光电效应、波粒二象性

学案正标题学案正标题 一 考纲要求一 考纲要求 1 知道光的波粒二象性 知道物质波的概念 2 会利用光电效应方程计算逸出功 截止频率 最大初动能等物理量 3 知道什么是光电效应 理解光电效应的实验规律 二 知识梳理二 知识梳理 1 光的波粒二象性 光的干涉 衍射 偏振现象证明光具有波动性 光电效应 康普顿效应说明光具有粒子性 光既具有波动性 又具有粒子性 称为光的波粒二象性 2 爱因斯坦光电效应方程 光子说 在空间传播的光不是连续的 而是一份一份的 每 份叫做一个光子 光子的能量 h 逸出功 W0 电子从金属中逸出所需做功的最小值 最大初动能 发生光电效应时 金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时 所具有的动能的最大值 光电效应方程 表达式 h Ek W0或 Ek h W0 物理意义 金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是 h 这些能量的一部分用来克服 金属的逸出功 W0 剩下的表现为逸出后电子的最大初动能 3 光电效应及其规律 1 光电效应现象 在光的照射下 金属中的电子从表面逸出的现象 发射出来的电子叫光电子 2 光电效应的产生条件 入射光的频率大于金属的极限频率 3 光电效应规律 每种金属都有一个极限频率 入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 只随入射光频率的增大而增大 光电效应的发生几乎是瞬时的 一般不超过 10 9s 当入射光的频率大于极限频率时 饱和光电流的强度与入射光的强度成正比 三 要点精析三 要点精析 1 波粒二象性的 三个易错 1 光子表现为波动性 并不否认光具有粒子性 2 宏观物体也具有波动性 3 微观粒子的波动性与机械波不同 微观粒子的波是概率波 2 对光电效应的 四点提醒 1 能否发生光电效应 不取决于光的强度而取决于光的频率 2 光电效应中的 光 不是特指可见光 也包括不可见光 3 逸出功的大小由金属本身决定 与入射光无关 4 光电子不是光子 而是电子 3 定量分析光电效应时应抓住的 3 个关系式 1 爱因斯坦光电效应方程 Ek h W0 2 最大初动能与遏止电压的关系 Ek eUc 3 逸出功与极限频率 极限波长 0的关系 W0 h c h 4 光的波粒二象性物质波的理解 光既有波动性 又有粒子性 两者不是孤立的 而是有机的统一体 其表现规律为 1 个别光子的作用效果往往表现为粒子性 大量光子的作用效果往往表现为波动性 2 频率越低波动性越显著 越容易看到光的干涉和衍射现象 频率越高粒子性越显著 越不容易看到光的干涉和衍射现象 贯穿本领越强 3 光在传播过程中往往表现出波动性 在与物质发生作用时 往往表现为粒子性 5 应用光电效应方程时的注意事项 1 每种金属都有一个截止频率 光频率大于这个截止频率才能发生光电效应 2 截止频率是发生光电效应的最小频率 对应着光的极限波长和金属的逸出功 即 h 0 h W0 3 应用光电效应方程 Ek h W0时 注意能量单位电子伏和焦耳的换算 1 eV 1 6 10 19 J 6 由 Ek 图象 如图 可以得到的信息 1 极限频率 图线与 轴交点的横坐标 c 2 逸出功 图线与 Ek轴交点的纵坐标的值 E W0 3 普朗克常量 图线的斜率 k h 7 爱因斯坦光电效应方程 Ek h W0 h 光电子的能量 W0 逸出功 即从金属表面直接飞出的光电子克服原子核引力所做的功 Ek 光电子的最大初动能 8 光电效应实质及发生条件 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 从而使金属带上正电 2 能否发生光电效应 不取决于光的强度 而是取决于光的频率 只要照射光的频率大于 该金属的极限频率 无论照射光强弱 均能发生光电效应 对应规律对规律的产生的解释 光电子的最大初动能随着 入射光频率的增大而增大 与入射光强度无关 电子吸收光子能量后 一部分克服原子核引力做功 剩余部 分转化为光电子的初动能 只有直接从金属表面飞出的光电 子才具有最大初动能 对于确定的金属 逸出功 W0是一定的 故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大 光电效应具有瞬时性 光照射金属时 电子吸收一个光子的能量后 动能立即增大 不需要能量积累的过程 光较强时饱和电流大 光较强时 包含的光子数较多 照射金属时产生的光电子较 多 因而饱和电流较大 9 对光电效应规律的解释 10 光电效应的研究思路 四 典型例题四 典型例题 1 