資源簡介 第2節(jié) 光電效應(分值:100分)選擇題1~9題,每小題8分,共72分。對點題組練題組一 光電效應現(xiàn)象及實驗規(guī)律1.(多選)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗,當用某一頻率的光入射時,有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是( )保持入射光的頻率不變,入射光的光強變大,飽和電流變大入射光的頻率變高,飽和電流變大入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大保持入射光的光強不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生2.用如圖所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象,當用某種頻率的光照射到光電管上時,電流表的讀數(shù)為I。則( )將開關S斷開,也會有電流流過電流表將滑動變阻器的滑片c向a移動,光電子到達陽極時的速度必將變小如果減小入射光的光強,光電管中可能不會有光電子產(chǎn)生如果將電池極性反轉(zhuǎn),光電管中可能不會有光電子產(chǎn)生題組二 愛因斯坦的光電效應理論3.運用光子說對下列光電效應現(xiàn)象進行解釋,可以得出的正確結(jié)論是( )當光照時間增大為原來的2倍時,光電流的大小也增大為原來的2倍當入射光頻率增大為原來的2倍時,光電子的最大初動能也增大為原來的2倍當入射光波長增大為原來的2倍時,光電子的最大初動能也增大為原來的2倍當入射光強度增大為原來的2倍時,單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目也增大為原來的2倍4.(多選)(2024·河北保定市高二期末)用波長為λ和3λ的光照射同一種金屬,分別產(chǎn)生的速度最大的光電子速度之比為3∶1,普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示,那么下列說法正確的有( )該種金屬的逸出功為該種金屬的逸出功為波長超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應波長超過3λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應5.(多選)利用如圖所示的電路研究光電效應現(xiàn)象,其中電極K由金屬鉀制成,其逸出功為2.25 eV。用某一頻率的光照射時,逸出光電子的最大初動能為1.50 eV,電流表的示數(shù)為I。已知普朗克常量約為6.63×10-34 J·s。下列說法中正確的是( )金屬鉀發(fā)生光電效應的極限頻率約為5.43×1014 Hz若入射光頻率加倍,光電子的最大初動能變?yōu)?.00 eV若入射光頻率加倍,電流表的示數(shù)變?yōu)?I若入射光頻率加倍,遏止電壓的大小將變?yōu)?.25 V6.如圖甲所示,閉合開關S,用不同頻率的單色光照射光電管K極時,得到如圖乙所示的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像,圖線與橫軸的交點坐標為(a,0)。已知me為光電子的質(zhì)量,普朗克常量為h。下列說法中正確的是 ( )入射光頻率大于a時,光電流和入射光頻率成正比增大入射光強度時,可以增大光電子的能量Ek-ν圖像的縱截距為ah發(fā)生光電效應時,光電子的最大初速度為題組三 康普頓效應和光的波粒二象性7.(多選)頻率為ν的光子,具有的能量為hν,動量為,將這個光子打在處于靜止狀態(tài)的電子上,光子將偏離原運動方向,這種現(xiàn)象稱為光子的散射,下列關于光子散射的說法正確的是( )光子改變原來的運動方向,傳播速度變小光子由于在與電子碰撞中獲得能量,因而頻率增大由于受到電子碰撞,散射后的光子波長大于入射光子的波長由于受到電子碰撞,散射后的光子頻率小于入射光子的頻率8.(多選)關于光的波粒二象性,下列理解正確的是( )高頻光是粒子,低頻光是波大量的光子往往表現(xiàn)出波動性,個別光子往往表現(xiàn)出粒子性波粒二象性是光的屬性,只是有時它的波動性顯著,有時它的粒子性顯著光在傳播時是波,而與物質(zhì)發(fā)生相互作用時轉(zhuǎn)變成粒子綜合提升練9.(多選)圖中四幅圖涉及光的粒子性和波動性,其中說法正確的是( )圖甲的光電效應實驗說明光具有波粒二象性圖乙說明,在光電效應中,同一單色入射光越強,飽和電流越大圖丙的“泊松亮斑”說明光具有波動性,是光通過小圓孔時發(fā)生衍射形成的圖丁的康普頓效應表明光子具有動量,揭示了光的粒子性的一面10.(14分)我國中微子探測實驗利用光電管把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。如圖所示,A和K分別是光電管的陽極和陰極,加在A、K之間的電壓為U。現(xiàn)用發(fā)光功率為P的激光器發(fā)出頻率為ν的光全部照射在K上,回路中形成電流。已知陰極K材料的逸出功為W0,普朗克常量為h,電子電荷量為e。(1)(7分)求光電子到達A時的最大動能Ekm;(2)(7分)若每入射N個光子會產(chǎn)生1個光電子,所有的光電子都能到達A,求回路的電流I。培優(yōu)加強練11.(14分)如圖甲所示是研究光電效應規(guī)律的光電管。用波長λ=0.50 μm的綠光照射陰極K,實驗測得流過G表的電流I與A、K之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律,取h=6.63×10-34 J·s。結(jié)合圖像,求(以下所求結(jié)果均保留2位有效數(shù)字):(1)(4分)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù);(2)(5分)光電子飛出陰極K時的最大動能;(3)(5分)該陰極材料的極限頻率。第2節(jié) 光電效應1.AC [產(chǎn)生光電效應時,光的強度越大,單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多,飽和電流越大,選項A正確;飽和電流大小與入射光的頻率無關,選項B錯誤;光電子的最大初動能隨入射光頻率的增加而增加,與入射光的強度無關,選項C正確;減小入射光的頻率,若低于極限頻率,則不能發(fā)生光電效應,沒有光電流產(chǎn)生,選項D錯誤。]2.A [開關S斷開,由于仍能發(fā)生光電效應,光電子仍能到達陽極,也會有電流流過電流表,故A正確;將滑動變阻器的滑片c向a移動,所加正向電壓增大,則光電子到達陽極時的速度必將變大,故B錯誤;只要光的頻率不變,就能發(fā)生光電效應,即光電管中有光電子產(chǎn)生,故C錯誤;將電池極性反轉(zhuǎn),光電管中仍然有光電子產(chǎn)生,只是電流表讀數(shù)可能為零,故D錯誤。]