【新步步高】2016年高考物理大一轮总复习(江苏专版 )题库 第十三章 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核 第2课时.doc
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第2课时 光电效应 波粒二象性
考纲解读 1.知道什么是光电效应,理解光电效应的实验规律.2.会利用光电效应方程计算逸出功、截止频率、最大初动能等物理量.3.知道光的波粒二象性,知道物质波的概念.
考点一 光电效应的实验规律
1.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.实验规律
(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.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.
例1 用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应,可能使该金属发生光电效应的措施是( )
A.改用频率更小的紫外线照射
B.改用X射线照射
C.改用强度更大的原紫外线照射
D.延长原紫外线的照射时间
解析 某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率,与入射光的强度和照射时间无关,不能发生光电效应,说明入射光的频率小于金属的极限频率,所以要使金属发生光电效应,应增大入射光的频率,X射线的频率比紫外线频率高,所以本题答案为B.
答案 B
变式题组
1.[光电效应规律]用光照射某种金属,有光电子从金属表面逸出,如果光的频率不变,而减弱光的强度,则( )
A.逸出的光电子数减少,光电子的最大初动能不变
B.逸出的光电子数减少,光电子的最大初动能减小
C.逸出的光电子数不变,光电子的最大初动能减小
D.光的强度减弱到某一数值,就没有光电子逸出了
答案 A
解析 光的频率不变,表示光子能量不变,仍会有光电子从该金属表面逸出,逸出的光电子的最大初动能也不变;而减弱光的强度,逸出的光电子数就会减少,选项A正确.
2.[光电效应原理应用]当用一束紫外线照射锌板时,产生了光电效应,这时( )
A.锌板带负电
B.有正离子从锌板逸出
C.有电子从锌板逸出
D.锌板会吸附空气中的正离子
答案 C
解析 当用一束紫外线照射锌板时,产生了光电效应,有电子从锌板逸出,锌板带正电,选项C正确,A、B、D错误.
3.[光电效应条件]在光电效应实验中,用单色光照射某种金属表面,有光电子逸出,则光电子的最大初动能取决于入射光的( )
A.频率 B.强度
C.照射时间 D.光子数目
答案 A
解析 根据光电效应规律:光电子最大初动能取决于入射光的频率,A正确.光电子的最大初动能与入射光的强度、照射时间、光子数目均无关,故B、C、D错误.所以本题答案为A.
1.放不放光电子,看入射光的最低频率.
2.放多少光电子,看光的强度.
3.光电子的最大初动能大小,看入射光的频率.
4.要放光电子,瞬时放.
考点二 光电效应方程和Ek-ν图象
1.光子说
爱因斯坦提出:空间传播的光不是连续的,而是一份一份的,每一份称为一个光子,光子具有的能量与光的频率成正比,即:ε=hν,其中h=6.63×10-34 J·s.
2.光电效应方程
(1)表达式:hν=Ek+W0或Ek=hν-W0.
(2)物理意义:金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek=mv2.
3.由Ek-ν图象(如图1)可以得到的信息
图1
(1)极限频率:图线与ν轴交点的横坐标νc.
(2)逸出功:图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值E=W0.
(3)普朗克常量:图线的斜率k=h.
例2 爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了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2所示,其中ν0为极限频率.从图中可以确定的是( )
图2
A.逸出功与ν有关
B.Ekm与入射光强度成正比
C.当ν<ν0时,会逸出光电子
D.图中直线的斜率与普朗克常量有关
解析 逸出功由金属材料本身决定,A错;由Ekm=hν-W0可知B错,D正确;由图象可知,当ν>ν0时会逸出光电子,C错.
答案 D
变式题组
4.[光电效应电路的分析]图3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,则以下判断中正确的是( )
图3
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,电路中的电流越大
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