資源簡介

4.2光電效應(yīng)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.知道光電效應(yīng)現(xiàn)象，了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律.
2.知道光電效應(yīng)與電磁理論的矛盾
3.理解愛因斯坦光子說及對(duì)光電效應(yīng)的解釋，會(huì)用光電效應(yīng)方程解決一些簡單問題．
【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】
1、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律
2、愛因斯坦的光電效應(yīng)理論
【預(yù)習(xí)新知】
光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律
[科學(xué)探究] 如圖甲是研究光電效應(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)合裝置圖和電路圖及產(chǎn)生的現(xiàn)象回答下列問題:
(1)在甲圖中發(fā)現(xiàn),利用紫外線照射鋅板,無論光的強(qiáng)度如何變化,驗(yàn)電器指針都有張角,而用紅光照射鋅板,無論光的強(qiáng)度如何變化,驗(yàn)電器指針總無張角,這說明了金屬能否發(fā)生光電效應(yīng),取決于入射光的　　　　,與入射光的　　　　無關(guān).
(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),若增大電壓,電流表示數(shù)不變,而光強(qiáng)增大時(shí),電壓不變,電流表示數(shù)會(huì)增大,這說明了保持入射光頻率不變,發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)飛出的光電子個(gè)數(shù)只與　　　　　　有關(guān).
(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,而入射光的頻率增大時(shí),遏止電壓卻增大,這一現(xiàn)象說明了光電子的能量與　　　　　　　有關(guān),與　　　　　　無關(guān).
請(qǐng)看課本第71~72頁“光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律”相關(guān)內(nèi)容,完成下列填空:
(1)光電效應(yīng):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(yīng)中發(fā)射出來的　　　　.光電子不是光子,而是電子.
(3)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律
①存在截止頻率:當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí),　　　　發(fā)生光電效應(yīng).
②存在飽和電流:光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,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(gè)　　　　　.在光的頻率不變的情況下,入射光越強(qiáng),飽和電流越大,說明入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)目越多.
③存在　　　　電壓:使光電流減小到零的反向電壓Uc.且滿足me=eUc.
④光電效應(yīng)具有　　　　　:光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的.
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)用某一頻率的光照射時(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,入射光的強(qiáng)度變大,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(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
變式 研究光電效應(yīng)的電路如圖所示. 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.在圖中,光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖像中,正確的是 (　　)
光電效應(yīng)經(jīng)典解釋中的疑難
1．逸出功
使電子________某種金屬所做功的________，叫作這種金屬的逸出功，用W0表示，不同金屬的逸出功________．
2．光電效應(yīng)經(jīng)典解釋
(1)不應(yīng)存在________頻率．
(2)遏止電壓Uc應(yīng)該與光的強(qiáng)弱________關(guān)．
(3)電子獲得逸出表面所需的能量需要的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)________實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生光電流的時(shí)間．
愛因斯坦的光電效應(yīng)理論
1．光子說：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的.這些能量子后來稱為光子．
每個(gè)光子的能量為=__________
逸出功：使電子脫離某種金屬，外界對(duì)它做功的______，叫做逸出功用W0表示；
不同種類的金屬，其逸出功的大小_________（填“相同”或“不相同”)．
3、光照射金屬板：光子將能量傳遞給電子，一 個(gè)光子傳遞給一個(gè)電子的能量為_____
4．愛因斯坦光電效應(yīng)方程
滿足能量守恒：_____________或Ek＝____________=______________
康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量
1．光的散射：光在介質(zhì)中與____________相互作用，因而傳播方向____________，這種現(xiàn)象叫做光的散射。
2．康普頓效應(yīng)
在散射線中，除有與入射波長______________的射線外，還有波長比入射波長_______的射線，人們把這種波長變化的現(xiàn)象叫做康普頓效應(yīng)。
【重難探究】
研習(xí)1　光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解
導(dǎo)學(xué)探究
一驗(yàn)電器與鋅板相連，如圖所示，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．試探究：
(1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則驗(yàn)電器指針偏角將怎樣變化？
(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)電器指針如何偏轉(zhuǎn)？
提示：(1)偏角減小
(2)指針不偏轉(zhuǎn)
要點(diǎn)歸納
1．認(rèn)識(shí)幾個(gè)概念
(1)光子與光電子
光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電，光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子，光子是光電效應(yīng)的因，光電子是光電效應(yīng)的果．
(2)光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能
光照射到金屬表面時(shí)，光子的能量全部被電子吸收，電子吸收了光子的能量，可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動(dòng)能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初動(dòng)能．光電子的初動(dòng)能小于或等于光電子的最大初動(dòng)能．
(3)光子的能量與入射光的強(qiáng)度