3.D [根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0可知,當入射光頻率增大為原來的2倍時,產(chǎn)生光電子的最大初動能大于原來的兩倍,當入射光波長增大為原來的2倍時,光電子的最大初動能減小,光電流的大小與光照時間無關,故A、B、C錯誤;當入射光強度增大為原來的2倍時,單位時間內(nèi)照射到金屬表面的光子數(shù)是原來的2倍,所以單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目也增大為原來的2倍,故D正確。]4.BC [根據(jù)光電效應方程可知mev=-W0,mev=-W0,其中vm1∶vm2=3∶1,解得W0=,選項A錯誤,B正確;因為波長為4λ的光恰能使該金屬發(fā)生光電效應,則波長超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應,選項C正確,D錯誤。]5.AD [由W0=hνc可知νc=5.43×1014 Hz,故A正確;由愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0,可知入射光頻率加倍,光電子的最大初動能大于3.00 eV,故B錯誤;飽和電流的大小由單位時間內(nèi)照射在陰極K的光子數(shù)決定,入射光頻率加倍,單位時間內(nèi)照射在陰極K的光子數(shù)不一定加倍,電流變化情況不確定,故C錯誤;入射光頻率加倍,有Ek1=2hν-W0,又Ek1=eUc,解得Uc=5.25 V,故D正確。]6.D [光電流由入射光的強度決定,不隨入射光頻率的變化而變化,A錯誤;對于同一種金屬,光電子的能量只與入射光的頻率有關,而與入射光的強弱無關,B錯誤;設縱截距為b,根據(jù)Ek=mev2=hν-W0可知,Ek-ν圖像的斜率為k=h=-,W0=-b,解得b=-ah,v=,C錯誤,D正確。]7.CD [碰撞后光子改變原來的運動方向,但傳播速度不變,A錯誤;光子由于在與電子碰撞中損失能量,因而頻率減小,即ν>ν′,再由c=λ1ν=λ2ν′,得到λ1<λ2,B錯誤,C、D正確。]8.BC [波粒二象性是光所具有的性質(zhì),在不同的情況下有不同的表現(xiàn):大量的光子往往表現(xiàn)出波動性,個別光子往往表現(xiàn)出粒子性;光在傳播過程中通常表現(xiàn)為波動性,在與物質(zhì)發(fā)生相互作用時通常表現(xiàn)為粒子性,故選項B、C正確。]9.BD [題圖甲的光電效應實驗說明光具有粒子性,選項A錯誤;題圖乙中,黃光的強度越大,飽和電流越大,即說明在光電效應中,同一單色入射光越強,飽和電流越大,選項B正確;題圖丙的泊松亮斑說明光具有波動性,是光通過小圓板時發(fā)生衍射形成的,選項C錯誤;題圖丁的康普頓效應表明光子具有動量,揭示了光的粒子性的一面,選項D正確。]10.(1)eU+hν-W0 (2)解析 (1)根據(jù)光電效應方程,光電子離開K極的最大初動能Ek=hν-W0光電子從K極到A極,由動能定理得eU=Ekm-Ek聯(lián)立得Ekm=eU+hν-W0。(2)t時間內(nèi),激光器發(fā)光的總功W=Pt到達K極的光子總數(shù)N0=逸出的電子總數(shù)Ne=回路的電流為I=聯(lián)立解得I=。11.(1)4.0×1012個 (2)9.6×10-20 J (3)4.6×1014 Hz解析 (1)每秒發(fā)射的光電子個數(shù)n==個=4.0×1012個。(2)光電子飛出陰極K時的最大初動能Ek=eUc=0.6 eV=9.6×10-20 J。(3)由光電效應方程可得Ek=h-h(huán)ν0,代入數(shù)據(jù)可得該陰極材料的極限頻率ν0=4.6 ×1014Hz。第2節(jié) 光電效應學習目標 1.知道光電效應現(xiàn)象,了解光電效應的實驗規(guī)律。 2.知道光電效應與電磁理論的矛盾。 3.理解愛因斯坦光子說及對光電效應的解釋,會用光電效應方程解決一些簡單的問題。知識點一 光電效應的實驗規(guī)律及經(jīng)典解釋中的疑難如圖所示,紫外線照射鋅板后,驗電器指針張開說明了什么? 1.光電效應現(xiàn)象(1)光電效應:照射到金屬表面的光,能使金屬中的 從表面逸出的現(xiàn)象。(2)光電子:光電效應中發(fā)射出來的 。2.光電效應的實驗規(guī)律(1)存在 :當入射光的頻率 某一數(shù)值νc時不發(fā)生光電效應。實驗表明,不同金屬的截止頻率 。換句話說,截止頻率與金屬 有關。(2)存在 :在光照條件不變的情況下,隨著所加電壓的增大,光電流趨于一個飽和值。頻率不變時,入射光越強,飽和電流 。這表明對于一定頻率(顏色)的光,入射光 ,單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù) 。(3)存在 :使光電流減小到 的反向電壓Uc,且滿足mev=eUc。遏止電壓的存在意味著光電子具有一定的 。用同一頻率的光照射同一種金屬時,無論光的強弱如何,遏止電壓都是一樣的。光的頻率改變時遏止電壓也會 。這意味著對于同一種金屬,光電子的能量只與入射光 有關,而與光的 無關。(4)光電效應具有 :當頻率超過截止頻率νc時,無論入射光怎樣微弱,照到金屬時會 產(chǎn)生光電流。3.光電效應經(jīng)典解釋中的疑難(1)逸出功:使電子脫離某種金屬,外界對它做功的 值,用W0表示。不同種類的金屬,其逸出功的大小 (填“相同”或“不相同”)。(2)光電效應用經(jīng)典電磁理論無法解釋①不應存在 頻率。②遏止電壓Uc應該與光的強弱 關。③電子獲得逸出表面所需的能量的時間 實驗中產(chǎn)生光電流的時間。【思考】如圖所示研究光電效應的電路中,用紫光照射光電管,靈敏電流計G指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn),回答下列問題。(1)用紫外線照射,靈敏電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎?(2)光電效應中的光電子就是光子嗎?(3)增大紫光的光照強度可以使靈敏電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎?(4)當用紫外線照射有光電子射出金屬,不斷增大電壓,靈敏電流計的指針偏角會持續(xù)增大嗎? 例1 在演示光電效應實驗中,原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連,用紫外線燈照射鋅板時,驗電器的指針張開一個角度,如圖所示,下列說法正確的是( )A.驗電器帶正電,鋅板帶負電B.驗電器帶負電,鋅板也帶負電C.若改用紅光照射鋅板,驗電器的指針一定也會偏轉(zhuǎn)D.