德布罗意认为 任何一个运动着的物体 都有一种波与它对应 波长是 式中 p 是运动物体的动量 h 是普朗克常量 已知某种紫光的波长是 440 nm 若将电子加速 使 它的德布罗意波长是这种紫光波长的 10 4倍 求 1 电子的动量大小 2 试推导加速电压跟德布罗意波长的关系 并计算加速电压的大小 电子质量 m 9 1 10 31 kg 电子电荷量 e 1 6 10 19 C 普朗克常量 h 6 6 10 34 J s 加速电压的 计算结果取一位有效数字 答案 1 1 5 10 23 kg m s 2 U 8 102 V 解析 1 由 得 p kg m s 1 5 10 23 kg m s 2 eU Ek 又 联立解得 U 代入数据解得 U 8 102 V 2 某光源能发出波长 0 60 m 的可见光 用它照射某金属可发生光电效应 产生光电子 的最大初动能 Ek 4 0 10 20 J 已知普朗克常量 h 6 63 10 34 J s 光速 c 3 0 108 m s 求 计算结果保留两位有效数字 1 该可见光中每个光子的能量 2 该金属的逸出功 答案 1 3 3 10 19 J 2 2 9 10 19 J 解析 1 E h 3 3 10 19 J 2 W E Ek 2 9 10 19 J 3 2015 武汉模拟 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 G 表电流 I 与 AK 之间电势差 UAK满足如图乙所示规律 取 h 6 63 10 34J s 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 0 1012个 9 6 10 20J 2 0 66 10 6m 解析 1 光电流达到饱和时 阴极发射的光电子全部到达阳极 A 阴极每秒钟发射的光 电子的个数 n 4 0 1012 个 光电子的最大初动能为 Ekm eU0 1 6 10 19C 0 6 V 9 6 10 20 J 2 设阴极材料的极限波长为 0 根据爱因斯坦光电效应方程 Ekm h h 代入数据 得 0 0 66 10 6m 4 2015 常州模拟 1927 年戴维孙和汤姆孙分别完成了电子衍射实验 该实验是荣获诺贝尔 奖的重大近代物理实验之一 如下图所示的是该实验装置的简化图 下列说法不正确的是 A 亮条纹是电子到达概率大的地方 B 该实验说明物质波理论是正确的 C 该实验再次说明光子具有波动性 D 该实验说明实物粒子具有波动性 答案 C 解析 亮条纹是电子到达概率大的地方 该实验说明物质波理论是正确的 说明实物粒 子具有波动性 但该实验不能说明光子具有波动性 C 错误 A B D 正确 5 多选 对光的认识 下列说法正确的是 A 个别光子的行为表现出粒子性 大量光子的行为表现出波动性 B 光的波动性是光子本身的一种属性 不是光子之间的相互作用引起的 C 光表现出波动性时 就不具有粒子性了 光表现出粒子性时 就不再具有波动性了 D 光的波粒二象性应理解为 在某种情况下光的波动性表现得明显 在另外的某种情况 下 光的粒子性表现得明显 答案 ABD 解析 光是一种概率波 少量光子的行为易显示出粒子性 而大量光子的行为往往显示 出波动性 A 正确 光的波动性不是由于光子之间的相互作用引起的 而是光的一种属性 这已被弱光照射双缝后在胶片上的感光实验所证实 B 正确 粒子性和波动性是光同时具 备的两种属性 C 错误 D 正确 6 2015 北京海淀模拟 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 则 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 光照射到金属表面上到光电子逸出并不需要一定时间的积累 它们几乎是同时发 生的 A 错误 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 而与入射光的频率有关 故 B 错误 只要入射光频率不变 光电效应一定能发生 D 错误 入射光的强度减弱 单位时 间入射到金属表面的光子数目减少 因此逸出的光电子数目也减少 C 正确 7 根据爱因斯坦光子说 光子能量 E 等于 h 为普朗克常量 c 为真空中的光速和波长 A hB h C h D 答案 A 解析 根据 E h 得 E h 故 A 对 8 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线 直 线与横轴的交点坐标为 4 27 与纵轴交点坐标为 0 5 由图可知 A 该金属的截止频率为 4 27 1014 Hz B 该金属的截止频率为 