人教版高二物理选修3-5：17.2《光的粒子性》导学案设计(一) 无答案
第17.2节《光的粒子性》导学案(一)
班级： 组名： 姓名：
【学习目标】
1．通过实验理解光电效应的概念及规律。
（重点）
2．理解爱因斯坦的光量子假设和光电效应方程。
（重点、难点）
3．能利用光量子假设和光电效应方程解释解释简单问题。
【使用说明与学法指导】
观察实验、归纳概念、提出假设、解释现象。
【知识链接】
1．光的 、 现象，说明了光是 ；
光的 现象说明光是横波，麦克斯韦电磁场理论认为光是一种 。
2．普朗克认为带电微粒辐射或吸收能量时，是以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个最小的能量值叫做 ，表达式ε= 。
3．金属的微观结构：在金属中有大量的 ，它们只能在自已平衡位置附近做振动，同时也有大量自由移动的 ，它们在金属中自由移动。
4．光的颜色由光的 决定。
【学习过程】
知识点一、光电效应概念
【问题1】观察实验，回答下列问题：
1．用弧光灯照射锌板，同学们观察到什么现象？解释观察的现象。
2．光电效应： 。
3．实验中，从金属表面逸出的电子为 。
锌板带上 电、验电器带上 电。
知识点二、光电效应的实验规律
【问题2】如右图所示为研究光电效应的实验装置，当光照射到阴极K
时，能够发出光电子。
对实验装置分析：
1．如图1所示，阳极电势为A ψ，阴极电势B ψ。
可知，A ψ B ψ；
2．请在图2中画出两极板电场分布和电子所受电场力方向；
3．若将滑动变阻器滑片向右滑动，阳极、阴极间电场强度在如何变
化？ 。
4．观察电路图，若不用光照射阴极，电流表有读数吗？为什么？
【问题3】规律一：存在饱和电流
对照图1，饱和电流的存在说明：在一定的光照条件下，单位时间内阴极K 发射的 是一定的。
实验表明：光的颜色一定的情况下，入射光越强，单位时间发射的光电子数 ，饱
和电流 。
【问题4】规律二：存在着遏止电压
1．如图3所示，阳极电势为A ψ，阴极电势B ψ，则A ψ B ψ。
此
时加在阴阳两极电压称为反向电压。
请在图4中画出阳极与阴极间的电场方
向，画电子受力情况，电子所受电场力与电子飞出阴极速度方向 。
2．对照右图2，根据你的理解，什么是遏止电压？
3．若电子飞出阴极的最大速度为c v ，此电子刚好到达阳极，则此时阳
极与阴极间电压值c U 为多大？（电子质是为e m ，电量为e ）
实验表明：对于一定颜色的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是 ，光的频率v 改
变，遏止电压c U 也会 ，这表明光电子能量只与入射光的 有关。
【问题5】规律三：存在截止频率c v （或极限频率）
1．对照右图1，根据你的理解，什么是截止频率？
2．请同学仔细观察课本P 32表1，极限频率是 决定的。
实验表明：入射光的频率低于截止频率时 光电效应。
3．光电效应能否发生，是由什么来决定的？发生光电效应的条件是什么？
【问题6】规律四:具有瞬时性
当入射频率超过截止频率时c v 时，无论光怎样微弱，光照射到金属板，光电效应 产
生，时间不会超过 s 。
知识点三、光电效应解释中的疑难
【问题7】阅读课本P 32面“光电效应解释中的疑难”，回答下列问题：
1．在温度不高的情况下，为什么金属中的电子不能逸出金属表面？
⑴逸出功0W ： 。
⑵使哪个地方的电子脱离金属所做功才有可能等于逸出功？ 。
2．经典的电磁理论：光入射到金属表面，电子吸收能量。
结论：⑴光越强，光电子的初动能应越大，所以遏止电压应该与 有关，与光的频率无关。
（实际光电子的能量与频率有关）
⑵不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可以获得足够的能量从而逸出表面，而不应该存在 。
（而光电效应中存在极限频率）
⑶如果光很弱，按经典电磁理论，电子需要几分钟到十几分钟时间才能获得逸出表面所需要的能量，光电效应不应该有 性。
知识点四、爱因斯坦的光电效应方程
为了解释光电效应现象，爱因斯坦受普朗克能量子的启发，提出“光子说”。
【问题8】爱因斯坦的光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由 ；频率为v 的光的能量子为 ；这些能量子称为 。
【问题9】爱因斯坦的光电效应方程：
光电效应中，光照射到金属表面，即大量光子到达金属表面，每一个电子只能吸一个光子，电子吸收一个光子的能量hv ，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功0W 。
剩下的表现为逸出后电子的动能k E ，根据能量守恒写出方程： 。
或者： 。
K E =22
1mv ，于是方程又可写为： 。
或者： 。
【问题10】光电效应现象：
1．为什么存在截止频率？
2．对于同一种金属而言，为什么光电子最大初动能仅与入射光频率有关？
3．在颜色不变的情况下，为什么入射光越强，单位时间发射的光电子数越多？饱和电流越大？（入射光越强，单位时间到达金属表面光的能量0E 越多，每一个光子只能打出一个电子。
）
4．为什么光电效应也具有瞬时性？
【当堂检测】
1．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时 ( )
A ．锌板带正电，指针带负电
B ．锌板带正电，指针带正电
C ．锌板带负电，指针带负电
D ．锌板带负电，指针带正电
2．利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是( )
A ．金属表面的一个电子只能吸收一个光子
B ．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子
C ．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出
D ．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子
3．金属A 在一束绿光照射下恰能发生光电效应，现用紫光或红光照射时，能否发生光电效应？紫光照射A 、B 两种金属都能发生光电效应时，为什么逸出金属表面的光电子的最大速度大小不同？
4．铝的逸出功是eV 2.4，现在将波长nm 200的光照射铝的表面。
⑴求光电子的最大初动能。
⑵求遏止电压。
⑶求铝的截止频率。
【冥思单】
1．光照射到金属表面，能否发生光电效应，取决于 频率v 和 极限频率c v ，当v c v ，发生光电效应；当v c v ，不发生光电效应。
2．在金属板一定情况下，光电子最大初动能由 决定。
光电效应方程：
遏止电压的求解方程： （ 设电子最大速度为c v ，质量为e m ，电量为e ）
3．在入射光频率一定的情况下，单位时间内发射的光电子数由 决定。
4．光电效应的发生具有 性，时间不超过 。
高中物理人教版选修3-5教学案：第十七章 第1、2节 能量量子化 光的粒子性 Word版含答案
第1、2节能量量子化__光的粒子性1．能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
黑体辐射电磁波的强度只与黑体的温度有关。
2．能量子：不可再分的最小能量值ε，ε＝hν。
3．照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，叫光电效应。
爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0。
