第四章 2. 光电效应-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步学习方案（人教版2019）

第四章原子结构和波粒二象性© 4.某广播电台发射功率为10kW、在空气中 (2)若发射的能量子四面八方视为均匀的， 波长为187.5m的电磁波，则： 试求在离天线2.5km处直径为2m的环 (1)该电台每秒钟从天线发射多少个光子？ 状天线每秒接收的光子个数以及接收 功率。 温 提示 请完成[知能达标训练]作业（十二） 2光电效应 [学业要求] 1.知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律。 2.理解爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题。 3.了解光的波粒二象性。 丫预习案必备知识·问题导学 /通敦材·理知识·素养初成 一、光电效应的实验规律 (3)若当A接负极，K接正极时，保持光照 阅读教材，并回答： 条件不变，逐渐加大两极之间的电压，电流 1.教材节首“问题”实验中验电器指针张开 会怎样变化？ (1)这个现象说明了什么？ (2)这是一种什么现象呢？如何描述？ 小卡+十+十+年年年+★+++年年年中”中卡中++++中年+卡+中++++年年年年*+卡卡++年#年#卡卡+++年年年年卡中+++中中中年中 [概念·规律] 1.光电效应：照射到金属表面的光，能使金属 2.教材图4.2-1实验中 中的 从表面逸出的现象。 (1)按图连接的电路，A、K两端的电压成 2.光电子：光电效应中发射出来的 为正向电压，起到什么作用的呢？不加正 3.光电效应的实验规律 向电压电路中有电流吗？ (1)每种金属都有一个截止频率：当入射光 (2)保持光照条件不变，调节滑动变阻器逐 的频率减小到某一数值y。时，光电流消 渐加大两极之间的电压，电流会怎样变化？ 失，y。称为截止频率。 一 77 ©物理·选择性必修第三册（配RJ版） (2)存在 电流：在光的频率不变的 三、康普顿效应 情况下，入射光越强，饱和电流就越大。这 1.光在介质中与物质微粒相互作用，因而传 表明对于一定频率（颜色）的光，入射光越 播 发生改变，这种现象叫作光的 强，单位时间内发射的光电子数越多。 散射。 (3)存在遏止电压：使光电流减小到0的反 2.在研究石墨对X射线的散射时发现：有些 向电压U。称为遏止电压。 散射波的波长比入射波的波长略大。康普 (4)光电效应具有 :光电效应几乎是 顿认为这是因为光子不仅具有能量，而且 瞬间发生的，从光照射到产生光电流的时间 具有 。 因此康普顿效应也证明了 不超过10-9s。 光具有 4.逸出功：使电子脱离某种金属所做功的 3.光子的动量可以表示为p= 。不同金属的逸出功不同。 四、光的波粒二象性 二、爱因斯坦的光子说与光电效应方程 1.光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有 阅读教材，并回答： 1.本节教材“思考与讨论”，怎样解释？ 2.光电效应和康普顿效应说明光具有 3.光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的 2.发生光电效应时电子从金属中挣脱出来， 具有的动能相同吗？ [自我诊断] 1.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 [概念·规律] 发生光电效应 1.光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一 B.金属表面是否发生光电效应与入射光 份一份的，而且光本身就是由一个个不可 的强弱有关 分割的能量子组成的，频率为y的光的能 C.