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2017-2018學(xué)年高中物理 第5章 波與粒子 1 光電效應(yīng)學(xué)案 魯科版選修3-5

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1、 第1節(jié) 光電效應(yīng) [目標(biāo)定位] 1.了解光電效應(yīng)和光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及應(yīng)用.2.知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程及其意義,并會(huì)用來解決簡(jiǎn)單的問題. 一、光電效應(yīng)的產(chǎn)生 1.光電效應(yīng)現(xiàn)象 在光的照射下電子從物體表面逸出的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng),從金屬表面逸出的電子叫做光電子. 2.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)每一種金屬對(duì)應(yīng)一種光的最小頻率,又稱極限頻率,只有當(dāng)光的頻率大于或等于這個(gè)最小頻率時(shí),才會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng). (2)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)逸出金屬表面的電子數(shù)與光的強(qiáng)度有關(guān);光的強(qiáng)度越大,單位時(shí)間內(nèi)逸出的電子數(shù)越多. (3)從光照射到金屬表面至產(chǎn)生光電效應(yīng)的時(shí)間間隔很短,通??稍?0-

2、9 s內(nèi)發(fā)生光電效應(yīng). 想一想 紫外線燈照射鋅板,為什么與鋅板相連的驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度? 答案 紫外線燈照射鋅板,發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,鋅板上的電子飛出鋅板,使鋅板帶正電,與鋅板相連的驗(yàn)電器也會(huì)因而帶正電,使得驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度. 二、光電效應(yīng)的理論解釋 1.光子說:光由個(gè)數(shù)有限、分立于空間各點(diǎn)的光子組成,頻率為ν的光子能量為hν. 2.愛因斯坦光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式:hν=W+mv2. (2)各量的意義:hν表示一個(gè)光子的能量,W表示金屬的逸出功,mv2表示光電子的最大初動(dòng)能. 三、光電效應(yīng)的應(yīng)用 1.光電開關(guān):控制電路的接通或斷開. 2.光電成像:原理是利用光電

3、效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào),然后再將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成光信號(hào).例如:紅外線成像. 3.光電池:硅半導(dǎo)體太陽電池. 想一想 電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比嗎? 答案 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν=W+mv2,mv2與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系,并不是正比函數(shù)關(guān)系.                     一、光電效應(yīng)現(xiàn)象 1.光電效應(yīng)的實(shí)質(zhì):光現(xiàn)象電現(xiàn)象. 2.光電效應(yīng)中的光包括不可見光和可見光. 3.光電子:光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子,其本質(zhì)是電子. 【例1】 一驗(yàn)電器與鋅板相連(如圖1所示),用一紫外線燈照射鋅板,關(guān)燈后,驗(yàn)電器指針保持一定偏角. 圖1 (1)現(xiàn)用一

4、帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸,則驗(yàn)電器指針偏角將________(選填“增大”、“減小”或“不變”). (2)使驗(yàn)電器指針回到零,再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板,驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn).那么,若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板,可觀察到驗(yàn)電器指針________(選填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn). 答案 (1)減小 (2)無 解析 當(dāng)用紫外線燈照射鋅板時(shí),鋅板發(fā)生光電效應(yīng),鋅板放出光電子而帶上正電,此時(shí)與鋅板連在一起的驗(yàn)電器也帶上了正電,故指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn).當(dāng)帶負(fù)電的小球與鋅板接觸后,中和了一部分正電荷,從而使驗(yàn)電器的指針偏角減?。跪?yàn)電器指針回到零,用鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板,驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn),說明鈉

5、燈發(fā)出的黃光的頻率小于鋅的極限頻率,而紅外光比黃光的頻率還要低,更不可能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng).能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)弱無關(guān). 二、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 1.光電效應(yīng)的三個(gè)規(guī)律 (1)任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率νc,入射光的頻率必須大于或等于νc,才能產(chǎn)生光電效應(yīng),與入射光的強(qiáng)度及照射時(shí)間無關(guān). (2)當(dāng)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度有關(guān). (3)光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的,發(fā)生的時(shí)間一般不超過10-9 s. 2.掌握三個(gè)概念的含義 (1)入射光頻率決定著能否發(fā)生光電效應(yīng)和光電子的最大初動(dòng)能. (2)入射光的強(qiáng)度決定著單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù). (

