17.2第二节-光的粒子性-导学案
文档属性
| 名称 | 17.2第二节-光的粒子性-导学案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 137.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-02-08 15:15:48 | ||
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文档简介
第二节 光的粒子性
【学习目标】
1．了解光电效应及其实验规律，感受以实验为基础的科学研究方法。
2．知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，感受科学家在面对科学疑难时的创新精神。
3．了解康普顿效应及其意义。
【学习重点】
光电效应的实验规律。
【学习难点】
爱因斯坦光电效应方程以及意义。
【自主学习】
知识点一：光电效应的实验规律
1．演示实验：把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板如图所示，观察验电器指针的变化。
2．当光线照射在金属表面时，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为 ，逸出的电子称为 。
3．可以用如图所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量间的关系。阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子。K与A之间电压的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。电源按图示极性连接时，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。
4．存在着饱和电流
（1）在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。也就是说，在电流较小时电流随着电压的增大而增大；但当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也不会增大了，如图所示。
（2）这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发出的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。
（3）实验表明，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
5．存在着遏止电压和截止频率
（1）当所加电压U为0时，电流I并不为0。只有施加反向电压，也就是阴极接电源正极，阳极接电源负极，在光电管两级间形成使电子减速的电场，电流才有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为 。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度，初速度的上限vc应该满足关系为
mevc2=eUc
（2）实验表明，对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。光的频率n改变时，遏止电压Uc也会改变，如图所示。这表明光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
（3）从实验还可以看出，当入射光的频率减小到某一数值nc时，即使不施加反向电压也没有光电流，这表明已经没有光电子了。nc称为 或极限频率。这就是当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。实验表明，不同的金属的截止频率不同。
6．光电效应具有瞬时性
当频率超过截止频率nc时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流。精确测量表明产生电流的时间不超过10-9s，即光电效应几乎是瞬时发生的。
知识点二：光电效应解释中的疑难
1．光的电磁理论只能部分地解释光电效应
（1）金属中原子外层的价电子会脱离原子而做无规则的热运动。但在温度不是很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这表明金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须克服这种阻碍做功。使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做 。用W0表示，不同的金属的逸出功不同。见表
几种金属的逸出功和极限频率
金属 钨 钙 钠 钾 铷
nc/1014Hz 10.95 7.73 5.53 5.44 5.15
W0/eV 4.54 3.20 2.29 2.25 2.13
（2）当光照射金属表面时，电子吸收能量。若电子吸收的能量与原有的热运动能量之和超过逸出功，电子就从表面逸出，这就是光电子。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。这些结论与实验相符。
2．结论与实验结果相矛盾的疑难处
（1）按照光的电磁理论，还应得出如下结论：①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应该与光的强弱有关；②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够的能量从而逸出表面，不应存在截止频率；③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于10-9s。
（2）对于遏止电压Uc与光的频率的关系n的关系，经典电磁理论更是无法解释。
知识点三：爱因斯坦光电效应方程
1．爱因斯坦的光量子假设也叫光子说：光就是由一份一份不可分割的能量子组成的，频率为n的光的能量子为hn，h为普朗克常量，这些能量子称为 。
2．爱因斯坦光电效应方程：mev2=hn-W0
3．爱因斯坦对光电效应的解释：
（1）爱因斯坦方程表明，光电子最大初动能与入射光的频率有关。而光的强弱无关。只有当hn＞W0时，才有光电子逸出，nc=就是光电效应的截止频率。
（2）电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。
（3）对于同种颜色（频率n相同）的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属产生的光电子较多，因此饱和电流较大。
4．对光电效应的理解
（1）当入射光的频率大于金属的截止频率时，或者说当入射光的能量大于金属的逸出功时，还可以说当入射光的波长小于金属的极限波长时，就能发生光电效应。
（2）发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比
（3）光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关。
（4）能否发生光电效应，与入射光的照射时间无关。光电效应几乎是瞬时发生的。
（5）光子像其他粒子一样，也具有能量。光电效应显示了光的粒子性。
【例题】从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中的几个重要物理量。下表是按照密立根的方法进行实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据。
Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878
n/1014Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501
试作出Uc-ν图象并通过图像求出：
（1）这种金属的截止频率
（2）普朗克常量
知识点四：康普顿效应
1．光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做 。