逸出功的大小与入射光无关 量子为hy,这些能量子被称为 D.光电子的最大初动能与入射光的频率 2.爱因斯坦的光电效应方程 成正比 (1)表达式： =Ek十W。或Ek= -W。。 2.某金属的逸出功为W。,则这种金属的截止 (2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获 频率y。= ,用波长为入的光照射 得的能量是v,这些能量一部分用于克服 金属的表面，光电子的最大初动能E,= 金属的 ,剩下的表现为逸出后电 。(已知普朗克常量为h,光速 子的初动能Ek。 为c) 78 第四章原子结构和波粒二象性© 探究案关键能力·互动探究 /析考点·悟规律·素养提升 探究点一光电效应现象及其实验规律 [交流讨论] 2.光子的能量与入射光的强度：光子的能量 1.光电流为什么会饱和呢？结合图示解释。 即每个光子的能量，其值为e=hv(y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hy与入射光子数n的 乘积，即光强等于nhv。 3.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 2.教材图4.2-1实验中，保持光照条件不变， 值，这个饱和值是饱和光电流。在一定的 对调电源的正负极，电压为0时电流为0 光照条件下，饱和光电流与所加电压大小 无关。 吗？逐渐加大两极之间的电压，到达某一 4.截止频率与遏止电压 临界数值后，电流表读数为什么为零？结 (1)截止频率：能使某种金属发生光电效应 合图示解释。 的最小频率叫做该种金属的截止频率（又 叫极限频率)。不同的金属对应着不同的 极限频率。 (2)遏止电压：使光电流减小到零的反向电 3.加了遏止电压后，如果再增大入射光的强度， 压U。 电路中会有光电流吗？减弱光的强度，遏止电 (3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的 压会减小吗？ 最小值，叫做该金属的逸出功。 5.光电效应几种图像的对比 由图线直接（间 图像名称 图线形状 接)得到的物理量 ①极限频率：图线 [归纳总结] 最大初动 与v轴交点的横坐 1.光子与光电子：光子指光在空间传播时的 能Ex与人 E 标e; 每一份能量，光子不带电；光电子是金属表 射光频率y ②逸出功：图线与 的关系图 0 Ek轴交点的纵坐 面受到光照射时发射出来的电子，其本质 线，方程E -E 标的值W。=E: 是电子，光照射金属是因，产生光电子 =hv-Wo ③普朗克常量：图 是果。 线的斜率k=h 79 O物理·选择性必修第三册（配RJ版） 续表 C.图丙是光电流与电压的关系图像，由图 由图线直接（间 像可知在光的颜色不变的情况下，入射 图像名称 图线形状 接)得到的物理量 光越强，饱和光电流越大 D.图丁是光电流与电压的关系图像，由图 颜色不同 ①遏止电压U:图 像可知电压越高则光电流越大 即入射光 线与横轴的交点； 的频率y不 ②饱和光电流Im: 例2（多选）关于光电效应的实验规律， 同时，光电 电流的最大值； 下列说法正确的是 () 流与电压 -U。0U6 ③最大初动能： A.当某种色光照射金属表面时，能产生光 的关系 Ekm=eUe 电效应，则入射光的频率越高，产生的 光电子的最大初动能越大 ①截止频率：图 B.当某种色光照射金属表面时，能产生光 线与横轴的交点； 电效应，则入射光的强度越大，产生的 ②遏止电压U:随 光电子数越多 入射光颜率的增 截止电压 U.t C.同一频率的光照射不同金属，如果都能 大而增大； U。与入射 ③普朗克常量h: 产生光电效应，则逸出功大的金属产生 光频率y的 等于图线的斜率 的光电子的最大初动能也越大 关系图线 0 与电子电荷量的 D.对于某种金属，入射光的波长必须小于 乘积，即h=ke。 