【创新设计】2013-2014高中物-5.1-光电效应规范训练-鲁科版选修3-5

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鲁科版选修(3-5)第1节《光电效应》word学案

第周第一课时年月日班级姓名学习内容：光电效应学习目标：1、理解光电效应中极限频率的概念。

2、知道光电效应的瞬时性。

3、理解光子说及其对光电效应的解释。

4、理解爱因斯坦光电效应方程并学会解决柬大问题。

课前检测：1、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，这时：A 、锌板带正电，指针带负电；B 、锌板带正电，指针带正电；C 、锌板带负电，指针带正电；D 、锌板带负电，指针带负电。

2、某介质中光子的能量是E ，波长是λ，则此介质的折射率是：（C 为真空中传播的速度）A 、λE/h ；B 、λE/ch ；C 、ch/λE ；D 、h/λE 。

讲与练：（一）光电效应：1、光电效应：在光（包括不可见光）的照射下从物体的现象称为光电效应。

2、光电效应的规律：（1）任何一种金属都有一个 υ0，入射光的频率必须 υ0 ，才能产生光电效应；（2）光电子的最大初动能与入射光的强度 ,只随入射光的频率（3）入射光照射到光电子发射几乎是；（4）发生光电效应时，光电流的强度与入射光强度成 .3、波动说对光电效应解释的困难：（1）金属中的自由电子，由于受到带正电的原子核的吸引，必须从外部获得足够的能量才能从金属中逸出。

按照波动理论，光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无关，因此无论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都能够使电子获得足够的能量产生光电效应。

然而这跟实验结果是直接矛盾的。

极限频率的存在，即频率低于某一数值的光不论强度如何都不能产生光电效应，这是波动理论不能解释的。

（2）波动理论也不能解释光电子的最大初动能只与光的频率有关而与光的强度无关。

（3）产生光电效应的时间之短，也跟波动理论相矛盾，一束很弱的光波照射到物体上时，它的能量分布到大量的原子上，怎么可能在极短的时间内把足够的能量集中到一个电子上面使它从物体中飞出来呢？（二）光子说：1、光子说：在空间传播的光是不连续的，而是，每一份叫一个，光子的能量（h 为普朗克常量）2、光子说可以完全解释光电效应：3、逸出功（W ）：金属表面上的电子逸出时要克服金属原子核的吸引力而做的功。

【创新设计】2013-2014学年高中物理鲁科版选修3-1第3章3-1电流

正极
流
负极
；
(3)在电源内部的电路中，电流的方向是从电源向正极．
负极
流
2．电流是标量定则．
自主学习
，虽有方向，但其运算不符合平行四边形
名师解疑
分类例析
课堂对点演练
活页规范训练
四、电流的大小和单位 1．定义：电荷定向移动时，在单位时间内通过导体任一横截面的
电荷量
． .
q 2．定义式：I＝ t
3．单位 (1)国际单位制单位：安培，符号 A . mA＝
3 (2)常用单位有：mA、μA换算关系为1 A＝ 10
106
μA.
(3)电流的单位“安培”是国际单位制中七个基本单位之一． 4．直流电流：方向不随时间改变的电流．恒定电流：方向和强度都不随时间而改变的电流.
自主学习名师解疑分类例析课堂对点演练活页规范训练
A．自由电子定向移动的速率为v0 I B．自由电子定向移动的速率为v＝ neS C．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c I D．自由电子定向移动的速率为v＝ ne
自主学习
名师解疑
分类例析
课堂对点演练
活页规范训练
解析
关键是理解v和n的物理意义，电流微观表达式中n为
单位体积内的自由电子数，而本题中n为单位长度内的自由电子数，t时间内通过导体某一横截面的自由电子数为长度是vt内的自 q 由电子数，其数量为nvt，电荷量q＝nvte，所以电流I＝＝nev， t I 所以v＝，故正确选项为D. ne
课堂对点演练活页规范训练
物理意义
电流就是由电荷的定向移动形成，电流I ＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率 10－5 m/s

