《2018-2019版高中物理 第2章 波和粒子 2.2 涅槃鳳凰再飛翔學(xué)案 滬科版選修3-5.docx》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中物理 第2章 波和粒子 2.2 涅槃鳳凰再飛翔學(xué)案 滬科版選修3-5.docx（15頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

2.2　涅槃鳳凰再飛翔 [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(ài)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] 1．探究光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件 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(xiàn))． 圖1 (1)用弧光燈照射鋅板，看到的現(xiàn)象為_(kāi)______________________________________________， 說(shuō)明___________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (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_(kāi)_________ ____________________________________________，說(shuō)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_(kāi)_______________________________________________________________________， 說(shuō)明________________________________________________________________________． 答案　(1)驗(yàn)電器箔片張開(kāi)　鋅板帶電了．弧光燈發(fā)出的紫外線(xiàn)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)箔片張角明顯減小　鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)是光中紫外線(xiàn)照射的結(jié)果而不是可見(jiàn)光 (3)觀察不到箔片張開(kāi)　可見(jiàn)光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng) 2．研究光電效應(yīng)的規(guī)律 如圖2甲是研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的裝置圖，圖乙是研究光電效應(yīng)的電路圖，請(qǐng)結(jié)合裝置圖及產(chǎn)生的現(xiàn)象回答下列問(wèn)題： 圖2 (1)在甲圖中發(fā)現(xiàn)，利用紫外線(xiàn)照射鋅板無(wú)論光的強(qiáng)度如何變化，驗(yàn)電器都有張角，而用紅光照射鋅板，無(wú)論光的強(qiáng)度如何變化，驗(yàn)電器總無(wú)張角，這說(shuō)明了什么？ (2)在乙圖中光電管兩端加正向電壓，用一定強(qiáng)度的光照射時(shí)，若增加電壓，電流表示數(shù)不變，而光強(qiáng)增加時(shí)，同樣電壓，電流表示數(shù)會(huì)增大，這說(shuō)明了什么？ (3)在乙圖中若加反向電壓，當(dāng)光強(qiáng)增大時(shí)，遏止電壓不變，而入射光的頻率增加時(shí)，遏止電壓卻增加，這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？ (4)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，發(fā)射電子的能量與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，而與光的頻率有關(guān)，試用光子說(shuō)分析原因． 答案　(1)金屬能否發(fā)生光電效應(yīng)，決定于入射光的頻率，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)． (2)保持入射光頻率不變，當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飛出的光電子個(gè)數(shù)只與光的強(qiáng)度有關(guān)． (3)光電子的能量與入射光頻率有關(guān)，與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)． (4)由于光的能量是一份一份的，那么金屬中的電子也只能一份一份地吸收光子的能量．而且這個(gè)傳遞能量的過(guò)程只能是一個(gè)光子對(duì)應(yīng)一個(gè)電子的行為．如果光的頻率低于極限頻率，則光子提供給電子的能量不足以克服原來(lái)的束縛，就不能發(fā)生光電效應(yīng)．而當(dāng)光的頻率高于極限頻率時(shí)，能量傳遞給電子以后，電子擺脫束縛要消耗一部分能量，剩余的能量以光電子的動(dòng)能形式存在． [知識(shí)梳理] 1．光電效應(yīng) 在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)．發(fā)射出來(lái)的電子叫光電子． 2．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)對(duì)于各種金屬都存在著一個(gè)極限頻率，當(dāng)入射光的頻率高于這個(gè)極限頻率時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)； (2)光電子的最大動(dòng)能隨著入射光頻率的增加而增加，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)； (3)保持入射光頻率不變，當(dāng)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度有關(guān)； (4)入射光射到金屬表面時(shí)，光電子的產(chǎn)生幾乎是瞬時(shí)的，不超過(guò)110－9s. [即學(xué)即用]　判斷下列說(shuō)法的正誤． (1)任何頻率的光照射到金屬表面都可以發(fā)生光電效應(yīng)．(　　) (2)金屬表面是否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱有關(guān)．(　　) (3)“光子”就是“光電子”的簡(jiǎn)稱(chēng)．(　　) 二、愛(ài)因斯坦的光子說(shuō) [導(dǎo)學(xué)探究]　用如圖3所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象．