2．美国物理学家康普顿在研究石墨对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相同成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为 。康普顿的学生，中国留学生吴有训测试了多种物质对X射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性。
3．康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应。X射线的光子不仅具有能量，也像其他粒子那样具有动量，康普顿效应是X射线的光子与晶体中的电子作弹性碰撞的结果，光子和电子相碰撞，遵守能量守恒定律和动量守恒定律。光子有一部分能量传给电子散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。
4．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。
知识点五：光子的动量
1．根据狭义相对论，一定的质量m与一定的能量E相对应：E=mc2。所以它的质量是m=hn/c2
2．光子的动量p=mc=c==
3．光子的能量ε=mc2=hn=h
【课堂练习】
1．下列关于光子的说法中，正确的是( )
A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子
B．光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大
C．光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比
D．光子可以被电场加速
2．下列说法正确的是( )
A．黑色的物体是黑体
B．光电子不是光子，光电子本质上是电子
C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
D．光子的质量是指它的相对论质量，俗称动质量，没有静止质量
3．爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中n0为极限频率。从图中可以确定的是（ ）
A．逸出功与入射光的频率n有关
B．最大初动能Ekm与入射光频率成正比
C．当n＜n0时，不会逸出光电子
D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
4．1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象。关于光电效应下列说法正确的是( )
A．当入射光的波长低于极限波长时不能发生光电效应
B．光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大
C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比
D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应
5．如图所示，阴极K用极限波长λ0=0.66μm的金属铯制成，用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K，调整两个极板电压。当A板电压比阴极K高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64μA，已知h=6.63×10-34JS，保留两个有效数字。求：
（1）每秒钟阴极发射的光电子数
（2）光电子飞出阴极时的最大初动能？
（3）如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能？
6．某种金属在单色光照射下发出光电子，光电子的最大初动能( )
A．随照射光强度的增大而增大
B．随照射光频率的增大而增大
C．随照射光波长的增大而减小
D．与照射光的照射时间无关
7．如图所示为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时，对应图线与横轴的交点U1=-2.4V。（普朗克常量h=6.63×10-34J?s，电子电量e=1.6×10-19C）（以下计算结果保留两位有效数字）。
（1）求阴极K发生光电效应的极限频率
（2）当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时，测得饱和电流为0.32μA，求阴极K单位时间发射的光电子数和最大初动能
8．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（ ）
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．甲光对应的强度大于丙光对应的强度
D．甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能
9．用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面。单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为WC和WD，则下列选项正确的是( )
A．λ１＞λ2，WC＞WD B．λ1＞λ2，WC＜WD
C．λ1＜λ2，WC＞WD D．λ1＜λ2，WC＜WD
10．实验表明：发生光电效应时产生的光电子的最大初动能Ekm跟入射光的频率v关系如图所示。则关于该图象的说法中正确的是（ ）
A．图线表明光电子的最大初动能Ekm与入射光频率v成正比
B．图线的横截距表示被照金属的极限频率n0
C．图线的斜率表示普朗克常量h
D．图线纵截距的绝对值表示被照金属的逸出功W0
11．如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系图象，由图象可知( )
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hn0
C．入射光的频率为n0时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为2n0时，产生的光电子的最大初动能为E
12．关于康普顿效应，下列说法正确的是（ ）
A．康普顿效应证明光具有波动性
B．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了
C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了
D．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释
【巩固提高】
1．光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规律是（ ）
A．入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率才能产生光电效应
B．发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比
C．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大
D．光电效应发生的时间极短，一般不超过10-9s
2．关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．极限频率越大的金属材料逸出功越大
B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小
D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
3．关于康普顿效应下列说法中正确的是（ ）
A．石墨对X射线散射时，部分射线的波长变长
B．康普顿效应仅出现在石墨对X射线的散射中
C．康普顿效应证明了光的粒子性
D．光子有动量
4．关于康普顿效应，以下说法正确的是（ ）
A．康普顿效应现象说明光具有波动性
B．康普顿效应现象说明光具有粒子性
C．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加
D．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少
5．光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程，对此下列说法正确的（ ）
