4.2 光电效应 学案 -2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册（含答案）

4.2光电效应一学科核心素养物理观念∶知道光电效应的实验规律以及用波动理论解释中的疑难。科学思维∶运用光的波动理论能对光电效应的实验规律提出有依据的质疑，形成对比、质疑的思维。科学探究：通过观察光电效应的实验过程培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法。科学态度与责任∶领略微观世界的奇妙和谐，培养学生对科学的好奇心和求知欲，能够体验探索自然规律的艰辛与喜悦。二学习重难点重点：光电效应的实验规律。难点：光电效应的实验规律。三课前预习1．当用不同波长的光照射某种金属表面时，所测得的光电子的遏止电压如下表所示：序号波长（m）遏止电压（V）11.208.0022.004.0033.002.0044.0055.000.40查询数据可知元电荷，光速。由本表和查询数据可推知：（1）要想发生光电效应，入射光的波长应满足___________；（2）这种金属的逸出功为___________eV；（3）普朗克常量h为___________；（4）序号4对应的遏止电压为___________V。2．光电效应经典解释中的疑难(1)逸出功：使电子脱离某种金属，外界对它做功的___________值，用W0表示。不同种类的金属，其逸出功的大小___________（填“相同”或“不相同”）。(2)光电效应经典解释①不应存在___________频率。②遏止电压Uc应该与光的强弱有关。③电子获得逸出表面所需的能量需要的时间远远大于实验中产生光电流的时间。3．如图是研究光电效应的电路图。用频率为v的入射光照射截止频率为v0的K极板，有光电子逸出，若单位时间内逸出的光电子数为n。（1）图中电极A为光电管的_______（填“阴极”或“阳极”）；饱和光电流为I=__________。（2）K极板的逸出功W0＝___________；逸出的光电子最大初动能Ek=___________；现将电源的电极反向连接，当电流表的示数为0时，电压表的示数UC=____________。（普朗克常量为h，电子的电量为e，电路中电表均为理想电表）4．爱因斯坦提出光子说，认为每个光子具有的能量跟它的______成正比，比例常数为普朗克常量h，若用国际单位制基本单位表示，h的单位为______。5．在光电效应实验中，某金属的截止频率相对应的光的波长为λ0，该金属的逸出功为________。若用波长为λ（λ<λ0）的单色光做该实验，则其最大的初动能为________。（已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h）6．如图1所示，一验电器与锌板相连，在处用一紫外线灯照射锌板，关灯后验电器指针保持一定偏角。（1）现用一带少量负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将___________（选填“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___________选填“有”或“无”）偏转；（3）为进一步研究光电效应的规律，小明设计了如图2所示的电路，当滑动变阻器从左向右滑动时发现电流表示数逐渐增大，则电源正极在___________（选填“左端”或“右端”），对调电源正负极，从左向右移动滑片，当电流表示数为0时，电压表示数为6V，则阴极K逸出光电子的最大初动能为___________eV。7．用单色光a照射某金属表面，单位时间内飞出的光电子数为m。现改用频率更大、强度较弱的单色光b照射该金属，则b光的光子能量_____a光的光子能量，单位时间内飞出金属表面的光电子数_____m（均选填“大于”，“小于”或“等于”）。四自我检测1．利用光电管研究光电效应的实验电路图如图所示，用波长为的光照射某种金属，发生光电效应时，光电子的最大初动能为；若用波长为的光照射该金属发生光电效应时光电子的最大初动能为。则该金属的极限波长为（）A． B． C． D．2．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法中正确的是（）A．增大入射光的强度，光电流不变B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大3．如图所示为某学习小组的同学在研究光电效应现象时，通过实验数据描绘的光电流与光电管两端电压的关系图像，已知图线甲、乙所对应的光的频率分别为，逸出的光电子的最大速度之比为2：1，则下列说法正确的是（）A．B．甲光与乙光的波长之比为1：4C．D．用乙光实验，达到饱和光电流时，单位时间内到达阳极的光电子数较多4．关于光电效应，下列说法正确的是（）A．当入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应C．光电效应现象中存在极限频率，导致含有光电管的电路存在饱和电流D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多5．分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（）A． B． C． D．6．一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列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．增大光束的强度 C．换用红光照射 D．换用紫光照射7．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．乙光的频率大于丙光的频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能8．A、B两种光子的能量之比为1∶2，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB，则下列说法不正确的是（）A．A、B两种光子的频率之比为1∶2B．A、B两种光子的动量之比为1∶2C．该金属的逸出功W0=EA-2EBD．该金属的极限频率9．用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为。已知普朗克常量为，真空中的光速为，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（）A．1×1014Hz B．8×1014Hz C．2×1015Hz D．8×1015Hz10．用如图所示的装置研究光电效应现象。所用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零；移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，则下列说法错误的是（）A．光电管阴极的逸出功为1.8eVB．电键S断开后，有电流流过电流表GC．光电子的最大初动能为0.7eVD．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小参考答案：三课前预习1．

2

1.002．

最小

不相同