（全国版）2019版高考物理一轮复习 第13章 近代物理初步 第47课时 光电效应、波粒二象性学案.doc

第47课时光电效应、波粒二象性考点1光电效应规律的理解和应用1光电效应现象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光电效应规律(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)当发生光电效应时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比。3爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子。光子的能量为h，其中h是普朗克常量，其值为6.631034 js。(2)光电效应方程：ekhw0。其中h为入射光的能量，ek为光电子的最大初动能，w0是金属的逸出功。4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)，用c表示。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。用w0表示逸出功，w0hc。1(人教版选修35 p30演示实验改编)(多选)如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是()a有光子从锌板逸出b有电子从锌板逸出c验电器指针张开一个角度d锌板带负电答案bc解析光电效应是在光的照射下锌板中的电子从锌板表面逸出，a错误、b正确；验电器与锌板相连，锌板因失去电子带正电，验电器指针张开一个角度，c正确、d错误。2(人教版选修35 p36t2改编)(多选)在光电效应实验中，用频率为的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()a增大入射光的强度，光电流增大b减小入射光的强度，光电效应现象消失c改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应d改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大答案ad解析增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，逸出的光电子数也增加，则光电流将增大，a正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，b错误；用频率为的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，c错误；根据hw0mv2可知，增大入射光频率，光电子的最大初动能也增大，d正确。3(2017全国卷)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为ua和ub、光电子的最大初动能分别为eka和ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是()a若ab，则一定有uab，则一定有ekaekbc若uaub，则一定有ekab，则一定有haekahbekb答案bc解析光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为euek，根据光电效应方程可知ekhw0，若ab，则ekaekb，uaub，选项a错误、选项b正确；若uaub，则ekaekb，选项c正确；由光电效应方程可得w0hek，则haekahbekb，选项d错误。考点2光电效应的图象问题1ek图象(如图所示)由ekhw0可知：(1)图线与轴交点的横坐标c，表示极限频率。(2)图线与ek轴交点的纵坐标的绝对值，表示逸出功w0。(3)图线的斜率k表示普朗克常_量h。2iu图象(如图所示)(1)图线与横轴的交点的绝对值表示遏止电压。(2)饱和光电流im：电流的最大值。(3)最大初动能：ekmeuc。3uc图象(如图所示)由ekhw0euc可得：uc，则：(1)图线与横轴的交点，表示截止频率c。(2)遏止电压uc随入射光频率的增大而增大。(3)图线的斜率k。(注：此时两极之间接反向电压)例(2017福建南平模拟)用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关s，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能ek与入射光频率的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，b)，下列说法中正确的是()a普朗克常量为hb断开开关s后，电流表g的示数不为零c仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大d仅增加照射光的强度，电流表g的示数保持不变解析由ekhw0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h，故a错误；断开开关s后，光电子匀速运动到阳极，所以电流表g的示数不为零，故b正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故c错误；仅提高照射光强度，单位时间内发出的光电子增多，电流表g的示数增大，故d错误。答案b光电效应的实质和发生条件(1)光电效应的实质是金属中的电子获得能量后逸出金属表面，以使金属带正电。(2)能否发生光电效应不取决于入射光的光照强度，而取决于入射光的频率，只要入射光频率大于该金属的极限频率，无论光照强弱，均能发生光电效应。(3)定性分析光电效应问题光电效应实验装置及研究电路甲图是光电管正常工作的电路，光电流有最大值，未达到最大值之前其大小与光强、电压有关，达到最大值后，光电流与光强成正比。乙图是光电管加上反向电压，可以研究光电管的遏止电压。研究光电效应的两条线索1爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释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与入射光频率的关系如图所示，其中c为极限频率。从图中可以确定的是()a逸出功与有关bekm与入射光强度成正比c当c时，会逸出光电子d图中直线的斜率与普朗克常量有关答案d解析逸出功是由金属自身决定的，与无关，a错误。ek随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系，与入射光强度无关，b错误。当bc，则()a用入射光a照射金属b和c，金属b和c均可发生光电效应现象b用入射光a和b照射金属c，均可使金属c发生光电效应现象c用入射光c照射金属a和b，金属a、b均可发生光电效应现象d用入射光b和c照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象答案cd解析恰能使金属逸出光电子，说明入射光的频率恰好等于金属的截止频率，由题意知入射光的频率abc，a的频率最小，用入射光a照射金属b和c，金属b和c均不能发生光电效应，a错误；a、b光的频率都小于c的频率，用入射光a和b照射金属c，金属c不能发生光电效应，b错误；c的频率比a、b的频率都大，所以用入射光c照射金属a和b，金属a、b均可发生光电效应，c正确；a的频率小于b、c的频率，所以用入射光b、c照射金属a，均可使金属a发生光电效应，d正确。13(2015全国卷)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压uc与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_。答案ekeb解析由光电效应方程，光电子的最大初动能mv2hw0。根据动能定理，eucmv2，联立解得：uc。对照题图可知：图象斜率k，解得普朗克常量hek。图象在纵轴上的截距b，解得所用材料的逸出功w0eb。14(2017辽宁庄河期中)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长0.50 m的绿光照射阴极k，实验测得流过表的电流i与ak之间的电势差uak满足如图乙所示规律，取h6.631034 js。结合图象，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极k时的最大动能；(2)该阴极材料的极限波长。答案(1)4.01012 个9.61020 j