第一部分 第二章 第二节
基础达标
1．(2019年上海名校二模)以下关于光子说的基本内容，不正确的说法是( )
A．光子的能量跟它的频率有关
B．紫光光子的能量比红光光子的能量大
C．光子是具有质量、能量和体积的实物微粒
D．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子
【答案】C
【解析】根据E＝hν判断出光子的能量与光子的频率成正比关系，故A正确；在可见光的范围内，紫光的频率最大，而红光的频率最小，根据公式E＝hν可得紫光的能量大，故B正确；光子具有能量，但没有静止质量，也没有具体的体积，它不是实物粒子，故C错误；光是在空间传播的电磁波，是不连续的，是一份一份的能量，每一份叫做一个光子，故D正确．本题选择不正确的，故选C．
2．(2019年宜昌校级期中)下列宏观概念中，是量子化的有( )
A．物体的质量
B．弹簧振子的能量
C．汽车的个数
D．卫星绕地球运行的轨道
【答案】C
【解析】汽车的个数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．其他三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的．
3．下表给出了一些金属材料的逸出功.
材料
铯
钙
镁
铍
钛
逸出功(10－19 J)
3.0
4.3
5.9
6.2
6.6
现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)( )
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
【答案】A
【解析】要发生光电效应，则入射光的能量必须大于金属的逸出功，由题可算出波长为400 nm的光的能量为E＝hν＝h＝6.63×10－34×J＝4.97×10－19 J，大于铯和钙的逸出功．所以A选项正确．
4．如图所示，a、b两束平行光入射到三棱镜上，已知这两束平行光中一束为红光，另一束为蓝光．经三棱镜折射后这两束光交会于光屏M上的同一点N.对于a、b两束平行光的颜色的判断，以及在这两束平行光照射到某种金属板时能否产生光电效应的下述说法中，正确的有( )
A．a为红光束，b为蓝光束；若光束a照射某金属板时能发生光电效应，则不管光束b的强度如何，用它照射该金属板时必能产生光电效应
B．a为红光束，b为蓝光束；若光束a照射某金属板时能发生光电效应，则光束b只要有足够的强度，用它照射该金属板时必能产生光电效应
C．a为蓝光束，b为红光束；若光束b照射某金属板时能发生光电效应，则不管光束a的强度如何，用它照射该金属板时必能产生光电效应
D．a为蓝光束，b为红光束；若光束b照射某金属板时能发生光电效应，则光束a只要有足够的强度，用它照射该金属板时必能产生光电效应
【答案】C
【解析】由光速a、b经三棱镜折射后这两束光能交会于光屏上的同一点N，说明光束a的折射率大，对应的频率高，因此，a光束为蓝光，b光束为红光；当入射光的频率高于极限频率时，即使入射光的强度不高，也一定能发生光电效应，如果用b光照射能发生光电效应，用a光束照射一定能发生光电效应，由以上所述可知，C项正确，A、B、D均错误．
5．(2019年静安二模)根据爱因斯坦的“光子说”可知( )
A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”
B．只有光子数很多时，光才具有粒子性
C．一束单色光的能量可以连续变化
D．光的波长越长，光子的能量越小
【答案】D
【解析】“光子说”提出光子既有波长又有动量，是波动说和粒子说的统一，不同于牛顿的“微粒说”，故A错误；当光子数很少时，显示粒子性，大量光子显示波动性，故B错误；爱因斯坦的“光子说”提出在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，每个光子的能量为E＝hν，故光的能量是不连续的，故C错误；光的波长越大，根据ν＝，频率越小，故能量E＝hν越小，故D正确．
6．(多选)用两束频率相同、强度不同的紫外线分别照射两同种金属的表面，均能产生光电效应，那么( )
A．两束光的光子能量相同
B．两种情况下逸出的光电子个数相同
C．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同
D．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同
【答案】AC
【解析】由ε＝hν，Ekm＝hν－W0知两束光的光子能量相同，照射金属得到的光电子的最大初动能相同，故A、C正确．由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，故B错．
7．(多选)如图所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz，则以下判断正确的是( )
A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B．发生光电效应时，电路中的光电流的饱和值取决于入射光的强度
C．用λ＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生
D．光照射时间越长，电路中的光电流越大
【答案】BC
【解析】在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关，据此可判断A、D错误；波长λ＝0.5 μm的光子的频率ν＝＝6×1014 Hz>4.5×1014 Hz，可发生光电效应，所以选项B、C正确．
8．(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)．由图可知( )
A．该金属的截止频率为4.27×1014Hz
B．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5 eV
【答案】AC
【解析】图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为W0＝hνc＝6.63×10－34×eV＝1.77 eV，D错误．
能力提升
9．一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是________．
A．无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度，金属的逸出功都不变
B．只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将增加
C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大
D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短
E．只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多
ACE
【解析】即使增大入射光的频率，或增加入射光的强度，金属逸出功仍将不变，它只与极限频率有关，故A正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W可知，光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出功决定，即使只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能也将不变，故B错误；根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出功决定，只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大，故C正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，光电子逸出所经历的时间几乎同时，故D错误；光的强弱不影响光电子的能量，只影响单位时间内发出光电子的数目，只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多，故E正确．
10．频率为ν的光照射到一种金属表面上，有电子从金属表面逸出，当所加反向电压U的大小增大到3 V时，光电流刚好减小到零．已知这种金属的极限频率为νc＝6.00×1014 Hz，因此照射光的频率ν＝________Hz.(电子电荷量e＝1.60×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
【答案】1.32×1015
【解析】光电子的最大初动能Ek＝eUc，
由爱因斯坦光电效应方程
Ek＝hν－hνc，
由①②得：
ν＝＋νc＝1.32×1015 Hz.