4．光电效应现象和康普顿效应均说明了光具有粒子性。
一、黑体与黑体辐射1．热辐射我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。
2．黑体指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
3．一般材料物体的辐射规律辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。
4．黑体辐射的实验规律图17-1-1黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，如图17-1-1所示。
(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；(2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
二、能量子1．定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个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是电磁波的频率，h称为普朗克常量。
h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。
3．能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。
三、光电效应的实验规律1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。
2．光电子：光电效应中发射出来的电子。
3．光电效应的实验规律：(1)存在着饱和光电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。
这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
(2)存在着遏止电压和截止频率：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
【人教版】高中物理选修3-5精选教案：17.2 科学的转折：光的粒子性 Word版含答案
第二节科学的转折：光的粒子性教学目标：（一）知识与技能1、通过实验了解光电效应的实验规律。
2、知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。
3、了解康普顿效应，了解光子的动量。
（二）过程与方法经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。
（三）情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
教学重点：光电效应的实验规律。
教学难点：爱因斯坦光电效应方程以及意义。
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。
教学过程：（一）引入新课提问：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？学生回顾、思考，并回答。
教师倾听、点评。
光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光是横波。
19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。
然而，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象。
对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。
（二）新课教学1、光电效应实验演示：（课件辅助讲述）用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。
提问：上述实验说明了什么？学生：表明锌板在射线照射下失去电子而带正电。
概念：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。
发射出来的电子叫做光电子。
2、光电效应的实验规律（1）光电效应实验如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----光电子。
光电子在电场作用下形成光电流。
概念：遏止电压将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。
当 K 、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 U c 时，光电流恰为0。
高二物理人教版选修3-5(第17.2 光的粒子性) Word版含解析
绝密★启用前第十七章 波粒二象性 2. 光的粒子性第Ⅰ部分 选择题一、选择题：本题共8小题。
将正确答案填写在题干后面的括号里。
1．关于光子和光电子，以下说法正确的是( ) A ．光子就是光电子B ．光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的C ．真空中光子和光电子速度都是cD ．光子和光电子都带负电2．光电效应的规律中，经典波动理论不能解释的有( ) A ．入射光的频率必须大于被照金属的截止频率B ．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射频率的增大而增大C ．入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 sD ．当入射光频率大于截止频率时，光电子的数目与入射光的强度成正比3.利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则()A ．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ν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ν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4．已知一束可见光a 是由m 、n 、p 三种单色光组成的，如图所示．检测发现三种单色光中，n 、p 两种单色光的频率都大于m 色光；n 色光能使某金属发生光电效应，而p 色光不能使该金属发生光电效应．那么，光束a 通过三棱镜的情况是()5.用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，均能产生 光电效应，那么（ ） A ．两束光的光子能量相同B ．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同C ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同D ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同6．用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k -ν图线．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功为3.34 eV ，若将二者的图线画在同一个E k -ν坐标系中，则正确的图是( )7. 光子有能量，也有动量，动量p ＝hλ，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中有“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO ′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子)．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始时转动情况(俯视)的下列说法中正确的是( )A ．顺时针方向转动B ．逆时针方向转动C ．都有可能D ．不会转动8．分别用波长为λ和23λ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.2hcλ B.32hcλ C.34hcλD.45hcλ第Ⅱ部分 非选择题二、非选择题：本题4个小题。