光子的能量即每個(gè)光子的能量，其值為ε＝hν(ν為光子的頻率)，其大小由光的頻率決定．入射光的強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量，入射光的強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)光子能量與入射光子數(shù)的乘積．
(4)光電流與飽和光電流
金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值就是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)．
(5)光的強(qiáng)度與飽和光電流
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)度之間不是簡單的正比關(guān)系．
2．光電效應(yīng)與經(jīng)典電磁理論的矛盾
(1)矛盾之一：遏止電壓由入射光頻率決定，與光的強(qiáng)弱無關(guān)
按照光的經(jīng)典電磁理論，光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能應(yīng)該越大，所以遏止電壓應(yīng)與光的強(qiáng)弱有關(guān)，而實(shí)驗(yàn)表明：遏止電壓由入射光的頻率決定，與光強(qiáng)無關(guān)．
(2)矛盾之二：存在截止頻率
按照光的經(jīng)典電磁理論，不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可獲得足夠的能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率．而實(shí)驗(yàn)表明：不同金屬有不同的截止頻率，入射光頻率大于截止頻率時(shí)才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)．
(3)矛盾之三：具有瞬時(shí)性
按照光的經(jīng)典電磁理論，如果光很弱，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時(shí)間才能獲得逸出表面所需的能量．而實(shí)驗(yàn)表明：無論入射光怎樣微弱，光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的．
研習(xí)指導(dǎo)
[典例1]　利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖所示，用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則(　　)
A．用紫外線照射，電流表中一定有電流通過
B．用紅光照射，電流表中一定無電流通過
C．用紅外線照射，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)觸頭移到A端時(shí)，電流表中一定無電流通過
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正確；因不知陰極K的截止頻率，所以用紅光或紅外線照射時(shí)，也可能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；即使UAK＝0，電流表中也可能有電流通過，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
答案：A
教師指導(dǎo)
光電效應(yīng)現(xiàn)象的分析
(1)入射光的頻率相同，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能相同，則遏止電壓相同．
(2)光電流未達(dá)到飽和值之前，其大小不僅與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，還與光電管兩極間的電壓有關(guān)，只有在光電流達(dá)到飽和值以后才和入射光的強(qiáng)度成正比．
針對(duì)訓(xùn)練
1．(多選)關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下面說法正確的是(　　)
A．當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大
B．當(dāng)某種色光照射金屬表面時(shí)，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的強(qiáng)度越大，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多
C．同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則逸出功越大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也越大
D．對(duì)某金屬，入射光波長必須等于小于某一極限波長，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
答案：ABD
解析：由光電效應(yīng)規(guī)律知，對(duì)于某種金屬，其逸出功是一個(gè)定值，當(dāng)照射光的頻率一定時(shí)，光子的能量是一定的，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也是一定的，若提高照射光的頻率，則產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能也將增大，要想使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，必須使照射光的頻率大于其極限頻率ν0，因剛好發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的初動(dòng)能為零，有hν0＝W0，所以ν0＝，又因?yàn)棣?＝，若照射光頻率ν≥ν0，即λ≤λ0＝時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，A、D選項(xiàng)正確；同一頻率的光照射到不同金屬上時(shí)，因各種金屬的逸出功不相同，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也不相同，逸出功越小，電子擺脫金屬的束縛也越容易，電子脫離金屬表面時(shí)的初動(dòng)能越大，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；若照射光的頻率不變，對(duì)于特定的金屬，增加光強(qiáng)，不會(huì)增加光電子的最大初動(dòng)能，因頻率不變時(shí)，入射光的光子能量不變，但由于光強(qiáng)的增加，入射光的光子數(shù)目增加，因而產(chǎn)生的光電子數(shù)目也隨之增加，B選項(xiàng)正確．
研習(xí)2　光電效應(yīng)方程和規(guī)律
導(dǎo)學(xué)探究
光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個(gè)重要而神奇的現(xiàn)象，在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會(huì)被光子激發(fā)出來而形成電流，即光生電．光電現(xiàn)象由德國物理學(xué)家赫茲于1887年發(fā)現(xiàn)，而正確的解釋為愛因斯坦所提出．科學(xué)家們對(duì)光電效應(yīng)的深入研究對(duì)發(fā)展量子理論起了根本性的作用．光電效應(yīng)在現(xiàn)代科技中有哪些應(yīng)用呢？
提示：應(yīng)用光電效應(yīng)的產(chǎn)品有很多，主要是兩個(gè)方面：太陽能電池和光電傳感器，常見的使用光電傳感器的設(shè)備有：光控路燈、數(shù)碼照相機(jī)、光敏電阻、二極管、三極管等．
要點(diǎn)歸納
1．光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0的理解
(1)式中的Ek是光電子的最大初動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開金屬時(shí)剩余動(dòng)能大小可以是0～Ek范圍內(nèi)的任何數(shù)值．
(2)光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程
能量為E＝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．如果克服吸引力做功最少為W0，則電子離開金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0.