课件31张PPT。第二节 光 子1．光电效应中，从同一金属逸出电子的动能最大值( )
A．只跟入射光的频率有关
B．只跟入射光的强度有关
C．跟入射光的频率和强度都有关
D．除跟入射光的频率和强度有关外，还和光照时间有关
【答案】A
【解析】根据光电效应的规律知，光电子最大初动能Ek只取决于入射光的频率ν，故A选项正确．2．入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则( )
A．从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．逸出的光电子的最大初动能减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小
D．有可能不发生光电效应
【答案】C
【解析】光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9秒，A错；入射光强度减弱，而频率保持不变，所以逸出的光电子的最大初动能不变，B错；入射光强度减弱，频率保持不变，即单位时间内射到金属表面的光子数目减少，所以单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小，C正确；入射光频率保持不变，所以仍能发生光电效应．3．如图所示，当用一束紫外线照射在不带电的验电器上的锌板时，将发生的现象是( )
A．验电器金箔带负电
B．有正离子从锌板上飞出来
C．有电子从锌板上飞出来
D．锌板吸收空气中的正离子
【答案】C
【解析】当紫外线照射到锌板上时，会发生光电效应，从锌板上飞出电子，因而锌板带正电，验电器也带正电．
【解析】根据光电效应的条件可知，A光的频率大于或等于被照金属的极限频率，B光的频率小于被照金属的极限频率，A光的频率大于B光的频率，故A正确．光电管工作时光电子从阴极飞向阳极，故电路中电流方向为a→b，C正确．一、能量量子假说
1．假说内容：物体热辐射所发出的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐射的，谐振子的能量是___________，只能是最小能量值hν的________．
2．能量量子：________称为一个能量量子，其中ν是谐振子的振动________，h是一个常量，称为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s.
3．假说的意义：能量量子假说能够非常合理地解释电磁波的________和________的实验现象．
4．量子化现象：在微观世界里，物理量只能取一些分立值的现象．不连续的 整数倍 hν 频率 辐射 吸收
二、光子假说
1．内容：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的________组成的，这些能量子被称为________，频率为ν的光的能量子为________．
2．意义：利用光子假说可以完美地解释___________的各种特征．能量子 光子 hν 光电效应 一个 小于 大于 等于 极限频率 频率 光强度 光电子是电子吗？
【答案】光电子是电子吸收光子能量后射出金属板的电子，因此光电子仍然是电子．光电效应是金属在光的照射下发射电子的现象，理解光电效应的关键是明确下面的有关概念．
1．光子与光电子
光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，光子是光电效应的因，光电子是果．对光电效应规律的理解
2．光电子的动能与光电子的最大初动能
光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．3．光电流和饱和光电流
金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．
4．入射光强度与光子能量
入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，光子能量即每个光子的能量．光子总能量等于光子能量与入射光子数的乘积．【题后反思】光能量子E＝hν，光能是光子的能量整数倍，即E总＝n·E＝n·hν.
普朗克量子化理论，认为电磁波的能量是量子化的、不连续的，总能量是能量子的整数倍，即E总＝nE，其中E＝hν，因此，只要知道电磁波的频率ν即可解答．光是一种电磁波，光能量子简称光子．其能量值是光能量的最小单位，E＝hν，其中ν为光的频率，通常结合c＝λν，确定ε的值．1．(2019年新余名校模拟)被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)在贵州省平塘县落成启用，开始接收来自宇宙深处的电磁波．中国天眼的存在，使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义．如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106 W)的发射机，其发射的无线电波波长为126 cm.那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(真空光速c＝3×108 m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s)( )
A．1023 B．1027
C．1030 D．1035【答案】C1．饱和光电流与光强关系
光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越多，因而饱和光电流越大．所以，入射光频率一定时，饱和光电流与光强成正比．对光电效应方程的理解3．由光电效应方程可得出Ekmν曲线
(1)曲线如图．
(2)由曲线可以得到的物理量
①极限频率：图线与ν轴交点横坐标ν0.
②逸出功：图线与Ekm轴交点纵坐标的值W＝E.
③普朗克常量：图线的斜率k＝h.【题后反思】光频率决定光子能量，金属材料决定光电子的逸出功，光电子的最大初动能由光频率和金属材料共同决定．2．如图所示，阴极K用极限波长为λ0＝0.66 μm的金属制成.若闭合开关S，用波长为λ＝0.50 μm的绿光照射阴极，调整两个极板间的电压，使电流表的示数最大为0.64 μA.
(1)求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能；
(2)如果将照射阴极的绿光的光强增大为
原来的2倍，求阴极每秒发射的光电子数
和光电子飞出阴极时的最大初动能.