若改用同等強度、頻率更高的紫外線照射鋅板,驗電器的指針也會偏轉(zhuǎn)聽課筆記 訓練1 利用如圖所示的電路研究光電效應現(xiàn)象,滑片P的位置在O點的正上方。已知入射光的頻率大于陰極K的截止頻率,且光的強度較大,則( )A.減弱入射光的強度,遏止電壓變小B.P不移動時,微安表的示數(shù)為零C.P向a端移動,微安表的示數(shù)增大D.P向b端移動,光電子到達陽極A的最大動能增大知識點二 愛因斯坦的光電效應理論1.光子:光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的,頻率為ν的光的能量子為 ,其中h為普朗克常量。這些能量子后來稱為 。2.愛因斯坦光電效應方程(1)表達式:hν= 或Ek= 。式中Ek為光電子的最大初動能,Ek=mev。(2)物理意義:金屬中電子吸收一個光子獲得的能量是 ,在這些能量中,一部分大小為W0的能量被電子用來脫離金屬,剩下的是逸出后電子的 。3.光電效應方程對光電效應實驗現(xiàn)象的解釋(1) 只有當hν W0時,才有光電子逸出,νc=就是光電效應的截止頻率,如圖所示。(2)光電子的最大初動能Ek與 有關,而與光的 無關。這就解釋了遏止電壓和光強無關。(3)電子一次性吸收光子的全部能量,不需要積累能量的時間,光電流自然幾乎是 產(chǎn)生的。(4)對于同種頻率的光,光 時,單位時間內(nèi)照射到金屬表面的光子數(shù)較多,照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多,因而飽和電流較大。4.光電效應的幾類圖像圖像名稱 圖線形狀 讀取信息最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像 ①截止頻率(極限頻率):橫軸截距 ②逸出功:縱軸截距的絕對值W0=|-E|=E ③普朗克常量:圖線的斜率k=h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖像 ①截止頻率νc:橫軸截距 ②遏止電壓Uc:隨入射光頻率的增大而增大 ③普朗克常量h:等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積,即h=ke顏色相同、強度不同的光,光電流與電壓的關系 ①遏止電壓Uc:橫軸截距 ②飽和電流Im:電流的最大值 ③最大初動能:Ek=eUc顏色不同時,光電流與電壓的關系 ①遏止電壓Uc1、Uc2 ②飽和電流 ③最大初動能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2例2 (多選)用如圖所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象。當用光子能量為2.75 eV的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應,電流表G的示數(shù)不為零;移動滑動變阻器的滑片c,發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)大于或等于1.7 V時,電流表示數(shù)為0,則下列說法正確的是( )A.光電子的最大初動能始終為1.05 eVB.光電管陰極的逸出功為1.05 eVC.當滑片向a端滑動時,反向電壓增大,電流增大D.改用能量為2.5 eV的光子照射,移動滑動變阻器的滑片c,電流表G中也可能有電流聽課筆記 例3 (2024·山東師范大學附中期中)某興趣小組用如圖甲所示的電路探究光電效應的規(guī)律。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),小剛同學作出了光電子的最大初動能與入射光頻率的關系圖線如圖乙所示,小明同學作出了遏止電壓與入射光頻率的關系圖線如圖丙所示。已知光電子的電荷量為e,則下列說法正確的是( )A.如果圖乙、圖丙中研究的是同一金屬的光電效應規(guī)律,則a=B.如果研究不同金屬光電效應的規(guī)律,在圖乙中將得到經(jīng)過(b,0)點的一系列直線C.如果研究不同金屬光電效應的規(guī)律,在圖丙中將得到不平行的傾斜直線D.普朗克常量h==聽課筆記 訓練2 (2024·廣東深圳市高二月考)如圖所示,甲圖為演示光電效應的實驗裝置;乙圖為在a、b、c三種光照射下得到的三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關系曲線。下列說法正確的是( )A.a、b、c三種光的頻率各不相同B.b、c兩種光的光強可能相同C.若b光為綠光,a光可能是紫光D.圖甲中的滑動變阻器的滑片向右滑動,電流表的讀數(shù)可能增大知識點三 康普頓效應和光子的動量 光的波粒二象性曾有一位記者向物理學家諾貝爾獎獲得者布拉格請教:光是波還是粒子?布拉格幽默地答道:“星期一、三、五它是一個波,星期二、四、六它是一個粒子,星期天物理學家休息。”那么前面學習過的哪些現(xiàn)象可以說明光具有粒子性,哪些現(xiàn)象又能說明光具有波動性呢? 1.康普頓效應(1)光的散射光可以與介質(zhì)中的 發(fā)生散射, 傳播方向。(2)康普頓效應美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時,發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中,除了與入射波長λ0相同的成分外,還有波長 的成分,這個現(xiàn)象稱為康普頓效應。(3)康普頓效應的意義康普頓效應表明光子除了具有能量之外,還具有動量,深入揭示了光的 的一面。(4)光子的動量①表達式:p= 。②說明:在康普頓效應中,當入射的光子與晶體中的電子碰撞時,把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子,光子的動量變小,因此,這些光子散射后波長 。2.光的波粒二象性(1)光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有 , 效應和 效應說明光具有粒子性。(2)光既具有波動性,又具有粒子性,即光具有 二象性。【思考】 光子與靜止的電子碰撞,碰撞后電子的運動方向如圖所示。(1)碰后光子可能沿哪個方向運動?(2)碰后光子的波長怎樣變化? 例4 美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時,用X光對靜止的電子進行照射,照射后電子獲得速度的同時,X光光子的運動方向也會發(fā)生相應的改變。下列說法正確的是( )A.當入射光子與晶體中的電子碰撞時,把部分動量轉(zhuǎn)移給電子,因此光子散射后頻率變大B.康普頓效應揭示了光的粒子性,表明光子除了具有能量之外還具有動量C.X光散射后與散射前相比,速度變小D.