5 5 1014 Hz C 该图线的斜率表示普朗克常量 D 该金属的逸出功为 0 5 eV 答案 AC 解析 图线在横轴上的截距为截止频率 A 正确 B 错误 由光电效应方程 Ek h W0 可知图线的斜率为普朗克常量 C 正确 金属的逸出功为 W0 h 0 eV 1 77 eV D 错 误 9 产生光电效应时 关于逸出光电子的最大初动能 Ek 下列说法正确的是 A 对于同种金属 Ek与照射光的强度无关 B 对于同种金属 Ek与照射光的波长成反比 C 对于同种金属 Ek与光照射的时间成正比 D 对于同种金属 Ek与照射光的频率成线性关系 E 对于不同种金属 若照射光频率不变 Ek与金属的逸出功成线性关系 答案 ADE 解答 根据爱因斯坦光电效应方程 Ekm h W0 入射光的频率越大 光电子的最大初动能也 越大 Ek与照射光的频率成线性关系 不是与频率成正比 也不是与波长成反比 照射光 的强度无关 光照射的时间成无关 故 AD 正确 BC 错误 根据爱因斯坦光电效应方程 Ekm h W0 对于不同种金属 若照射光频率不变 Ek与金属的逸出功成线性关系 故 E 正 确 10 用频率为 1的单色光照射某种金属表面 发生了光电效应现象 现改为频率为 2的另 一单色光照射该金属表面 下面说法正确的是 A 如果 2 1 能够发生光电效应 B 如果 2 1 不能够发生光电效应 C 如果 2 1 逸出光电子的最大初动能增大 D 如果 2 1 逸出光电子的最大初动能不受影响 答案 AC 解析 用频率为 1的光照射可以发生光电效应 2 1所以也能发生光电效应 由 Ekm h W0知 Ekm增加 11 光电效应的实验结论是 对某种金属 A 无论光强多强 只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B 无论光的频率多低 只要光照时间足够长就能产生光电效应 C 超过极限频率的入射光强度越弱 所产生的光电子的最大初动能就越小 D 超过极限频率的入射光频率越高 所产生的光电子的最大初动能就越大 答案 AD 解析 每种金属都有它的极限频率 0 只有入射光的频率大于极限频率 0时 才会发生 光电效应 选项 A 正确 B 错误 光电子的初动能与入射光的强度无关 随入射光频率的 增加而增大 选项 D 正确 C 错误 12 用极微弱的可见光做双缝干涉实验 随着时间的增加 在屏上先后出现如图甲 乙 丙 所示的图象 则 A 图象甲表明光具有粒子性 B 图象乙表明光具有波动性 C 用紫外光观察不到类似的图象 D 实验表明光是一种概率波 答案 ABD 解析 图象甲表明光具有粒子性 图象乙 丙表明光具有波动性 13 研究光电效应的电路如图所示 用频率相同 强度不同的光分别照射密封真空管的钠极 板 阴极 K 钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收 在电路中形成光电流 下列光电流 I 与 A K 之间的电压 UAK的关系图象中 正确的是 答案 C 解析 由于光的频率相同 所以对应的反向截止电压相同 选项 A B 错误 发生光电 效应时 在同样的加速电压下 光强度越大 逸出的光电子数目越多 形成的光电流越大 所以 C 正确 D 错误 14 图为一光电管电路 滑动变阻器滑动触头 P 位于 AB 上某点 用光照射光电管阴极 电 表无偏转 要使电表指针偏转 可采取的措施有 A 加大照射光强度 B 换用波长短的光照射 C 将 P 向 B 滑动 D 将电源正负极对调 答案 B 解析 由光电管电路图可知阴极 K 电势低 阳极 A 电势高 如果 K 极有电子飞出 则它 受到的电场力必向左 即将向左加速 然而现在 G 中电表指针无偏转 说明没有发生光电 效应 这仅能说明照射光频率太低 这与光强 外加电压的大小及方向均无关 可见要使 指针发生偏转需增大照射光频率 即缩短照射光的波长 15 在光电效应实验中 飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压 之间的关系曲线 甲光 乙光 丙光 如图所示 则可判断出 A 甲光的频率大于乙光的频率 B 乙光的波长大于丙光的波长 C 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 答案 B 解析 根据爱因斯坦光电效应方程 Ekm h W0 由遏止电压定义可知 W0 h 0 Ekm eUc 结合题意与图象可以判断 W0相同 Uc1 Uc2 则三种色光的频率为 甲 乙 丙 同时判断甲光对应光电子的最大初动能小于丙光对应光电子的最大初动能 A D 错误 由 知 甲 乙 丙 B 正确 同一光电管 