某一极限波长，才能产生光电效应 (注：此时两极之 O核心素养·思维升华 间接反向电压) 在学习光电效应时，应明白当光子照射到金 例1（多选）如图所示，甲、乙、丙、丁是关 属表面时，它的能量可以被金属中的某个电子全 于光电效应的四个图像，以下说法正确 部吸收。电子吸收光子的能量后，动能立刻增 加。入射光频率越高，光子能量越大，电子获得 的是 的动能也越大。若电子获得的动能足够大，就可 以克服金属内部原子核对它的引力，从金属表面 逃逸出来，成为光电子。 ○针对训练 甲 1.图甲是“探究光电效应”的实验电路图，光 强光（黄） 黄光 弱光（黄） 蓝光 电管遏止电压U。随入射光频率y的变化 规律如图乙所示。下列判断正确的是 U。0 01Ua0 丙 A.图甲是遏止电压U.与入射光频率y的 窗口 光束 关系图像，由图像可求得普朗克常量 U =会 B.图乙是光电子最大初动能与入射光频 率关系图像，由图像可知实线对应金属 的逸出功比虚线的小 80 第四章原子结构和波粒二象性© A.入射光的频率y不同时，遏止电压U。 C.图甲所示电路中，当电压增大到一定数 不同 值时，电流表的示数将达到饱和电流 B.入射光的频率y不同时，U。v图像的斜 D.只要入射光的光照强度相同，光电子的 率不同 最大初动能就一定相同 探究点二 光电效应方程的理解和应用 [交流讨论] ②如果克服吸引力做功最少为W。,则电子 1.发生光电效应一定要用不可见光吗？ 离开金属表面时动能最大为Ek,根据能量 守恒定律可知：Ek=hv一W。。 (3)光电效应方程包含了产生光电效应的 条件。 2.在光电效应中，只要光强足够大，就能发生 若发生光电效应，则光电子的最大初动能 光电效应吗？ 必须大于零，即Es=hv-W。>0,亦即h> >必=，-恰好是光电效 应的截止频率。 3.不同频率的光照射到同一金属表面发生光 (4)Ey曲线。如图所示是光电子最大初 电效应时，光电子的初动能是否相同？ 动能E,随入射光频率y变化的曲线。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。 4.光电子的最大初动能与入射光的频率成正 比吗？ 2.光电效应规律中的两条线索、两个关系 [归纳总结] (1)两条线索 1.光电效应方程Ek=hy一W。的四点理解 强度—决定着每秒钟 (1)式中的E是光电子的最大初动能，就 照射光 光源发射的光子数 频率—决定着每个 某个光电子而言，其离开金属时剩余动能 光子的能量e=hv 每秒钟逸出的光电子数 大小可以是0~E,范围内的任何数值。 光电子 决定着光电流的大小 (2)光电效应方程实质上是能量守恒方程。 光电子逸出后的最大初动能)m3 ①能量为e=hy的光子被电子吸收，电子 (2)两个关系：光强光子数目多→发射光 把这些能量的一部分用来克服金属表面对 电子多→光电流大。 它的吸引，另一部分就是电子离开金属表 光子频率高→光子能量大→产生光电子的 面时的动能。 最大初动能大。 81 ©物理·选择性必修第三册（配RJ版） 例3（多选）(2024·辽宁卷)X射线光电 A.若仅增大该单色光入射的强度，则光电 子能谱仪是利用X光照射材料表面激发 子的最大初动能增大，电流表示数也 出光电子，并对光电子进行分析的科研仪 增大 器，用某一频率的X光照射某种金属表 B.增大入射光的频率，金属的逸出功变大 C.保持频率不变，当光强减弱时，发射光 面，逸出了光电子，若增加此X光的强 电子的时间将明显增加 度，则 D.若滑动变阻器滑片左移，则电压表示数 A.该金属逸出功增大 减小，电流表示数增大 B.X光的光子能量不变 2.在例题中若加正向电压，当用波长为入的 C.逸出的光电子最大初动能增大 光照射到阴极K上时，电流表中有电流通 D.单位时间逸出的光电子数增多 过，则 () 例4（多选）现用某一 A.