人教版高二物理选修3-5：17.3《粒子的波动性》导学案设计 无答案
第17.3节《粒子的波动性》导学案班级： 组别： 组名： 姓名：【学习目标】1．知道光既具有波粒二象性，从微观角度理解光的波动性和粒子性。
（重点、难点）2．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。
（重点）3．通过电子衍射实验，了解创造条件来进行有关物理实验的方法。
【使用说明与学法指导】波发生明显衍射的条件及迁移；归纳总结。
【知识链接】1．波发生明显衍射的条件：2．光子的能量公式 ；光子的动量公式 ；动量的定义式：3．麦克斯韦指出光是一种 波。
【学习过程】知识点一、光的波粒二象性【问题1】回忆所学知识，回答下列问题：⑴哪些现象说明光具有波动性？哪些现象说明光具有粒子性？⑵如果现在问你：“光究竟是什么？”你该如何回答呢？⑶光子的能量表达式h εν=和动量表达式hp λ=中： 和 描述光的波动性；和 描述光的粒子性；普朗克常量h 起到 作用。
知识点二、实物粒子的波动性【问题2】德布罗意是怎样想到“实物粒子也具有波动性”这一大胆假设的？他认为：在对光．的研究上，由于过多地关注了光的 性，导致我们忽视了 性；反之，在对实物粒子．．．．的研究上，由于过多地关注了其 性，可能导致我们忽视了其 性。
于是，他提出了“ ”这一大胆假设。
【问题3】德布罗意波的内容：⑴实物粒子也具有波动性，即 相联系。
⑵而且粒子的能量ε和动量p 跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间，也像光子跟光波一样，遵从如下关系： ， 。
⑶这种与实物粒子相联系的波后来称为 波，也叫做 。
【问题4】某电视显像管中电子的运动速度是74.010/m s ⨯；质量为10g 的一颗子弹的运动速度是200/m s 。
分别计算它们的德布罗意波长。
（已知电子的质量：319.110e m kg -=⨯。
提示：6.630.189.14≈⨯。
）【问题5】有以下四种波：①宏观物体（如子弹）的物质波、②微观粒子（如电子）的物质波、③波长为77.610m λ-=⨯的红光、④波长为2m λ=的机械波。
17.2 光的粒子性 高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计【精品】 (4)
2光的粒子性一、教学目标1．应该掌握的知识方面．(1)光电效应现象具有哪些规律．(2)人们研究光电效应现象的目的性．(3)爱因斯坦的光子说对光电效应现象的解释．2．培养学生分析实验现象，推理和判断的能力方面．(1)观察用紫外线灯照射锌板的实验，分析现象产生的原因．(2)观察光电效应演示仪的实验过程，掌握分析现象所得到的结论．3．结合物理学发展史使学生了解到科学理论的建立过程，渗透科学研究方法的教育．二、重点、难点分析1．光电效应现象的基本规律、光子说的基本思想和做好光电效应的演示实验是本节课的重点．2．难点是(1)对光的强度的理解，(2)发生光电效应时光电流的强度为什么跟光电子的最大初动能无关，只与入射光的强度成正比．三、教具锌板、验电器、紫外线灯、白炽灯、丝绸、玻璃棒、光电效应演示仪．四、教学过程(一)新课的引入光的波动理论学说虽然取得了很大的成功，但并未达到十分完美的程度．光的有些现象波动说遇到了很大的困难，请观察光电效应现象．(二)教学过程的设计1．演示实验．将锌板与验电器用导线连接，用细砂纸打磨锌板表面．把丝绸摩擦过的玻璃棒放在锌板附近，用紫外线灯照射锌板．边演示边提问：紫外线灯打开前后，验电器指针有什么变化？这一现象说明了什么问题？引导学生分析并得出结论：光线照射金属表面，金属失去了电子导致验电器指针张开一角度．明确指出光电效应是光照射金属表面，使物体发射电子的现象．照射的光可以是可见光，也可以是不可见光．发射出的电子叫光电子．说明：这个实验如果按照课本上的装置进行效果很不理想，因为紫外线照射锌板飞出电子时锌板带正电，在锌板附近形成电场又将电子吸附回去．锌板电势升到很小的值就使逸出和返回的电子达到动态平衡，很难使验电器指针明显地张开．2．进一步研究光电效应．以上实验改用很强的白炽灯照射，却不能发生光电效应．向学生提出问题：光电效应的发生一定是有条件的，存在着一定规律．有什么规律呢？让我们进一步研究．向学生介绍光电效应演示仪．在黑板上画一示意图，如图所示．S为抽成真空的光电管，C是石英窗口，光线可通过它照射到金属板K上，金属板A和K组成一对电极与外部电路相连接．光源为白炽灯，在光源和石英窗口C之间插入不同颜色的滤光片可以改变入射光的频率，光源的亮度可以通过另一套装置调节．观察现象一：在没有光照射K 时，电压表 有示数，电流表没有示数，说明什么？明确：AK 之间有电场存在，但没有光电子逸出，说明没有发生光电效应．提出问题：要发生光电效应，是不是用任何频率的光线照射都行？是不是弱光线不行，只要光的强度足够大就行？是不是只要有足够大的电场电压就行？观察现象二：保持AK 间电压一定，灯泡亮度一定，在窗口 C 前依次放上红色、橙色、绿色滤光片，观察到红光照射金属板K 时没有光电流，橙光和绿光照射时有光电流．用红光照射时改变入射光的亮度和改变电场电压都不发生光电效应．让学生考虑原因．结论一：入射光线的频率大于等于该金属的极限频率υ0才能产生光电效应．观察现象三：逐渐减小KA 间的正向电压，直到电压为零时，电流表仍有示数，说明光电流依然存在．如果在KA 间加一反向电压，则光电流变小，增大反向电压，使光电流刚好为零．提出问题：为什么KA 间没有电场，仍然有光电流？也就是说仍然有光电子从K 极板飞向A 极板呢？在KA 间加反向电压，光电子在电场中受力方向如何？电场力对光电子做正功还是负功？光电子克服电场力做功和它的动能变化关系如何呢？根据学生回答的问题引导分析：KA 间没有电场仍有光电流说明光线照射金属板逸出的光电子具有一定的动能，一部分光电子可以到达极板A 形成光电流．金属中的电子吸收光的能量获得动能，只有达到某一值 U c 时，光电流恰为0。
高中物理第十七章第二节科学的转折：光的粒子性学案新人教版选修3-5高品质版(可编辑修改word版)
第十七章 波粒二象性 2 科学的转折：光的粒子性【学习目标】1. 了解光电效应及其实验规律，感受以实验为基础的科学研究方法。
2. 知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，感受科学家在面对科学疑难时的创新精神。
3. 了解康普顿效应及其意义。
【重点难点】1. 光电效应的实验规律。
