选择性必修三4.2光电效应 学案

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4.2 光电效应
一、基础点睛
知识点一、光电效应
1．光电效应现象
光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．
2．光电效应规律
(1)每种金属都有一个极限频率．
(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．
(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．
(4)光电流的强度与入射光的强度成正比．
3．爱因斯坦光电效应方程
(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s.
(2)光电效应方程：Ek＝hν－W0.
其中hν为入射光的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．
4．遏止电压与截止频率
(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压Uc.
(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．
(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．
知识点二、康普顿效应、光的波粒二象性
（一）康普顿效应和光子的动量
1．康普顿效应：在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。
2．光子的动量
(1)表达式：p＝.
(2)说明：在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分动量转移给电子，光子的动量可能变小．因此，有些光子散射后波长变大。
（二）光的波粒二象性
光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明光具有粒子性，光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
二、考点梳理
考点一、光电效应现象和光电效应方程的应用
1．对光电效应的四点提醒
(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率。
(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光。
(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关。
(4)光电子不是光子，而是电子。
2．两条对应关系
光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；
光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。
3．定量分析时应抓住三个关系式
(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0。
(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc。
(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0。
注意：1、光电效应的图象分析
两条线索
(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．
(2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大
图象名称 图线形状 由图线直接(间接) 得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线 INCLUDEPICTURE "../../../../WorkCenter/资料书/《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）/A1683.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1683.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1683.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1683.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../../../WorkCenter/资料书/《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）/A1683.TIF" \* MERGEFORMAT ①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值W0＝|－E|＝E③普朗克常量：图线的斜率k＝h
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系 INCLUDEPICTURE "../../../../WorkCenter/资料书/《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）/A1684.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1684.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1684.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1684.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../../../WorkCenter/资料书/《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）/A1684.TIF" \* MERGEFORMAT ①遏止电压Uc：图线与横轴的交点②饱和光电流Im：电流的最大值③最大初动能：Ekm＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系 INCLUDEPICTURE "../../../../WorkCenter/资料书/《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）/A1685.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1685.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1685.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1685.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../../../WorkCenter/资料书/《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）/A1685.TIF" \* MERGEFORMAT ①遏止电压Uc1、Uc2②饱和光电流③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 INCLUDEPICTURE "../../../../WorkCenter/资料书/《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）/A1686.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1686.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1686.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\2017-Project\\15-2018讲练测\\WorkCenter\\资料书\\《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）\\A1686.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "../../../WorkCenter/资料书/《创新设计》2016年高考物理（课标人教版）一轮复习教师WORD文档（全套打包）/A1686.TIF" \* MERGEFORMAT ①截止频率νc：图线与横轴的交点②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke。(注：此时两极之间接反向电压)
【例题1】(多选)对光电效应的理解正确的是(　　)
A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同
【答案】　BD
【解析】　按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B、D正确．
【例题2】利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(　　)
A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B．用红外线照射，电流表一定无电流通过
C．用频率为ν的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片移到最右端时，电流表一定无电流通过
D．用频率为ν的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片向左端移动时，电流表示数可能不变
【答案】D
【解析】因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射，电流表一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的极限频率，所以用红外线照射，可能发生光电效应，电流表可能有电流通过，选项B错误；由于发生了光电效应，即使A、K间的电压UAK＝0，电流表中也有电流通过，所以选项C错误；当滑动变阻器的滑片向左端移动时，阳极吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极时，电流达到最大，即饱和电流，若在移动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大UAK，光电流也不会增大，所以选项D正确．
【例题3】(多选)在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出(　　)
A．该金属的极限频率和极限波长
B．普朗克常量
C．该金属的逸出功
D．单位时间内逸出的光电子数
【答案】ABC
【解析】依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，当Ek＝0时，ν＝ν0，即图象中横坐标的截距在数值上等于金属的极限频率．
图线的斜率k＝tan θ＝.可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量．
根据图象，假设图线的延长线与Ek轴的交点为C，其截距大小为W0，有tan θ＝.
而tan θ＝h，所以，W0＝hν0.
