高中 物理 必修第三冊 第四章 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性《習題課4 光電效應規(guī)律的綜合應用》課件

物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性習題課4光電效應規(guī)律的綜合應用01典題分類講練結(jié)合02分層演練素養(yǎng)達標題型一對光電效應概念的理解1．光子與光電子光子指光在空間傳播時的每一份能量，光子不帶電；光電子是金屬表面受到光照射時發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子，光子是光電效應的因，光電子是果。2．光電子的初動能與光電子的最大初動能(1)光照射到金屬表面時，光子的能量全部被電子吸收，電子吸收了光子的能量，可能向各個方向運動，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動能。(2)只有金屬表面的電子可以直接向外飛出時，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初動能。光電子的初動能小于或等于光電子的最大初動能。3．光子的能量與入射光的強度光子的能量即每個光子的能量，其值為ε＝hν(ν為光子的頻率)，其大小由光的頻率決定。入射光的強度指單位時間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量，入射光的強度等于單位時間內(nèi)光子能量hν與入射光子數(shù)n的乘積,即光強等于nhν。4．光電流和飽和光電流金屬板飛出的光電子到達陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個飽和值，這個飽和值是飽和光電流，在一定的光照條件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。5．光的強度與飽和光電流飽和光電流與入射光強度成正比的規(guī)律是對頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應而言的。對于不同頻率的光，由于每個光子的能量不同，飽和光電流與入射光強度之間沒有簡單的正比關(guān)系。【例1】

(多選)(2020·丘北縣月考)如圖,這是一真空光電管的應用電路，其陰極金屬材料的截止頻率為4.5×1014Hz，則以下判斷正確的是(

)A．發(fā)生光電效應時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B．發(fā)生光電效應時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度C．用λ＝0.5μm的光照射光電管時，電路中有光電流產(chǎn)生D．光照射的時間越長，電路中的光電流越大√√[解析]

在光電管中若發(fā)生了光電效應，單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)，即只與入射光的強度有關(guān)，據(jù)此可判斷A、D錯誤，B正確；[針對訓練1]關(guān)于光電效應現(xiàn)象，下列說法中正確的是(

)A．只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應才能發(fā)生B．光電子的最大初動能跟入射光的強度成正比C．發(fā)生光電效應的時間一般都大于10－7sD．保持入射光頻率不變，發(fā)生光電效應時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強度成正比√由Ek＝hν－W0知，最大初動能與入射光頻率有關(guān),與入射光的強度無關(guān),B錯誤；發(fā)生光電效應的時間一般不超過10－9s，C錯誤；保持入射光頻率不變，發(fā)生光電效應時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強度成正比，D正確。題型二光電效應圖像問題1．Ek－ν圖線光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν的變化圖線如圖所示，由Ek＝hν－W0知，橫軸上的截距是陰極金屬的截止頻率νc，縱軸上的截距是陰極金屬的逸出功的負值－W0，斜率是普朗克常量h。2．I－U圖線如圖，這是光電流I隨光電管兩極板間電壓U的變化曲線，圖中

Im為飽和光電流，Uc為遏止電壓。特別提醒：(1)由Ek＝eUc和Ek＝hν－W0知，同一色光，遏止電壓相同，與入射光強度無關(guān)；不同色光，頻率越大，遏止電壓越大；(2)在入射光頻率一定時，飽和光電流隨入射光強度的增大而增大?！纠?】光電效應實驗中，得到光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν關(guān)系如圖所示。求：(1)該金屬材料的逸出功W0；(2)普朗克常量h。【例3】在光電效應實驗中，某同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了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．乙光對應的截止頻率大于丙光對應的截止頻率D．甲光對應的光電子最大初動能大于丙光對應的光電子最大初動能√[針對訓練2]用不同頻率的紫外線分別照射鎢板和鋅板而產(chǎn)生光電效應，可得到光電子的最大初動能Ek隨入射光的頻率ν變化的Ek－ν圖像，已知鎢元素的逸出功為3.28eV，鋅元素的逸出功為3.34eV，若將兩者的圖像分別用實線與虛線畫在同一個Ek－ν圖上,則下圖中正確的是(

)√解析：根據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0可知Ek－ν圖像的斜率為普朗克常量h，因此圖中兩圖線應平行，C、D錯誤；橫軸的截距表示恰能發(fā)生光電效應(光電子最大初動能為零)時的入射光的頻率即截止頻率。由光電效應方程可知，逸出功越大的金屬對應的截止頻率越大，則知能使金屬鋅發(fā)生光電效應的截止頻率較大，A正確，B錯誤?！填}型三光電效應方程的應用1．對光電效應方程的理解(1)Ek為光電子的最大初動能，與金屬的逸出功W0和光的頻率ν有關(guān)。(2)若Ek＝0，則hν＝W0，此時的ν即為金屬的截止頻率νc?！纠?】

(2021·江蘇蘇州市高二期中)如圖所示，電源的電動勢均為E，內(nèi)阻不計，光電管的陰極K用極限波長為λ0的材料制成。將開關(guān)S撥向1,將波長為λ的激光射向陰極，改變光電管A和陰極K之間的電壓，可測得光電流的飽和值為Im，已知普朗克常量h，電子電荷量e。(1)求t時間內(nèi)由K極發(fā)射的光電子數(shù)N。(2)當陽極A和陰極K之間的電壓為U1時，求電子到達A極時的最大動能Ekm。(3)將開關(guān)S撥向2，為能測出對應的遏止電壓，求入射激光頻率的最大值νm。[針對訓練4]用波長為2.0×10－7m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的初動能是3.7×10－19J。由此可知，鎢的截止頻率約為(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s)(

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