2. 用爱因斯坦光电效应方程解释光电效应规律。
【课前预习】1. 光电效应（1） 在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射的现象叫做光电效应。
（2） 光电效应实验中，金属受光照射后从表面发射出来的电子叫电子，实质上光电子是获得了光的能量的电子，并不是其它粒子。
2. 光电效应的实验规律（1） 饱和电流 I m 的大小与成正比，也就是单位时间内逸出的光电子数目与入射光的强度成正比（如图用相同频率不同强度光照射阴极 K 得到的 I-U 图象）。
（2） 光电子的最大初动能（或遏止电压）与入射光的强度无关，而只与有关，频率越高，光电子的初动能（或遏止电压）就越大，关系式为 E = 1mv 2 = eU 。
km2mc（3） 频率低于v 0 的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出。
即存在 。
（4） 光的照射和光电子的逸出几乎是，在测量的精度范围内（<10-9 s ）观察不出这两者间存在滞后现象。
3. 光电效应解释中的疑难（1） 矛盾之一：光的能量与有关，而不是由 决定。
这个问题曾使物理界大为困惑，使经典的光的波动理论面临挑战。
（2） 矛盾之二：光电效应产生的时间极短，电子吸收光的能量是 完成的，而不像波动理论所预计的那样可能。
4.爱因斯坦的光电效应方程。
（1）光子说：光不是的，而是一份一份的，每一份光叫一个光子，一个光子的能量为。
（2）逸出功：使电子脱离某种金属所做功的，用W0表示，不同金属的逸出功不同。
（3）光电效应方程为。
5.康普顿效应（1）光的散射：光在介质中与相互作用，光的传播发生改变的现象叫做光的散射。
（2）康普顿效应：在散射线中，除有与入射波长的射线外，还有波长比入射波长的射线，人们把这种波长变化的现象叫做康普顿效应。
高中物理 第十七章 波粒二象性 2 光的粒子性学案 新人
2 光的粒子性1．光电效应现象(1)定义：在光的照射下，金属表面发射电子的现象，叫光电效应。
发射出来的电子叫光电子。
(2)理解：①光电效应的实质是光现象转化为电现象。
②入射光既可以是可见光，也可以是不可见光。
③使锌板发生光电效应的光是弧光灯发出的紫外线。
【例1】如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针________(选填“有”或“无”)偏转。
解析：(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电，将一带负电的金属小球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少，则静电计指针偏角将变小。
注意，静电计与锌板带同种电荷。
(2)要发生光电效应现象，照射光的频率必须高于这种金属的截止频率，而与照射光的强度无关。
用黄光照射，静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象；当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光低，所以用红外线照射更不能发生光电效应现象，静电计指针无偏转。
答案：(1)减小(2)无2．光电效应的规律(1)实验装置及电路，如图所示(2)几个概念①饱和电流：在光照条件不变时，电流随电压升高而增大到的最大值(I m)。
②遏止电压：使光电流减小到0时的反向电压(U c)。
③截止频率：使某种金属发生光电效应的最小频率。
又叫极限频率(ν0)。
不同金属截止频率不同。
(3)光电效应的实验过程与结果①在入射光的强度与频率不变的情况下，I –U 的实验曲线如图所示。
曲线表明，当加速电压U 增加到一定值时，光电流达到饱和值I m 。
这是因为单位时间内从阴极K 射出的光电子全部到达阳极A 。
若单位时间内从阴极K 上逸出的光电子数目为n ，则饱和电流I m ＝ne 。
新人教版学案：高中第十七章波粒二象性第2节光的粒子性学案选修3-5(物理)
1．了解光电效应及其实验规律，以及光电效应与电磁理论的矛盾。
2．理解光电效应方程及其意义，会用爱因斯坦光电效应方程分析有关问题，了解爱因斯坦光子说的提出过程，感受实验探究在物理学发展中的作用。
3．会用图象描述光电效应有关物理量之间的关系，能利用图象求最大初动能、截止频率和普朗克常量。
4．了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量。
一、光电效应的实验规律1．光电效应：在光的照射下金属发射电子的现象，发射出来的电子叫做□01光电子。
2．光电效应的实验规律(1)存在□02饱和电流。
(2)存在遏止电压和□03截止频率。
(3)光电效应具有□04瞬时性。
二、爱因斯坦的光电效应方程1．光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为□01光子，频率为ν的光的能量子的能量为hν。
2．爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：□02hν＝E k＋W0或□03E k＝hν－W0。
(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的□04逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k。
三、康普顿效应1．光的散射：光在介质中与物质微粒的相互作用，使光的□01传播方向发生改变的现象。
2．康普顿效应：在光的散射中，散射光中除了与入射光波长相同的成分外，还有波长□02更长的成分的现象。
3．康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有□03动量，深入揭示了光的粒子性的一面。
4．康普顿效应解释：光子的动量p ＝□04hλ。
当入射光子与晶体中的电子碰撞时，要把一部分□05动量转移给电子，因此有些光子散射后波长□06变长。
判一判(1)不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的初动能可能相同，但最大初动能一定不同。
( )(2)用光照射光电管能发生光电效应，若给光电管加正向电压时，光电流随电压的增大会一直增大，加反向电压时，光电流随电压增大而逐渐减小至0。
2021-2022高二物理人教版选修3-5导学案：第十七章 2 光的粒子性 Word版含答案