散射后的光子雖然改變原來的運動方向,但頻率保持不變聽課筆記 例5 (多選)對光的認識,下列說法正確的是( )A.少量光子的行為易表現(xiàn)出粒子性,大量光子的行為易表現(xiàn)出波動性B.光的波動性是光子本身的一種屬性,不是光子之間的相互作用引起的C.光表現(xiàn)出波動性時,就不具有粒子性了;光表現(xiàn)出粒子性時,就不具有波動性了D.光的波粒二象性可以理解為在某些場合光的波動性表現(xiàn)明顯,在另外些場合,光的粒子性表現(xiàn)明顯聽課筆記 對光的波粒二象性的理解實驗基礎 表現(xiàn) 說明光的波動性 干涉和衍射 (1)光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小可用波動規(guī)律來描述 (2)足夠能量的光在傳播時,表現(xiàn)出波的性質(zhì) (1)光的波動性是光子本身的一種屬性,不是光子之間相互作用產(chǎn)生的 (2)光的波動性不同于宏觀觀念的波光的粒子性 光電效應、康普頓效應 (1)當光同物質(zhì)發(fā)生作用時,這種作用是“一份一份”進行的,表現(xiàn)出粒子的性質(zhì) (2)少量或個別光子容易顯示出光的粒子性 (1)粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的 (2)光子不同于宏觀觀念的粒子隨堂對點自測 1.(光電效應的實驗規(guī)律)(多選)如圖所示是研究光電效應的電路圖,下列敘述中正確的是( )A.保持光照條件不變,滑片P向右滑動的過程中,電流表示數(shù)將一直增大B.只調(diào)換電源的極性,移動滑片P,當電流表示數(shù)為零時,電壓表示數(shù)為遏止電壓Uc的數(shù)值C.陰極K需要預熱,光束照射后需要一定的時間才會有光電流D.不改變光束顏色和電路,增大入射光束強度,電流表示數(shù)會增大2.(愛因斯坦的光電效應理論)(多選)如圖是某金屬在光的照射下逸出的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像,由圖像可知( )A.該金屬的逸出功等于E-h(huán)ν0B.該金屬的逸出功等于hν0C.入射光的頻率為2ν0時,逸出的光電子的最大初動能為hν0D.當入射光的頻率ν大于ν0時,若ν增大一倍,則光電子的最大初動能也增大一倍3.(康普頓效應和光的波粒二象性)科學研究證明,光子有能量也有動量,當光子與電子碰撞時,光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子。假設光子與電子碰撞前的波長為λ,碰撞后的波長為λ′,則碰撞過程中( )A.能量守恒,動量守恒,且λ=λ′B.能量不守恒,動量不守恒,且λ=λ′C.能量守恒,動量守恒,且λ<λ′D.能量守恒,動量守恒,且λ>λ′第2節(jié) 光電效應知識點一導學 提示 紫外線照射鋅板后,鋅板表面逸出電子,使驗電器帶電,指針張開。知識梳理1.(1)電子 (2)電子 2.(1)截止頻率 小于 不同 自身的性質(zhì)(2)飽和電流 越大 越強 越多 (3)遏止電壓 0 初速度改變 頻率 強弱 (4)瞬時性 立即 3.(1)最小 不相同(2)①截止 ②有 ③遠遠大于[思考] 提示 (1)會。(2)不是,光電子是電子。(3)不可以。(4)當電壓增大到一定值后光電流不會持續(xù)增加,達到飽和光電流,因此靈敏電流計的指針偏角不會持續(xù)增大。例1 D [用紫外線照射鋅板,鋅板失去電子帶正電,驗電器與鋅板連接,則驗電器帶正電,A、B錯誤;根據(jù)產(chǎn)生光電效應的條件可知,若改用紅光照射鋅板,不一定能發(fā)生光電效應,所以驗電器的指針不一定會發(fā)生偏轉(zhuǎn),C錯誤;根據(jù)產(chǎn)生光電效應的條件可知,發(fā)生光電效應與光的頻率有關,若改用同等強度、頻率更高的紫外線照射鋅板,驗電器的指針也會偏轉(zhuǎn),D正確。]訓練1 D [遏止電壓僅與入射光頻率有關,與強度無關,故A錯誤;滑片P不移動時,在O點正上方,光電管兩端電壓為零,由于入射光的頻率大于陰極K的截止頻率,則會發(fā)生光電效應,微安表應有示數(shù),故B錯誤;P向a端移動,則光電管兩端所加電壓為負向電壓,阻礙電子向陽極A運動,則光電流變小,微安表的示數(shù)變小,故C錯誤;P向b端移動,則光電管兩端所加電壓為正向電壓,由eUAK=EkA-Ek初,光電子到達陽極A的最大動能增大,故D正確。]知識點二1.hν 光子 2.(1)Ek+W0 hν-W0 (2)hν 初動能3.(1)> (2)入射光的頻率ν 強弱 (3)瞬時 (4)較強例2 BD [由愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0可知,同種金屬的逸出功相同,所以光電子逸出后的最大初動能取決于獲得的能量,A錯誤;當電壓表示數(shù)大于或等于1.7 V時,電流表無示數(shù),說明遏止電壓Uc=1.7 V,由eUc=Ek,Ek=hν-W0,可得光電管的逸出功W0=1.05 eV,B正確;若光的頻率不變,反向電壓大于遏止電壓后電路中就不再有電流,C錯誤;當入射光頻率超過截止頻率,且反向電壓小于遏止電壓,電路中就會有電流,D正確。]例3 D [如果題圖乙、題圖丙中研究的是同一金屬的光電效應規(guī)律,則由題圖乙可得該金屬的逸出功W0=a,由題圖丙可得該金屬的逸出功W0=ec,有a=ec,故A錯誤;如果研究不同金屬光電效應的規(guī)律,根據(jù)Ek=hν-W0,可判斷不同金屬的逸出功不同,當Ek=0時,對應的ν不同,在題圖乙中得不到經(jīng)過(b,0)點的一系列直線,故B錯誤;如果研究不同金屬光電效應的規(guī)律,根據(jù)eUc=hν-W0,可判斷直線的斜率為k=,在題圖丙中將得到一系列平行的傾斜直線,故C錯誤;由題圖乙可得普朗克常量h=k=,由題圖丙可得,直線斜率為k==,得h==,故D正確。]訓練2 D [由光電效應方程及遏止電壓與光的頻率間的關系可得eUc=Ek=hν-W0,b、c兩種光的遏止電壓相同,故頻率相同,a光的遏止電壓較小,頻率較低,A錯誤;光的頻率不變時,光強越大,飽和電流越大,對比乙圖可知,b光的光強大于c光的光強,B錯誤;由以上分析可知,a光頻率較低,若b光為綠光,a光不可能是紫光,C錯誤;圖甲中的滑動變阻器的滑片向右滑動,光電管兩端電壓增大,且為正向電壓,電流表的讀數(shù)可能增大,但不會超過飽和電流,D正確。]知識點三導學 提示 光電效應能夠說明光具有粒子性,光的干涉和衍射說明光具有波動性。知識梳理1.(1)物質(zhì)微粒 改變 (2)大于λ0 (3)粒子性 (4)① ②變大 2.(1)波動性 光電 康普頓 (2)波粒[思考] 提示 (1)碰撞前后總動量應保持一致的方向,故碰后光子只可能沿1的方向。(2)通過碰撞,光子的一部分動量轉(zhuǎn)移給電子,光子動量減少,根據(jù)p=,波長變大。