（浙江專版）2018年高中物理 第十七章 波粒二象性 第1、2節(jié) 能量量子化 光的粒子性學(xué)案 新人教版選修3-5

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1、 第1、2節(jié) 能量量子化__光的粒子性 [目標(biāo)早知道] 浙江選考·學(xué)習(xí)要求 知識(shí)內(nèi)容 考試要求 1.能量量子化 加試b 2.光的粒子性 加試c 3.粒子的波動(dòng)性 加試c 4.概率波 加試b 5.不確定性關(guān)系 加試b 黑體與黑體輻射、能量子 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．黑體輻射 (1)熱輻射：一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)。 (2)黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射的物體。 (3)一般材料物體的輻射規(guī)律：輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)。 (4)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：黑體輻射電磁波的

2、強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，如圖所示。 ①隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加； ②隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)。 2．能量子 (1)定義：普朗克認(rèn)為，振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也是以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的，這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫做能量子。 (2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量。h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。 (3)能量的量子化：在微觀世界中能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的。

3、 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．在自然界中能量都是量子化的。(×) 2．黑體是一種理想模型，自然界不存在。(√) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 1．對(duì)黑體的理解 (1)黑體實(shí)際上是不存在的，只是一種理想情況，但如果做一個(gè)閉合的空腔，在空腔表面開一個(gè)小孔，小孔就可以模擬一個(gè)黑體，如圖所示。這是因?yàn)閺耐饷嫔鋪淼碾姶挪?，?jīng)小孔射入空腔，要在腔壁上經(jīng)過多次反射，在多次反射過程中，外面射來的電磁波幾乎全部被腔壁吸收，最終不能從空腔射出。 (2)黑體不一定是黑的，只有當(dāng)自身輻射的可見光非常微弱時(shí)看上去才是黑的；有些可看做黑體的物體由于有較強(qiáng)的輻射，看起來還會(huì)很明亮，如煉鋼爐口上的小孔。一

4、些發(fā)光的物體(如太陽、白熾燈燈絲)也被當(dāng)做黑體來處理。 (3)黑體同其他物體一樣也在輻射電磁波，黑體的輻射規(guī)律最為簡單，黑體輻射強(qiáng)度只與溫度有關(guān)。 (4)一般物體和黑體的熱輻射、反射、吸收的特點(diǎn) 熱輻射不一定需要高溫，任何溫度都能發(fā)生熱輻射，只是溫度低時(shí)輻射弱，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)。在一定溫度下，不同物體所輻射的光譜的成分有顯著不同。 熱輻射特點(diǎn) 吸收、反射的特點(diǎn) 一般物體 輻射電磁波的情況與溫度有關(guān)，與材料的種類、表面狀況有關(guān) 既吸收又反射，其能力與材料的種類及入射波的波長等因素有關(guān) 黑體 輻射電磁波的強(qiáng)弱按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān) 完全吸收各種入射電磁波，不反射

5、2．普朗克理論 (1)借助于能量子的假說，普朗克得出了黑體輻射的強(qiáng)度按波長分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合之好令人擊掌叫絕。 (2)普朗克在1900年把能量子列入物理學(xué)，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，成為新物理學(xué)思想的基石之一。 [試身手] 1．氦氖激光器發(fā)射波長為6 328 ?的單色光，試計(jì)算這種光的一個(gè)光子的能量為多少？若該激光器的發(fā)光功率為18 mW，則每秒發(fā)射多少個(gè)光子？ 解析：根據(jù)愛因斯坦光子學(xué)說，光子能量ε＝hν， 而λν＝c，所以： ε＝＝ J≈3.14×10－19 J。 因?yàn)榘l(fā)光功率已知，所以1 s內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)為： n＝＝ 個(gè)≈5.73×1016個(gè)。 答案

6、：3.14×10－19 J　5.73×1016個(gè) 光電效應(yīng) [探新知·基礎(chǔ)練] 1．光電效應(yīng) 照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象。 2．光電子 光電效應(yīng)中發(fā)射出來的電子。 3．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (1)存在著飽和電流：在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大。這表明對(duì)于一定顏色的光，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。 (2)存在著遏止電壓和截止頻率：光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)，當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)。 (3)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的，從光照射到產(chǎn)生光電流的時(shí)間不超