若将该入射光强度减小一半，电流表中 频率为y的光照射在阴 的电流可能为零 极K上，阴极材料极限频 B.若增加光电管两端电压，电流表中的电 率为。，如图所示，调节 流可能先增大后不变 滑动变阻器滑片的位置， C.若将电源极性反接，电流表中的电流一 当电压表示数为U时，电流表示数恰好为 定为零 D.若换用波长为入(a>入)的光照射阴极K, 零。电子电荷量的大小为e,普朗克常量 电流表中的电流一定为零 为h,下列说法正确的是 ( ) 。针对训练 A.若入射光频率变为原来的2倍，则遏止 2.(多选)如图所示，用频率为和2的甲、 电压为20+g 乙两种单色光分别照射同一光电管，对应的 B.若人射光频率变为原来的3倍，则光电 遏止电压分别为U1和U2。已知4<，则 子的最大初动能为2hy 窗口 C.保持滑动变阻器滑片位置不变，若入射 光束 光频率变为原来的3倍，则电子到达A 极的最大动能为2hy D.入射光频率为，若改变电路，加大小为 U的正向电压，电子到达A极的最大动 能为2eU A.遏止电压U1<U ●变式 B.用甲、乙光分别照射时，金属的极限频 1.在例题中，若加正向电压，闭合开关，滑片 率不同 处于滑动变阻器中央位置，当一束单色光 C.增加乙光的强度，遏止电压U,不变 照到此装置的金属表面K时，电流表有示 D.滑动变阻器滑片P移至最左端，电流表 数，下列说法正确的是 仍然有示数 82 第四章原子结构和波粒二象性© 探究点三 光的波粒二象性 1.光的波粒二象性的理解 (2)光子和电子、质子等实物粒子一样具有 实验基础 表现 说明 能量和动量，个别光子产生的效果往往显 (1)光的波 示出粒子性，如光子与电子的作用是一份 (1)光子在空间 动性是光 一份进行的，这些都体现了光的粒子性。 各点出现的可能 子本身的 (3)对不同频率的光，频率低、波长长的光，波 性大小可用波动 一种属性， 动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子 规律来描述； 不是光子 性特征显著。 光的波 干涉和 (2)足够能量的 之间相互 动性 衍射 光（大量光子）在 作用产 (4)光子的能量e=hv,动量p= ，能量e 传播时，表现出 生的： 波的性质； 和动量p是描述物质的粒子性的重要物 (2)光的波 (3)波长长的光容 动性不同 理量，波长入或频率y是描述物质的波动 易表现出波动性 于宏观观 性的典型物理量，它们通过普朗克常量h 念的波 联系在一起，揭示了光的粒子性和波动性 (1)当光同物质发 之间的密切联系，说明了光的波动性和粒 生作用时，这种作 (1)粒子的 子性组成一个有机的整体，相互间并不是 用是“一份一份” 含义是“不 独立存在的。 进行的，表现出粒 连续”“一份 光电效应、 例5下列有关光的波粒二象性的说法， 光的粒 子的性质； 一份”的： 康普顿 子性 (2)少量或个别 (2)光子不 正确的是 效应 光子容易显示出 同于宏观 A.有的光是波，有的光是粒子 光的粒子性： 观念的 B.光子与电子是同样的一种粒子 (3)波长短的光， 粒子 C.光的波长越长，其波动性越显著；波长 粒子性显著 越短，其粒子性越显著 2.光的波粒二象性 D.大量光子的行为往往显示出粒子性 (1)大量光子产生的效果显示出波动性，比 。针对训练 如在干涉、衍射现象中，如果用强光照射， 3.有关光的本性，下列说法正确的是() 在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动 A.光既具有波动性，又具有粒子性，两种 性体现了出来；个别光子产生的效果显示 性质是不相容的 出粒子性，如果用微弱的光照射，在屏上就 B.光的波动性类似于机械波，光的粒子性 只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒 类似于质点 子性得到充分体现；但是如果微弱的光在 C.