例4 B [在康普頓效應中,當入射光子與晶體中的電子碰撞時,把部分動量轉(zhuǎn)移給電子,則光子動量減小,但速度仍為光速c,根據(jù)p=,知光子頻率減小,康普頓效應說明光不但具有能量而且具有動量,揭示了光的粒子性,故A、C、D錯誤,B正確。]例5 ABD [少量光子的行為易表現(xiàn)出粒子性,大量光子的行為易表現(xiàn)出波動性;光與物質(zhì)相互作用,表現(xiàn)為粒子性,光傳播時表現(xiàn)為波動性;光的波動性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性,因為波動性表現(xiàn)為粒子分布概率,光的粒子性表現(xiàn)明顯時仍具有波動性,故A、B、D正確。]隨堂對點自測1.BD [保持光照條件不變,滑片P向右滑動的過程中,若未達到飽和電流,則電流表示數(shù)會增大,若電流達到飽和電流,則電流表示數(shù)不再繼續(xù)增大,故A錯誤;只調(diào)換電源的極性,移動滑片P,電場力對電子做負功,當電流表示數(shù)為零時,則有eUc=mev,那么電壓表示數(shù)為遏止電壓Uc的數(shù)值,故B正確;因為光電效應的發(fā)生是瞬時的,陰極K不需要預熱,故C錯誤;只增大入射光束強度時,單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)變多,電流表示數(shù)變大,故D正確。]2.BC [根據(jù)Ek=hν-W0得金屬的截止頻率等于ν0,縱軸截距的絕對值等于金屬的逸出功,逸出功等于E,則E=W0=hν0,故B正確,A錯誤;根據(jù)Ek′=2hν0-W0而E=W0=hν0,故Ek′=hν0=E,故C正確;根據(jù)光電效應方程Ek=hν-W0可知,光電子的最大初動能與入射光的頻率是線性關系,不是成正比,所以若ν增大一倍,則光電子的最大初動能不是增大一倍,故D錯誤。]3.C [光子與電子碰撞過程中,能量守恒,動量也守恒,因光子撞擊電子的過程中光子將一部分能量傳遞給電子,光子的能量減少,由ε=可知,光子的波長變長,即λ′>λ,故C正確。](共68張PPT)第2節(jié) 光電效應第四章 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性1.知道光電效應現(xiàn)象,了解光電效應的實驗規(guī)律。 2.知道光電效應與電磁理論的矛盾。 3.理解愛因斯坦光子說及對光電效應的解釋,會用光電效應方程解決一些簡單的問題。學習目標目 錄CONTENTS知識點01隨堂對點自測02課后鞏固訓練03知識點1知識點二 愛因斯坦的光電效應理論知識點一 光電效應的實驗規(guī)律及經(jīng)典解釋中的疑難知識點三 康普頓效應和光子的動量 光的波粒二象性知識點一 光電效應的實驗規(guī)律及經(jīng)典解釋中的疑難如圖所示,紫外線照射鋅板后,驗電器指針張開說明了什么?提示 紫外線照射鋅板后,鋅板表面逸出電子,使驗電器帶電,指針張開。1.光電效應現(xiàn)象(1)光電效應:照射到金屬表面的光,能使金屬中的______從表面逸出的現(xiàn)象。(2)光電子:光電效應中發(fā)射出來的______。2.光電效應的實驗規(guī)律(1)存在____________:當入射光的頻率______某一數(shù)值νc時不發(fā)生光電效應。實驗表明,不同金屬的截止頻率______。換句話說,截止頻率與金屬_______________有關。(2)存在____________:在光照條件不變的情況下,隨著所加電壓的增大,光電流趨于一個飽和值。頻率不變時,入射光越強,飽和電流______。電子電子截止頻率小于不同自身的性質(zhì)飽和電流越大這表明對于一定頻率(顏色)的光,入射光______,單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)______。越強用同一頻率的光照射同一種金屬時,無論光的強弱如何,遏止電壓都是一樣的。光的頻率改變時遏止電壓也會______。這意味著對于同一種金屬,光電子的能量只與入射光______有關,而與光的______無關。(4)光電效應具有_________:當頻率超過截止頻率νc時,無論入射光怎樣微弱,照到金屬時會______產(chǎn)生光電流。越多遏止電壓0初速度改變頻率強弱瞬時性 立即3.光電效應經(jīng)典解釋中的疑難(1)逸出功:使電子脫離某種金屬,外界對它做功的______值,用W0表示。不同種類的金屬,其逸出功的大小_________(填“相同”或“不相同”)。(2)光電效應用經(jīng)典電磁理論無法解釋①不應存在______頻率。②遏止電壓Uc應該與光的強弱___關。③電子獲得逸出表面所需的能量的時間____________實驗中產(chǎn)生光電流的時間。最小不相同截止有遠遠大于【思考】如圖所示研究光電效應的電路中,用紫光照射光電管,靈敏電流計G指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn),回答下列問題。(1)用紫外線照射,靈敏電流計指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎?(2)光電效應中的光電子就是光子嗎?(3)增大紫光的光照強度可以使靈敏電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎?(4)當用紫外線照射有光電子射出金屬,不斷增大電壓,靈敏電流計的指針偏角會持續(xù)增大嗎?提示 (1)會。(2)不是,光電子是電子。(3)不可以。(4)當電壓增大到一定值后光電流不會持續(xù)增加,達到飽和光電流,因此靈敏電流計的指針偏角不會持續(xù)增大。D例1 在演示光電效應實驗中,原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連,用紫外線燈照射鋅板時,驗電器的指針張開一個角度,如圖所示,下列說法正確的是( )A.驗電器帶正電,鋅板帶負電B.驗電器帶負電,鋅板也帶負電C.若改用紅光照射鋅板,驗電器的指針一定也會偏轉(zhuǎn)D.若改用同等強度、頻率更高的紫外線照射鋅板,驗電器的指針也會偏轉(zhuǎn)解析 用紫外線照射鋅板,鋅板失去電子帶正電,驗電器與鋅板連接,則驗電器帶正電,A、B錯誤;根據(jù)產(chǎn)生光電效應的條件可知,若改用紅光照射鋅板,不一定能發(fā)生光電效應,所以驗電器的指針不一定會發(fā)生偏轉(zhuǎn),C錯誤;根據(jù)產(chǎn)生光電效應的條件可知,發(fā)生光電效應與光的頻率有關,若改用同等強度、頻率更高的紫外線照射鋅板,驗電器的指針也會偏轉(zhuǎn),D正確。D訓練1 利用如圖所示的電路研究光電效應現(xiàn)象,滑片P的位置在O點的正上方。已知入射光的頻率大于陰極K的截止頻率,且光的強度較大,則( )A.