7、過10－9 s。 4．逸出功 使電子脫離某種金屬所做功的最小值叫做這種金屬的逸出功。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．光電子就是光子。(×) 2．只要光強(qiáng)度足夠強(qiáng)，任何金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)。(×) 3．極限頻率越大的金屬材料逸出功越大。(√) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 正確理解光電效應(yīng)中的五組概念 1．光子與光電子 光子指光在空間傳播時(shí)的每一份能量，光子不帶電，光電子是金屬表面受到光照射時(shí)發(fā)射出來的電子，其本質(zhì)是電子，光子是光電效應(yīng)的因，光電子是果。 2．光電子的動(dòng)能與光電子的最大初動(dòng)能 光照射到金屬表面時(shí)，光子的能量全部被電子吸收，電子吸收了光子的能量，可

8、能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，需克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量，剩余部分為光電子的初動(dòng)能；只有金屬表面的電子直接向外飛出時(shí)，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初動(dòng)能。光電子的初動(dòng)能小于或等于其最大初動(dòng)能。 3．光子的能量與入射光的強(qiáng)度 光子的能量即每個(gè)光子的能量，其值為ε＝hν(ν為光子的頻率)，其大小由光的頻率決定。入射光的強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)照射到金屬表面單位面積上的總能量，入射光的強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)光子能量與入射光子數(shù)的乘積。 4．光電流與飽和光電流 金屬板飛出的光電子到達(dá)陽極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和光電流，在一定的光照條

9、件下，飽和光電流與所加電壓大小無關(guān)。 5．光的強(qiáng)度與飽和光電流 飽和光電流與入射光強(qiáng)度成正比的規(guī)律是對(duì)頻率相同的光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)而言的，對(duì)于不同頻率的光，由于每個(gè)光子的能量不同，飽和光電流與入射光強(qiáng)度之間沒有簡單的正比關(guān)系。 [試身手] 2．(多選)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置如圖所示，用弧光燈照射鋅板，驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度，則下列說法中正確的是(　　) A．用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．用綠色光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) C．鋅板帶的是負(fù)電荷 D．使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷 解析：選AD　將鋅板連接驗(yàn)電器，用弧光燈照射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線)，驗(yàn)電器指針

10、張開一個(gè)角度，說明鋅板帶了電。進(jìn)一步研究表明鋅板帶正電，這說明在紫外線的照射下，鋅板中有一部分自由電子從表面飛出來，鋅板中缺少電子，于是帶正電，綠光不一定能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)。只有A、D正確。 愛因斯坦光電效應(yīng)方程 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．光子說 光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，這些能量子被稱為光子，頻率為ν的光的能量子為hν。 2．光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0。 (2)物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量一部分用于克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動(dòng)

11、能。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．愛因斯坦提出了光子說：光發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的。(√) 2．光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率成正比。(×) 3．極限頻率越大的金屬越容易發(fā)生光電效應(yīng)。(×) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 對(duì)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0的理解 (1)式中的Ek是光電子的最大初動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開金屬時(shí)剩余動(dòng)能大小可以是0～Ek范圍內(nèi)的任何數(shù)值。 (2)光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程： 能量為E＝hν的光子被電子所吸收，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，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W

12、0，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。 (3)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)的截止頻率。 (4)Ekm-ν曲線： 如圖所示是光電子最大初動(dòng)能Ekm隨入射光頻率ν的變化曲線。這里，橫軸上的截距是截止頻率或極限頻率；縱軸上的截距是逸出功的負(fù)值；斜率為普朗克常量。 [試身手] 3．(多選)如圖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(　　) A．該金屬的逸出功等于E

13、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 解析：選AB　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截止頻率ν0時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能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。 康普頓效應(yīng) [探新知·基礎(chǔ)練] 1．光的散射 光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。 2．康普頓效應(yīng)

