粤教版选修35 2.1光电效应 学案.doc

第一节光电效应目标定位1.了解光电效应，掌握光电效应的实验规律.2.知道光电流与光的强度和光的频率之间的关系.3.理解极限频率和遏止电压的概念一、光电效应与光电流1光电效应：金属在光的照射下发射电子的现象发射出来的电子称为光电子2光电管是利用光电效应制成的一种常见的光电器件，它可以把光信号转变成电信号3光电流：光电管在光的照射下，阴极发出的光电子被阳极收集，在回路中会形成电流，称为光电流二、光电流的变化在正向电压一定的情况下，光电流的变化与入射光的强度有关，与入射光的频率无关，光源强度可以使光电管阴极单位时间内发射的光电子数目变化三、极限频率对于每一种金属，只有当入射光频率大于某一频率0时，才会产生光电流我们将0称为极极频率四、遏止电压在强度和频率一定的光照射下，回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小，并且当反向电压达到某一数值时，光电流将会减小到零，这时的电压称为遏止电压，用符号u0表示，光电子到达阳极要克服反向电场力做的功weu0.光电子最大初动能mveu0.预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、光电效应现象1光电效应的实质：光现象电现象2光电效应中的光包括不可见光和可见光3光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质还是电子【例1】一验电器与锌板相连(如图1所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角图1(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将_(填“增大”、“减小”或“不变”)(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针_(填“有”或“无”)偏转答案(1)减小(2)无解析(1)当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小(2)使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外线比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应能否发生光电效应与入射光的强弱无关针对训练1(多选)光电效应实验的装置如图2所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是()图2a用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转b用绿色光照射锌板，验电器指针会发生偏转c锌板带的是负电荷d使验电器指针发生偏转的是正电荷答案ad解析将擦得很亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带电，而且锌板带的是正电，这说明在紫外线照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，a、d对，c错；绿光不能使锌板发生光电效应，b错二、光电效应规律及其解释1每种金属都有一定的极限频率，当入射光的频率低于极限频率时，不管入射光的强度多大、照射时间多长都不会产生光电子，一旦入射光的频率超过极限频率，则不管光有多么弱都会产生光电效应，发出光电子2在发生光电效应的条件下，光电流的大小或单位时间内逸出的光电子数目由光的强度决定3光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关遏止电压随入射光频率的增大而增大，与光强无关4随着反向电压的增大，光电流逐渐减小，说明金属中逸出的光电子的初动能是不同的，而光电子的最大初动能与遏止电压是对应的特别提醒遏止电压只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关【例2】利用光电管研究光电效应实验如图3所示，用频率为的可见光照射阴极k，电流表中有电流通过，则()图3a用紫外线照射，电流表不一定有电流通过b用红光照射，电流表一定无电流通过c用频率为的可见光照射k，当滑动变阻器的滑动触头移到a端时，电流表中一定无电流通过d用频率为的可见光照射k，当滑动变阻器的滑动触头向b端滑动时，电流表示数可能不变答案d解析因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项a错误；因不知阴极k的极限频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项b错误；即使uak0，电流表中也有电流，所以选项c错误；当滑动触头向b端滑动时，uak增大，阳极a吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极a时，电流达到最大，即饱和电流若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大uak，光电流也不会增大，所以选项d正确针对训练2入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()a从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加b逸出的光电子的最大初动能将减小c单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少d有可能不发生光电效应答案c解析发生光电效应几乎是瞬时的，选项a错误；入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少，频率不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项b错误；光电流随入射光强度的减小而减小，逸出的光电子数目也随入射光强度的减小而减少，故选项c正确；入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项d错误三、经典电磁理论与光电效应的矛盾在光的照射下，物体内部的电子受到电磁波的作用做受迫振动.经典电磁理论的结论实验事实成功解释的现象光越强，电磁波的振幅越大，对电子的作用越强，电子振动越厉害，电子越容易从物体内部逃逸出来光越强，光电流就越大矛盾之一无论入射光频率多大，只要光足够强，电子就能获得足够的能量逸出金属表面每一种金属都有一定的极限频率，当入射光频率低于极限频率时，无论光的强度多大，照射时间多长都不发生光电效应矛盾之二电子的动能应该由入射光的能量即光强决定光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关矛盾之三光的强度足够大，电子就能获得足够的能量，电子就能逸出金属表面，电子能量增加应该有一个积累过程，电子才能逸出金属表面若能发生光电效应，即使光很弱，也是瞬间发生的【例3】在光电效应的规律中，经典电磁理论能解释的有()a入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能产生光电效应b光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大c入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过109sd当入射光频率大于极限频率时，光电子数目随入射光强度的增大而增多答案d光电效应现象1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2在做光电效应演示实验时，把某金属板连在验电器上，第一次用弧光灯直接照射金属板， 