大量光子只具有波动性，个别光子只具 照射时间加长的情况下，在感光底片上的 有粒子性 光点分布又会出现一定的规律性，倾向于 D.由于光既具有波动性，又具有粒子性， 干涉、衍射的分布规律。这些实验，为人们 无法只用其中一种去说明光的一切行 认识光的波粒二象性提供了良好的依据。 为，只能认为光具有波粒二象性 83 ©物理·选择性必修第三册（配RJ版） 丫提升案随堂演练·基础落实 /夯基础·提技能·素养达成 1.利用光电管研究光电效应实验如图所示， 3.(2024·九省联考)用频率分别为1和2 用频率为y的可见光照射阴极K,电流表 的单色光A和B照射两种金属C和D的 中有电流通过，则 表面。单色光A照射两种金属时都能产 生光电效应现象；单色光B照射时，只能 使金属C产生光电效应现象，不能使金属 D产生光电效应现象。设两种金属的逸出 功分别为W。和W。,则下列选项正确的是 () A.用紫外线照射，电流表不一定有电流 A.>vWc>WD 通过 B.v>vWc<Wp B.用红光照射，电流表一定无电流通过 C.v<v,Wc>Wp C.用频率为v的可见光照射K,当滑动变 D.v<vWc<Wp 阻器的滑片移到A端时，电流表中一定 4.某种复色光由红、蓝两种颜色的光组成，其 无电流通过 光强度与波长的关系如图甲所示，红光范 D.用频率为y的可见光照射K,当滑动变 围的光强度比蓝光范围的光强度大很多。 阻器的滑片向B端滑动时，电流表示数 某学生以此光照射某一金属，进行光电效 可能不变 2.图甲是研究光电效应规律的实验装置图， 应实验，发现皆可产生光电子，如图乙所 示。设可变直流电源的电压为U时测得 用绿光照射阴极K,实验测得电流I与电势 差UK满足图乙所示规律，电子的电荷量约 的光电流为I,测得多组数据，则下列图像 为1.6×101C,关于该实验说法正确的是 中该实验所测得的-U关系可能正确的是 ( ( 1.2 1.0 ↑IuA 送0.8 0.64- 0.6 0.4 0.2 -0.60 UAK/V 0.0 甲 400 500 600 700 800 波长/m A.如果用红光照射该光电管，一定会发生 甲 光电效应 B.每秒钟阴极逸出的光电子数约为4× 1012个 C.光电子的最大初动能为0.64eV P D.如果增大绿光的光照强度，饱和电流不 可变直流电源 会改变 乙 84 第四章原子结构和波粒二象性© (1)求出阴极K发生光电效应的极限 频率； (2)当用光子能量为7.0eV的紫外线持续 照射光电管的阴极K时，测得饱和电流为 0.32uA,求阴极K单位时间发射的光电 子数。 U 5.通过某光电管的光电流与两极间电压的关 系如图所示，当用光子能量为4.5eV的蓝 光照射光电管的阴极K时，对应图线与横 轴交点U1=-2.37V。(普朗克常量h= 6.63×1034J·s,电子电荷量e=1.6× 10-19C。以下计算结果保留2位有效 数字) 提示 请完成[知能达标训练】作业（十三）】 3 原子的核式结构模型 [学业要求] 1.知道电荷是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍。 2.领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义。 3.了解α粒子散射实验原理和实验现象。 4.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容。 5.知道原子和原子核大小的数量级，原子核的电荷数。 丫预习案必备知识·问题导学 /通教材·理知识·素养初成 一、阴极射线 了其带 电，组成阴极射线的粒子 1.产生：在研究气体导电的玻璃管内有 称为 和 两极，当在两极间加 2.电子电荷的精确测定是在1909年至1913 上一定电压时， 极便发出一种射 年间由 通过著名的“油滴实验”做 线，这种射线就被称为阴极射线。 