14、 在光的散射中，除了與入射波長λ0相同的成分外，還有波長大于λ0的成分。 3．康普頓效應(yīng)的意義 康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外，還具有動(dòng)量，深入揭示了光的粒子性的一面。 4．光子的動(dòng)量 表達(dá)式：p＝。 [辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”) 1．康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性。(√) 2．康普頓效應(yīng)證明了愛因斯坦的光子說的正確性。(√) [釋疑難·對(duì)點(diǎn)練] 利用光子說解釋康普頓效應(yīng) (1)假定X射線光子與電子發(fā)生彈性碰撞，這種碰撞跟臺(tái)球比賽中的兩球碰撞很相似。按照愛因斯坦的光子說，一個(gè)X射線光子不僅具有能量E＝hν，而且還有動(dòng)量。如圖所示。這個(gè)光子與靜止的電子發(fā)生彈性斜碰

15、，光子把部分能量轉(zhuǎn)移給了電子，能量由hν減小為hν′，因此頻率減小，波長增大。同時(shí)，光子還使電子獲得一定的動(dòng)量。這樣就圓滿地解釋了康普頓效應(yīng)。 (2)康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛因斯坦光子說的正確性。 [試身手] 4．白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對(duì)太陽光散射的結(jié)果。美國物理學(xué)家康普頓由于在這方面的研究而榮獲了1927年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。假設(shè)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，光子沿另一方向散射出去，則這個(gè)散射光子跟原來的光子相比(　　) A．頻率變大　　　　　　　 B．動(dòng)量變大 C．光子能量變大 D．波長變長 解析：選D　

16、光子與電子碰撞時(shí)，遵守動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，自由電子被碰前靜止，被碰后動(dòng)量、能量增加，所以光子的動(dòng)量、能量減小。故選項(xiàng)D正確。 對(duì)光電效應(yīng)的理解 誤區(qū)1：誤認(rèn)為光電效應(yīng)中，只要光強(qiáng)足夠大，就能發(fā)生光電效應(yīng) 產(chǎn)生該誤區(qū)的原因是對(duì)產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件認(rèn)識(shí)不清，實(shí)際上能不能發(fā)生光電效應(yīng)由入射光的頻率決定，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)。 誤區(qū)2：誤認(rèn)為光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度一定成正比 出現(xiàn)該誤區(qū)是由于混淆了光電流和飽和光電流。實(shí)際上，光電流未達(dá)到飽和值之前其大小不僅與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，還與光電管兩極間的電壓有關(guān)，只有飽和光電流的強(qiáng)度才與入射光的強(qiáng)度成正比。 誤區(qū)3：誤認(rèn)為入射光越強(qiáng)，

17、產(chǎn)生的光電子數(shù)一定越多 這是對(duì)光強(qiáng)的概念理解不全面造成的，實(shí)際上，入射光強(qiáng)度指的是單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬單位面積上的光子的總能量，是由入射的光子數(shù)和入射光子的頻率決定的，可用E＝nhν 表示，其中n為單位時(shí)間內(nèi)的光子數(shù)。在入射光頻率不變的情況下，光強(qiáng)度與光子數(shù)成正比。換用不同頻率的光，即使光強(qiáng)度相同，光子數(shù)目也不同，因而逸出的光電子數(shù)目也不同。 [典例1]　(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

18、紫光照射，則逸出的光電子的最大初動(dòng)能增加 [解析]選AD　光電效應(yīng)的規(guī)律表明：入射光的頻率決定是否發(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)能的大小。當(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，又紫光的頻率高于綠光的頻率，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)為A、D。 光電效應(yīng)規(guī)律中的兩條線索、兩個(gè)關(guān)系 1.兩條線索 2．兩個(gè)關(guān)系 光強(qiáng)→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大； 光子頻率高→光子能量大→產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大。 [典例2]　已知金屬銫的逸出功為1.9 eV，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，要使銫表面發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能為