即图象中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功．
【例题4】如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零．由此可知，阴极材料的逸出功为(　　)
A．1.9 eV　　　　　　　 B．0.6 eV
C．2.5 eV D．3.1 eV
【答案】A
【解析】设能量为2.5 eV的光子照射时，光电子的最大初动能为mv2，阴极材料的逸出功为W0，根据爱因斯坦光电效应方程有mv2＝hν－W0，题图中光电管上加的是反向电压，据题意，当反向电压达到U＝0.6 V以后，具有最大初动能的光电子也不能达到阳极，因此eU＝mv2，联立解得，W0＝hν－eU＝2.5 eV－0.6 eV＝1.9 eV，故选项A正确．
【例题5】白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比(　　)
A．频率变大　　　　　　 B．速度变小
C．光子能量变大 D．波长变长
【答案】D
【解析】光子与电子碰撞时，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子被碰前静止，被碰后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小．故选项D正确．
考点二、康普顿效应和光的波粒二象性
（一）康普顿效应的意义：康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性。
（二）光的波粒二象性
1．光的波动性实验基础：光的干涉和衍射。
2．光的粒子性
(1)实验基础：光电效应、康普顿效应；
(2)表现：①当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质；②少量或个别光子容易显示出光的粒子性。
【例题1】光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的方向而发生散射，康普顿对散射的解释为（　　）
A．虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变
B．由于电子受碰撞后得到动量，散射后的光子频率低于入射光的频率
C．入射光引起物质内电子做受迫振动，而从入射光中吸收能量后再释放，释放出的散射光频率不变
D．光子从电子处获得能量，因而频率增大
【答案】B
【解析】ABD．光子与电子碰撞将部分动量、能量转移给电子，动量减小，能量减小，根据
则频率减小，故AD错误，B正确；
C．从入射光中吸收能量后再释放，处于激发态电子释放出的散射光频率与不同轨道之间能量差有关，故频率可能不同，故C错误。
故选B。
【例题2】一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核,该氚核的德布罗意波波长为 (　　)
A. B.
C. D.
【答案】　A
【解析】 中子的动量p1=,氘核的动量p2=,对撞后形成的氚核的动量p3=p2+p1,所以氚核的德布罗意波波长λ3==,选项A正确.
【例题3】（多选）关于物质的波粒二象性,下列说法中正确的是 (　　)
A.不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性
B.运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道
C.波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的现象中是统一的
D.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性
【答案】ABC
【解析】波粒二象性是微观世界特有的规律,一切运动的微粒都具有波粒二象性,选项A正确;由于微观粒子的运动遵守不确定关系,所以运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔发生衍射时,都没有特定的运动轨道,选项B正确;波粒二象性适用于微观高速领域,选项C正确;宏观物体运动形成的德布罗意波的波长很小,很难被观察到,但它仍有波粒二象性,选项D错误.
【例题4】在下列各组所说的现象中，都表现出光具有粒子性的是（　　）
A．光的折射现象、衍射现象
B．光的反射现象、干涉现象
C．光的衍射现象、光电效应现象
D．光电效应现象
【答案】D
【解析】A.光的折射现象不能说明光的粒子性，衍射现象说明光的波动性，故A错误；
