光電效應(yīng)公開課教學設(shè)計

第一節(jié)光電效應(yīng)【基礎(chǔ)梳理】【自我診斷】判一判(1)只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能發(fā)生光電效應(yīng).(),(2)光電子就是光子.()(3)極限頻率越大的金屬材料逸出功越大.()(4)從金屬表面出來的光電子的最大初動能越大，這種金屬的逸出功越小.()(5)入射光的頻率越大，逸出功越大.()提示：(l)x(2)x(3)7(4)x(5)x做一做(多選)在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為v的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A.增大入射光的強度，光電流增大B.減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C.改用頻率小于v的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D.改用頻率大于y的光照射，光電子的最大初動能變大提示：選AD.增大入射光強度，單位時間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強度無關(guān)，故選項B錯誤.用頻率為v的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤；根據(jù)加-W饒二白機o2可2知，增加照射光頻率，光電子的最大初動能增大，故選項D正確.多維課堂,多維課堂,自信⑥碘考點1對光電效應(yīng)的理解

【跟進題組】.(多選)1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他先后發(fā)表了三篇具有劃時代意義的論文，其中關(guān)于光量子的理論成功的解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象.關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A.當入射光的頻率低于極限頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng)B.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比C.光電子的最大初動能與入射光的強度成正比D.某單色光照射一金屬時不發(fā)生光電效應(yīng)，改用波長較短的光照射該金屬可能發(fā)生光電效應(yīng)解析：選AD.根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，只有入射光頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，故A、D正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程，最大初動能與入射光頻率為線性關(guān)系，但非正比關(guān)系，故B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的實驗規(guī)律，光電子的最大初動能與入射光強度無關(guān)，故C錯誤..（多選X2022?高考全國卷I改編）現(xiàn)用一光電管進行光電效應(yīng)實驗，當用某一頻率的光入射時，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，入射光的光強變大，飽和光電流變大.入射光的頻率變高，飽和光電流變大C.入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D.保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生解析：選AC.根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，則飽和光電流變大，選項A正確；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知，入射光的頻率變高，產(chǎn)生的光電子最大初動能變大，而飽和光電流與入射光的頻率和光強都有關(guān)，選項B錯誤，C正確；保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，當入射光的頻率小于極限頻率時，就不能發(fā)生光電效應(yīng)，沒有光電流產(chǎn)生，選項D錯誤.考點2光電效應(yīng)方程【典題例析】（2022?高考全國卷II）用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動能為X10-19上已知普朗克常量為X10-34Js真空中的光速為x108m-s-1.能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為（）A.1x1014HzB.8x1014HzC.2x1015HzD.8x1015Hz［解析］根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程K=hv-W。=h-hv.，代入數(shù)據(jù)解得2*8x1014k04uuHz,B正確.［答案］B【遷移題組】遷移1對Ek—v圖象的理解.（多選）如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線（直線與橫軸的交點坐標，與縱軸交點坐標.由圖可知（<).64.04.5505.500&57.0iV(xlONHa)A.該金屬的截止頻率為xl0i4HzB.該金屬的截止頻率為X1014HZC.該圖線的斜率表示普朗克常量D.該金屬的逸出功為eV解析：選AC.圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確、B錯誤；由光電效應(yīng)方程線=hv-WQ,可知圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為：W0=〃%二錯誤！eV*eV,D錯誤.遷移2對I—U圖象的理解.在光電效應(yīng)實驗中，某同學用同一光電管在不同實驗條件下得到三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線（甲光、乙光、丙光），如圖所示.則可判斷出（）A.甲光的頻率大于乙光的頻率B.乙光的波長大于丙光的波長C.乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D.甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能解析：選B.由圖象知，甲、乙光對應(yīng)的遏止電壓相等，由eq二線和加工Wo+”得甲、乙光頻率相等，A錯誤；丙光的頻率大于乙光的頻率，則丙光的波長小于乙光的波長，B正確；由〃％=W0得甲、乙、丙光對應(yīng)的截止頻率相同，C錯誤；由光電效應(yīng)方程知，甲光對應(yīng)的光電子最大初動能小于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能，D錯誤.遷移3對U°—v圖象的理解.在某次光電員應(yīng)實驗中，得到的遏止電壓4與入射光的頻率V的關(guān)系如圖所示.若該直線的斜率和縱軸截距分別為k和b,電子電荷量的絕對值為e,則普朗克常量可表示為，所用材料的逸出功可表示為.

