，其Ek＝－＝hc.又因?yàn)閑U＝Ek，所以遏止電壓U＝＝. 例4　如圖6所示，當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.6 V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零．當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零．由此可知陰極材料的逸出功為(　　) 圖6 A．1.9 eV B．0.6 eV C．2.5 eV D．3.1 eV 答案　A 解析　由題意知光電子的最大初動(dòng)能為 Ek＝eUc＝0.6 eV 所以根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可得 W0＝hν－Ek＝

17、(2.5－0.6) eV＝1.9 eV. 針對(duì)訓(xùn)練2　(多選)一單色光照到某金屬表面時(shí)，有光電子從金屬表面逸出，下列說法中正確的是(　　) A．只增大入射光的頻率，金屬逸出功將減小 B．只延長(zhǎng)入射光照射時(shí)間，光電子的最大初動(dòng)能將不變 C．只增大入射光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能將增大 D．只增大入射光的頻率，光電子逸出所經(jīng)歷的時(shí)間將縮短 答案　BC 解析　金屬的逸出功由金屬本身的構(gòu)成決定，與入射光的頻率無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，當(dāng)金屬的極限頻率確定時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的頻率，與光照強(qiáng)度、照射時(shí)間、光子數(shù)目無關(guān)，選項(xiàng)B、C正確，D錯(cuò)

18、誤． 1．逸出功W0對(duì)應(yīng)著某一截止頻率νc，即W0＝hνc，只有入射光的頻率ν≥νc時(shí)才有光電子逸出，即才能發(fā)生光電效應(yīng)． 2．對(duì)于某一金屬(νc一定)，入射光的頻率決定著能否產(chǎn)生光電效應(yīng)及光電子的最大初動(dòng)能，而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)． 3．逸出功和截止頻率均由金屬本身決定，與其他因素?zé)o關(guān)． 1．(多選)如圖7所示，用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度，則下列說法中正確的是(　　) 圖7 A．用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．用紅光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) C．鋅板帶的是負(fù)電荷 D．使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷 答案　AD 解析　將

19、擦得很亮的鋅板與驗(yàn)電器連接，用弧光燈照射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線)，驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度，說明鋅板帶了電，進(jìn)一步研究表明鋅板帶正電．這說明在紫外線的照射下，鋅板中有一部分自由電子從表面飛出，鋅板帶正電，選項(xiàng)A、D正確．紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)． 2．(多選)下列對(duì)光子的認(rèn)識(shí)，正確的是(　　) A．光子說中的光子就是牛頓在微粒說中所說的微粒 B．光子說中的光子就是光電效應(yīng)的光電子 C．在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱光子 D．光子的能量跟光的頻率成正比 答案　CD 解析　根據(jù)光子說，在空間傳播的光是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子

20、，簡(jiǎn)稱光子．而牛頓的“微粒說”中的微粒指宏觀世界的微小顆粒．光電效應(yīng)中，金屬內(nèi)的電子吸收光子后克服原子核的庫(kù)侖引力等束縛，逸出金屬表面，成為光電子，故A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確；由E＝hν知，光子能量E與其頻率ν成正比，故D選項(xiàng)正確． 3．利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖8所示，用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則(　　) 圖8 A．用紫外線照射，電流表不一定有電流通過 B．用紅光照射，電流表一定無電流通過 C．用頻率為ν的可見光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到A端時(shí)，電流表中一定無電流通過 D．用頻率為ν的可見光照射K，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，電流

21、表示數(shù)可能不變 答案　D 解析　因紫外線的頻率比可見光的頻率高，所以用紫外線照射時(shí)，電流表中一定有電流通過，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．因不知陰極K的截止頻率，所以用紅光照射時(shí)，不一定發(fā)生光電效應(yīng)，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤．即使UAK＝0，電流表中也可能有電流通過，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤．當(dāng)滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí)，UAK增大，陽極A吸收光電子的能力增強(qiáng)，光電流會(huì)增大，當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽極A時(shí)，電流達(dá)到最大，即飽和電流．若在滑動(dòng)前，電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流，那么即使增大UAK，光電流也不會(huì)增大，所以選項(xiàng)D正確． 4．幾種金屬的逸出功W0見下表： 金屬 鎢 鈣 鈉 鉀 銣 W0(×10－19J) 7.26 5.

22、12 3.66 3.60 3.41 用一束可見光照射上述金屬的表面，請(qǐng)通過計(jì)算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)．已知該可見光的波長(zhǎng)范圍為4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s. 答案　鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng) 解析　光子的能量E＝，取λ＝4.0×10－7 m，則E≈5.0×10－19J，根據(jù)E＞W(wǎng)0判斷，鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)． 一、選擇題(1～8題為單選題，9～10題為多選題) 1．當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時(shí)，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，這時(shí)(　　) A．鋅板帶負(fù)電 B．有正離子從鋅板逸出 C．有電子從鋅板逸出 D．鋅板會(huì)吸附空氣中的正離

23、子 答案　C 解析　當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時(shí)，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，有電子從鋅板逸出，鋅板帶正電，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 2．某單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是(　　) A．延長(zhǎng)光照時(shí)間 B．增大光的強(qiáng)度 C．換用波長(zhǎng)較短的光照射 D．換用頻率較低的光照射 答案　C 解析　光照射金屬時(shí)能否產(chǎn)生光電效應(yīng)，取決于入射光的頻率是否大于等于金屬的極限頻率，與入射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無關(guān)，故選項(xiàng)A、B、D均錯(cuò)誤；又因ν＝，所以選項(xiàng)C正確． 3．如圖1所示，在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的A單色光照射光電管時(shí)，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用

