高中 物理 必修第三冊(cè) 第四章 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性《習(xí)題課4 光電效應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用》課件

物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性習(xí)題課4光電效應(yīng)規(guī)律的綜合應(yīng)用01典題分類講練結(jié)合02分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)題型一對(duì)光電效應(yīng)概念的理解1．光子與光電子光子指光在空間傳播時(shí)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(shí)發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)是電子，光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。2．光電子的初動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能(1)光照射到金屬表面時(shí)，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(gè)方向運(yùn)動(dòng)，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(dòng)能。(2)只有金屬表面的電子可以直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初動(dòng)能。光電子的初動(dòng)能小于或等于光電子的最大初動(dòng)能。3．光子的能量與入射光的強(qiáng)度光子的能量即每個(gè)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(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量，入射光的強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)光子能量hν與入射光子數(shù)n的乘積,即光強(qiáng)等于nhν。4．光電流和飽和光電流金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)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(gè)飽和值，這個(gè)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(wú)關(guān)。5．光的強(qiáng)度與飽和光電流飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的。對(duì)于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒(méi)有簡(jiǎn)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(yīng)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(yīng)時(shí)，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(yīng)時(shí)，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強(qiáng)度C．用λ＝0.5μm的光照射光電管時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生D．光照射的時(shí)間越長(zhǎng)，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(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)，即只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，據(jù)此可判斷A、D錯(cuò)誤，B正確；[針對(duì)訓(xùn)練1]關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．只有入射光的波長(zhǎng)大于該金屬的極限波長(zhǎng)，光電效應(yīng)才能發(fā)生B．光電子的最大初動(dòng)能跟入射光的強(qiáng)度成正比C．發(fā)生光電效應(yīng)的時(shí)間一般都大于10－7sD．保持入射光頻率不變，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比√由Ek＝hν－W0知，最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),B錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)的時(shí)間一般不超過(guò)10－9s，C錯(cuò)誤；保持入射光頻率不變，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比，D正確。題型二光電效應(yīng)圖像問(wèn)題1．Ek－ν圖線光電子最大初動(dòng)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(fù)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(qiáng)度無(wú)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(shí)，飽和光電流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大。【例2】光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到光電子的最大初動(dòng)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?！纠?】在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C．乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光對(duì)應(yīng)的截止頻率D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能√[針對(duì)訓(xùn)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(yīng)，可得到光電子的最大初動(dòng)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(shí)線與虛線畫(huà)在同一個(gè)Ek－ν圖上,則下圖中正確的是(

)√解析：根據(jù)光電效應(yīng)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(yīng)平行，C、D錯(cuò)誤；橫軸的截距表示恰能發(fā)生光電效應(yīng)(光電子最大初動(dòng)能為零)時(shí)的入射光的頻率即截止頻率。由光電效應(yīng)方程可知，逸出功越大的金屬對(duì)應(yīng)的截止頻率越大，則知能使金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率較大，A正確，B錯(cuò)誤?！填}型三光電效應(yīng)方程的應(yīng)用1．對(duì)光電效應(yīng)方程的理解(1)Ek為光電子的最大初動(dòng)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(shí)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(dòng)勢(shì)均為E，內(nèi)阻不計(jì)，光電管的陰極K用極限波長(zhǎng)為λ0的材料制成。將開(kāi)關(guān)S撥向1,將波長(zhǎng)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(cè)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(shí)間內(nèi)由K極發(fā)射的光電子數(shù)N。(2)當(dāng)陽(yáng)極A和陰極K之間的電壓為U1時(shí)，求電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能Ekm。(3)將開(kāi)關(guān)S撥向2，為能測(cè)出對(duì)應(yīng)的遏止電壓，求入射激光頻率的最大值νm。[針對(duì)訓(xùn)練4]用波長(zhǎng)為2.0×10－7m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來(lái)的光電子中最大的初動(dòng)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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