学案2光的粒子性[目标定位] 1.了解光电效应和光电效应的试验规律，以及光电效应与电磁理论的冲突.2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并会用来解决简洁的问题.3.了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量．一、光电效应现象[问题设计]如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上(弧光灯放射紫外线)．图1(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为__________________，说明_______________________________________________________________________.(2)在弧光灯和锌板之间插入一块一般玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象为________________________________________________________________________，说明_____________________________________________________________________.(3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象为________________________________________________________________________，说明________________________________________________________________________．答案(1)验电器偏角张开锌板带电了．弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面放射出光电子，从而使锌板带上了正电(2)指针偏角明显减小锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光(3)观看不到指针的偏转可见光不能使锌板发生光电效应[要点提炼]1．光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．2．光电效应中的光包括不行见光和可见光．3．光电子：光电效应中放射出来的电子．其本质还是电子．二、光电效应的试验规律光电效应解释中的疑难1．光电效应的四点规律(1)任何一种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必需大于νc，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．(2)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．(3)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关．(4)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9 s.2．把握三个概念的含义(1)入射光频率打算着能否发生光电效应和光电子的最大初动能．(2)对于肯定频率的光，入射光的强度打算着单位时间内放射的光子数；(3)对于肯定频率的光，饱和电流打算着单位时间内放射的最大光电子数．3．逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W0表示，不同金属的逸出功不同．4．光电效应与光的电磁理论的冲突按光的电磁理论，应有：(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．(2)不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应．(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9s.三、爱因斯坦的光电效应方程1．光子说：光本身就是由一个个不行分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频率为ν的光子的能量为hν.2．光电效应方程(1)表达式：hν＝E k＋W0或E k＝hν－W0.(2)对光电效应方程的理解：能量为ε＝hν的光子被电子所吸取，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．假如克服吸引力做功最少为W0，电子离开金属表面时最大初动能为E k，则依据能量守恒定律可知：E k＝hν－W0.3．光电效应方程说明白产生光电效应的条件．若有光电子逸出，则光电子的最大初动能必需大于零，即E k＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>W0h＝νc，而νc＝W0h 恰好是光电效应的截止频率．4．E k－ν曲线．如图2所示是光电子最大初动能E k随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是截止频率(或极限频率)；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．图2四、康普顿效应1．光的散射：光在介质中与物体微粒相互作用，因而传播方向发生转变的现象．2．康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波长λ0相同的成格外，还有波长大于λ0的成分．3．康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深化揭示了光的粒子性的一面．4．光子的动量：p ＝hλ.一、光电效应的现象分析例1 如图3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3A ．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B ．用红光照射锌板，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解析 将擦得很亮的锌板与验电器连接，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，说明锌板带了电，进一步争辩表明锌板带正电．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A 、D 正确．红光不能使锌板发生光电效应． 答案 AD二、光电效应的试验规律例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放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削减D ．有可能不发生光电效应解析 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削减；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B 错误．入射光子的数目削减，逸出的光电子数目也就削减，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． 答案 C针对训练 利用光电管争辩光电效应试验如图4所示，用频率为ν的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则( )图4A ．用紫外线照射，电流表不肯定有电流通过B ．用红光照射，电流表肯定无电流通过C ．用频率为ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，电流表中肯定无电流通过D ．用频率为ν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，电流表中肯定有电流通过，选项A 错误．因不知阴极K 的截止频率，所以用红光照射时，也可能发生光电效应，所以选项B 错误．即使U AK ＝0，电流表中也可能有电流通过，所以选项C 错误．当滑动触头向B 端滑动时，U AK 增大，阳极A 吸取光电子的力量增加，光电流会增大，当全部光电子都到达阳极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U AK ，光电流也不会增大，所以选项D 正确． 三、光电效应方程及其应用例3 如图5所示，当电键K 断开时，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极P ，发觉电流表读数不为零．合上电键，调整滑动变阻器，发觉当电压表读数小于0.60 V 时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )图5A ．1.9 eVB ．0.6 eV。