19、1.0 eV，入射光的波長應(yīng)為____________ m。 [思路點(diǎn)撥]　在進(jìn)行光電效應(yīng)問題的計(jì)算中，運(yùn)用光電效應(yīng)方程及其變形進(jìn)行分析、計(jì)算，還需注意統(tǒng)一各物理量的單位。 [解析]　由愛因斯坦光電效應(yīng)方程mvm2＝hν－W0得，hν＝mvm2＋W0＝1.9 eV＋1.0 eV＝2.9 eV，又E＝hν，c＝λν，所以λ＝＝ m≈4.3×10－7 m。 [答案]　4.3×10－7 [課堂對(duì)點(diǎn)鞏固] 1．下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．一切物體都在輻射電磁波 B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān) C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān) D．黑體能夠完全吸收

20、入射的各種波長的電磁波 解析：選B　根據(jù)熱輻射的定義，A正確；根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點(diǎn)知一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料種類和表面狀況有關(guān)，而黑體輻射只與黑體的溫度有關(guān)，B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)黑體的定義知，D正確。 2．(多選)以下宏觀概念中，哪些是“量子化”的(　　) A．物體的帶電荷量　　　　　　 B．物體的質(zhì)量 C．物體的動(dòng)量 D．學(xué)生的個(gè)數(shù) 解析：選AD　所謂“量子化”應(yīng)該是不連續(xù)的，而是一份一份的，故選A、D。 3．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．從光照到金屬表面發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔

21、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) 解析：選C　根據(jù)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律知，從光照到金屬上產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)間間隔極短，與光強(qiáng)度無關(guān)，A錯(cuò)誤；逸出光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，而光電流大小與入射光的強(qiáng)度成正比，故B、D錯(cuò)誤，C正確。 4．(多選)已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的截止頻率為ν0，則(　　) A．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子 B．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hν0 C．當(dāng)照射光的頻率ν大于ν0時(shí)，若ν增大，則逸出功增大

22、D．當(dāng)照射光的頻率ν大于ν0時(shí)，若ν增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍 解析：選AB　根據(jù)截止頻率跟逸出功的關(guān)系：W0＝hν0，光電效應(yīng)方程mvm2＝hν－W0，可得A、B正確。 [課堂小結(jié)]- - - - - - - - - - - - - - - [課時(shí)跟蹤檢測(cè)六] 一、單項(xiàng)選擇題 1．關(guān)于對(duì)熱輻射的認(rèn)識(shí)，下列說法中正確的是(　　) A．熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波 B．溫度越高，物體輻射的電磁波越強(qiáng) C．輻射強(qiáng)度按波長的分布情況只與物體的溫度有關(guān)，與材料種類及表面狀況無關(guān) D．常溫下我們看到的物體的顏色就是物體輻射電磁波的顏色 解析：選B

23、　一切物體都不停地向外輻射電磁波，且溫度越高，輻射的電磁波越強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；選項(xiàng)C描述的是黑體輻射的特性，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；常溫下看到的物體的顏色是反射光的顏色，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．人眼對(duì)綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為 530 nm 的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的能量子射入瞳孔，眼睛就能察覺。普朗克常量取6.63×10－34 J·s，光速為3.0×108 m/s，則人眼能察覺到綠光時(shí)所接收到的最小功率是(　　) A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 W C．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W 解析：選A　因只要每秒有6個(gè)綠光的能量子射入

24、瞳孔，眼睛就能察覺，所以察覺到綠光所接收的最小功率P＝，式中E＝6ε，又ε＝hν＝h，可解得P＝6× W≈2.3×10－18 W。A正確。 3．下列利用光子說對(duì)光電效應(yīng)的解釋正確的是(　　) A．金屬表面的一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子 B．電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出，成為光電子 C．金屬表面的一個(gè)電子吸收若干個(gè)光子，積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出 D．無論光子能量大小如何，電子吸收光子并積累能量后，總能逸出成為光電子 解析：選A　根據(jù)光子說，金屬中的一個(gè)電子一次只能吸收一個(gè)光子，只有所吸收的光子頻率大于金屬的截止頻率，電子才能逃離金屬表面，成為光電子，且光子的吸收是瞬時(shí)的，