用光子能量為2.75eV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1.7V時(shí)，電流表示數(shù)為0. 圖3 (1)光電子的最大動(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?。? (4)當(dāng)入射光的頻率增大時(shí)，光電子最大動(dòng)能如何變化？遏止電壓呢？ 答案　(1)1.7eV　1.7V (2)W＝hν－Ekm＝2.75eV－1.7eV＝1.05eV (3)變大　(4)變大　變大 [知識(shí)梳理] 1．光子說(shuō)：光在空間傳播時(shí)是不連續(xù)的，而是一份一份的，一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱(chēng)光子．光子的能量E＝hν. 2．逸出功 使電子脫離某種金屬所做功的最小值，用W表示，不同金屬的逸出功不同． 3．最大動(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． 4．遏止電壓與極限頻率 (1)遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓． (2)極限頻率：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極限頻率．不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率． 5．光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式：hν＝Ekm＋W或Ekm＝hν－W. (2)物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量一部分用于克服金屬的逸出功W，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大動(dòng)能． (3)光電效應(yīng)方程說(shuō)明了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件 若有光電子逸出，則光電子的最大動(dòng)能必須大于零，即Ekm＝hν－W>0，亦即hν>W，ν>，而ν0＝恰好是光電效應(yīng)的極限頻率． [即學(xué)即用]　判斷下列說(shuō)法的正誤． (1)從金屬表面出來(lái)的光電子的最大動(dòng)能越大，這種金屬的逸出功越小．(　　) (2)光電子的最大動(dòng)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)，則該入射光的強(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(wú)關(guān)．(　√　) 三、康普頓效應(yīng) [導(dǎo)學(xué)探究]　太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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．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(xiàn)的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線(xiàn)中，除了與入線(xiàn)射波長(zhǎng)相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于入射線(xiàn)波長(zhǎng)的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為康普頓效應(yīng)． 2．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，進(jìn)一步為光的粒子性提供了證據(jù)． 3．光子的動(dòng)量 表達(dá)式：p＝. [即學(xué)即用]　判斷以下說(shuō)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．(　　) (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)象電現(xiàn)象． 2．光電效應(yīng)中的光包括不可見(jiàn)光和可見(jiàn)光． 3．光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來(lái)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(wú)關(guān)． 5．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多． 6．光的強(qiáng)度與飽和光電流：飽和光電流與光強(qiáng)有關(guān)，與所加的正向電壓大小無(wú)關(guān)．且飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的．對(duì)于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒(méi)有簡(jiǎn)單的正比關(guān)系． 例1　(多選)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(shuō)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，光電子的最大動(dòng)能變大 D．保持入射光的光強(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　保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，單位時(shí)間內(nèi)光電子變多，飽和光電流變大，A對(duì)；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W可知，入射光的頻率變高，光電子的最大動(dòng)能變大，飽和光電流不變，B錯(cuò)，C對(duì)；當(dāng)hν0，亦即hν>W，ν>＝ν0，而ν0＝恰好是光電效應(yīng)的極限頻率． 2．光電效應(yīng)規(guī)律中的兩條線(xiàn)索、兩個(gè)關(guān)系： (1)兩條線(xiàn)索： (2)兩個(gè)關(guān)系： 光照強(qiáng)度越強(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)生光電子的最大動(dòng)能大． 