2019-2020年高中物理第2章第2节光子学案粤教版选修3-5

1、2019-2020 年高中物理 第 2 章 第 2 节 光子学案 粤教版选修 3-5能量量对光电效T光子说T光电效应方程T子假说应的解释1. 1900 年，德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射问题时，首次提出能量量子假说， 认为物体热辐射所发出的电磁波的能量是不 _连续的，只能是hv的整数倍，hv称为一个能 量量子，h称为普朗克常量.2 微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些分立的值，这种现象称为量子化现象.3爱因斯坦提出的光子假说认为，光的能量不是连续的，而是一份一份 的，每一份叫做一个光子，其能量为s=hv.4.逸出功是指电子从金属 表面逸出时克服引力所做的功，用W0 表示

2、.根据能量守恒定 律，入射光子的能量hv等于出射光电子的 最大初始 动能与逸出功 之和，即：hv=+W0.5.根据光子假说对光电效应的解释，光电效应的条件是光子的能量s=hv必须大于 或至少等于 逸出功VV即v=匚就是光电效应的 极限频率.基地达鱼1.红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（A）A.红光 B .橙光C.黄光 D .绿光解析：由s=hv可知，红光的频率最小，其能量子值最小.选A.2.（多选）下列关于光子的说法中，正确的是（ACA. 在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子B. 光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大C. 光子的能量由光频率决定

3、，其能量与它的频率成正比D. 光子可以被电场加速解析：按照爱因斯坦的光子说， 在空间传播的光不是连续的， 而是一份一份的，每一份 叫做一个光子，光子的能量s=hv,与光的强度无关，故 A、C 正确，B 错误，光子不带电， 不能被电场加速，D 错误.3.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能.若有N个波长为 入 0 的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为（h为普朗克常量）（B）A. h C.Nn入 0 D . 2Nh入 0解析：一个光电子的能量s=hv=h，贝UN个光子的总能量s总=Nh.选项 B 正 入入确.4.（多选）某金属的逸出功为 2.3 eV，这意味着（BCA.这种金属内部

4、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，入射光子的能量必须大于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B、C.5.当具有 5.0 eV 能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是 1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为（B）A. 1.5 eV B . 3.5 eVC. 5.0 eV D . 6.5 eV解析：由光电效应方程E=

5、hv-W0,得W/= hv Em2U2= 122 V.6.在图 3 所示电路中，A是熔断电流Io= 2 A 的保险丝，电阻可不计，R是可变电阻，S是 交流电源.交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e=220 2sin （314t） V.为 了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于（）A. 110 2QB.110QC. 220QD.220 2Q答案 B”丄 lE220亠 “解析E= 220 V ,Rnin=厂=二Q= 110Q,故 B 正确.1027 .如图 4 所示，一个“”形线框处在磁感应强度大小为现使线框以角速度3绕轴OO匀速转动，通过金属转轴和电刷与阻值为R的外电阻相BoL2

6、. 2BoL2A. B.rR+r_/BoL2BoL2D.R+rB的匀强磁场中，OO为磁场的边界.连.已知线框各边长均为L,总电阻为r，不计转轴与电刷的电阻，则电路中电流的有效值C.R+rR答案 D0&阻值为 1Q的电阻上通以交变电流，其it关系如图 5 所示，则在 01 S 内电阻上产生的热量为（）fi/AA. 1 J B . 1.5 J C . 2 J D . 2.8 J答案 D解析因为所加的电流为交变电流，大小在变化，所以只能分时间段来求热量.在01 s内有效电流的瞬时值大小为 1 A 和 2 A 的时间段分别为t1= 0.4 s,t2= 0.6 s，所以Q= 12Rt12+I2R

7、t2= 2.8 J.9某一交变电流的电压波形如图6 所示，求这一交变电流的电压的有效值Uu/Vf图 6答案 2 10 V解析 假设让一直流电压U和如题图所示的交流电压分别加在同一电阻两端，交变电流在一U1T U2T 8 V24 V2T一个周期内产生的热量Q=2（芯；+；） =- -二+-.直流电在一个周期R4R4R2R2UL内产生的热量 Q= /T.由交变电流有效值的定义知Q=Q,代入数据解得U=2,10 V.R题组四 瞬时值、峰值、有效值、平均值的区别及应用解析 由交流电产生的原理可知，线框以图示位置为起点，以转过角度为阶段分析，在nn33内产生顺时针方向的电流，2n内无电流产生，2n2n内

8、产生逆时针方向的电流,BL2时产生的电流值最大为Im= R* .由交流电有效值定义可得：ImBl3n3、 二n2 2Im 2T()R总.:+ 0 +24题组三R总T=I2R总T,得I= 2 円厂二R亍厂，所以 D 正确.非正弦交变电流有效值的计算0.51I | | | I图 510矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为（）0n2A.玄 B. C.2nD n2n答案 B11 如图 7 所示是某正弦交变电流的图像，根据图像求其峰值、周期和角速度，并写出交变 电流的瞬时值表达式.答案 2 A 0.02 s 100nrad/si= 2si n

9、(100nt) A解析由图像可知，交变电流的周期为T= 0.02 s ,2n角速度为3= 100nrad/s故其瞬时值表达式为i=Imsin 100nt当t= 0.0025 s 时，i= 1.414 A所以Imsin (100n X0.0025) = 1.414 A解得Im= 2 A所以i= 2sin (100nt) A.12.如图 8 所示，矩形线圈面积为S,匝数为N,线圈电阻为r,在磁感应强度为B的匀强程中，求:O1A81Ii（1）通过电阻R的电荷量q；电阻R上所产生的热量Q答案（1）翳际R磁场中绕00轴以角速度3匀速转动，外电路电阻为R当线圈由图示位置转过90的过解析（1）依题意磁通量的变化量=BS线圈T Q90的时间为 t=T= 严=严,44323平均感应电