6、3)飽和光電流決定于單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù). 3.逸出功 使電子脫離某種金屬表面所做功的最小值,用W表示,不同金屬的逸出功不同. 4.光電效應(yīng)與光的電磁理論的矛盾 按光的電磁理論,應(yīng)有: (1)光越強(qiáng),光電子的初動(dòng)能越大,遏止電壓與光的強(qiáng)弱有關(guān). (2)不存在極限頻率,任何頻率的光都能產(chǎn)生光電效應(yīng). (3)在光很弱時(shí),放出電子的時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)大于10-9 s. 【例2】 利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),如圖2所示,用頻率為ν的可見光照射陰極K,電流表中有電流通過,則(  ) 圖2 A.用紫外線照射,電流表不一定有電流通過 B.用紅光照射,電流表一定無電流通過 C.用頻率為ν

7、的可見光照射K,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到M端時(shí),電流表中一定無電流通過 D.用頻率為ν的可見光照射K,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向N端滑動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)可能不變 答案 D 解析 因紫外線的頻率比可見光的頻率高,所以用紫外線照射時(shí),電流表中一定有電流通過,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因不知陰極K的極限頻率,所以用紅光照射時(shí),不一定發(fā)生光電效應(yīng),所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;即使UAK=0,電流表中也有電流,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)滑動(dòng)觸頭向N端滑動(dòng)時(shí),UAK增大,陽極A吸收光電子的能力增強(qiáng),光電流會(huì)增大,當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽極A時(shí),電流達(dá)到最大,即飽和電流.若在滑動(dòng)前,電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流,那么即使增大UAK,光電流也不會(huì)增大

8、,所以選項(xiàng)D正確. 針對(duì)訓(xùn)練1 入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng),若入射光的強(qiáng)度減弱,而頻率保持不變,那么(  ) A.從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加 B.逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小 C.單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少 D.有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 答案 C 解析 發(fā)生光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;入射光的強(qiáng)度減弱,說明單位時(shí)間內(nèi)的入射光子數(shù)目減少,頻率不變,說明光子能量不變,逸出的光電子的最大初動(dòng)能也就不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;入射光子的數(shù)目減少,逸出的光電子數(shù)目也就減少,故選項(xiàng)C正確;入射光照射到某金屬上發(fā)生光電效應(yīng),說明入射光頻率不低于

9、這種金屬的極限頻率,入射光的強(qiáng)度減弱而頻率不變,同樣能發(fā)生光電效應(yīng),故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 三、光電效應(yīng)方程的理解與應(yīng)用 1.光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程 能量為E=hν的光子被電子吸收,電子把這些能量的一部分用來克服金屬表面對(duì)它的吸引做功,另一部分就是電子離開金屬表面時(shí)的動(dòng)能.如果克服吸引力做功最少為W0,則電子離開金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek,根據(jù)能量守恒定律可知:Ek=hν-W0. 2.光電效應(yīng)方程包含了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件 若發(fā)生光電效應(yīng),則光電子的最大初動(dòng)能必須大于零,即Ek=hν-W0>0,亦即hν>W0,ν>=νc,而νc=恰好是光電效應(yīng)的極限頻率. 圖3 3.Ek-

10、ν曲線 如圖3所示是光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν的變化曲線.這里,橫軸上的截距是極限頻率;縱軸上的截距是逸出功的負(fù)值;斜率為普朗克常量. 【例3】 如圖4所示,當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí),用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零.合上電鍵,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時(shí),電流表讀數(shù)仍不為零.當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時(shí),電流表讀數(shù)為零.由此可知陰極材料的逸出功為(  ) 圖4 A.1.9 eV B.0.6 eV C.2.5 eV D.3.1 eV 答案 A 解析 由題意知光電子的最大初動(dòng)能為Ek=eUc=0.60 eV,所

11、以根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可得 W0=hν-Ek=(2.5-0.6) eV=1.9 eV. 針對(duì)訓(xùn)練2  (多選)如圖5所示是某金屬在光的照射下,光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象,由圖象可知(  ) 圖5 A.該金屬的逸出功等于E B.該金屬的逸出功等于hν0 C.入射光的頻率為ν0時(shí),產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為E D.入射光的頻率為2ν0時(shí),產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E 答案 AB 解析 題中圖象反映了光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,知當(dāng)入射光的頻率恰為該金屬的極限頻率ν0時(shí),光電子的最大初動(dòng)能