例2　如圖5所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，用光子能量為2.5eV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(kāi)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0.6V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0.6V時(shí)，電流表讀數(shù)為零．由此可知陰極材料的逸出功為(　　) 圖5 A．1.9eVB．0.6eVC．2.5eVD．3.1eV 答案　A 解析　由題意知光電子的最大動(dòng)能為 Ekm＝eU0＝0.6eV 所以根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W可得 W＝hν－Ekm＝(2.5－0.6) eV＝1.9eV. 例3　在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(xiàn)(甲光、乙光、丙光)，如圖6所示，則可判斷出(　　) 圖6 A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C．乙光的頻率大于丙光的頻率 D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大動(dòng)能 答案　B 解析　當(dāng)光電管兩端加上遏止電壓光電流為零時(shí)，有Ekm＝eU0，對(duì)同一光電管(逸出功W相同)使用不同頻率的光照射，有hν－W＝Ekm，兩式聯(lián)立可得hν－W＝eU0，丙光的遏止電壓最大，則丙光的頻率最大，甲光的頻率等于乙光的頻率，A、C錯(cuò)誤；由λ＝可見(jiàn)λ丙<λ乙，B正確；又由hν－W＝Ekm或由Ekm－0＝eU0可知丙光對(duì)應(yīng)的最大動(dòng)能最大，D錯(cuò)誤． 光電效應(yīng)圖線(xiàn)的理解和應(yīng)用 1．Ekm－ν圖線(xiàn)：如圖7甲所示是光電子最大動(dòng)能Ekm隨入射光頻率ν的變化圖線(xiàn)．這里，橫軸上的截距是陰極金屬的極限頻率；縱軸上的截距是陰極金屬的逸出功的負(fù)值；斜率為普朗克常量(Ekm＝hν－W，Ekm是ν的一次函數(shù)，不是正比例函數(shù))． 圖7 2．I－U曲線(xiàn)：如圖乙所示是光電流I隨光電管兩極板間電壓U的變化曲線(xiàn)，圖中Im為飽和光電流，U0為遏止電壓． 說(shuō)明：①由Ekm＝eU和Ekm＝hν－W知，同一色光，遏止電壓相同，與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)；頻率越大，遏止電壓越大； ②在入射光頻率一定時(shí)，飽和光電流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大． 針對(duì)訓(xùn)練2　在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓U0與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖8所示．若該直線(xiàn)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，則普朗克常量可表示為_(kāi)_______，所用材料的逸出功可表示為_(kāi)_______． 圖8 答案　ek?。璭b 1．(光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解)(多選)如圖9所示，用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，驗(yàn)電器箔片張開(kāi)一個(gè)角度，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖9 A．用紫外線(xiàn)照射鋅板，驗(yàn)電器箔片會(huì)張開(kāi) B．用紅光照射鋅板，驗(yàn)電器箔片一定會(huì)張開(kāi) C．鋅板帶的是負(fù)電荷 D．使驗(yàn)電器箔片張開(kāi)的是正電荷 答案　AD 2．(光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律)利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖10所示，用頻率為ν的可見(jiàn)光照射陰極K，電流表中有電流通過(guò)，則(　　) 圖10 A．用紫外線(xiàn)照射，電流表不一定有電流通過(guò) B．用紅光照射，電流表一定無(wú)電流通過(guò) C．用頻率為ν的可見(jiàn)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(wú)電流通過(guò) D．用頻率為ν的可見(jiàn)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)，電流表示數(shù)可能不變 答案　D 解析　因紫外線(xiàn)的頻率比可見(jiàn)光的頻率高，所以用紫外線(xiàn)照射時(shí)，電流表中一定有電流通過(guò)，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(guò)，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(yáng)極A吸收光電子的能力增強(qiáng)，光電流會(huì)增大，直至達(dá)到飽和電流．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． 3．(光電效應(yīng)中的圖像問(wèn)題)如圖11所示是光電效應(yīng)中光電子的最大動(dòng)能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系圖像．從圖中可知(　　) 圖11 A．Ekm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，Ekm僅與ν有關(guān) D．Ekm與入射光強(qiáng)度成正比 答案　C 解析　由Ekm＝hν－W知C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 4．(光電效應(yīng)方程的應(yīng)用)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬的極限頻率相應(yīng)的波長(zhǎng)為λ0，該金屬的逸出功為_(kāi)_____．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_(kāi)_______．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，光電子的最大動(dòng)能Ekm＝hν－W，其中金屬的逸出功W＝hν0，又由c＝λν知W＝，用波長(zhǎng)為λ的單色光照射時(shí)，其Ekm＝－＝hc.又因?yàn)閑U0＝Ekm，所以遏止電壓U0＝＝. 