24、另一頻率的B單色光照射光電管時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)，則(　　) 圖1 A．A光的強(qiáng)度大于B光的強(qiáng)度 B．B光的頻率大于A光的頻率 C．用A光照射光電管時(shí)流過電流表G的電流方向是由a流向b D．用A光照射光電管時(shí)流過電流表G的電流方向是由b流向a 答案　C 解析　根據(jù)產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件可知選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；電流的方向與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 4．某金屬的逸出功為2.3 eV，這意味著(　　) A．這種金屬內(nèi)部的電子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脫離表面 B．這種金屬表層的電子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脫離表面

25、 C．要使這種金屬有電子逸出，入射光子的能量可能小于2.3 eV D．這種金屬受到光照時(shí)若有電子逸出，則電子離開金屬表面時(shí)的動(dòng)能至少等于2.3 eV 答案　B 解析　逸出功指原子的最外層電子脫離原子核克服引力做的功，選項(xiàng)B正確． 5．如圖2所示是光電效應(yīng)中光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象．從圖中可知(　　) 圖2 A．Ek與ν成正比 B．入射光頻率必須小于極限頻率νc時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng) C．對(duì)同一種金屬而言，Ek僅與ν有關(guān) D．Ek與入射光強(qiáng)度成正比 答案　C 解析　由Ek＝hν－W0知C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 6．分別用波長(zhǎng)為λ和λ的單色光照射同

26、一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為(　　) A. B. C. D. 答案　A 解析　根據(jù)光電效應(yīng)方程得 Ek1＝h－W0① Ek2＝h－W0② 又Ek2＝2Ek1③ 聯(lián)立①②③得W0＝，A正確． 7．研究光電效應(yīng)的電路如圖3所示．用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽極A吸收，在電路中形成光電流．下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是(　　) 圖3 答案　C 解析　用頻率相同的光照射同一金屬時(shí)，發(fā)射出的光電子的最大

27、初動(dòng)能相同，所以遏止電壓相同；飽和光電流與光的強(qiáng)度有關(guān)，光的強(qiáng)度越大，飽和光電流越大，故選項(xiàng)C正確． 8．實(shí)驗(yàn)得到金屬鈣的光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖4所示．下表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功，參照下表可以確定的是(　　) 圖4 金屬 鎢 鈣 鈉 截止頻率ν0/1014Hz 10.95 7.73 5.53 逸出功W0/eV 4.54 3.20 2.29 A.如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)得到的Ekm－ν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大 B．如用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)得到的Ekm－ν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大 C．如用金屬鈉做實(shí)

28、驗(yàn)得到的Ekm－ν圖線也是一條直線，設(shè)其延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為(0，－Ek2)，則Ek2＜Ek1 D．如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)入射光的頻率ν＜ν1時(shí)，可能會(huì)有光電子逸出 答案　C 解析　由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知Ekm－ν圖線是直線，且斜率相同，A、B項(xiàng)錯(cuò)；由表中所列的截止頻率和逸出功數(shù)據(jù)可知C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 9．現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生．下列說法正確的是(　　) A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大 B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大 C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大 D．保持入射光的

29、光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生 答案　AC 解析　在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來決定，與頻率無關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大，因此A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)Ekm＝hν－W0可知，對(duì)于同一光電管，逸出功W0不變，當(dāng)頻率變高時(shí)，最大初動(dòng)能Ekm變大，因此C正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時(shí)無論光照強(qiáng)度多大，都不會(huì)有光電流產(chǎn)生，因此D錯(cuò)誤． 10．圖5為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為4.5×1014 Hz，則以下判斷正確的是(　　) 圖5 A．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率 B．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路中

30、光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度 C．用λ＝0.5 μm的光照射光電管時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生 D．光照射時(shí)間越長(zhǎng)，電路中的電流越大 答案　BC 解析　在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)．據(jù)此可判斷A、D錯(cuò)誤，B正確．波長(zhǎng)λ＝0.5 μm的光子的頻率ν＝＝ Hz＝6×1014 Hz＞4.5×1014 Hz，可發(fā)生光電效應(yīng)，所以C正確． 二、 非選擇題 11．在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖6所示．若該直線的斜率和縱截距分別為k和b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則普朗

31、克常量可表示為________，所用材料的逸出功可表示為________． 圖6 答案　ek?。璭b 解析　光電效應(yīng)中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子動(dòng)能，eUc＝hν－W0，整理得Uc＝ν－，斜率即＝k，所以普朗克常量h＝ek，縱截距為b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb. 12．小明用金屬銣為陰極的光電管觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖7甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s. 圖7 (1)圖甲中電極A為光電管的____________(選填“陰極”或“陽極”)； (2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間

32、的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J； (3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014 Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝________J. 答案　(1)陽極 (2)5.15×1014　3.41×10－19　(3)1.23×10－19 解析　(1)在光電效應(yīng)中，電子向A極運(yùn)動(dòng)，故電極A為光電管的陽極．(2)由題圖可知，銣的截止頻率νc為5.15×1014 Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J．(3)當(dāng)入射光的頻率為ν＝7.00×1014 Hz時(shí)，由Ek＝hν－h(huán)νc得，光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J≈1.23×10－19 J. 14