高中 物理 必修第三册 第四章 原子结构和波粒二象性《习题课4 光电效应规律的综合应用》课件

物理第四章原子结构和波粒二象性习题课4光电效应规律的综合应用01典题分类讲练结合02分层演练素养达标题型一对光电效应概念的理解1．光子与光电子光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果。2．光电子的初动能与光电子的最大初动能(1)光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能。(2)只有金属表面的电子可以直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能。3．光子的能量与入射光的强度光子的能量即每个光子的能量，其值为ε＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定。入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量hν与入射光子数n的乘积,即光强等于nhν。4．光电流和饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关。5．光的强度与饱和光电流饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的。对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系。【例1】

(多选)(2020·丘北县月考)如图,这是一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的截止频率为4.5×1014Hz，则以下判断正确的是(

)A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C．用λ＝0.5μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生D．光照射的时间越长，电路中的光电流越大√√[解析]

在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关，即只与入射光的强度有关，据此可判断A、D错误，B正确；[针对训练1]关于光电效应现象，下列说法中正确的是(

)A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B．光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比C．发生光电效应的时间一般都大于10－7sD．保持入射光频率不变，发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比√由Ek＝hν－W0知，最大初动能与入射光频率有关,与入射光的强度无关,B错误；发生光电效应的时间一般不超过10－9s，C错误；保持入射光频率不变，发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比，D正确。题型二光电效应图像问题1．Ek－ν图线光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化图线如图所示，由Ek＝hν－W0知，横轴上的截距是阴极金属的截止频率νc，纵轴上的截距是阴极金属的逸出功的负值－W0，斜率是普朗克常量h。2．I－U图线如图，这是光电流I随光电管两极板间电压U的变化曲线，图中

Im为饱和光电流，Uc为遏止电压。特别提醒：(1)由Ek＝eUc和Ek＝hν－W0知，同一色光，遏止电压相同，与入射光强度无关；不同色光，频率越大，遏止电压越大；(2)在入射光频率一定时，饱和光电流随入射光强度的增大而增大。【例2】光电效应实验中，得到光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν关系如图所示。求：(1)该金属材料的逸出功W0；(2)普朗克常量h。【例3】在光电效应实验中，某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．乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率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√[针对训练2]用不同频率的紫外线分别照射钨板和锌板而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光的频率ν变化的Ek－ν图像，已知钨元素的逸出功为3.28eV，锌元素的逸出功为3.34eV，若将两者的图像分别用实线与虚线画在同一个Ek－ν图上,则下图中正确的是(

)√解析：根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知Ek－ν图像的斜率为普朗克常量h，因此图中两图线应平行，C、D错误；横轴的截距表示恰能发生光电效应(光电子最大初动能为零)时的入射光的频率即截止频率。由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的截止频率越大，则知能使金属锌发生光电效应的截止频率较大，A正确，B错误。√题型三光电效应方程的应用1．对光电效应方程的理解(1)Ek为光电子的最大初动能，与金属的逸出功W0和光的频率ν有关。(2)若Ek＝0，则hν＝W0，此时的ν即为金属的截止频率νc。【例4】

(2021·江苏苏州市高二期中)如图所示，电源的电动势均为E，内阻不计，光电管的阴极K用极限波长为λ0的材料制成。将开关S拨向1,将波长为λ的激光射向阴极，改变光电管A和阴极K之间的电压，可测得光电流的饱和值为Im，已知普朗克常量h，电子电荷量e。(1)求t时间内由K极发射的光电子数N。(2)当阳极A和阴极K之间的电压为U1时，求电子到达A极时的最大动能Ekm。(3)将开关S拨向2，为能测出对应的遏止电压，求入射激光频率的最大值νm。[针对训练4]用波长为2.0×10－7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的初动能是3.7×10－19J。由此可知，钨的截止频率约为(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s)(

)