解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程"m=〃y-w0及"m=eq得4吟-g故/=匕b=-g彳導(dǎo)拉二ek,%二-eb.答案：ek-eb考點3光的波粒二象性物質(zhì)波

【跟進題組】1.（多選）實物粒子和光都具有波粒二象性.下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是（）A.電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣B.0射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D.光電效應(yīng)實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)解析：選AC.電子束具有波動性，通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣，選項A正確邛射線在云室中高速運動時，徑跡又細又直，表現(xiàn)出粒子性，選項B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)出波動性，選項C正確；光電效應(yīng)實驗，體現(xiàn)的是波的粒子性，選項D錯誤.2.（多選）1927年戴維遜和革末完成了電子衍射實驗，該實驗是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理實驗之一.如圖所示的是該實驗裝置的簡化圖，下列說法正確的是（窄縫晶體（光棚）底窄縫晶體（光棚）底,板課后達標，制動暄③]以維促學課后達標，制動暄③]以維促學?強技界能■亮條紋是電子到達概率大的地方該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的該實驗再次說明光子具有波動性該實驗說明實物粒子具有波動性解析：選ABD.電子屬于實物粒子，電子衍射實驗說明電子具有波動性，說明物質(zhì)波理論是正確的，與光的波動性無關(guān)，B、D正確，C錯誤；物質(zhì)波也是概率波，亮條紋是電子到達概率大的地方，A正確.（建議用時：40分鐘）一、單項選擇題1.入射光照到某金屬表面發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強度減弱，而頻率保持不變，則下列說法中正確的是（）A.從光照射到金屬表面上到金屬發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B.逸出的光電子的最大初動能減小C.單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D.有可能不發(fā)生光電效應(yīng)解析：選C.光電效應(yīng)瞬時（10一9s）發(fā)生，與光強無關(guān)，A錯誤；光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關(guān)，入射光的頻率越大，最大初動能越大，B錯誤；光電子數(shù)目多少與入射光的強度有關(guān)，光強減弱，單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目減少，C正確；能否發(fā)生光電效應(yīng)，只取決于入射光的頻率是否大于極限頻率，與光強無關(guān)，D錯誤..（2022?太原質(zhì)檢）關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中不正確的是（）A.不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性B.運動的微觀粒子與光子一樣，當它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道C.波動性和粒子性，在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D.實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性解析：選D.光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律，大量光子運動的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動性，而單個光子的運動表現(xiàn)出光的粒子性．光的波長越長，波動性越明顯，光的頻率越高，粒子性越明顯．而宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實際很難觀察到波動性，不是不具有波粒二象性，D項錯誤..在光電效應(yīng)的實驗結(jié)果中，與光的波動理論不矛盾的是（）A.光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的.所有金屬都存在極限頻率C.光電流隨著入射光增強而變大D.入射光頻率越大，光電子最大初動能越大解析：選C.按照光的波動理論，電子吸收光子的能量需要時間，因此光電效應(yīng)不可能瞬時發(fā)生，這與光電效應(yīng)具有瞬時性矛盾；按照光的波動理論，只要有足夠長的時間，電子會吸收足夠的能量，克服原子的束縛成為光電子，因此所有金屬均可以發(fā)生光電效應(yīng)，這與光電效應(yīng)有極限頻率矛盾；按照光的波動理論，照射光越強，電子獲得的能量越大，打出的光電子的最大初動能越大，這與光電效應(yīng)中打出的光子的最大初動能與光強無關(guān)，而與照射光的頻率有關(guān)矛盾；按照光的波動理論也可以得到光越強打出的光電子越多，光電流越大，因此C項正確.4.（2022?高考北京卷）2022年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100nm（lnm=10-9m）附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強的極紫外激光脈沖.大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用.一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子，但又不會把分子打碎.據(jù)此判斷，能夠電離一個分子的能量約為（取普朗克常量Zi=xl0-34J-s,真空光速C=3X1O8m/s）（）A.10-21JB.10-18JC.10-15JD.10-12J解析：選B.由題意知，電離一個分子的能量等于照射分子的光子能量，E=如嗚=2x10-18J,故選項B正確..研究光電效應(yīng)電路如圖所示，用頻率相同、強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.下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是（）1）解析：選C.由于是強度不同的光照射同種鈉極板，則遏止電壓相同，強度不同，飽和光電流不同，選項C正確..（2022?高考上海卷）光子的能量與其（）A.頻率成正比B.波長成正比C.速度成正比D.速度平方成正比解析：選A.由E=hv=hc,可見光子的能量與其頻率成正比、與其波長成反比，A正確，B錯誤；由于任意能量的光子在真空中傳播的速度都是相同的，故C、D錯誤..以往我們認識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到