一、選擇題 考點(diǎn)一　光電效應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律 1．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．當(dāng)入射光的頻率低于極限頻率時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng) B．只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng) C．光電效應(yīng)現(xiàn)象中存在極限頻率，導(dǎo)致含有光電管的電路存在飽和電流 D．入射光的光強(qiáng)一定時(shí)，頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 答案　A 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(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)的入射光子數(shù)目減少；頻率不變，說(shuō)明光子能量不變，逸出的光電子的最大動(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)目也就減少，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(shuō)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． 3．關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．只有入射光的波長(zhǎng)大于該金屬的極限波長(zhǎng)，光電效應(yīng)才能發(fā)生 B．光電子的最大動(dòng)能跟入射光的強(qiáng)度成正比 C．發(fā)生光電效應(yīng)的時(shí)間一般都大于10－7s D．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，當(dāng)入射光頻率一定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度有關(guān) 答案　D 解析　由ε＝hν＝h知，當(dāng)入射光波長(zhǎng)大于極限波長(zhǎng)時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)；由Ekm＝hν－W0知，最大動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，B錯(cuò)；發(fā)生光電效應(yīng)的時(shí)間一般不超過(guò)10－9s，C錯(cuò)． 4.如圖1，用一定頻率的單色光照射光電管時(shí)，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則(　　) 圖1 A．電源右端應(yīng)為正極 B．流過(guò)電流表G的電流大小取決于入射光的頻率 C．流過(guò)電流表G的電流方向是a流向b D．普朗克解釋了光電效應(yīng)并提出光子能量ε＝hν 答案　C 解析　發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電子從光電管右端運(yùn)動(dòng)到左端，電流的方向與電子定向移動(dòng)的方向相反，所以流過(guò)電流表G的電流方向是a流向b，故C正確；光電管兩端可能是正向電壓也可能是反向電壓，所以電源右端可能為正極，也可能為負(fù)極，故A錯(cuò)誤；流過(guò)電流表G的電流大小取決于入射光的強(qiáng)度，與入射光的頻率無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；愛(ài)因斯坦解釋了光電效應(yīng)并提出光子能量ε＝hν，故D錯(cuò)誤． 5．研究光電效應(yīng)的電路如圖2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(yáng)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)系圖像中，正確的是(　　) 圖2 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． 考點(diǎn)二　光電效應(yīng)方程的應(yīng)用 6．分別用波長(zhǎng)為λ和λ的單色光照射同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大動(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 Ekm1＝h－W① Ekm2＝h－W② 又Ekm2＝2Ekm1③ 聯(lián)立①②③得W＝，A正確． 7．(多選)已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為ν0，則(　　) A．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子 B．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大動(dòng)能為hν0 C．當(dāng)入射光的頻率ν大于ν0時(shí)，若ν增大，則逸出功增大 D．當(dāng)入射光的頻率ν大于ν0時(shí)，若ν增大一倍，則光電子的最大動(dòng)能也增大一倍 答案　AB 解析　因入射光的頻率大于或等于極限頻率時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，所以A正確；因?yàn)榻饘俚臉O限頻率為νc，所以逸出功W0＝hν0，再由Ekm＝hν－W得，Ekm＝2hν0－h(huán)ν0＝hν0，B正確；因?yàn)橐莩龉κ枪怆娮忧『靡莩鰰r(shí)需要做的功，對(duì)于同種金屬是恒定的，故C錯(cuò)誤；由Ekm＝hν－W＝hν－h(huán)ν0＝h(ν－ν0)可得，當(dāng)ν增大一倍時(shí)：＝≠2，故D錯(cuò)誤． 8．(多選)如圖3所示，兩平行金屬板A、B間電壓恒為U，一束波長(zhǎng)為λ的入射光射到金屬板B上，使B板發(fā)生了光電效應(yīng)，已知該金屬板的逸出功為W，電子的質(zhì)量為m，電荷量的絕對(duì)值為e，普朗克常量為h，真空中光速為c，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖3 A．入射光子的能量為h B．到達(dá)A板的光電子的最大動(dòng)能為h－W＋eU C．若增大兩板間電壓，B板沒(méi)有光電子逸出 D．