A．两种效应中电子与光子组成的系统都服从动量守恒定律和能量守恒定律
B．两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程
C．两种效应都属于吸收光子的过程
D．光电效应是吸收光子的过程，而康普顿效应相当于光子和电子弹性碰撞的过程
6．一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )
A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加
C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应
D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
7．用波长为2.0×10-7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10-19J，由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h=6.63×10-34J·s，光速c=3.0×108m/s，结果取两位有效数字)（ ）
A．5.5×1014Hz B．7.9×1014Hz C．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz
8．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )
A．能量守恒，动量守恒，且λ=λ′
B．能量不守恒，动量不守恒，且λ=λ′
C．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′
D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ
9．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量。如图所示，如果给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿_______方向运动，并且频率_______(选填“不变”、“变短”或“变长”)。
10．铝的逸出功是4.2eV，现在将波长200nm的光照射铝表面。求：
（1）光电子的最大初动能
（2）遏制电压
（3）铝的截止频率
11．甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的函数关系分别如图中的I、II所示。下列判断正确的是（ ）
A．I与II不一定平行
B．乙金属的极限频率大
C．图象纵轴截距由入射光强度决定
D．I、II的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系
12．如图所示，一验电器与锌板相连，现用一弧光灯照射锌板一段时间，关灯后，指针保持一定偏角（ ）
A．用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大
B．用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小
C．使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯照射锌板相同的时间，验电器的指针偏角将增大
D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器的指针一定偏转
13．如图是研究光电效应的电路，则下列关于光电流与电压的关系图象正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【课后反思】
参考答案：
【课堂练习】
1．AC
2．BD
3．CD
4．BD
5．（1）4.0×1012；（2）9.6×10-20J；（3）8.0×1012，9.6×10-20J
6．BCD
7．（1）5.1×1014Hz；（2）2.0×1012，4.9eV
8．BCD
9．D
10．BCD
11．ABD
12．C
【巩固提高】
1．B
2．A
3．ACD
4．BD
5．D
6．AD
7．B
8．C
9．1，变长
10．（1）3.2×10-19J；（2）2.0V；（3）1.0×1015Hz
11．BD
12．BC
13．A
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【学习目标】
1．了解光电效应及其实验规律，感受以实验为基础的科学研究方法。
2．知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，感受科学家在面对科学疑难时的创新精神。
3．了解康普顿效应及其意义。
【学习重点】
光电效应的实验规律。
【学习难点】
爱因斯坦光电效应方程以及意义。
【自主学习】
知识点一：光电效应的实验规律
1．演示实验：把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板如图所示，观察验电器指针的变化。
2．当光线照射在金属表面时，能使金属中的电子从表面逸出。这个现象称为 ，逸出的电子称为 。
3．可以用如图所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量间的关系。阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子。K与A之间电压的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。电源按图示极性连接时，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。
4．存在着饱和电流
（1）在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值。也就是说，在电流较小时电流随着电压的增大而增大；但当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也不会增大了，如图所示。
（2）这说明，在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发出的光电子的数目是一定的，电压增加到一定值时所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大。
（3）实验表明，在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
5．存在着遏止电压和截止频率
（1）当所加电压U为0时，电流I并不为0。只有施加反向电压，也就是阴极接电源正极，阳极接电源负极，在光电管两级间形成使电子减速的电场，电流才有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为 。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度，初速度的上限vc应该满足关系为
mevc2=eUc
（2）实验表明，对于一定颜色（频率）的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的。光的频率n改变时，遏止电压Uc也会改变，如图所示。这表明光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
（3）从实验还可以看出，当入射光的频率减小到某一数值nc时，即使不施加反向电压也没有光电流，这表明已经没有光电子了。nc称为 或极限频率。这就是当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。实验表明，不同的金属的截止频率不同。
6．光电效应具有瞬时性
当频率超过截止频率nc时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时立即产生光电流。精确测量表明产生电流的时间不超过10-9s，即光电效应几乎是瞬时发生的。
知识点二：光电效应解释中的疑难
1．光的电磁理论只能部分地解释光电效应