出的。该实验更重要的发现是电荷是量子 2.阴极射线的特点：碰到 就使其上 化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数 出现淡淡的荧光。 二、电子的发现 倍。电子电荷的值为e= C, 1.1897年，J.J.汤姆孙在研究阴极射线时， 从实验测得的比荷及e的数值，可以确定电 测出了阴极射线粒子的 ,并确定 子的质量m。= kg。 85提升案 随堂演练·基础落实 探究案 关键能力·互动探究 1.AC 根据梭镜散射实验得,太阳光是由各种单色光组 探究点一 成的复合光,故选项A正确;根据能量子的概念得,光 [交流讨论] 的能量与它的频率有关,而频率又等于光速除以波长, 1.答案:在一定的光照情况下,产生的光电子数量是一定 由于红光波长最长,紫光波长最短,可以得出各单色光 的。电压比较小时,光电子往任何方向运动的都有,只 中能量最强为紫光,能量最弱为红光,即选项B、D错 有一部分会打到A板;电压增大之后,如果所有从K极 误,C正确。 逸出的光电子都打到了A板,光电流就饱和。 2.A 由黑体实验规律知温度越高,辐射越强,且最大强 2.答案:U一0时,I去0,因为电子有初 度向波长小的方向移动,A对,B、C、D错。 速度;加反向电压,如图所示:光电 子所受电场力方向与光电子速度 3.A 因只要每秒有6个绿光的光子射入膛孔,眼睛就能 察觉。所以察觉到绿光所接收的最小功率P一E,式中 方向相反,光电子做减速运动。若 2m。②-eU,则I-0,式中U.为 遏止电压。 E=6e,又:=hv=h 速率最大的是v。 3.答案:实验表明:对于一定颜色(频率)的光,无论光的强 6.63×10-34×3×108 W-2.3×10-18W,故A正确。 弱如何,遏止电压是一样的,光的频率v改变时,遏止电 530X10-9 压也会改变。光电子的能量只与人射光的频率有关,与 4.解析 (1)每个能量子的能量 人射光的强弱无关。 -hv-h6.63X10-343×10* 1= [例1] [解析] 根据光电效应方程结合动能定理可知 187.5 1 eU.-E.-hv-W-hv-hv。 1.06×10-27J. 则每秒钟电台发射上述波长的光子数 N-P_10×1 #-e,故A正确;根据爱因斯坦光电效应方程可知 “1.06X10-2(个)=1031(个)。 2a (2)设环状天线每秒钟接收的光子数为n个,以电台发 E.一hv一W,纵轴截距的绝对值表示逸出功,则实线对 射天线为中心,则半径为R一2.5km的球面积S= 应金属的逸出功比虚线大,故B错误;饱和光电流由入 4nR?,而环状天线的面积S一xr?, 射光的强度决定,同一束光,即光的颜色不变的情况下, 入射光越强,光子数越多,饱和光电流越大,故C正确; 所以n__#} 4#XN-4xi10-23个, 分析图丁可知,当达到饱和光电流以后,增加光电管两 端的电压,光电流不变,故D错误。 P-4x10_4W。 [答案] AC 答案(1)1031个(2)4×1023个4×10-4W [例2] [解析] 由光电效应实验规律知,对于某种金 2 光电效应 属,其逸出功是一个定值,当照射光的频率一定时,光子 的能量是一定的,产生的光电子的最大初动能也是一定 预习案 必备知识·问题导学 的,若提高照射光的频率,则产生的光电子最大初动能 一、1.答案:(1)(2)略 也将增大,要想使某种金属发生光电效应,必须使照射 2.答案:(1)使电子向A极加速 有 光的频率大于其截止频率v,因刚好发生光电效应时, 光电子的初动能为零,有ho-W,所以vyo-W,又yo- (2)电流增大到一定值不再增大 W (3)电流可减小到0 [概念·规律] 1.电子 2.电子 3.(2)饱和 (4)瞬时性 4.最小值 应,同一频率的光照射到不同金属上时,因各种金属的 二、1.