減弱入射光的強度,遏止電壓變小B.P不移動時,微安表的示數(shù)為零C.P向a端移動,微安表的示數(shù)增大D.P向b端移動,光電子到達陽極A的最大動能增大解析 遏止電壓僅與入射光頻率有關,與強度無關,故A錯誤;滑片P不移動時,在O點正上方,光電管兩端電壓為零,由于入射光的頻率大于陰極K的截止頻率,則會發(fā)生光電效應,微安表應有示數(shù),故B錯誤;P向a端移動,則光電管兩端所加電壓為負向電壓,阻礙電子向陽極A運動,則光電流變小,微安表的示數(shù)變小,故C錯誤;P向b端移動,則光電管兩端所加電壓為正向電壓,由eUAK=EkA-Ek初,光電子到達陽極A的最大動能增大,故D正確。知識點二 愛因斯坦的光電效應理論1.光子:光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的,頻率為ν的光的能量子為______,其中h為普朗克常量。這些能量子后來稱為______。2.愛因斯坦光電效應方程(2)物理意義:金屬中電子吸收一個光子獲得的能量是______,在這些能量中,一部分大小為W0的能量被電子用來脫離金屬,剩下的是逸出后電子的_________。hν光子Ek+W0hν-W0hν初動能3.光電效應方程對光電效應實驗現(xiàn)象的解釋>(2)光電子的最大初動能Ek與_____________________有關,而與光的______無關。這就解釋了遏止電壓和光強無關。(3)電子一次性吸收光子的全部能量,不需要積累能量的時間,光電流自然幾乎是______產(chǎn)生的。(4)對于同種頻率的光,光______時,單位時間內(nèi)照射到金屬表面的光子數(shù)較多,照射金屬時產(chǎn)生的光電子較多,因而飽和電流較大。入射光的頻率ν 強弱瞬時較強4.光電效應的幾類圖像圖像名稱 圖線形狀 讀取信息最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像 ①截止頻率(極限頻率):橫軸截距②逸出功:縱軸截距的絕對值W0=|-E|=E③普朗克常量:圖線的斜率k=h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系圖像 ①截止頻率νc:橫軸截距②遏止電壓Uc:隨入射光頻率的增大而增大③普朗克常量h:等于圖線的斜率與電子電荷量的乘積,即h=ke顏色相同、強度不同的光,光電流與電壓的關系 ①遏止電壓Uc:橫軸截距②飽和電流Im:電流的最大值③最大初動能:Ek=eUc顏色不同時,光電流與電壓的關系 ①遏止電壓Uc1、Uc2②飽和電流③最大初動能Ek1=eUc1,Ek2=eUc2BD例2 (多選)用如圖所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象。當用光子能量為2.75 eV的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應,電流表G的示數(shù)不為零;移動滑動變阻器的滑片c,發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)大于或等于1.7 V時,電流表示數(shù)為0,則下列說法正確的是( )A.光電子的最大初動能始終為1.05 eVB.光電管陰極的逸出功為1.05 eVC.當滑片向a端滑動時,反向電壓增大,電流增大D.改用能量為2.5 eV的光子照射,移動滑動變阻器的滑片c,電流表G中也可能有電流解析 由愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0可知,同種金屬的逸出功相同,所以光電子逸出后的最大初動能取決于獲得的能量,A錯誤;當電壓表示數(shù)大于或等于1.7 V時,電流表無示數(shù),說明遏止電壓Uc=1.7 V,由eUc=Ek,Ek=hν-W0,可得光電管的逸出功W0=1.05 eV,B正確;若光的頻率不變,反向電壓大于遏止電壓后電路中就不再有電流,C錯誤;當入射光頻率超過截止頻率,且反向電壓小于遏止電壓,電路中就會有電流,D正確。D例3 (2024·山東師范大學附中期中)某興趣小組用如圖甲所示的電路探究光電效應的規(guī)律。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),小剛同學作出了光電子的最大初動能與入射光頻率的關系圖線如圖乙所示,小明同學作出了遏止電壓與入射光頻率的關系圖線如圖丙所示。已知光電子的電荷量為e,則下列說法正確的是( )訓練2 (2024·廣東深圳市高二月考)如圖所示,甲圖為演示光電效應的實驗裝置;乙圖為在a、b、c三種光照射下得到的三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關系曲線。下列說法正確的是( )DA.a、b、c三種光的頻率各不相同B.b、c兩種光的光強可能相同C.若b光為綠光,a光可能是紫光D.圖甲中的滑動變阻器的滑片向右滑動,電流表的讀數(shù)可能增大解析 由光電效應方程及遏止電壓與光的頻率間的關系可得eUc=Ek=hν-W0,b、c兩種光的遏止電壓相同,故頻率相同,a光的遏止電壓較小,頻率較低,A錯誤;光的頻率不變時,光強越大,飽和電流越大,對比乙圖可知,b光的光強大于c光的光強,B錯誤;由以上分析可知,a光頻率較低,若b光為綠光,a光不可能是紫光,C錯誤;圖甲中的滑動變阻器的滑片向右滑動,光電管兩端電壓增大,且為正向電壓,電流表的讀數(shù)可能增大,但不會超過飽和電流,D正確。知識點三 康普頓效應和光子的動量 光的波粒二象性曾有一位記者向物理學家諾貝爾獎獲得者布拉格請教:光是波還是粒子?布拉格幽默地答道:“星期一、三、五它是一個波,星期二、四、六它是一個粒子,星期天物理學家休息。”那么前面學習過的哪些現(xiàn)象可以說明光具有粒子性,哪些現(xiàn)象又能說明光具有波動性呢?提示 光電效應能夠說明光具有粒子性,光的干涉和衍射說明光具有波動性。1.康普頓效應物質(zhì)微粒(1)光的散射光可以與介質(zhì)中的____________發(fā)生散射,______傳播方向。(2)康普頓效應美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時,發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中,除了與入射波長λ0相同的成分外,還有波長______的成分,這個現(xiàn)象稱為康普頓效應。(3)康普頓效應的意義康普頓效應表明光子除了具有能量之外,還具有動量,深入揭示了光的_________的一面。改變大于λ0粒子性(4)光子的動量①表達式:p=___。②說明:在康普頓效應中,當入射的光子與晶體中的電子碰撞時,把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子,光子的動量變小,因此,這些光子散射后波長______。變大2.