2020版高考物理一轮复习第12章第1节光电效应氢原子光谱教学案新人教版.pdf
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1、第 1 节 光电效应 氢原子光谱第 1 节 光电效应 氢原子光谱 知识点一| 光电效应 波粒二象性 1光电效应 (1)定义:在光的照射下从金属表面发射出电子的现象(发射出的电子称为光电子)。 (2)产生条件:入射光的频率大于金属极限频率。 (3)光电效应规律 存在着饱和电流: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。 存在着遏止电压和截止频率:光电子的能量只与入射光的频率有关,而与入射光的强 弱无关。当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。 光电效应具有瞬时性:当频率超过截止频率时,无论入射光怎样微弱,几乎在照到金 属时立即产生光电流,时间不超过 109 s。 2光电效应
2、方程 (1)基本物理量 光子的能量h,其中h6.6261034 Js(称为普朗克常量)。 逸出功:使电子脱离某种金属所做功的最小值。 最大初动能:发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出 时所具有动能的最大值。 (2)光电效应方程:EkhW0。 判断正误 (1)光子说中的光子,指的是光电子。() (2)只要光足够强,照射时间足够长,就一定能发生光电效应。 () (3)极限频率越大的金属材料逸出功越大。() 与光电效应有关的五组概念对比 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
3、因,光电子是果。 2光电子的动能与光电子的最大初动能:光照射到金属表面时,电子吸收光子的全部能 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;只有金属表面的电子直接向外飞出时,只需克服原子核的引力做功的情况, 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光电流与饱和光电流: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。 4入射光强度与光子能量:入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的
4、总能 量。 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。 考法 1 光电效应的实验现象 1(多选)(2016全国卷改编)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光 入射时,有光电流产生。下列说法正确的是( ) A保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大 B入射光的频率变高,饱和光电流变大 C保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生 D遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关 AD 根据光电效应实
5、验得出的结论:保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和 光电流变大,故 A 正确,B 错误 ; 遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关, 保持入射光的光强不变,若低于截止频率,则没有光电流产生,故 C 错误,D 正确。 2.(2019化州模拟)如图所示是光电管的工作原理电路图, 一束波长为1的单色光照射 到光电管的阴极,电路中产生了光电流,下列判断正确的是( ) A若电路中电源的正、负极反接后,电路中仍可能有光电流 B单色光照射一段时间后,才能观察到电流表指针转动 C若另一束波长为2的单色光(21)照射到光电管的阴极时,电路中也可能产生光 电流但光电流肯定比前次小 D入射光的
6、强度一定时,电路中光电流的大小随电压的增大而持续增大 A 将电路中电源的电极反接,光电子做减速运动,有可能到达阳极,所以还可能有光 电流,A 正确。光电效应具有瞬时性,若能产生光电流,则不需要等待时间,B 错误。换用波 长为2(21)的光照射阴极时,光的频率变小,但光电流的大小与光的强度有关,与光的 频率无关,仍可能发生光电效应,C 错误。增加电路中电源的路端电压,光电流达到饱和电流 时不再增大,D 错误。 考法指导 光电效应的研究思路 (1)两条线索 (2)两条对应关系 光强大光子数目多发射光电子多光电流大 光子频率高光子能量大光电子的最大初动能大 (3)三点提醒 能否发生光电效应,不取决于
7、光的强度而取决于光的频率。 光电效应中的“光”不是特指可见光,也包括不可见光。 逸出功的大小由金属本身决定,与入射光无关。 考法 2 光电效应方程的应用 3.(2018全国卷)用波长为 300 nm 的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最 大初动能为 1.281019 J。 已知普朗克常量为 6.631034 Js, 真空中的光速为 3.00108 ms1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( ) A11014 Hz B81014 Hz C21015 Hz D81015 Hz B 根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0hh0, 代入数据解得 c 081014Hz,B 正确。 4.(多选)(201
8、7全国卷)在光电效应实验中,分别用频率为a、b的单色光a、b照 射到同种金属上, 测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、 光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h 为普朗克常量。下列说法正确的是( ) A若ab,则一定有UaUb B若ab,则一定有EkaEkb C若UaUb,则一定有EkaEkb D若ab,则一定有haEkahbEkb BC 光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eUEk,根据光电效应方程可知Ek hW0, 若ab, 则EkaEkb,UaUb, 选项 A 错误, 选项 B 正确 ; 若UaUb, 则EkaEkb, 选项 C 正确;由光电效应方程可得W0hEk,则haEkah
9、bEkb,选项 D 错误。 考法指导 三个关系 1爱因斯坦光电效应方程EkhW0。 2光电子的最大初动能Ek可以利用光电管用实验的方法测得,即EkeUc,其中Uc是 遏止电压。 3光电效应方程中的W0为逸出功,它与极限频率c的关系是W0hc。 考法 3 光电效应图象问题 5(2019南平检测)用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关 S,用频率为 的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek 与入射光频率的关系图象, 图线与横轴的交点坐标为(a,0), 与纵轴的交点坐标为(0, b), 下列说法中正确的是( ) 甲 乙 A普朗克常量为ha b B断开开
10、关 S 后,电流表 G 的示数不为零 C仅增加照射光的强度,光电子的最大初动能将增大 D保持照射光强度不变,仅提高照射光频率,电流表 G 的示数保持不变 B 由hW0Ek,变形得EkhW0,可知图线的斜率为普朗克常量,即h ,故 A b a 错误;断开开关 S 后,仍有光电子产生,所以电流表 G 的示数不为零,故 B 正确;只有增大 入射光的频率,才能增大光电子的最大初动能,与光的强度无关,故 C 错误;保持照射光强 度不变,仅提高照射光频率,单个光子的能量增大,而光的强度不变,那么光子数一定减少, 发出的光子数也减少,电流表 G 的示数要减小,故 D 错误。 6.(多选)(2019义乌模拟)
11、用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验,发现光 电流与电压的关系如图所示。 已知普朗克常量为h, 被照射金属的逸出功为W0, 遏止电压为Uc, 电子的电荷量为e,则下列说法正确的是( ) A甲光的强度大于乙光的强度 B甲光的频率大于乙光的频率 C甲光照射时产生的光电子初动能均为eUc D乙光的频率为W 0eUc h AD 根据光的强度越强,则光电子数目越多,对应的光电流越大,即可判定甲光的强度 较大,选项 A 正确;由光电效应方程mv2hW0,mv2Uce,由图可知,甲、乙的遏止电 1 2 1 2 压相同,故甲、乙的频率相同,选项 B 错误;甲光照射时产生的光电子的最大初动能为eUc,
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