25、不需時(shí)間的積累，故只有選項(xiàng)A正確。 4．頻率為ν的光照射某金屬時(shí)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm。改為頻率為2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為(h為普朗克常量)(　　) A．Ekm－h(huán)ν B．2Ekm C．Ekm＋hν D．Ekm＋2hν 解析：選C　根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0，若入射光頻率變?yōu)?ν，則Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故選C。 5.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示。則可判斷出(　　) A．甲光的頻率大于乙光

26、的頻率 B．乙光的波長大于丙光的波長 C．乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能 解析：選B　由題圖說明丙光對(duì)應(yīng)的光電子的最大初動(dòng)能最大，即丙光的頻率最高(波長最小)，B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；甲光和乙光的頻率相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于是同一光電管，所以乙光、丙光對(duì)應(yīng)的截止頻率是一樣的，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、多項(xiàng)選擇題 6.如圖所示，電路中所有元件完好，但光照射到光電管上，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，其原因可能是(　　) A．入射光太弱 B．入射光波長太長 C．光照時(shí)間短 D．電源正負(fù)極接反 解析：選BD　入射光的頻率低于截止頻率時(shí)，不

27、能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)B正確；電路中電源反接，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，故選項(xiàng)D正確。 7．下列說法中正確的是(　　) A．光子射到金屬表面時(shí)，可能有電子發(fā)出 B．光子射到金屬表面時(shí)，一定有電子發(fā)出 C．電子轟擊金屬表面時(shí)，可能有光子發(fā)出 D．電子轟擊金屬表面時(shí)，一定沒有光子發(fā)出 解析：選AC　光的頻率需達(dá)到一定值時(shí)，照射到金屬表面才會(huì)有電子發(fā)出；如果電子能量不夠大，轟擊金屬表面就不會(huì)有光子發(fā)出。因此，選A、C。 8．如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)0.5

28、)。由圖可知(　　) A．該金屬的截止頻率為4.27×1014 Hz B．該金屬的截止頻率為5.5×1014 Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功為0.5 eV 解析：選AC　由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，題圖中橫軸的截距為該金屬的截止頻率，A對(duì)，B錯(cuò)；圖線的斜率表示普朗克常量h，C對(duì)；該金屬的逸出功為當(dāng)ν＝0時(shí)W0＝－Ek，D錯(cuò)。 9．用同一頻率的光照射到甲、乙兩種不同的金屬上，它們釋放的光電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的軌道半徑之比為R甲∶R乙＝3∶1，則下列說法中正確的是(　　) A．兩種金屬的逸出功之比為3∶1 B．兩

29、種光電子的速度大小之比為3∶1 C．兩種金屬的逸出功之比為1∶3 D．兩種光電子的動(dòng)量大小之比為3∶1 解析：選BD　光電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由evB＝m得R＝，動(dòng)量大小和速度大小均和環(huán)繞半徑成正比，選項(xiàng)B、D正確；光電子的最大初動(dòng)能之比為9∶1，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得：金屬的逸出功W0＝hν－mv2，所以兩種金屬的逸出功的比值不確定，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤。 三、非選擇題 10．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長為λ0，該金屬的逸出功為________。若用波長為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

30、別為e、c和h。 解析：由金屬的逸出功W0＝hν0＝h，又eUc＝Ek，且Ek＝hν－W0，ν＝，所以遏止電壓Uc＝－。 答案：h?。? 11．用頻率為1.00×1015 Hz的紫外線照射鈉的表面，釋放出來的光電子的最大初動(dòng)能為1.86 eV，求鈉發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率。普朗克常量為6.63×10－34 J·s。 解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝Ek＋W0 可得鈉的逸出功W0＝hν－Ek ＝6.63×10－34×1.00×1015 J－1.86×1.6×10－19 J ≈3.65×10－19 J。 由W0＝hνc可得鈉的極限頻率 νc＝＝ Hz≈5.51×1014 Hz。 答案：5.51×1014 Hz 12