光的波粒二象性(1)光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有_________,______效應和_________效應說明光具有粒子性。(2)光既具有波動性,又具有粒子性,即光具有______二象性。波動性光電康普頓波粒【思考】光子與靜止的電子碰撞,碰撞后電子的運動方向如圖所示。(1)碰后光子可能沿哪個方向運動?(2)碰后光子的波長怎樣變化?提示 (1)碰撞前后總動量應保持一致的方向,故碰后光子只可能沿1的方向。B例4 美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時,用X光對靜止的電子進行照射,照射后電子獲得速度的同時,X光光子的運動方向也會發(fā)生相應的改變。下列說法正確的是( )A.當入射光子與晶體中的電子碰撞時,把部分動量轉(zhuǎn)移給電子,因此光子散射后頻率變大B.康普頓效應揭示了光的粒子性,表明光子除了具有能量之外還具有動量C.X光散射后與散射前相比,速度變小D.散射后的光子雖然改變原來的運動方向,但頻率保持不變ABD例5 (多選)對光的認識,下列說法正確的是( )A.少量光子的行為易表現(xiàn)出粒子性,大量光子的行為易表現(xiàn)出波動性B.光的波動性是光子本身的一種屬性,不是光子之間的相互作用引起的C.光表現(xiàn)出波動性時,就不具有粒子性了;光表現(xiàn)出粒子性時,就不具有波動性了D.光的波粒二象性可以理解為在某些場合光的波動性表現(xiàn)明顯,在另外些場合,光的粒子性表現(xiàn)明顯解析 少量光子的行為易表現(xiàn)出粒子性,大量光子的行為易表現(xiàn)出波動性;光與物質(zhì)相互作用,表現(xiàn)為粒子性,光傳播時表現(xiàn)為波動性;光的波動性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性,因為波動性表現(xiàn)為粒子分布概率,光的粒子性表現(xiàn)明顯時仍具有波動性,故A、B、D正確。對光的波粒二象性的理解 實驗基礎 表現(xiàn) 說明光的波動性 干涉和衍射 (1)光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小可用波動規(guī)律來描述 (2)足夠能量的光在傳播時,表現(xiàn)出波的性質(zhì) (1)光的波動性是光子本身的一種屬性,不是光子之間相互作用產(chǎn)生的(2)光的波動性不同于宏觀觀念的波光的粒子性 光電效應、康普頓效應 (1)當光同物質(zhì)發(fā)生作用時,這種作用是“一份一份”進行的,表現(xiàn)出粒子的性質(zhì) (2)少量或個別光子容易顯示出光的粒子性 (1)粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的(2)光子不同于宏觀觀念的粒子隨堂對點自測2BD1.(光電效應的實驗規(guī)律) (多選)如圖所示是研究光電效應的電路圖,下列敘述中正確的是( )A.保持光照條件不變,滑片P向右滑動的過程中,電流表示數(shù)將一直增大B.只調(diào)換電源的極性,移動滑片P,當電流表示數(shù)為零時,電壓表示數(shù)為遏止電壓Uc的數(shù)值C.陰極K需要預熱,光束照射后需要一定的時間才會有光電流D.不改變光束顏色和電路,增大入射光束強度,電流表示數(shù)會增大BC2.(愛因斯坦的光電效應理論)(多選)如圖是某金屬在光的照射下逸出的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像,由圖像可知( )A.該金屬的逸出功等于E-h(huán)ν0B.該金屬的逸出功等于hν0C.入射光的頻率為2ν0時,逸出的光電子的最大初動能為hν0D.當入射光的頻率ν大于ν0時,若ν增大一倍,則光電子的最大初動能也增大一倍解析 根據(jù)Ek=hν-W0得金屬的截止頻率等于ν0,縱軸截距的絕對值等于金屬的逸出功,逸出功等于E,則E=W0=hν0,故B正確,A錯誤;根據(jù)Ek′=2hν0-W0而E=W0=hν0,故Ek′=hν0=E,故C正確;根據(jù)光電效應方程Ek=hν-W0可知,光電子的最大初動能與入射光的頻率是線性關系,不是成正比,所以若ν增大一倍,則光電子的最大初動能不是增大一倍,故D錯誤。C3.(康普頓效應和光的波粒二象性)科學研究證明,光子有能量也有動量,當光子與電子碰撞時,光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子。假設光子與電子碰撞前的波長為λ,碰撞后的波長為λ′,則碰撞過程中( )A.能量守恒,動量守恒,且λ=λ′B.能量不守恒,動量不守恒,且λ=λ′C.能量守恒,動量守恒,且λ<λ′D.能量守恒,動量守恒,且λ>λ′課后鞏固訓練3AC1.(多選)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗,當用某一頻率的光入射時,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,入射光的光強變大,飽和電流變大B.入射光的頻率變高,飽和電流變大C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大D.保持入射光的光強不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生對點題組練題組一 光電效應現(xiàn)象及實驗規(guī)律解析 產(chǎn)生光電效應時,光的強度越大,單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多,飽和電流越大,選項A正確;飽和電流大小與入射光的頻率無關,選項B錯誤;光電子的最大初動能隨入射光頻率的增加而增加,與入射光的強度無關,選項C正確;減小入射光的頻率,若低于極限頻率,則不能發(fā)生光電效應,沒有光電流產(chǎn)生,選項D錯誤。A2.用如圖所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象,當用某種頻率的光照射到光電管上時,電流表 的讀數(shù)為I。則( )A.將開關S斷開,也會有電流流過電流表B.將滑動變阻器的滑片c向a移動,光電子到達陽極時的速度必將變小C.如果減小入射光的光強,光電管中可能不會有光電子產(chǎn)生D.如果將電池極性反轉(zhuǎn),光電管中可能不會有光電子產(chǎn)生解析 開關S斷開,由于仍能發(fā)生光電效應,光電子仍能到達陽極,也會有電流流過電流表,故A正確;將滑動變阻器的滑片c向a移動,所加正向電壓增大,則光電子到達陽極時的速度必將變大,故B錯誤;只要光的頻率不變,就能發(fā)生光電效應,即光電管中有光電子產(chǎn)生,故C錯誤;將電池極性反轉(zhuǎn),光電管中仍然有光電子產(chǎn)生,只是電流表讀數(shù)可能為零,故D錯誤。