12、Ek=0,此時(shí)有hν0=W0,即該金屬的逸出功等于hν0,選項(xiàng)B正確;根據(jù)圖線的物理意義,有W0=E,故選項(xiàng)A正確,而選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.                     光電效應(yīng)現(xiàn)象 1.當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時(shí),產(chǎn)生了光電效應(yīng),這時(shí)(  ) A.鋅板帶負(fù)電 B.有正離子從鋅板逸出 C.有電子從鋅板逸出 D.鋅板會(huì)吸附空氣中的正離子 答案 C 解析 當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時(shí),產(chǎn)生了光電效應(yīng),有電子從鋅板逸出,鋅板帶正電,選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤. 光電效應(yīng)規(guī)律 2.用某種單色光照射某種金屬表面,發(fā)生光電效應(yīng).現(xiàn)將該單色光的光強(qiáng)減弱,則下列說法中正確的是

13、(  ) ①光電子的最大初動(dòng)能不變?、诠怆娮拥淖畲蟪鮿?dòng)能減小?、蹎挝粫r(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少?、芸赡懿话l(fā)生光電效應(yīng) A.①③ B.②③ C.①② D.③④ 答案 A 解析 由光電效應(yīng)規(guī)律知,光電子的最大初動(dòng)能由入射光的頻率和金屬的逸出功共同決定,與入射光的強(qiáng)度無關(guān),故①對(duì);單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)與入射光的強(qiáng)度成正比,光強(qiáng)減弱,則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少,即③也正確. 3.某單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng),則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是(  ) A.延長(zhǎng)光照時(shí)間 B.增大光的強(qiáng)度 C.換用波長(zhǎng)較短的光照射 D.換用頻率較低的光照射 答案 C

14、 解析 光照射金屬時(shí)能否產(chǎn)生光電效應(yīng),取決于入射光的頻率是否大于金屬的極限頻率,與入射光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無關(guān),故選項(xiàng)A、B、D均錯(cuò)誤;又因ν=,所以選項(xiàng)C正確. 光電效應(yīng)方程的理解與應(yīng)用 4.(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí),有光電流產(chǎn)生.下列說法正確的是(  ) A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大 B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大 C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動(dòng)能變大 D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生 答案 AC 解析 在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來決定,與頻率無關(guān)

15、,光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大,因此A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)Ekm=hν-W可知,對(duì)于同一光電管,逸出功W不變,當(dāng)頻率變高,最大初動(dòng)能Ekm變大,因此C正確;由光電效應(yīng)規(guī)律可知,當(dāng)頻率低于截止頻率時(shí)無論光照強(qiáng)度多大,都不會(huì)有光電流產(chǎn)生,因此D錯(cuò)誤. (時(shí)間:60分鐘) 題組一 光電效應(yīng)的現(xiàn)象及規(guī)律 1.(多選)當(dāng)用一束紫外線照射裝置在原不帶電的驗(yàn)電器金屬球上的鋅板時(shí),發(fā)生了光電效應(yīng),這時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象是(  ) A.驗(yàn)電器內(nèi)的金屬箔帶正電 B.有電子從鋅板上飛出來 C.有正離子從鋅板上飛出來 D.鋅板吸收空氣中的正離子 答案 AB 2.(多選)在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,原來不

16、帶電的一塊鋅板與靈敏靜電計(jì)相連,用弧光燈(紫外線)照射鋅板時(shí),靜電計(jì)的指針就張開一個(gè)角度,如圖1所示,這時(shí)(  ) 圖1 A.鋅板帶正電,指針帶負(fù)電 B.鋅板帶正電,指針帶正電 C.若用黃光照射鋅板,則可能不產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 D.若用紅光照射鋅板,則鋅板能發(fā)射光電子 答案 BC 解析 鋅板在紫外線照射下,發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,有光電子飛出,故鋅板帶正電,指針上的部分電子被吸引到鋅板上發(fā)生中和,使指針帶正電,B對(duì),A錯(cuò);紅光和黃光的頻率都小于紫外線的頻率,都可能不產(chǎn)生光電效應(yīng),C對(duì),D錯(cuò). 3.(多選)用紫光照射某金屬恰可發(fā)生光電效應(yīng),現(xiàn)改用較弱的太陽光照射該金屬,則(  )

