高二物理選修3-5第十七章波粒二象性 第二節(jié) 光的粒子性 學(xué)案教師版

1、.第十七章 波粒二象性第二節(jié) 光的粒子性 學(xué)案班別 姓名 學(xué)號(hào) 一、自主預(yù)習(xí)1光電效應(yīng)現(xiàn)象光電效應(yīng)：在光的照射下金屬中的電子從金屬外表逸出的現(xiàn)象，叫做_，發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子。2光電效應(yīng)規(guī)1每種金屬都有一個(gè)極限_。2光子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光的_增大而增大。3光照射到金屬外表時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是_的。4光電流的強(qiáng)度與入射光的_成正比。3愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程1光子說(shuō)：空間傳播的光的能量是不連續(xù)的，是_的，每一份叫做一個(gè)光子。光子的能量為=h，其中h是普朗克常量，其值為_(kāi)。2光電效應(yīng)方程：Ek=hW0。其中h為入射光的能量，Ek為光電子的最大初動(dòng)能，W0是金屬的_。4遏止

2、電壓與截止頻率1遏止電壓：使光電流減小到_的反向電壓Uc。2截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率叫做該種金屬的_又叫極限頻率。不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的極限頻率。3逸出功：電子從金屬中逸出所需做功的最小值，叫做該金屬的_。光電效應(yīng)頻率 頻率 瞬時(shí) 強(qiáng)度一份一份 6.63×1034 J·s 逸出功零 截止頻率 逸出功二、課堂打破兩條線索1通過(guò)頻率分析：光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大。2通過(guò)光的強(qiáng)度分析：入射光強(qiáng)度大光子數(shù)目多產(chǎn)生的光電子多光電流大。圖象名稱(chēng)圖線形狀由圖線直接間接 得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖線極限頻率：圖線與軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)c

3、逸出功：圖線與Ek軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)的值W0=|E|=E普朗克常量：圖線的斜率k=h顏色一樣、強(qiáng)度不同的光，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓Uc：圖線與橫軸的交點(diǎn)飽和光電流Im：電流的最大值最大初動(dòng)能：Ekm=eUc顏色不同時(shí)，光電流與電壓的關(guān)系遏止電壓Uc1、Uc2飽和光電流最大初動(dòng)能Ek1=eUc1，Ek2=eUc2遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖線截止頻率c：圖線與橫軸的交點(diǎn)遏止電壓Uc：隨入射光頻率的增大而增大普朗克常量h：等于圖線的斜率與電子電量的乘積，即h=ke。注：此時(shí)兩極之間接反向電壓【例題】如圖是光電管的原理圖，當(dāng)有頻率為0的光照射到陰極 K上時(shí)，電路中有光電流，那么 A當(dāng)換用頻率為1

4、1<0的光照射陰極 K時(shí)，電路中一定沒(méi)有光電流B當(dāng)換用頻率為22>0的光照射陰極K時(shí)，電路中一定有光電流C當(dāng)增大電路中電的電壓時(shí)，電路中的光電流一定增大D當(dāng)將電極性反接時(shí)，電路中一定沒(méi)有光電流產(chǎn)生參考答案：BA、當(dāng)換用頻率為110的光照射陰極K時(shí)，入射光的頻率可能大于金屬的極限頻率，發(fā)生光電效應(yīng)，電路中可能有光電流故A錯(cuò)誤B、頻率為0的光照射到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，知發(fā)生了光電效應(yīng)，當(dāng)換用頻率為2 20的光照射陰極K時(shí)，一定能發(fā)生光電效應(yīng)，一定有光電流故B正確C、增大電源電源，電路中的光電流可能到達(dá)飽和值，保持不變故C錯(cuò)誤D、將電源的極性反接，電子做減速運(yùn)動(dòng)，可能能到達(dá)陽(yáng)極A