若減小入射光的波長(zhǎng)一定會(huì)有光電子逸出 答案　ABD 解析　根據(jù)ε＝hν，而ν＝，則光子的能量為h，故A正確；逸出的光電子的最大動(dòng)能Ekm＝h－W，根據(jù)動(dòng)能定理，Ekm′－Ekm＝eU，則到達(dá)A板的光電子的最大動(dòng)能為Ekm′＝h－W＋eU，故B正確；若增大兩板間電壓，不會(huì)影響光電效應(yīng)現(xiàn)象，仍有光電子逸出，故C錯(cuò)誤；若減小入射光的波長(zhǎng)，那么頻率增大，一定會(huì)有光電子逸出，故D正確． 考點(diǎn)三　光電效應(yīng)圖像問(wèn)題 9．(多選)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4所示，若該直線(xiàn)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(　　) 圖4 A．普朗克常量可表示為 B．若更換材料再實(shí)驗(yàn)，得到的圖線(xiàn)的k不改變，b改變 C．所用材料的逸出功可表示為eb D．b由入射光決定，與所用材料無(wú)關(guān) 答案　BC 解析　根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W，以及Ekm＝eU0得：U0＝－，圖線(xiàn)的斜率k＝，解得普朗克常量h＝ke，故A錯(cuò)誤；縱軸截距的絕對(duì)值b＝，解得逸出功W＝eb，故C正確；b等于逸出功與電子電荷量的比值，而逸出功與材料有關(guān)，則b與材料有關(guān)，故D錯(cuò)誤；更換材料再實(shí)驗(yàn)，由于逸出功變化，可知圖線(xiàn)的斜率不變，縱軸截距改變，故B正確． 10．(多選)美國(guó)物理學(xué)家密立根利用圖5甲所示的電路研究金屬的遏止電壓U0與入射光頻率ν的關(guān)系，描繪出圖乙中的圖像，由此算出普朗克常量h，電子電荷量的絕對(duì)值用e表示，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖5 A．入射光的頻率增大，測(cè)遏止電壓時(shí)，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片P向M端移動(dòng) B．增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大動(dòng)能也增大 C．由U0－ν圖像可知，這種金屬極限頻率為ν0 D．由U0－ν圖像可得普朗克常量的表達(dá)式為h＝ 答案　CD 解析　入射光的頻率增大，光電子的最大動(dòng)能增大，則遏止電壓增大，測(cè)遏止電壓時(shí)，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片P向N端移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W知，光電子的最大動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)Ekm＝hν－W＝eU0，解得U0＝－，圖線(xiàn)的斜率k＝＝，則h＝，當(dāng)遏止電壓為零時(shí)，ν＝ν0，故C、D正確． 二、非選擇題 11．(對(duì)光電管實(shí)驗(yàn)及圖像的考查)小明用陰極為金屬銣的光電管觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖6甲所示．已知普朗克常量h＝6.6310－34Js. 　 圖6 (1)圖甲中電極A為光電管的____________(選填“陰極”或“陽(yáng)極”)； (2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓U0與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的極限頻率ν0＝________Hz，逸出功W＝________J； (3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.001014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大動(dòng)能Ekm＝________J. 答案　(1)陽(yáng)極 (2)5.151014　3.4110－19　(3)1.2310－19 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(yáng)極．(2)由題圖乙可知，銣的根限頻率ν0為5.151014 Hz，逸出功W＝hν0＝6.6310－345.151014 J≈3.4110－19J．(3)當(dāng)入射光的頻率為ν＝7.001014Hz時(shí)，由Ekm＝hν－h(huán)ν0得，光電子的最大動(dòng)能為Ekm＝6.6310－34(7.00－5.15)1014J≈1.2310－19J. 12．(光電效應(yīng)方程的應(yīng)用)如圖7所示，一光電管的陰極用極限波長(zhǎng)λ0＝500nm的鈉制成．用波長(zhǎng)λ＝300nm的紫外線(xiàn)照射陰極，光電管陽(yáng)極A和陰極K之間的電勢(shì)差U＝2.1V，飽和光電流的值(當(dāng)陰極K發(fā)射的電子全部到達(dá)陽(yáng)極A時(shí)，電路中的電流達(dá)到最大值，稱(chēng)為飽和光電流)I＝0.56μA.(普朗克常量h＝6.6310－34Js，真空中光速c＝3.0108m/s，電子電荷量e＝1.610－19C，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 圖7 (1)求每秒鐘內(nèi)由K極發(fā)射的光電子數(shù)目． (2)求電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能． (3)如果電勢(shì)差U不變，而照射光的強(qiáng)度增到原值的三倍，此時(shí)電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能是多大？ 答案　(1)3.51012個(gè)　(2)6.010－19J　(3)6.010－19J 解析　(1)設(shè)每秒內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)為n，則：n＝＝＝3.51012(個(gè))． (2)由光電效應(yīng)方程可知： Ekm＝hν－W＝h－h(huán)＝hc(－) 在A、K間加電壓U時(shí)，電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的動(dòng)能為Ekm′， Ekm′＝Ekm＋eU＝hc(－)＋eU. 代入數(shù)值得：Ekm′≈6.010－19J. (3)根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，光電子的最大動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)．如果電壓U不變，則電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能不會(huì)變，仍為6.010－19J.