(3)光電效應(yīng)方程包含了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件
若發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能必須大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν＞W(wǎng)0，ν＞＝νc，而νc＝恰好是光電效應(yīng)的截止頻率．
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
①光越強(qiáng)→光子數(shù)目越多→發(fā)射光電子越多→光電流越大；
②光子頻率越高→光子能量越大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能越大．
研習(xí)指導(dǎo)
[典例2]　用波長為λ的光照射金屬的表面時(shí)，遏止電壓為某個(gè)值；當(dāng)光的波長改變?yōu)樵ㄩL的后，已查明遏止電壓必須增大到原值的η倍，試計(jì)算原入射光的波長λ.(已知該金屬的逸出功為W0)
解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能Ek＝hν－W0，
設(shè)遏止電壓為Uc，eUc＝Ek，故eUc＝hν－W0
由題意得：eUc＝h－W0①
ηeUc＝h－W0②
由②減①得：(η－1)eUc＝h(n－1)③
將①代入③得λ＝.
[答案]
教師指導(dǎo)
光電效應(yīng)方程的幾點(diǎn)提醒
(1)光越強(qiáng)，包含的光子數(shù)越多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子就越多，因而飽和電流越大．
(2)入射光的強(qiáng)度，指單位時(shí)間照射在金屬單位面積上的光子總能量，在入射光頻率不變的情況下，光強(qiáng)與光子數(shù)成正比．
(3)若發(fā)生光電效應(yīng)，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為光電效應(yīng)的截止頻率．
針對(duì)訓(xùn)練
2．分別用波長為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
又因?yàn)镋k2＝2Ek1③
聯(lián)立①②③得W0＝，A正確．
研習(xí)3 　康普頓效應(yīng)和光的波粒二象性
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？
　
提示：在地球上存在著大氣，太陽光經(jīng)微粒散射后傳向各個(gè)方向，而在太空中的真空環(huán)境下光不散射只向前傳播．
要點(diǎn)歸納
1．對(duì)康普頓效應(yīng)的理解
(1)假定X射線光子與電子發(fā)生彈性碰撞，光子和電子相碰撞時(shí)，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長大于入射光的波長．
(2)康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性．
(3)在光的散射中，光子在與其他微粒作用過程中遵循能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律．
2．對(duì)光的波粒二象性的理解
項(xiàng)目 光的波動(dòng)性 光的粒子性
實(shí)驗(yàn) 基礎(chǔ) 干涉、衍射 光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)
含義 光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，它不同于宏觀的波，它是一種概率波，即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率)可用波動(dòng)規(guī)律描述：(1)足夠能量的光(大量光子)在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波的性質(zhì)．(2)頻率低、波長長的光，波動(dòng)性特征顯著 粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏觀概念的粒子，但也具有動(dòng)量和能量．(1)當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)．(2)少量或個(gè)別光子易顯示出光的粒子性．(3)頻率高、波長短的光，粒子性特征顯著
波粒 二象性 (1)光子說并沒有否定波動(dòng)性，E＝hν中，ν表示光的頻率，表示了波的特征．光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，波動(dòng)性和粒子性都是光的本身屬性，只是在不同條件下的表現(xiàn)不同． (2)只有用波粒二象性，才能統(tǒng)一說明光的各種行為