截止频率相等 C 错误 16 如图所示 用 a b 两种不同频率的光分别照射同一金属板 发现当 a 光照射时验电器 的指针偏转 b 光照射时指针未偏转 以下说法正确的是 A 增大 a 光的强度 验电器的指针偏角一定减小 B a 光照射金属板时验电器的金属小球带负电 C a 光在真空中的速度大于 b 光在真空中的速度 D a 光在真空中的波长小于 b 光在真空中的波长 答案 D 解析 增大 a 光的强度 从金属板飞出的光电子增多 金属板带电荷量增大 验电器的 指针偏角一定增大 选项 A 错误 a 光照射金属板时 光电子从金属板飞出 金属板带正 电 验电器的金属小球带正电 选项 B 错误 光在真空中的速度为 c 选项 C 错误 经分 析 a 光在真空中的频率大于 b 光在真空中的频率 故 a 光在真空中的波长小于 b 光在真 空中的波长 选项 D 正确 17 根据爱因斯坦的 光子说 可知 A 光子说 本质就是牛顿的 微粒说 B 光的波长越大 光子的能量越小 C 一束单色光的能量可以连续变化 D 只有光子数很多时 光才具有粒子性 答案 B 解析 光子的能量由光的频率决定 波长越大 频率越小 能量越小 18 下列说法正确的是 A 有的光是波 有的光是粒子 B 光子与电子是同样的一种粒子 C 光的波长越长 其波动性越显著 波长越短 其粒子性越显著 D 射线具有显著的粒子性 而不具有波动性 答案 C 解析 从光的波粒二象性可知 光是具有波粒二象性的 只不过在有的情况下波动性显 著 有的情况下粒子性显著 光的波长越长 越容易观察到其显示波动特征 光子是一种 不带电的微观粒子 而电子是带负电的微观粒子 它们虽然都是微观粒子 但有本质区别 故上述选项中正确的是 C 19 某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象 当用某单色光照射光电管的阴极 K 时 会发生光电效应现象 闭合开关 S 在阳极 A 和阴极 K 之间加上反向电压 通过调 节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压 直至电流计中的电流恰好为零 此时电压表的电压值 U 称为反向截止电压 根据反向截止电压可以计算出光电子的最大初动能 Ekm 现分别用频 率为 1和 2的单色光照射阴极 K 测量到反向截止电压分别为 U1和 U2 设电子的质量为 m 带电荷量为 e 则下列关系式中不正确的是 A 频率为 1的光照射时光电子的最大初速度 v B 阴极 K 金属的逸出功 W0 h 1 eU1 C 阴极 K 金属的极限频率 0 D 普朗克常量 h 答案 C 解析 分别用频率为 1和 2的单色光照射阴极 由光电效应方程 有 Ekm h W0 逸 出光电子的最大初动能分别为 Ekm1 h 1 W0 Ekm2 h 2 W0 光电子在光电管内减速 由动能定理 有 eU1 Ekm1和 eU2 Ekm2 联立以上各式解得 W0 h 0 h 1 eU1 h 2 eU2 频率为 1的光照射时光电子的最大初速度为 普 朗克常量 h 极限频率 0 选项 C 符合题意 20 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 则 A 从光照至金属表面上至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 光照射到金属表面上到光电子逸出并不需要一定时间的积累 它们几乎是同时发 生的 A 错误 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 而与入射光的频率有关 故 B 错误 只要入射光频率不变 光电效应一定能发生 D 错误 入射光的强度减弱 单位时 间内入射到金属表面的光子数目减少 因此逸出的光电子数目也减少 C 正确 21 在单缝衍射实验中 中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的 95 以上 假设现在只 让一个光子通过单缝 那么该光子 A 一定落在中央亮纹处 B 一定落在亮纹处 C 可能落在暗纹处 D 落在中央亮纹处的可能性最大 答案 CD 解析 大量光子的行为显示出波动性 当大量光子通过单缝时光子落在亮纹处的概率较 大 尤其是中央亮纹处 依题将有 95 以上的光子落在中央亮纹处 落在其他亮处相对少 一些 落在暗纹处光子最少 要注意暗纹处不是没有光子落在上面 只是很少而已 只让 一个光子通过单缝 这个光子落在哪一位置是不可确定的 可以落在亮纹处 也可以落在 暗纹处 只是落在中央亮纹处的机会更大 有 95 以上 22 用很弱的光做双缝干涉实验 