（1）金属中原子外层的价电子会脱离原子而做无规则的热运动。但在温度不是很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这表明金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。电子要从金属中挣脱出来，必须克服这种阻碍做功。使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做 。用W0表示，不同的金属的逸出功不同。见表
几种金属的逸出功和极限频率
金属 钨 钙 钠 钾 铷
nc/1014Hz 10.95 7.73 5.53 5.44 5.15
W0/eV 4.54 3.20 2.29 2.25 2.13
（2）当光照射金属表面时，电子吸收能量。若电子吸收的能量与原有的热运动能量之和超过逸出功，电子就从表面逸出，这就是光电子。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。这些结论与实验相符。
2．结论与实验结果相矛盾的疑难处
（1）按照光的电磁理论，还应得出如下结论：①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压Uc应该与光的强弱有关；②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够的能量从而逸出表面，不应存在截止频率；③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需要几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于10-9s。
（2）对于遏止电压Uc与光的频率的关系n的关系，经典电磁理论更是无法解释。
知识点三：爱因斯坦光电效应方程
1．爱因斯坦的光量子假设也叫光子说：光就是由一份一份不可分割的能量子组成的，频率为n的光的能量子为hn，h为普朗克常量，这些能量子称为 。
2．爱因斯坦光电效应方程：mev2=hn-W0
3．爱因斯坦对光电效应的解释：
（1）爱因斯坦方程表明，光电子最大初动能与入射光的频率有关。而光的强弱无关。只有当hn＞W0时，才有光电子逸出，nc=就是光电效应的截止频率。
（2）电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。
（3）对于同种颜色（频率n相同）的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属产生的光电子较多，因此饱和电流较大。
4．对光电效应的理解
（1）当入射光的频率大于金属的截止频率时，或者说当入射光的能量大于金属的逸出功时，还可以说当入射光的波长小于金属的极限波长时，就能发生光电效应。
（2）发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比
（3）光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关。
（4）能否发生光电效应，与入射光的照射时间无关。光电效应几乎是瞬时发生的。
（5）光子像其他粒子一样，也具有能量。光电效应显示了光的粒子性。
【例题】从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中的几个重要物理量。下表是按照密立根的方法进行实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据。
Uc/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878
n/1014Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501
试作出Uc-ν图象并通过图像求出：
（1）这种金属的截止频率
（2）普朗克常量
知识点四：康普顿效应
1．光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做 。
2．美国物理学家康普顿在研究石墨对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相同成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为 。康普顿的学生，中国留学生吴有训测试了多种物质对X射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性。
3．康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应。X射线的光子不仅具有能量，也像其他粒子那样具有动量，康普顿效应是X射线的光子与晶体中的电子作弹性碰撞的结果，光子和电子相碰撞，遵守能量守恒定律和动量守恒定律。光子有一部分能量传给电子散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。
4．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。
知识点五：光子的动量
1．根据狭义相对论，一定的质量m与一定的能量E相对应：E=mc2。所以它的质量是m=hn/c2
2．光子的动量p=mc=c==
3．光子的能量ε=mc2=hn=h
【课堂练习】
1．下列关于光子的说法中，正确的是( )
A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子
B．光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大
C．光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比
D．光子可以被电场加速
2．下列说法正确的是( )
A．黑色的物体是黑体
B．光电子不是光子，光电子本质上是电子
C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
D．光子的质量是指它的相对论质量，俗称动质量，没有静止质量
3．爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中n0为极限频率。从图中可以确定的是（ ）
A．逸出功与入射光的频率n有关
B．最大初动能Ekm与入射光频率成正比
C．当n＜n0时，不会逸出光电子
D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
4．1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象。关于光电效应下列说法正确的是( )
A．当入射光的波长低于极限波长时不能发生光电效应
B．光电子的最大初动能随入射光的频率增大而增大
C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比
D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应
5．如图所示，阴极K用极限波长λ0=0.66μm的金属铯制成，用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K，调整两个极板电压。当A板电压比阴极K高出2.5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0.64μA，已知h=6.63×10-34JS，保留两个有效数字。求：
（1）每秒钟阴极发射的光电子数
（2）光电子飞出阴极时的最大初动能？
（3）如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能？
6．某种金属在单色光照射下发出光电子，光电子的最大初动能( )
A．随照射光强度的增大而增大
B．随照射光频率的增大而增大
C．随照射光波长的增大而减小
D．与照射光的照射时间无关
7．如图所示为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时，对应图线与横轴的交点U1=-2.4V。（普朗克常量h=6.63×10-34J?s，电子电量e=1.6×10-19C）（以下计算结果保留两位有效数字）。
（1）求阴极K发生光电效应的极限频率
（2）当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时，测得饱和电流为0.32μA，求阴极K单位时间发射的光电子数和最大初动能