B.光的反射现象不能说明光的粒子性，干涉现象说明光的波动性，故Ｂ错误；
C.光的衍射现象说明光的波动性，光电效应现象说明光的粒子性，故C错误；
D.光电效应现象说明光的粒子性，故D正确。
三、夯实小练
1．（多选）研究光电效应现象的实验装置如图甲所示，用光强相同的红光和蓝光照射光电管阴极K时，测得相应的遏止电压分别为U1和U2，产生的光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图乙所示。已知电子的质量为m，电荷量为–e，红光和蓝光的频率分别为和，且。则下列判断正确的是（　　）
A．蓝光的入射光子数多于红光的入射光子数
B．图乙中的b图线对应红光照射
C．用蓝光照射时，光电子的最大初动能为eU2
D．阴极K金属的极限频率为
【答案】CD
【解析】A．根据光子说，光强由光子数n和单个光子的能量h（或频率）决定，光强nh相同，红光的频率较小，则红光的入射光子数n较多，A错误；
B．由
得频率较小的红光对应的遏止电压U1较小，遏止电压是图乙中图线与横轴的交点的横坐标的绝对值，红光对应的是图乙中的a，B错误；
C．蓝光照射时，由
C正确；
D．由逸出功
W0=hν0
得金属的极限频率
或由
得
D正确。
2．（多选）研究光电效应的实验电路图如图所示，滑动变阻器滑片处于图示位置。用黄光照射阴极时，电流表示数不为零，则下列说法正确的是（　　）
A．只把黄光改为紫光照射，电流表示数可能为零
B．只增加黄光的光强，电流表示数变大
C．只将滑动变阻器的滑片向右移动，电流表示数可能不变
D．只将滑动变阻器的滑片移至最左侧时，电流表示数为零
【答案】BC
【解析】A．紫光的频率比黄光大，所以黄光照射阴极能发生光电效应，改用紫光也一定能发生光电效应，电流不可能为零，故A错误；
B．只增加黄光的光强，单位时间内逸出的光子数量增多，电流增大，故B正确；
C．将滑动变阻器的滑片向右移动，电压虽然增大，但若已达到饱和电流，则电流不变，故C正确；
D．将滑动变阻器的滑片移至最左侧时，阴极逸出电子仍有可能到达对阴极，电流不会为零，故D错误。
3．（多选）如图所示，甲、乙、丙、丁是关于光电效应的四个图象，以下说法正确的是（　　）
A．图甲是遏止电压Uc与入射光频率的关系图象，由图象可求得普朗克常量
B．图乙是光电子最大初动能与入射光频率关系图象，由图象可知实线对应金属的逸出功比虚线的小
C．图丙是光电流与电压的关系图象，由图象可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
D．图丁是光电流与电压的关系图象，由图象可知电压越高则光电流越大
【答案】AC
【解析】A．根据光电效应方程结合动能定理可知
解得
斜率
解得普朗克常量
故A正确；
B．根据爱因斯坦光电效应方程可知
纵轴截距的绝对值表示逸出功，则实线对应金属的逸出功比虚线大，故B错误；
C．饱和光电流由入射光的强度决定，同一束光，即光的颜色不变的情况下，入射光越强，光子数越多，饱和光电流越大，故C正确；
D．分析图丁可知，当达到饱和光电流以后，增加光电管两端的电压，光电流不变，故D错误。
4．（多选）如图甲所示，为研究某金属材料的遏止电压与入射光频率的关系的电路图，用不同频率的光分别照射甲图中同一光电管的阴极K，调节滑片P测出遏止电压，并描绘关系图如图乙所示。已知三种光的频率分别设为以、、，光子的能量分别为1.8、2.4、3.0，测得遏止电压分别为、、（图乙中未知）。则下列说法正确的是（　　）
A．普朗克常量可表达为
B．该阴极K金属材料的逸出功为1.0
C．图乙中频率为的光对应的遏止电压
D．用频率为的光照射阴极K，电压表示数为2.0V时，电流表示数不为零
【答案】BC
【解析】A．由光电效应方程得
解得
选项A错误；
B．由得
选项B正确；
C．由得
选项C正确；
D．对该金属材料，频率为的光对应的遏止电压为1.4V，则电压表示数为2.0V时，电流表示数已为零，选项D错误。
5．（多选）如图所示，用频率为的可见光照射到光电管的阴极K，此时电表G中有电流通过，已知电子电荷量为e，则下列说法正确的是（　　）
A．仅调换电源的正负极方向，电表G还是有电流
B．仅增加入射光的强度，电表G的示数变大
C．变阻器的滑动端P向左滑动时，电表G的示数变小
D．电表G的示数变为0时，电压表的读数为U0，此材料的截止频率为
【答案】AB
【解析】A．图中电源电压的正极与阴极射线管的K连接，为反向电压，电压没有达到遏制电压，所以电路中还有电流，调换电源正负极，电路中电流会增大，A正确；
B．仅增加入射光的强度，可以使出来的光电数目增多，电流表示数变大，B正确；
C． 电阻器滑片P向左移动时，所加的反向电压减小，电路中电流增大，C错误；
D．根据爱因斯坦的光电效应方程