把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时 有两个光子存在 如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片 这些照片说 明 A 光只有粒子性没有波动性 B 光只有波动性没有粒子性 C 少量光子的运动显示波动性 大量光子的运动显示粒子性 D 少量光子的运动显示粒子性 大量光子的运动显示波动性 答案 D 解析 光具有波粒二象性 这些照片说明少量光子的运动显示粒子性 大量光子的运动 显示波动性 故 D 正确 23 关于物质的波粒二象性 下列说法中不正确的是 A 不仅光子具有波粒二象性 一切运动的微粒都具有波粒二象性 B 运动的微观粒子与光子一样 当它们通过一个小孔时 都没有特定的运动轨道 C 波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾的 对立的 但在微观高速运动的现象中是统一的 D 实物的运动有特定的轨道 所以实物不具有波粒二象性 答案 D 解析 光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律 大量光子运动的规律表现出光的 波动性 而单个光子的运动表现出光的粒子性 光的波长越长 波动性越明显 光的频率 越高 粒子性越明显 宏观物体的德布罗意波的波长太小 很难观察到波动性 并不是不 具有波粒二象性 24 如图为一真空光电管的应用电路 其阴极金属材料的极限频率为 4 5 1014 Hz 则以下判 断中正确的是 A 发生光电效应时 电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率 B 发生光电效应时 电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度 C 用 0 5 m 的光照射光电管时 电路中有光电流产生 D 光照射时间越长 电路中的电流越大 答案 BC 解析 在光电管中若发生了光电效应 单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度 有关 光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关 据此可判断 A D 错 误 波长 0 5 m 的光子的频率 Hz 6 1014 Hz 4 5 1014 Hz 可发生 光电效应 所以 B C 正确 25 爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释了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 0为 极限频率 从图中可以确定的是 A 逸出功与 有关 B Ekm与入射光强度成正比 C 当 0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 逸出功由金属材料本身决定 A 错 由 Ekm h W0可知 B 错 D 正确 由图象 可知 当 0时会逸出光电子 C 错 26 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 27 用光照射某种金属 有光电子从金属表面逸出 如果光的频率不变 而减弱光的强度 则 A 逸出的光电子数减少 光电子的最大初动能不变 B 逸出的光电子数减少 光电子的最大初动能减小 C 逸出的光电子数不变 光电子的最大初动能减小 D 光的强度减弱到某一数值 就没有光电子逸出了 答案 A 解析 光的频率不变 表示光子能量不变 仍会有光电子从该金属表面逸出 逸出的光 电子的最大初动能也不变 而减弱光的强度 逸出的光电子数就会减少 选项 A 正确 28 用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应 可能使该金属发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 某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率 与入射光的强度和照射时间无 关 不能发生光电效应 说明入射光的频率小于金属的极限频率 所以要使金属发生光电 效应 应增大入射光的频率 X 射线的频率比紫外线频率高 所以本题答案为 B 29 2013 浙江自选 14 小明用金属铷为阴极的光电管 观测光电效应现象 实验装置示意如 图甲所示 已知普朗克常量 h 6 63 10 34 J s 1 图甲中电极 A 为光电管的 