5、，電路中可能有光電流故D錯(cuò)誤應(yīng)選：B三、穩(wěn)固訓(xùn)練1某光源發(fā)出的光由不同波長(zhǎng)的光組成，不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度如下圖。表中給出了一些材料的極限波長(zhǎng)，用該光源發(fā)出的光照射表中材料 A僅鈉能產(chǎn)生光電子B僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子C僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子D都能產(chǎn)生光電子2用光照射某種金屬，有光電子從金屬外表逸出，假如光的頻率不變，而減弱光的強(qiáng)度，那么 A逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動(dòng)能不變B逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動(dòng)能減小C逸出的光電子數(shù)不變，光電子的最大初動(dòng)能減小D光的強(qiáng)度減弱到某一數(shù)值，就沒(méi)有光電子逸出了3運(yùn)用光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)展解釋?zhuān)梢缘贸龅恼_結(jié)論是 A當(dāng)光照時(shí)間增大為原來(lái)的2倍時(shí)，光

6、電流的強(qiáng)度也增大為原來(lái)的2倍B當(dāng)入射光頻率增大為原來(lái)的2倍時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能也增大為原來(lái)的2倍C當(dāng)入射光波長(zhǎng)增大為原來(lái)的2倍時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能也增大為原來(lái)的2倍D當(dāng)入射光強(qiáng)度增大為原來(lái)的2倍時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目也增大為原來(lái)的2倍4用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是 A改用紅光照射 B改用X射線照射C改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射 D延長(zhǎng)原紫外線的照射時(shí)間5關(guān)于光的本性，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 A光電效應(yīng)反響光的波動(dòng)性B光子的能量由光的強(qiáng)度所決定C光的波粒二象性是將牛頓的波動(dòng)說(shuō)和惠更斯的粒子說(shuō)有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)D光在空間傳播時(shí)，是不連續(xù)的，是一份一

7、份的，每一份叫做一個(gè)光子7愛(ài)因斯坦因提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光頻率的關(guān)系如下圖，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 Aa的絕對(duì)值表示逸出功，與入射光頻率有關(guān)BEkm與入射光強(qiáng)度成正比C0是該金屬極限頻率，當(dāng)入射光頻率<0時(shí)，會(huì)逸出光電子D圖中直線的斜率表示普朗克常量8關(guān)于光電效應(yīng)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 A極限頻率越大的金屬材料逸出功越大B只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)C發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度有關(guān)D入射光的光強(qiáng)一定時(shí)，頻率越高，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多9在演示光電

8、效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，把某種金同板連在驗(yàn)電器上。第一次，用弧光燈直接照射金屬板，驗(yàn)電器的指針就張開(kāi)一個(gè)角度。第二次，在弧光燈和金屬板之間，插入一塊普通的玻璃板，再用弧光燈照射，驗(yàn)電器指針不張開(kāi)。由此可以斷定，使金屬板產(chǎn)生光電效應(yīng)的是弧光中的 A可見(jiàn)光成份B紫外光成份C紅外光成份D無(wú)線電波成份10光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對(duì)于某種金屬 A無(wú)論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)B無(wú)論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)就能產(chǎn)生光電效應(yīng)C超過(guò)極限頻率的入射光頻率越大，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大D發(fā)生光電效應(yīng)所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能，與入射光的頻率成正比11關(guān)于光電效應(yīng)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是

9、 A發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大B不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光的最低頻率是一樣的C金屬內(nèi)的每個(gè)電子可以吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)它積累的動(dòng)能足夠大時(shí)，就能發(fā)生光電效應(yīng)D假如入射光子的能量小于金屬外表的電子抑制原子核的引力而逸出時(shí)所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng)12如下圖，用可見(jiàn)光照射金屬板，發(fā)現(xiàn)與該金屬板相連的驗(yàn)電器指針張開(kāi)一定角度，以下說(shuō)法中不正確的有 A驗(yàn)電器指針帶正電B有一部分電子從金屬板外表逸出C假如改用一樣強(qiáng)度的紅外線照射，驗(yàn)電器指針也一定會(huì)張開(kāi)一定角度D假如改用一樣強(qiáng)度的紫外線照射，驗(yàn)電器指針也一定會(huì)張開(kāi)一定角度13如圖，用一定頻率的單色光照射光電管時(shí)，電流表指