根据动能定理有
解得
截止频率为
D错误。
6．（多选）按如图的方式连接电路，当用紫光照射阴极K时，电路中的微安表有示数，则下列叙述正确的是（　　）
A．如果仅将紫光的光强减弱一些，则不能产生光电效应
B．仅将滑动变阻器的触头向右滑动一些，则微安表的示数一定增大
C．仅将滑动变阻器的触头向左滑动一些，则微安表的示数可能不变
D．仅将电源的正负极对调，则微安表仍可能有示数
【答案】CD
【解析】A．发生光电效应的条件是入射光的频率要大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，所以如果仅将紫光的光强减弱一些，还是能产生光电效应的，则A错误；
BC．饱和光电流与入射光的强度有光，不改变入射光的强度，则仅将滑动变阻器的触头向右，或者向左滑动一些，则微安表的示数可能不变，不一定增大，所以B错误；C正确；
D．将电源的正负极对调，即加上反向电压，若光电子的初动能足够大，电路中还是有光电流的，则微安表仍可能有示数，所以D正确；
7．智能手机带有光线传感功能，可以自动调整亮度，光线传感器的工作原理是光电效应。下面关于光电效应的说法正确的（　　）
A．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．在研究光电效应饱和电流时，由可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度越大，饱和电流越大
C．入射光频率为v时，刚好发生光电效应现象，将入射光频率变为3v时，此时光电流的遏止电压为
D．用一束单色光分别照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大，则金属A的截止频率比金属B的截止频率高
【答案】C
【解析】A．发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，A错误；
B．在研究光电效应饱和电流时，光电管所加电压与饱和电流无关，饱和电流与光照强度有关，光照强度越大，饱和电流越大，B错误；
C．入射光频率为时，刚好发生光电效应现象，由光电效应规律可知
将入射光频率变为时，由爱因斯坦光电效应方程可得
解得
由动能定理可得
解得此时光电流的遏止电压为
C正确；
D．根据光电效应方程
光子能量一定，光电子的最大初动能大，说明金属的截止频率低，D错误。
8．下表给出了几种金属的极限频率，现用频率为4.80×1014~5.10×1014Hz的橙光，分别照射这几种金属，可以发生光电效应的是（　　）
金属 铯 铷 钠 锌
极限频率/×1014Hz 4.55 5.15 5.56 8.07
A．铯 B．铷 C．钠 D．锌
【答案】A
【解析】当入射光的频率大于金属的极限频率时，金属中的电子才会逸出，由于橙光的频率为4.80×1014～5.10×1014 Hz，大于金属铯的频率，可以发生光电效应的只有铯。故A正确，BCD错误。
9．某实验小组在做光效应实验时，用频率为v的单色光照射光电管的阴极K，得到光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图所示。已知电子的电荷量为e，普朗克常量为h，则下列分析正确的是（　　）
A．光电管两端电压越大，饱和光电流越大
B．光电管两端电压为0时，光电流也为0
C．光电子的最大初动能为
D．光电子的逸出功为hv
【答案】C
【解析】A．发生光电效应时，在一定的光照条件下，饱和光电流的大小与光照强度有关，与所加电压无关。故A错误；
B．通过图像可知，光电管两端电压为0时，光电流不为0，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电方程
可知，光电子的最大初动能，故C正确；
D．光电子的逸出功
故D错误。
10．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象，由图象可知（　　）
A．该金属的逸出功等于 hν0-E
B．该金属的逸出功等于hν0
C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为3E
D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E
【答案】B
【解析】根据光电效应方程，有
Ek=hν-W0
其中
W0=hν0
为金属的逸出功，所以有
Ek=hν-hν0
由此结合图象可知，该金属的逸出功为E，或者
W0=hν0
当入射光的频率为2ν0时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E，所以B正确；ACD错误；