答案:温度不很高时,电子不能大量逸出,是因为受 逸出功不相同,产生的光电子的最大初动能也不相同, 到原子核的引力作用,电子要从金属中挣脱出来,必须 逸出功越小,电子摆脱金属的束缚也越容易,电子脱离 克服这个引力做功。 金属表面时的初动能越大,若照射光的频率不变,对于 2.答案:光照射到金属表面时,光子的能量全部被电子 特定的金属,增加光强,不会增加光电子的最大初动能, 吸收,电子吸收了光子的能量,可能向各个方向运动, 因频率不变时,入射光的光子能量不变,但由于光强的 需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量, 增加,入射光的光子数目增加,因而产生的光电子数目 剩余部分为光电子的初动能;只有金属表面的电子直 也随之增加。故选ABD。 接向外飞出时,只需克服原子核的引力做功,才具有最 [答案]ABD 大初动能。光电子的初动能小于或等于光电子的最大 [针对训练] 初动能。 1.A 根据Em一h-W。,可知入射光的频率不同时,电 [概念·规律] 1.光子 2.(1)h h(2)逸出功 可见入射光的频率v不同时,遏止电压U。不同,A项正 四、1.波动性 2.粒子性 3.波粒二象性 [自我诊断] 光的频率v无关,B项错误;题图甲所示电路中,必须把 电源正负极反接,才能用来验证光电流与电压的关系, 1.C 即当电压增大到一定数值时,电流表的示数变为零, C项错误;根据Ekm一h-W。可知,光电子的最大初动 能与入射光的光照强度无关,D项错误。 18 / 探究点二 为表现出波动性,个别光子的行为表现出粒子性。光的 [交流讨论] 波长越长,衍射性越好,即波动性越显著;光的波长越 1.答案:不一定。发生光电效应的照射光,可以是可见光 短,其光子的能量越大,个别或少数光子的作用就足以 也可以是不可见光,只要入射光的频率大于极限频率就 引起光接收装置的反应,所以其粒子性就很显著,故选 可以了。 项C正确,A、B、D错误。 2.答案:不能。能不能发生光电效应由入射光的频率决 [答案]C 定,与入射光的强度无关。 [针对训练] 3.答案:由于同一金属的逸出功相同,而不同频率的光的 3.D 光既具有波动性,又具有粒子性,但它又不同于宏 光子能量不同,由光电效应方程可知,发生光电效应时, 观观念中的机械波和粒子。波动性和粒子性是光在不 逸出的光电子的初动能是不同的。 同情况下的不同表现,是同一客体的两个不同侧面、不 4.答案:不成正比。光电子的最大初动能随入射光频率的 同属性,我们无法用其中的一种去说明光的一切行为, 增大而增大,但不是正比关系。 只能认为光具有波粒二象性。故正确答案为D。 [例3] [解析] 金属的逸出功是金属的自身固有属性, 提升案 随堂演练·基础落实 仅与金属自身有关,增加此X光的强度,该金属逸出功 1.D 因紫外线的频率比可见光的频率高,所以用紫外线 不变,故A错误;根据光子能量公式一hv可知增加此 照射时,电流表中一定有电流通过,选项A错误;因不 X光的强度,X光的光子能量不变,故B正确;根据爱因 知阴极K的截止频率,所以用红光照射时,不一定发生 斯坦光电方程Em一h一W。,可知逸出的光电子最大 光电效应,所以选项B错误;即使UAk一0,电流表中也 初动能不变,故C错误;增加此X光的强度,单位时间 可能有电流通过,所以选项C错误;当滑片向B端滑动 照射到金属表面的光子变多,则单位时间逸出的光电子 时,UAx增大,阳极A吸收光电子的能力增强,光电流会 数增多,故D正确。 增大,直至达到饱和电流。若在滑动前,电流已经达到 [答案]BD 饱和电流,那么即使增大UAk,光电流也不会增大,所以 [例4] [解析] 根据光电效应方程可得Em一hv一hvo, 选项D正确。 