10、針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么 A電源右端應(yīng)為正極B流過(guò)電流表G的電流大小取決于照射光的頻率C流過(guò)電流表G的電流方向是a流向bD普朗克解釋了光電效應(yīng)并提出光子能量E=h14用如下圖裝置做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，下述正確的選項(xiàng)是 A光電效應(yīng)現(xiàn)象是由愛(ài)因斯坦首先發(fā)現(xiàn)的B實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提醒了光具有波動(dòng)性C實(shí)驗(yàn)中，光電子從鋅板逸出，驗(yàn)電器帶正電D實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)用可見(jiàn)光照射鋅板，也能發(fā)生光電效應(yīng)15用某單色光照射金屬外表，金屬外表有光電子飛出假設(shè)照射光的頻率增大，強(qiáng)度減弱，那么單位時(shí)間內(nèi)飛出金屬外表的光電子的 A能量增大，數(shù)量增多 B能量減小，數(shù)量減少C能量增大，數(shù)量減小 D能量減小，數(shù)量增多16如圖1所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)

11、用光子能量為5 eV的光照射到光電管上時(shí)，測(cè)得電流計(jì)上的示數(shù)隨電壓變化的圖象如圖2所示。那么光電子的最大初動(dòng)能為_(kāi)J，金屬的逸出功為_(kāi)J。參考答案1D【解析】由題圖可知，該光源發(fā)出的光的波長(zhǎng)大約在50 nm到440 nm之間，而三種材料中，極限頻率最小的鉑的極限波長(zhǎng)是196 nm，大于50 nm，所以該光源能使三種材料都產(chǎn)生光電效應(yīng)。2A【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hvW0得，光強(qiáng)度不影響光電子的最大初動(dòng)能，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)；光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于極限頻率，與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)；入射光的強(qiáng)度影響單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，光的強(qiáng)度減弱，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子數(shù)目減少，

12、故BCD錯(cuò)誤，A正確。3. D. A、根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，EK=h-W，可知，當(dāng)入射頻率進(jìn)步2倍時(shí)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能大于原來(lái)的兩倍；與照射的時(shí)間無(wú)關(guān)故A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤；C、根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，EK=h-W=hc-W，當(dāng)入射光波長(zhǎng)增大為原來(lái)的2倍時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能減小故C錯(cuò)誤；D、當(dāng)入射光強(qiáng)度增大為原來(lái)的2倍時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)的光子數(shù)是原來(lái)的2倍，所以單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目也增大為原來(lái)的2倍故D正確4B【解析】根據(jù)光電效應(yīng)的條件>0，要產(chǎn)生光電效應(yīng)，必須用能量更大，即頻率更高的粒子，能否發(fā)生光電效應(yīng)與光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無(wú)關(guān)，X射線的頻率大于紫外線的頻率，故A、C、D錯(cuò)誤

13、，B正確。5D【解析】光電效應(yīng)反映光的粒子性，故A錯(cuò)誤；根據(jù)E=hv，可知：光子的能量與光的頻率成正比，故B錯(cuò)誤；牛頓的“微粒說(shuō)認(rèn)為光是一種實(shí)物粒子，而愛(ài)因斯坦的“光子說(shuō)認(rèn)為光是一種量子化的物質(zhì)，麥克斯韋的電磁說(shuō)與愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)，光既具有波動(dòng)性又具有粒子性，故具有波粒二象性，故C錯(cuò)誤；由愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)：光在空間傳播時(shí)，是不連續(xù)的，是一份一份的，每一份光叫做一個(gè)光子，故D正確。7. DA、金屬的逸出功是由金屬自身決定的，與入射光頻率無(wú)關(guān)，其大小W=h，故A錯(cuò)誤B、根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=h-W，可知光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光的頻率成線性關(guān)系故B錯(cuò)誤C、要有光電子逸出，那么光電子