17、A.可能不發(fā)生光電效應(yīng) B.逸出光電子的時(shí)間明顯變長(zhǎng) C.逸出光電子的最大初動(dòng)能不變 D.單位時(shí)間逸出光電子的數(shù)目變小 答案 CD 解析 由于太陽光含有紫光,所以照射金屬時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)且逸出光電子的最大初動(dòng)能不變,又因?yàn)楣鈴?qiáng)變?nèi)?,所以單位時(shí)間逸出光電子的數(shù)目變小,C、D正確,A錯(cuò)誤;產(chǎn)生光電效應(yīng)的時(shí)間幾乎是瞬時(shí)的,B錯(cuò)誤. 4.關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律,下列說法中正確的是(  ) 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10-7 s D.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)

18、與入射光的強(qiáng)度成正比 答案 D 解析 由E=hν=h知,當(dāng)入射光波長(zhǎng)大于極限波長(zhǎng)時(shí),不能發(fā)生光電效應(yīng),故A錯(cuò);由Ek=hν-W知,最大初動(dòng)能由入射光頻率決定,與入射光的強(qiáng)度無關(guān),故B錯(cuò);發(fā)生光電效應(yīng)的時(shí)間一般不超過10-9 s,故C錯(cuò). 5.(多選)如圖2所示,電路中所有元件完好,光照射到光電管上,靈敏電流計(jì)中沒有電流通過.其原因可能是(  ) 圖2                    A.入射光太弱 B.入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng) C.光照時(shí)間太短 D.電源正負(fù)極接反 答案 BD 解析 金屬存在極限頻率,超過極限頻率的光照射金屬才會(huì)有光電子射出.發(fā)射的光電子的動(dòng)能隨頻率的增

19、大而增大,動(dòng)能小時(shí)不能克服反向電壓,也不能有光電流.入射光的頻率低于極限頻率,不能產(chǎn)生光電效應(yīng),與光照強(qiáng)弱無關(guān),選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;電路中電源正負(fù)極接反,對(duì)光電管加了反向電壓,若該電壓超過了遏止電壓,也沒有光電流產(chǎn)生,D正確;光電效應(yīng)的產(chǎn)生與光照時(shí)間無關(guān),C錯(cuò)誤. 6.(多選)一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng),則下列說法正確的是(  ) A.若增加綠光的照射強(qiáng)度,則逸出的光電子數(shù)增加 B.若增加綠光的照射強(qiáng)度,則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增加 C.若改用紫光照射,則可能不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng) D.若改用紫光照射,則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增加 答案 AD 解析 光電效應(yīng)的規(guī)律表明:入射光

20、的頻率決定是否發(fā)生光電效應(yīng)以及發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能的大?。?dāng)入射光的頻率增加后,逸出的光電子的最大初動(dòng)能也增加.而增加光的照射強(qiáng)度,會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加.故正確選項(xiàng)有A、D. 題組二 光電效應(yīng)方程及應(yīng)用 7.(多選)產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí),關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek,下列說法正確的是(  ) A.對(duì)于同種金屬,Ek與入射光的強(qiáng)度無關(guān) B.對(duì)于同種金屬,Ek與入射光的波長(zhǎng)成反比 C.對(duì)于同種金屬,Ek與入射光的時(shí)間成正比 D.對(duì)于同種金屬,Ek與入射光的頻率成線性關(guān)系 答案 AD 解析 Ek=hν-W=h-W,同種逸出功相同,最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無關(guān),

21、與入射光的波長(zhǎng)有關(guān)但不是反比例函數(shù)關(guān)系,最大初動(dòng)能與入射光的頻率成線性關(guān)系,不同種金屬,保持入射光頻率不變,最大初動(dòng)能Ek與逸出功成線性關(guān)系. 8.用不同頻率的光分別照射鎢和鋅,產(chǎn)生光電效應(yīng),根據(jù)實(shí)驗(yàn)可畫出光電子的最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek—ν圖線.已知鎢的逸出功是3.28 eV,鋅的逸出功為3.34 eV,若將二者的圖線畫在同一個(gè)Ek—ν坐標(biāo)系中,則正確的圖是(  ) 答案 A 解析 根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν—W可知,Ek—ν圖象的斜率為普朗克常量h,因此圖中兩線應(yīng)平行,故C、D錯(cuò)誤;圖線與橫軸的交點(diǎn)表示恰能發(fā)生光電效應(yīng)(光電子動(dòng)能為零)時(shí)的入射光頻率即極限頻率.由光