人教版高中物理选修3-5学案：第十七章学案2光的粒子性
人教版高中物理选修3-5学案：第十七章学案2光的粒子性[学习目标] 1.了解光电效应和光电效应的实验规律，以及光电效应与电磁理论的矛盾.2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并会用来解决简单的问题.3.了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量．一、光电效应[导学探究] 如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上(弧光灯发射紫外线)．图1(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为_______________________________________，说明_______________________________________________________________________ _(2)在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象为_______________________________________________________________________ _，说明________________________________________________________________________(3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象为_______________________________________________________________________ _，说明_______________________________________________________________________ _．答案(1)验电器偏角张开锌板带电了．弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电(2)指针偏角明显减小锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光(3)观察不到指针的偏转可见光不能使锌板发生光电效应[知识梳理] 对光电效应现象的认识(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．(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．[即学即用] 一验电器与锌板相连(如图2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2(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，而红外光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．二、光电效应的实验规律光电效应解释中的疑难[知识梳理] (1)光电效应的四个规律①任何一种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须不低于νc，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．②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．③当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关．④光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9 s.(2)掌握三个概念的含义①入射光频率决定着能否发生光电效应以及光电子的最大初动能．②对于一定频率的光，入射光的强度决定着单位时间内发射的光电子数．③对于一定频率的光，饱和光电流决定着单位时间内发射的光电子数．(3)逸出功使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W0表示，不同金属的逸出功不同．(4)光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：①光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．②不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应．③在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9 s.[即学即用] (多选)对光电效应规律的理解，下列说法正确的是( )A．任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应B．入射光越强，光电子的最大初动能越大C．当入射光频率大于某一截止频率νc时，入射光频率越大，光电子的最大初动能越大D．入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬间发射的答案CD三、爱因斯坦的光电效应方程[导学探究] (1)光子说是由哪位科学家提出的？(2)不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？为什么？答案(1)爱因斯坦提出了光子说．(2)由于同一金属的逸出功相同，而不同频率的光的光子能量不同，由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，发生光电效应时，逸出的光电子的初动能是不同的．[知识梳理] (1)光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频率为ν的光子的能量为 hν.(2)光电效应方程①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.②物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．(3)光电效应方程说明了产生光电效应的条件若有光电子逸出，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>＝νc，而νc＝恰好是光电效应的截止频率．(4)Ek－ν曲线．如图3所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是截止频率(或极限频率)；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．