11．在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长为，每个激光脉冲中的光子数目为n，已知普朗克常量为h，光速为c，则（　　）
A．用激光“焊接”视网膜是因为激光具有高度的相干性
B．激光的频率为
C．激光光子的动量为
D．每个激光脉冲的能量为
【答案】D
【解析】A．用激光“焊接”剥落的视网膜利用了激光频率高、能量高的特点，故A错误；
B．根据可知激光的频率为
故B错误；
C．根据得，激光光子的动量为
故C错误；
D．根据和可知，则单个光子的能量为，则每个激光脉冲的能量为，故D正确。
12．如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上。当用可见光照射锌板时，验电器指针不偏转。当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度（　　）
A．若减小紫外线的强度，验电器的指针也会偏转
B．若改用红光长时间照射，验电器的指针也会偏转
C．用紫外线照射锌板时，锌板带正电，验电器带负电
D．这个现象说明了光具有波动性
【答案】A
【解析】AB．发生光电效应的条件是照射光的频率大于锌的极限频率，若减小紫外线的强度，但频率未变，则锌板仍然会发生光电效应，验电器的指针也会偏转。若改用红光长时间照射，由于红光的频率比紫外线低，所以不一定高于锌的极限频率，锌板不一定会发生光电效应，验电器的指针不一定会偏转，故A正确，B错误；
C．用紫外线照射锌板时，锌板发射出光电子，从而带正电，而验电器通过导线与锌板相连，也带正电，故C错误；
D．光电效应现象说明光具有粒子性，故D错误。
四、培优练习
1.某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率为（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程可知解得该单色光的频率为
2.如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知（　　）
A．钠的逸出功为 B．钠的截止频率为
C．图中直线的斜率为普朗克常量h D．遏止电压与入射光频率成正比
【答案】A
【解析】A．根据遏止电压与最大初动能的关系有
根据电效应方程有
当结合图像可知，当为0时，解得，A正确；
B．钠的截止频率为，根据图像可知，截止频率小于，B错误；
C．结合遏止电压与光电效应方程可解得，可知，图中直线的斜率表示，C错误；
D．根据遏止电压与入射光的频率关系式可知，遏止电压与入射光频率成线性关系，不是成正比，D错误。
3.光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成电流。表中给出了2次实验的结果，由数据得出的论断中正确的是（　　）
次 入射光子的能量/eV 光电子的最大初动能/eV
1 4.0 0.9
2 6.0 2.9
A．第一次实验的入射光频率较第二次低
B．第一次实验的入射光频率较第二次高
C．两次实验所用的金属板逸出功相同
D．两次实验所用的金属板逸出功不同
【答案】AC
【解析】AB．根据光子能量公式，结合表格中数据可知第一次实验的入射光频率较第二次低，故A正确，B错误；
CD．根据爱因斯坦光电效应方程
可得金属板逸出功
结合表格中数据，可得两次实验所用的金属板逸出功相同，为
故C正确，D错误。
4.（多选）研究光电效应现象的实验电路如图所示，A，K为光电管的两个电极，电压表V、电流计G均为理想电表．已知该光电管阴极K的极限频率为，元电荷电量为e，普朗克常量为h，开始时滑片P、P′上下对齐．现用频率为的光照射阴极K，能发生光电效应，则（　　）
A．该光电管阴极材料的逸出功为
B．若加在光电管两端的正向电压为，则到达阳极A的光电子的最大动能为
C．若将滑片P向右滑动，则电流计G的示数一定会不断增大
D．若将滑片P′向右滑动，则当滑片P、P′间的电压时，电流计G的示数恰好为0
【答案】D
【解析】A．由于极限频率为，因此该光电管阴极材料的逸出功为，故A错误；
B．根据光电效应方程
加正向电压时，根据动能定理得
联立可得到达阳极A的光电子的最大动能为，故B错误；
C．若将滑片P向右滑动，则电流计G的示数将先逐渐增大到饱和光电流，当达到饱和电流时，则不变，故C错误；
D．若将滑片P′向右滑动，光电管加上反向电压，电流会减小，则有
解得，此时电流计G的示数恰好为零，故D正确。
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