填 阴极 或 阳极 2 实验中测得铷的遏止电压 Uc与入射光频率 之间的关系如图乙所示 则铷的截止频率 c Hz 逸出功 W0 J 3 如果实验中入射光的频率 7 00 1014 Hz 则产生的光电子的最大初动能 Ek J 答案 1 阳极 2 5 15 1014 5 12 5 18 1014均正确 3 41 10 19 3 39 3 43 10 19均正确 3 1 23 10 19 1 21 1 25 10 19均正确 解析 1 电路图为利用光电管产生光电流的实验电路 光电子从 K 极发射出来 故 K 为 光电管的阴极 A 为光电管的阳极 2 遏制电压对光电子做负功 有 eUC Ek h W0 结合图像 当 UC 0 时 极限频率 0 5 15 1014 Hz 故逸出功 W0 h 0 3 41 10 19 J 3 光电子的最大初动能 Ek h W0 h h 0 1 23 10 19 J 30 2013 北京理综 20 以往我们认识的光电效应是单光子光电效应 即一个电子在极短时间 内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出 强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识 用强激光照射金属 由于其光子密度极大 一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能 从而形成多光子光电效应 这已被实验证实 光电效应实验装置示意如图 用频率为 的普 通光源照射阴极 K 没有发生光电效应 换同样频率为 的强激光照射阴极 K 则发生了光 电效应 此时 若加上反向电压 U 即将阴极 K 接电源正极 阳极 A 接电源负极 在 K A 之间就形成了使光电子减速的电场 逐渐增大 U 光电流会逐渐减小 当光电流恰好 减小到零时 所加反向电压 U 可能是下列的 其中 W 为逸出功 h 为普朗克常量 e 为电子 电荷量 A U B U C U 2h W D U 答案 B 解析 由光电效应方程可知 nh W n 2 3 4 在减速电场中由动能定理得 eU 0 联立 得 U n 2 3 4 选项 B 正确 31 2014 海南卷 在光电效应实验中 用同一种单色光 先后照射锌和银的表面 都能产 生光电效应 对于这两个过程 下列四个物理量中 一定不同的是 填入正确 答案标号 选对 1 个得 2 分 选对 2 个得 3 分 选对 3 个得 4 分 有选错的得 0 分 A 遏制电压B 饱和光电流 C 光电子的最大初动 能 D 逸出功 答案 ACD 解析 同一束光照射不同的金属 一定相同的是入射光的光子能量 不同的金属 逸出 功不同 根据光电效应方程 Ekm hv W0知 最大初动能不同 则遏止电压不同 同一束光 照射 光中的光子数目相等 所以饱和光电流是相同的 32 2014 江苏卷 已知钙和钾的截止频率分别为 7 73 1014Hz 和 5 44 1011Hz 在某种单色 光的照射下两种金属均发生光电效应 比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子 钙 逸出的光电子具有较大的 A 波长B 频率C 能量D 动量 答案 A 解析 根据光电效应方程 因为钙的截止频率较大 所以光电子的最大 初动能较小 动量也较小 CD 项错误 根据德布罗意波长可知从钙中逸出的光电 子具有较大波长 A 项错误 波长大的 频率小 B 项错误 考点 光电效应方程 33 2014 上海卷 在光电效应的实验结果中 与光的波动理论不矛盾的是 A 光电效应是瞬时发生的 B 所有金属都存在极限频率 C 光电流随着入射光增强而变大 D 入射光频率越大 光电子最大初动能越大 答案 C 解析 光具有波粒二象性 即既具有波动性又具有粒子性 光电效应证实了光的粒子性 因为光子的能量是一份一份的 不能积累 所以光电效应具有瞬时性 这与光的波动性矛 盾 A 项错误 同理 因为光子的能量不能积累 所以只有当光子的频率大于金属的极限 频率时 才会发生光电效应 B 项错误 光强增大时 光子数量和能量都增大 所以光电 流会增大 这与波动性无关 C 项正确 一个光电子只能吸收一个光子 所以入射光的频 率增大 光电子吸收的能量变大 所以最大初动能变大 D 项错误 考点 光电效应 光的波粒二象性 34 2014 广东 18 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 增大入射光的强度 单位时间内照射到单位面积的光子数增加 则光电流将增大 故选项 A 正确 光电效应是否发生取决于照射光的频率 而与照射强度无