14、的最大初動(dòng)能Ekm0，即只有入射光的頻率大于金屬的極限頻率，即0時(shí)，才會(huì)有光電子逸出故C錯(cuò)誤D、根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=h-W，可知：k=Ekmv=h，故D正確；8A【解析】逸出功W=hv0，知極限頻率越大，逸出功越大，故A正確。光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤。在光電效應(yīng)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，而入射光越強(qiáng)，光電流的飽和值越大，故C錯(cuò)誤。根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hvW0知，光電子的最大初動(dòng)能隨著照射光頻率的增大而增大，而光電子數(shù)目與光強(qiáng)有關(guān)，故D錯(cuò)誤。9B【解析】第一次能發(fā)生光電效應(yīng)，第二次不能發(fā)生光電效應(yīng)，得知能使金屬發(fā)

15、生光電效應(yīng)的光不能透過(guò)普通玻璃，使金屬板產(chǎn)生光電效應(yīng)的是弧光燈中的紫外線，因?yàn)樽贤饩€不能透過(guò)普通玻璃。10A【解析】發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，與入射光的強(qiáng)度、光照時(shí)間無(wú)關(guān)，所以光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故A正確，B錯(cuò)誤。根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hvW0，可知入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，頻率越高，光電子的最大初動(dòng)能越大，與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤。根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hvW0，可知入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，頻率越高，光電子的最大初動(dòng)能越大，但不是成正比，故D錯(cuò)誤。11D【解析】光子的能量與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只與光的頻率有關(guān)，光子的最大初動(dòng)能與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)

16、，隨著入射光的頻率增大而增大，故A錯(cuò)誤；每種金屬都有自己的極限頻率，故B錯(cuò)誤；金屬內(nèi)的每個(gè)電子一次只能吸收一個(gè)光子，而且是不能積累的，故C錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知，當(dāng)入射光光子的能量小于金屬的逸出功時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確。12C【解析】驗(yàn)電器的鋁箔張開(kāi)一個(gè)角度，說(shuō)明可見(jiàn)光照射到鋅板，有光電子出來(lái)，能使鋅板帶正電，所以驗(yàn)電器指針帶正電，故A正確，B正確。紅外線的頻率小于可見(jiàn)光的頻率，假如改用一樣強(qiáng)度的紅外線照射，不一定發(fā)生光電效應(yīng)，那么驗(yàn)電器指針不一定會(huì)張開(kāi)一定角度，故C錯(cuò)誤；紫外線的頻率大于可見(jiàn)光的頻率，假如改用一樣強(qiáng)度的紫外線照射，驗(yàn)電器指針也一定會(huì)張開(kāi)一定角度，故D正確。1

17、3. C.分析 當(dāng)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，假設(shè)要使電路中有電流，那么需要加一個(gè)正向的電壓，或反向的電壓比較小，使電阻可以到達(dá)負(fù)極通過(guò)電子的流向判斷出電流的方向流過(guò)電流表G的電流大小取決于照射光的強(qiáng)度解答 解：A、發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電子從光電管右端運(yùn)動(dòng)到左端，而電流的方向與電子定向挪動(dòng)的方向相反，所以流過(guò)電流表G的電流方向是a流向b，所以電源左端可能為正極故A錯(cuò)誤，C正確B、流過(guò)電流表G的電流大小取決于照射光的強(qiáng)度，與光的頻率無(wú)關(guān)；能否產(chǎn)生光電效應(yīng)，是看入射光的頻率故B錯(cuò)誤；D、愛(ài)因斯坦解釋了光電效應(yīng)并提出光子能量E=h故D錯(cuò)誤應(yīng)選：C點(diǎn)評(píng) 此題考察了產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件和影響光電流大小的因素，要知道是愛(ài)因斯坦解釋了光電效應(yīng)并提出光子能量E=h14.C. A、光電效應(yīng)是由赫茲首先發(fā)現(xiàn)的，故A錯(cuò)誤；B、光電效應(yīng)現(xiàn)象提醒了光具有粒子性，故B錯(cuò)誤；C、光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子從鋅板逸出，驗(yàn)電器帶正電，故C正確；