验电器的指针张开一个角度，第二次在弧光灯和金属板之间插入一块普通玻璃，再用弧光灯照射，验电器的指针不张开由此可判定，使金属板产生光电效应的是弧光灯中的()a可见光成分 b红外线成分c无线电波成分 d紫外线成分答案d解析因为玻璃不能挡住可见光，且红外线与无线电波频率都比可见光小，故d对光电效应规律3(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生下列说法正确的是()a保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大b入射光的频率变高，饱和光电流变大c入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大d保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生答案ac解析根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项a正确；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项b错误，c正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项d错误4某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是()a延长光照时间 b增大光的强度c换用波长较短的光照射 d换用频率较低的光照射答案c解析光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项a、b、d均错误；又因，所以选项c正确(时间：60分钟)题组一光电效应现象及实验1(多选)当用一束紫外线照射装在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是()a验电器内的金属箔带正电b有电子从锌板上飞出来c有正离子从锌板上飞出来d锌板吸收空气中的正离子答案ab2(多选)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯(紫外线)照射锌板时，静电计的指针就张开一个角度，如图1所示，这时()图1a锌板带正电，指针带负电b锌板带正电，指针带正电c若用黄光照射锌板，则可能不发生光电效应现象d若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子答案bc解析锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，故锌板带正电，指针上的部分电子被吸引到锌板上发生中和，使指针带正电，b对、a错；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都可能不产生光电效应，c对、d错3(多选)用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较弱的太阳光照射该金属，则()a可能不发生光电效应b逸出光电子的时间明显变长c逸出光电子的最大初动能不变d单位时间逸出光电子的数目变小答案cd解析由于太阳光含有紫光，所以照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变，又因为光强变弱，所以单位时间逸出光电子的数目变小，c、d正确，a错误；产生光电效应的时间几乎是瞬时的，b错误4用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产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答案b解析金属发生光电效应必须使光的频率大于极限频率，x射线的频率大于紫外线的频率题组二光电效应的规律5(多选)关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()a只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生b光电子的最大初动能可以通过遏止电压来确定c发生光电效应的时间一般都大于107 sd发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比答案bd解析由hh知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，故a错；发生光电效应的时间一般不超过109 s，故c错6. (多选)如图2所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过其原因可能是()图2a入射光太弱b入射光波长太长c光照时间太短d电源正负极接反答案bd解析金属存在极限频率，大于极限频率的光照射金属才会有光电子射出发射的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流入射光的频率小于极限频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项b正确，a错误；电路中电源正、负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，d正确；光电效应的产生与光照时间无关，c错误7(多选)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是()a若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加b若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加c若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应d若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加答案ad解析光电效应的规律表明：入射光的频率决定是否发生光电效应以及发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能的大小当入射光的频率增加后，逸出的光电子的最大初动能也增加，又紫光的频率高于绿光的频率而增加光的照射强度，会使单位时间内逸出的光电子数增加故正确选项有a、d.题组三综合应用8(多选)如图3所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的a单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的b单色光照射时不发生光电效应，则()图3aa光的频率大于b光的频率bb光的频率大于a光的频率c用a光照射光电管时流过电流表g的电流方向是由a流向bd用a光照射光电管时流过电流表g的电流方向是由b流向a答案ac解析根据产生光电效应的条件可知选项a正确、b错误；电流的方向与正电荷的定向移动方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，故选项c正确、d错误9如图4所示为光电管的使用原理图，已知有波长为0的光照射到阴极k上时，电路中有光电流，则()图4a若有波长为(0)的光照到阴极k上，电路中一定没有光电流b用波长为0的光照射阴极k，保持光电管两极间电压不变，增大该单色光的强度，则光电流增大c增加电路中电源电压，电路中的光电流一定增大d减弱波长为0的光的照射强度，则电路中的光电流减小，最终会为零答案b解析通过本实验可知，电路中要有光电流，入射光需达到一定频率，低于这个频率便没有光电流产生，因此a选项中，0一定有0，故电路中一定有光电流，故a错误；由实验结论易知，b正确；若用某光照射时，使光电管发生光电效应，增大正向电压，开始光电流增大，正向电压增大到某值时，可使从阴极逸出的光电子全部到达阳极，此时电路中的光电流达最大值，