8．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（ ）
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．甲光对应的强度大于丙光对应的强度
D．甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能
9．用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面。单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为WC和WD，则下列选项正确的是( )
A．λ１＞λ2，WC＞WD B．λ1＞λ2，WC＜WD
C．λ1＜λ2，WC＞WD D．λ1＜λ2，WC＜WD
10．实验表明：发生光电效应时产生的光电子的最大初动能Ekm跟入射光的频率v关系如图所示。则关于该图象的说法中正确的是（ ）
A．图线表明光电子的最大初动能Ekm与入射光频率v成正比
B．图线的横截距表示被照金属的极限频率n0
C．图线的斜率表示普朗克常量h
D．图线纵截距的绝对值表示被照金属的逸出功W0
11．如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系图象，由图象可知( )
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hn0
C．入射光的频率为n0时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为2n0时，产生的光电子的最大初动能为E
12．关于康普顿效应，下列说法正确的是（ ）
A．康普顿效应证明光具有波动性
B．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了
C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了
D．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释
【巩固提高】
1．光电效应的四条规律中，波动说仅能解释的一条规律是（ ）
A．入射光的频率必须大于或等于被照金属的极限频率才能产生光电效应
B．发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比
C．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大
D．光电效应发生的时间极短，一般不超过10-9s
2．关于光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．极限频率越大的金属材料逸出功越大
B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小
D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
3．关于康普顿效应下列说法中正确的是（ ）
A．石墨对X射线散射时，部分射线的波长变长
B．康普顿效应仅出现在石墨对X射线的散射中
C．康普顿效应证明了光的粒子性
D．光子有动量
4．关于康普顿效应，以下说法正确的是（ ）
A．康普顿效应现象说明光具有波动性
B．康普顿效应现象说明光具有粒子性
C．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加
D．当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少
5．光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程，对此下列说法正确的（ ）
A．两种效应中电子与光子组成的系统都服从动量守恒定律和能量守恒定律
B．两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程
C．两种效应都属于吸收光子的过程
D．光电效应是吸收光子的过程，而康普顿效应相当于光子和电子弹性碰撞的过程
6．一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )
A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加
C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应
D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
7．用波长为2.0×10-7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10-19J，由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h=6.63×10-34J·s，光速c=3.0×108m/s，结果取两位有效数字)（ ）
A．5.5×1014Hz B．7.9×1014Hz C．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz
8．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )
A．能量守恒，动量守恒，且λ=λ′
B．能量不守恒，动量不守恒，且λ=λ′
C．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′
D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ
9．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量。如图所示，如果给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿_______方向运动，并且频率_______(选填“不变”、“变短”或“变长”)。
10．铝的逸出功是4.2eV，现在将波长200nm的光照射铝表面。求：
（1）光电子的最大初动能
（2）遏制电压
（3）铝的截止频率
11．甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的函数关系分别如图中的I、II所示。下列判断正确的是（ ）
A．I与II不一定平行
B．乙金属的极限频率大
C．图象纵轴截距由入射光强度决定
D．I、II的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系
12．如图所示，一验电器与锌板相连，现用一弧光灯照射锌板一段时间，关灯后，指针保持一定偏角（ ）
A．用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大
B．用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小
C．使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯照射锌板相同的时间，验电器的指针偏角将增大
D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器的指针一定偏转
13．如图是研究光电效应的电路，则下列关于光电流与电压的关系图象正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【课后反思】
参考答案：
【课堂练习】
1．AC
2．BD
3．CD
4．BD
5．（1）4.0×1012；（2）9.6×10-20J；（3）8.0×1012，9.6×10-20J
6．BCD
7．（1）5.1×1014Hz；（2）2.0×1012，4.9eV
8．BCD
9．D
10．BCD
11．ABD
12．C
【巩固提高】
1．B
2．A
3．ACD
4．BD
5．D
6．AD
7．B
8．C
9．1，变长
10．（1）3.2×10-19J；（2）2.0V；（3）1.0×1015Hz
11．BD
12．BC
13．A
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