研習(xí)指導(dǎo)
[典例3]　科學(xué)研究證明，光子既有能量也有動(dòng)量，當(dāng)光子與電子碰撞時(shí)，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子．假設(shè)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(dòng)量守恒，且λ＝λ′
B．能量不守恒，動(dòng)量不守恒，且λ＝λ′
C．能量守恒，動(dòng)量守恒，且λ<λ′
D．能量守恒，動(dòng)量守恒，且λ>λ′
解析：能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，既適用于宏觀世界也適用于微觀世界．光子與電子碰撞時(shí)遵循這兩個(gè)守恒定律，光子與電子碰撞前光子的動(dòng)量p＝，當(dāng)光子與電子碰撞時(shí)，光子的一些動(dòng)量轉(zhuǎn)移給了電子，光子的動(dòng)量p′＝，又由p>p′，可知λ<λ′，選項(xiàng)C正確．
答案：C
[典例4]　(多選)關(guān)于光的粒子性、波動(dòng)性和波粒二象性，下列說法正確的是(　　)
A．光子說的確立完全否定了波動(dòng)說
B．光電效應(yīng)說明光具有波動(dòng)性
C．光的波動(dòng)說和粒子說都有其正確性，但又都是不完善的，都有其不能解釋的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
D．光的波粒二象性才是對(duì)光的本性的正確認(rèn)識(shí)
解析光子說的確立，沒有完全否定波動(dòng)說，使人們對(duì)光的本性認(rèn)識(shí)更完善，光既有波動(dòng)性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故A錯(cuò)誤，D正確；光電效應(yīng)說明光具有粒子性，故B錯(cuò)誤；波動(dòng)說和粒子說都有其正確性，但又都是不完善的，都有其不能解釋的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，故C正確．
答案：CD
教師指導(dǎo)
對(duì)康普頓效應(yīng)的三點(diǎn)認(rèn)識(shí)
(1)光電效應(yīng)應(yīng)用于電子吸收光子的問題；而康普頓效應(yīng)應(yīng)用于討論光子與電子碰撞且沒有被電子吸收的問題．
(2)假定光子與電子發(fā)生彈性碰撞．光子和電子相碰撞時(shí)，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長大于入射光的波長．
(3)康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性．
【鞏固訓(xùn)練】
1.在正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)中，一個(gè)電子和一個(gè)正電子對(duì)撞發(fā)生湮滅而轉(zhuǎn)化為一對(duì)相同的光子.設(shè)正電子、電子的質(zhì)量在對(duì)撞前均為m，對(duì)撞前的動(dòng)能均為E，光在真空中的傳播速度為c，普朗克常量為h，則對(duì)撞后轉(zhuǎn)化成光子的波長等于( )
A. B. C. D.
2.用波長為的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動(dòng)能是4.7.由此可知，鎢的極限頻率是（普朗克常量），光速，（結(jié)果取兩位有效數(shù)字）( )
A. B. C. D.
3.用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置探究光電效應(yīng)規(guī)律，得到a、b兩種金屬材料遏止電壓隨入射光頻率v的圖線如圖乙中1和2所示，則下列有關(guān)說法中正確的是( )
A.圖線的斜率表示普朗克常量h
B.金屬材料a的逸出功較大
C.用同一種光照射發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，a材料逸出的光電子最大初動(dòng)能較大
D.光電子在真空管中被加速
4.用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)可以吸收多個(gè)光子發(fā)生多光子光電效應(yīng).如圖，用頻率為v的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應(yīng).換用同樣頻率的強(qiáng)激光照射，則發(fā)生光電效應(yīng);若加上反向電壓U，當(dāng)光電流恰好減小為零時(shí)，則U可能是(W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量)( )