图3[即学即用] 用频率为ν的光照射某种金属材料，产生光电子的最大初动能为Ek，若用频率为2ν的光照射同一金属材料，则光电子的最大初动能是( )A．2Ek B．Ek＋hν C．Ek－hν D．Ek＋2hν答案B解析根据爱因斯坦光电效应Ek＝hν－W0，当入射光的频率为ν时，可计算出该金属的逸出功W0＝hν－Ek，当入射光的频率为2ν时，光电子的最大初动能为Ek＝2hν－W0＝Ek＋hν，所以选B.四、康普顿效应[导学探究] 太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？答案在地球上存在着大气，太阳光经大气中微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空环境下光不再散射只向前传播．[知识梳理] (1)光的散射光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射．(2)康普顿效应美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．(3)康普顿效应的意义康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面．(4)光子的动量①表达式：p＝.②说明：在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小．因此，有些光子散射后波长变大．[即学即用] 判断以下说法是否正确．(1)光子的动量与波长成反比．( )(2)光子发生散射后，其动量大小发生变化，但光子的频率不发生变化．( )(3)有些光子发生散射后，其波长变大．( )答案(1)√(2)×(3)√一、光电效应的现象分析例1 (多选)如图4所示，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是( )图4A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照射锌板，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解析将擦得很亮的锌板与验电器连接，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，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A、D正确．红光不能使锌板发生光电效应．答案AD归纳总结能否发生光电效应取决于入射光的频率是否大于或等于极限频率，与入射光的强度无关．二、光电效应的实验规律例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，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误．入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也减少，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．答案C规律总结1．能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关．2．发生光电效应时，产生的光电子数与入射光的频率无关，与入射光的强度有关．3．逸出功对应金属的极限频率，由波速公式可知，逸出功还对应极限波长．针对训练(多选)如图5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5A．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解析金属存在截止频率，超过截止频率的光照射金属时才会有光电子射出．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．入射光的频率低于截止频率，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．三、光电效应方程及其应用例3 如图6所示，当开关K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6 V时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )图6A．1.9 eV B．0.6 eV C．2.5 eV D．3.1 eV解析由题意知光电子的最大初动能为Ek＝eUc＝0.6 eV所以根据光电效应方程Ek＝hν－W0可得W0＝hν－Ek＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV答案A规律总结1．逸出功W0对应着某一极限频率νc，即W0＝hνc，只有入射光的频率ν≥νc 时才有光电子逸出，即才能发生光电效应．2．对于某一金属(νc一定)，入射光的频率决定着能否产生光电效应及光电子的最大初动能，而与入射光的强度无关．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．(多选)对光电效应的理解正确的是( )A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需要做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同答案BD解析根据爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光照强度无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属表面逸出时所做的功应大于克服原子核的引力而需要做的功的最小值．综上所述，选项B、D正确．3．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图象．已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.24 eV，若将二者的图线画在同一个Ek－ν坐标图中，用实线表示钨、虚线表示锌，则正确反映这一过程的图是( )答案B解析依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek－ν图线的斜率代表了普朗克常量h，因此钨和锌的Ek－ν图线应该平行．图线的横截距代表了极限频率νc，而νc＝，因此钨的νc大些．故正确答案为B.4．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.3hc2λC. D.2hλc答案A解析根据光电效应方程得Ek1＝h－W0 ①Ek2＝h－W0 ②又Ek2＝2Ek1 ③联立①②③得W0＝，A正确．一、选择题(1～6为单选题，7～11为多选题)1．对于任何一种金属，能发生光电效应的条件是( )A．入射光的强度大于某一极限强度B．入射光的波长大于某一极限波长C．入射光的照射时间大于某一极限时间D．入射光的频率不低于某一极限频率答案D2．已知电磁波的波长从小到大依次排列，其顺序为：γ射线、X射线、紫外线、可见光(紫、靛、蓝、绿、黄、橙、红)、红外线、无线电波．当用绿光照射某金属表面时，能产生光电效应现象，为了增大光电子的最大初动能( )A．可选用紫外线照射B．可选用红光照射C．可增强绿光照射强度D．