D題組二 愛因斯坦的光電效應理論3.運用光子說對下列光電效應現(xiàn)象進行解釋,可以得出的正確結(jié)論是( )A.當光照時間增大為原來的2倍時,光電流的大小也增大為原來的2倍B.當入射光頻率增大為原來的2倍時,光電子的最大初動能也增大為原來的2倍C.當入射光波長增大為原來的2倍時,光電子的最大初動能也增大為原來的2倍D.當入射光強度增大為原來的2倍時,單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目也增大為原來的2倍解析 根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0可知,當入射光頻率增大為原來的2倍時,產(chǎn)生光電子的最大初動能大于原來的兩倍,當入射光波長增大為原來的2倍時,光電子的最大初動能減小,光電流的大小與光照時間無關,故A、B、C錯誤;當入射光強度增大為原來的2倍時,單位時間內(nèi)照射到金屬表面的光子數(shù)是原來的2倍,所以單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目也增大為原來的2倍,故D正確。BC4.(多選)(2024·河北保定市高二期末)用波長為λ和3λ的光照射同一種金屬,分別產(chǎn)生的速度最大的光電子速度之比為3∶1,普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示,那么下列說法正確的有( )AD5.(多選)利用如圖所示的電路研究光電效應現(xiàn)象,其中電極K由金屬鉀制成,其逸出功為2.25 eV。用某一頻率的光照射時,逸出光電子的最大初動能為1.50 eV,電流表的示數(shù)為I。已知普朗克常量約為6.63×10-34 J·s。下列說法中正確的是( )A.金屬鉀發(fā)生光電效應的極限頻率約為5.43×1014 HzB.若入射光頻率加倍,光電子的最大初動能變?yōu)?.00 eVC.若入射光頻率加倍,電流表的示數(shù)變?yōu)?ID.若入射光頻率加倍,遏止電壓的大小將變?yōu)?.25 V解析 由W0=hνc可知νc=5.43×1014 Hz,故A正確;由愛因斯坦光電效應方程Ek=hν-W0,可知入射光頻率加倍,光電子的最大初動能大于3.00 eV,故B錯誤;飽和電流的大小由單位時間內(nèi)照射在陰極K的光子數(shù)決定,入射光頻率加倍,單位時間內(nèi)照射在陰極K的光子數(shù)不一定加倍,電流變化情況不確定,故C錯誤;入射光頻率加倍,有Ek1=2hν-W0,又Ek1=eUc,解得Uc=5.25 V,故D正確。D6.如圖甲所示,閉合開關S,用不同頻率的單色光照射光電管K極時,得到如圖乙所示的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖像,圖線與橫軸的交點坐標為(a,0)。已知me為光電子的質(zhì)量,普朗克常量為h。下列說法中正確的是 ( )CD題組三 康普頓效應和光的波粒二象性解析 碰撞后光子改變原來的運動方向,但傳播速度不變,A錯誤;光子由于在與電子碰撞中損失能量,因而頻率減小,即ν>ν′,再由c=λ1ν=λ2ν′,得到λ1<λ2,B錯誤,C、D正確。BC8.(多選)關于光的波粒二象性,下列理解正確的是( )A.高頻光是粒子,低頻光是波B.大量的光子往往表現(xiàn)出波動性,個別光子往往表現(xiàn)出粒子性C.波粒二象性是光的屬性,只是有時它的波動性顯著,有時它的粒子性顯著D.光在傳播時是波,而與物質(zhì)發(fā)生相互作用時轉(zhuǎn)變成粒子解析 波粒二象性是光所具有的性質(zhì),在不同的情況下有不同的表現(xiàn):大量的光子往往表現(xiàn)出波動性,個別光子往往表現(xiàn)出粒子性;光在傳播過程中通常表現(xiàn)為波動性,在與物質(zhì)發(fā)生相互作用時通常表現(xiàn)為粒子性,故選項B、C正確。BD綜合提升練9.(多選)圖中四幅圖涉及光的粒子性和波動性,其中說法正確的是( )A.圖甲的光電效應實驗說明光具有波粒二象性B.圖乙說明,在光電效應中,同一單色入射光越強,飽和電流越大C.圖丙的“泊松亮斑”說明光具有波動性,是光通過小圓孔時發(fā)生衍射形成的D.圖丁的康普頓效應表明光子具有動量,揭示了光的粒子性的一面解析 題圖甲的光電效應實驗說明光具有粒子性,選項A錯誤;題圖乙中,黃光的強度越大,飽和電流越大,即說明在光電效應中,同一單色入射光越強,飽和電流越大,選項B正確;題圖丙的泊松亮斑說明光具有波動性,是光通過小圓板時發(fā)生衍射形成的,選項C錯誤;題圖丁的康普頓效應表明光子具有動量,揭示了光的粒子性的一面,選項D正確。10.我國中微子探測實驗利用光電管把光信號轉(zhuǎn)換成電信號。如圖所示,A和K分別是光電管的陽極和陰極,加在A、K之間的電壓為U。現(xiàn)用發(fā)光功率為P的激光器發(fā)出頻率為ν的光全部照射在K上,回路中形成電流。已知陰極K材料的逸出功為W0,普朗克常量為h,電子電荷量為e。(1)求光電子到達A時的最大動能Ekm;(2)若每入射N個光子會產(chǎn)生1個光電子,所有的光電子都能到達A,求回路的電流I。解析 (1)根據(jù)光電效應方程,光電子離開K極的最大初動能Ek=hν-W0光電子從K極到A極,由動能定理得eU=Ekm-Ek聯(lián)立得Ekm=eU+hν-W0。(2)t時間內(nèi),激光器發(fā)光的總功W=Pt培優(yōu)加強練11.如圖甲所示是研究光電效應規(guī)律的光電管。用波長λ=0.50 μm的綠光照射陰極K,實驗測得流過G表的電流I與A、K之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律,取h=6.63×10-34 J·s。結(jié)合圖像,求(以下所求結(jié)果均保留2位有效數(shù)字):(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù);(2)光電子飛出陰極K時的最大動能;(3)該陰極材料的極限頻率。答案 (1)4.0×1012個 (2)9.6×10-20 J (3)4.6×1014 Hz解析 (1)每秒發(fā)射的光電子個數(shù)(2)光電子飛出陰極K時的最大初動能Ek=eUc=0.6 eV=9.6×10-20 J。本節(jié)內(nèi)容結(jié)束THANKS本節(jié)內(nèi)容結(jié)束THANKS 展開更多...... 收起↑ 資源列表 第2節(jié) 光電效應 練習(含解析).docx 第2節(jié) 光電效應 學案(含答案).docx 第2節(jié) 光電效應.pptx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