A. B. C. D.
5.圖甲為演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，用紅、綠光分別照射陰極K，得到兩條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線a、b（如圖乙所示），下列說法正確的是( )
A.曲線a對(duì)應(yīng)紅光
B.紅光的遏止電壓較大
C.單位時(shí)間內(nèi)照射到陰極K上的紅光子數(shù)較少
D.單位時(shí)間內(nèi)照射到陰極K上的紅、綠光子數(shù)相等
6.用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光電效應(yīng)，電路中電源的正負(fù)極可以對(duì)調(diào)，用一定強(qiáng)度、頻率為v的激光照射陰極K時(shí)，得到的光電子遏止電壓為，飽和電流為，如圖乙所示。已知光電子的質(zhì)量為m，所帶的電荷量為，普朗克常量為h，下列說法正確的是( )
A.陰極K的逸出功為
B.陰極K的截止頻率為
C.光電子的最大初速度為
D.陰極K單位時(shí)間內(nèi)射出的光電子數(shù)為
7.在研究甲、乙兩種金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率v的關(guān)系如圖所示，則下列說法正確的是( )
A.甲金屬的逸出功大于乙金屬的逸出功
B.兩條圖線與橫軸的夾角α和β可能不相等
C.若增大入射光的頻率，則所需遏止電壓隨之增大
D.若增大入射光的強(qiáng)度，但不改變?nèi)肷涔獾念l率，則光電子的最大初動(dòng)能將增大
8.硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件，下列表述正確的是( )
A.硅光電池是把電能轉(zhuǎn)化為光能的一種裝置
B.硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出
C.逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)
D.光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有波動(dòng)性
9.太陽能電池板是利用光電效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備，圖甲是研究制作電池板的材料發(fā)生光電效應(yīng)的電路圖。用不同頻率的光照射K極板發(fā)生光電效應(yīng)，得到圖乙中遏止電壓與入射光的頻率v間的關(guān)系圖像。下列說法正確的是( )
A.增大入射光頻率，K極板的逸出功增大
B.增大入射光頻率，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能增大
C.增大入射光強(qiáng)度，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能增大
D.遏止電壓與入射光頻率v關(guān)系圖像的斜率表示普朗克常量
10.如圖甲所示，光子能量為2.8eV的入射光照射在陰極K上，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于1V時(shí)，電流表讀數(shù)為零。現(xiàn)把電路改為如圖乙所示，入射光頻率不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表示數(shù)為3V。電壓表和電流表都是理想電表，則以下說法正確的是( )
A.該陰極材料的逸出功等于2.8eV
B.從陰極射出的所有光電子的初動(dòng)能都等于1eV
C.乙圖中到達(dá)陽極A的電子的最大動(dòng)能是4eV
D.換用頻率更大的入射光，陰極材料的逸出功將變大
參考答案
1.答案：C
解析：質(zhì)量虧損為，釋放的能量為，根據(jù)能量守恒定律可知，所以光子在真空中的波長，C正確.
2.答案：B
解析：
3.答案：C
解析：A.由愛因斯坦光電效應(yīng)方程有，遏止電壓與最大初動(dòng)能關(guān)系為，可得，可知圖線的斜率，A錯(cuò)誤;
B.由，則圖像在縱軸上的截距為，由圖可知6的截距大于a的截距，所以，B錯(cuò)誤;
C.由愛因斯坦光電效應(yīng)方程有，由于a材料的逸出功較小，則用同一種光照射發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，材料逸出的光電子最大初動(dòng)能較大,C正確;
D.圖中光電管加的是反向電壓，光電子在真空管中被減速，D錯(cuò)誤。
故選C。
4.答案：B
解析：
5.答案：A
解析：A.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知
可知a光對(duì)應(yīng)的遏止電壓較小，即光的頻率較小，則a對(duì)應(yīng)紅光，故A正確；
B.由可知，綠光的遏止電壓較大，故B錯(cuò)誤；
CD.由圖像可讀出，加正向電壓時(shí)a對(duì)應(yīng)的飽和電流較大，由可知單位時(shí)間內(nèi)照射到陰極K上的紅光子數(shù)較多，故CD錯(cuò)誤。
故選A。
6.答案：D
解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程有，解得，，，選項(xiàng)A、B、C均錯(cuò)誤;光電子幾乎是瞬發(fā)的，設(shè)單位時(shí)間內(nèi)射出的光電子數(shù)為n，根據(jù)電流的定義有，選項(xiàng)D正確。
7.答案：C
解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，可知光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率v的關(guān)系圖像的斜率為普朗克常量h，橫軸截距為，所以兩條圖線的斜率一定相等，α和β一定相等，甲金屬的逸出功小于乙金屬的逸出功，AB錯(cuò)誤；
由可知，增大入射光的頻率，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能增大，由可知，所需遏止電壓隨之增大，C正確；
根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，不改變?nèi)肷涔忸l率v，只增大入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動(dòng)能不變，D錯(cuò)誤。
8.答案：C
解析：A.硅光電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，故A錯(cuò)誤；
B.硅光電池中吸收了光子能量的電子只有光子的能量大于逸出功才能逸出，故B錯(cuò)誤；
C.由，可知光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，隨著入射光的頻率增大而增大，故C正確；
D.光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性，故D錯(cuò)誤。故選C。
9.答案：B
解析：A.逸出功只與金屬本身有關(guān)，與入射光頻率無關(guān)，A錯(cuò)誤；
BC.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程
光電子的最大初動(dòng)能只與逸出功和入射光頻率有關(guān)，與光照強(qiáng)度無關(guān)，相同情況下，入射光頻率越高，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能增大，B正確，C錯(cuò)誤；
D.由動(dòng)能定理
變式得
斜率表示，D錯(cuò)誤。
故選B。
10.答案：C
解析：

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