可延长绿光的照射时间答案A解析由波速公式c＝λν可知，波长越长的电磁波，频率越小，波长越短的电磁波，频率越大；由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，当入射光的频率增大时，光电子的最大初动能增大，与光照强度和光照时间无关，故A正确，B、C、D错误．3．如图1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单色光照射光电管时不发生光电效应，则( )图1A．A光的强度大于B光的强度B．B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C解析根据产生光电效应的条件可知选项A、B均错误；电流的方向与正电荷的移动方向相同，与负电荷移动的方向相反，故选项C正确，D错误．4．某金属的逸出功为2.3 eV，这意味着( )A．这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面B．这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面C．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量可能小于2.3 eVD．这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3 eV答案B解析逸出功指原子的最外层电子脱离原子核克服引力做的功，选项B正确．5．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，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解析两种金属的截止频率不同，则它们的逸出功也不同，由W0＝hνc可知截止频率大的，逸出功也大．由Ek＝hν－W0可知，用同样的单色光照射，钙逸出的光电子的最大初动能较小，由p＝知，其动量也较小，根据物质波p＝知，其波长较长．6．研究光电效应的电路如图2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( )图2答案C解析用频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以遏止电压相同；饱和电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和电流越大，故选项C正确．7．关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是( )A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子B．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应E．康普顿效应说明光具有粒子性答案BDE8．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答案AD解析增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数增加，则光电流增大，选项A正确；光电效应能否发生与照射光频率有关，与照射光强度无关，选项B错误；改用频率较小的光照射时，如果光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应，选项C错误；光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，故改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，选项D正确．9．光电效应的规律中，经典电磁理论不能解释的是( )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的强度无关，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10－9 s D．当入射光频率大于极限频率时，光电子数目与入射强度成正比答案ABC解析按经典电磁理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，从金属中飞出的电子，必须吸收足够的能量后才能从其中飞出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度大，单位时间内辐射到金属表面的光子数就多，被电子吸收的光子数自然也多，产生的光电子数也多，故不能解释的有A、B、C三项．10．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc，则( )A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大D．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍答案AB解析因入射光的频率大于极限频率时会产生光电效应，所以A正确；因为金属的极限频率为νc，所以逸出功W0＝hνc，再由Ek＝hν－W0得，Ek＝2hνc－hνc＝hνc，B正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故C错误；由Ek＝hν－W0＝hν－hνc＝h(ν－νc)可得，当ν增大一倍时：＝≠2，故D错误．11．如图3所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，由图象可知( )图3A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hνcC．入射光的频率为νc时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2νc时，产生的光电子的最大初动能为2E答案AB解析题中图象反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，当入射光的频率恰为该金属的截止频率νc 时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hνc＝W0，即该金属的逸出功为E，当入射光的频率为2νc时，得Ek＝2hνc－hνc＝hνc.故选项A、B正确，选项C、D 错误．二、非选择题12．在光电效应实验中，某金属的截止频率对应的波长为λ0，则该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________．(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.)答案λ0－λ,eλ0λ)13．铝的逸出功为 4.2 eV，现用波长为200 nm的光照射铝的表面．已知h＝6.63×10－34 J·s，求：(结果在小数点后保留三位有效数字)(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的截止频率．答案(1)3.225×10－19 J (2)2.016 V(3)1.014×1015 Hz解析(1)根据光电效应方程Ek＝hν－W0有Ek＝－W0＝ 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)由hνc＝W0知νc＝＝Hz≈1.014×1015 Hz.。