一個光子而從金屬表面逸出.強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實驗證實.光電效應(yīng)實驗裝置示意圖如圖所示.用頻率為y的普通光源照射陰極K,沒有發(fā)生光電效應(yīng)，換用同樣頻率為v的強激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時，若加上反向電壓U,即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場.逐漸增大U,光電流會逐漸減??；當光電流恰好減小到零時,所加反向電壓U可能是下列的（其中W為逸出功，力為普朗克常量，e為電子電荷量X）A.U=hv

eC.U=2A.U=hv

eC.U=2hv—WB.D.2hvW

丁一e5hv解析：選B.以從陰極K逸出的且具有最大初動能的光電子為研究對象，由動能定理得：-Ue=0-mmv22m由光電效應(yīng)方程得：nhv=1mvm+W(n=2,3由①②式解得：U=nev-W(n=2,3,4,故選項B正確.二、多項選擇題.如圖所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過，其原因可能是（）AA.入射光太弱C.光照時間短B.入射光波長太長D.電源正、負極接反解析：選8口.入射光波長太長，入射光的頻率低于截止頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項B正確；電路中電源反接，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，故選項D正確..用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在照相底片上先后出現(xiàn)如圖甲、乙、丙所示的圖象，貝lj（）甲乙丙A.圖象甲表明光具有粒子性圖象乙表明光具有波動性C.用紫外線觀察不到類似的圖象D.實驗表明光是一一種概率波解析：選ABD.圖象甲曝光時間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性.圖象乙曝光時間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動性，故A、B正確；同時也表明光波是一種概率波，故D正確；紫外線本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，故C錯誤.10.波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（）A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D.動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等解析：選AB.光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實驗規(guī)律都可以用光的粒子性解釋，選項A正確，選項C錯誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性，選項B正確；h由德布羅意波長公式丸=p和p2=2mEk知動能相等的質(zhì)子和電子動量不同，德布羅意波長不相等，選項D錯誤.（2022?北京朝陽模擬）用綠光照射一個光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng).欲使光電子從陰極逸出時最大初動能增大，可以（）A.改用紅光照射B.改用紫光照射C.改用藍光照射D.增加綠光照射時間解析：選BC.光電子的最大初動能與照射時間或照射強度無關(guān)，而與入射光子的能量有關(guān)，入射光子的能量越大，光電子從陰極逸出時最大初動能越大，所以本題中可以改用比綠光光子能量更大的紫光、藍光照射，以增大光電子從陰極逸出時的最大初動能.（2022?河北保定模擬）如圖所示，這是一個研究光電效應(yīng)的電路圖，下列敘述中正確的是（）

光束.窗口光束.窗口A.只調(diào)換電源的極性，移動滑片P,當電流表示數(shù)為零時，電壓表示數(shù)為遏止電壓U0的數(shù)值B.保持光照條件不變，滑片P向右滑動的過程中，電流表示數(shù)將一直增大C.不改變光束顏色和電路，增大入射光束強度，電流表示數(shù)會增大D.陰極K需要預(yù)熱，光束照射后需要一定的時間才會有光電流解析：選AC.只調(diào)換電源的極性，移動滑片P,電場力對電子做負功，當電流表示數(shù)為零時，則有eU=2mvm,那么電壓表示數(shù)為遏止電壓U0的數(shù)值，故A項正確；當其他條件不變，P向右滑動，加在光電管兩端的電壓增加，光電子運動更快，由/二f得電流表讀數(shù)變t大，若電流達到飽和電流，則電流表示數(shù)不會增大，B項錯誤；只增大入射光束強度時，單位時間內(nèi)光電子數(shù)變多，電流表示數(shù)變大，C項正確；因為光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬間的，陰極K不需要預(yù)熱，所以D項錯誤.產(chǎn)生光電效應(yīng)時，關(guān)于逸出光電子的最大初動能弓，下列說法正