22、電效應(yīng)方程可知,逸出功越大的金屬對(duì)應(yīng)的極限頻率越高,所以能使金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率越高,所以A正確,B錯(cuò)誤.                    9.(多選)如圖3所示是某金屬在光的照射下,光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長(zhǎng)的倒數(shù)(1/λ)的關(guān)系圖象,由圖象可知(  ) 圖3 A.圖象中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小波長(zhǎng) B.普朗克常量和光速的乘積hc=Eλ0 C.該金屬的逸出功等于-E D.若入射光的波長(zhǎng)為λ0/3,產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E 答案 BD 解析 圖象中的λ0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最大波長(zhǎng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程,光電子的最大初動(dòng)能Ek與入

23、射光的波長(zhǎng)的倒數(shù)的關(guān)系圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為Ek=hc-W,由圖可知Ek=0時(shí),hc=Eλ0,選項(xiàng)B正確;由Ek=hc-W,并結(jié)合關(guān)系圖象可得該金屬的逸出功W=E,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若入射光的波長(zhǎng)為,由Ek=hc-W,解得Ek=hc-W=3E-E=2E,即產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E,選項(xiàng)D正確. 10.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,某金屬的極限頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為λ0,該金屬的逸出功為________.若用波長(zhǎng)為λ(λ<λ0)的單色光做該實(shí)驗(yàn),則其遏止電壓為________.已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h. 答案  · 解析 由題意:W=hν0=h. 又Ek=h-W Ek=

24、eUc 解得Uc=·. 題組三 綜合應(yīng)用 11.(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,波長(zhǎng)為λ1的光恰好能使金屬P發(fā)生光電效應(yīng),波長(zhǎng)為λ2的光恰好能使金屬Q(mào)發(fā)生光電效應(yīng),已知波長(zhǎng)λ1>λ2,下列選項(xiàng)A、B是兩種金屬的光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的圖象;選項(xiàng)C、D是用甲光照射金屬P、乙光照射金屬Q(mào)的光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖象,已知甲、乙兩束光的頻率ν甲>ν乙,則下列選項(xiàng)中正確的是(  ) 答案 AD 解析 根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0=hν-h(huán)ν0知,圖線的斜率表示普朗克常量,根據(jù)圖線斜率可得出普朗克常量.橫軸截距表示最大初動(dòng)能為零時(shí)的入射光頻率,已知波長(zhǎng)λ1>λ2,所

25、以ν1<ν2,因此Q的橫軸截距大,A正確,B錯(cuò)誤;光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖象與電壓軸交點(diǎn)表示遏止電壓,因eUc=hνc,由于兩束光的頻率ν甲>ν乙,所以P的遏止電壓大,故D正確,C錯(cuò)誤. 12.分別用λ和λ的單色光照射同一金屬,發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為1∶3.以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則此金屬的逸出功是多大? 答案  解析 設(shè)此金屬的逸出功為W,根據(jù)光電效應(yīng)方程得如下兩式: 當(dāng)用波長(zhǎng)為λ的光照射時(shí):Ek1=-W① 當(dāng)用波長(zhǎng)為λ的光照射時(shí):Ek2=-W② 又=③ 解①②③式組成的方程組得:W=. 13.鋁的逸出功為4.2 eV,現(xiàn)用波長(zhǎng)200 nm的光照射鋁的表面.已知h=6.63×10-34 J·s,求: (1)光電子的最大初動(dòng)能; (2)遏止電壓; (3)鋁的極限頻率. 答案 (1)3.225×10-19 J (2)2.016 V (3)1.014×1015 Hz 解析 (1)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W有 Ek=-W= J-4.2×1.6×10-19 J=3.225×10-19 J. (2)由Ek=eUc可得 Uc== V≈2.016 V. (3)hνc=W知 νc== Hz≈1.014×1015 Hz. 11

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