当电压表示数为U时,电流表示数恰好为零,根据动能 2.B 绿光的频率超过了极限频率,但红光频率低于绿光, 定理可得eU一Ekm,若入射光频率变为原来的2倍,则 不一定能发生光电效应,A错误;由题图乙知,饱和电流 有Em'-2hv一hv。设遏止电压变为U,则有e= 为0.64uA,则一秒内逸出的光电子数约为n一 1.6410-1个-4×1012个,B正确;由题图乙知,遇止 0.64X10-6 变为原来的3倍,则有E"-3hv-hv。-2hv+eU,故B 电压为0.6V,则最大初动能为0.6eV,C错误;增大光 错误;保持滑动变阻器滑片位置不变,若入射光频率变 照强度,单位时间逸出的光电子数增加,饱和电流也会 为原来的3倍,则电子到达A极的最大动能为E 增大,D错误。 Ekm"-eU-2hv+eU-eU-2hv,故C正确;入射光频率 3.B 单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象 为v,若改变电路,加大小为U的正向电压,电子到达A 单色光B照射时,只能使金属C产生光电效应现象,根 极的最大动能为E.'一Em+eU-2eU,故D正确 据光电效应条件知,单色光A的频率大于单色光B的 [答案]ACD 频率vv,单色光B照射时,只能使金属C产生光电 [变式] 效应现象,不能使金属D产生光电效应现象,可知金属 1.D 若仅增大该单色光入射的强度,则光电子的最大初 C的逸出功小于金属D的逸出功WcWp,故选B。 动能不变,但单位时间内溢出的光电子数增多,所以光 4.A 蓝光的频率高,由eU一hv一W可知,蓝光的遏止 电流增大,电流表示数增大,故A错误;金属的逸出功 电压比较大,所以在反向电压减小到红光的遏止电 是金属本身的性质,与入射光的频率、入射光的强度无 压前,只有蓝光的光电子辐射出,所以光电流较小, 关,故无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度, 当反向电压达到红光的遏止电压之后,既有红光的 该金属的逸出功都不变,故B错误;发生光电效应不需 光电子发出,又有蓝光的光电子发出,光电流变大, 要时间积累,只要入射光的频率大于极限频率即可,故 故A正确,B、C、D错误。 C错误;若滑动变阻器滑片左移,则光电管上的反向电 5.解析 (1)由题图可得eU.一E 压减小,电压表示数减小,光电流增大,电流表示数增 又根据光电效应方程E.一h一W。 大,故D正确。 联立得v-5.1×10lHz。 2.B (2)根据1-,n-g,得n-2.0×1012个。 [针对训练] 答案(1)5.1×1014Hz 2.ACD 根据eU.一h-hv,结合yv可知,遏止电压 (2)2.0×1012个 U. U,且与光照强度无关,故A、C正确;金属的极限 3 原子的核式结构模型 预习案 频率由金属本身的性质决定,与照射光无关,故B错误; 必备知识·问题导学 滑动变阻器滑片P移至最左端,反向电压为零,电流表 一、1.阴极 阳极 阴 2.玻璃 示数不为零,故D正确。 二、1.比荷 负 电子 探究点三 2.密立根 1.602176634×10-19 [例5] [解析] 一切光都具有波粒二象性,有些行为(如干 9.10938356×10-31 涉、衍射)表现出波动性,有些行为(如光电效应)表现出粒子 三、1.答案:(1)(2)略 性,所以,不能说有的光是波,有的光是粒子。 2.答案:略 光子与电子都是微观粒子,都具有波粒二象性,但电子 [概念·规律] 是实物粒子,有静止质量,光子不是实物粒子,没有静止 2.(1)4(2)金箔 散射 比例 质量;电子是以实物形式存在的物质,光子是以场形式 (4)①原来 ②大角度 大于 (5)核式 存在的物质,所以不能说光子与电子是同样的一种粒 3.质量 运动 子。光的波粒二象性的理论和实验表明,大量光子的行 四、原子序数 质子 中子 质子数 10-10 10-15 19