【创新设计】2021-2022学年高二物理鲁科版选修3-5学案与练习：5.1 光电效应

第1讲光电效应[目标定位] 1.了解光电效应和光电效应的试验规律及应用.2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并会用来解决简洁的问题．一、光电效应的产生 1．光电效应现象在光的照射下电子从物体表面逸出的现象称为光电效应，从金属表面逸出的电子叫做光电子． 2．光电效应试验规律(1)每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率，只有当光的频率大于或等于这个最小频率时，才会产生光电效应．(2)产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的电子数与光的强度有关；光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多．(3)从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在10－9s 内发生光电效应．想一想紫外线灯照射锌板，为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度？答案紫外线灯照射锌板，发生光电效应现象，锌板上的电子飞出锌板，使锌板带正电，与锌板相连的验电器也会因而带正电，使得验电器指针张开一个角度．二、光电效应的理论解释1．光子说：光由个数有限、分立于空间各点的光子组成，频率为ν的光子能量为hν. 2．爱因斯坦光电效应方程 (1)表达式：hν＝12W ＋m v 2.(2)各量的意义：hν表示一个光子的能量，W 表示金属的逸出功，12m v 2表示光电子的最大初动能．三、光电效应的应用1．光电开关：把握电路的接通或断开．2．光电成像：原理是利用光电效应将光信号转化成电信号，然后再将电信号转化成光信号．例如：红外线成像．3．光电池：硅半导体太阳电池．想一想电子的最大初动能与入射光的频率成正比吗？答案依据爱因斯坦光电效应方程hν＝W ＋12m v 2，12m v 2与入射光的频率成一次函数关系，并不是正比函数关系.一、光电效应现象1．光电效应的实质：光现象――→转化为电现象． 2．光电效应中的光包括不行见光和可见光．3．光电子：光电效应中放射出来的电子，其本质是电子．例1 一验电器与锌板相连(如图1所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持肯定偏角．图1(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(选填“增大”、“减小”或“不变”)． (2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观看到验电器指针________(选填“有”或“无”)偏转．答案 (1)减小 (2)无解析当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转．当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小．使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外光比黄光的频率还要低，更不行能使锌板发生光电效应．能否发生光电效应与入射光的强弱无关．二、光电效应的试验规律 1．光电效应的三个规律(1)任何一种金属都有一个极限频率νc ，入射光的频率必需大于或等于νc ，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．(2)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关． (3)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9 s. 2．把握三个概念的含义(1)入射光频率打算着能否发生光电效应和光电子的最大初动能． (2)入射光的强度打算着单位时间内放射的光电子数．(3)饱和光电流打算于单位时间内放射的光电子数．3．逸出功使电子脱离某种金属表面所做功的最小值，用W表示，不同金属的逸出功不同．4．光电效应与光的电磁理论的冲突按光的电磁理论，应有：(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．(2)不存在极限频率，任何频率的光都能产生光电效应．(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9 s.例2利用光电管争辩光电效应试验，如图2所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()图2A．用紫外线照射，电流表不肯定有电流通过B．用红光照射，电流表肯定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到M端时，电流表中肯定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向N端滑动时，电流表示数可能不变答案 D解析因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中肯定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的极限频率，所以用红光照射时，不肯定发生光电效应，所以选项B错误；即使U AK＝0，电流表中也有电流，所以选项C错误；当滑动触头向N端滑动时，U AK增大，阳极A吸取光电子的力量增加，光电流会增大，当全部光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大U AK，光电流也不会增大，所以选项D正确．针对训练1入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么() A．从光照至金属表面上到放射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将削减D．有可能不发生光电效应答案 C解析发生光电效应几乎是瞬时的，选项A错误；入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目削减，频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误；入射光子的数目削减，逸出的光电子数目也就削减，故选项C正确；入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D错误．三、光电效应方程的理解与应用1．光电效应方程实质上是能量守恒方程能量为E＝hν的光子被电子吸取，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引做功，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．假如克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为E k，依据能量守恒定律可知：E k＝hν－W0.2．光电效应方程包含了产生光电效应的条件若发生光电效应，则光电子的最大初动能必需大于零，即E k＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>W0h＝νc，而νc＝W0h 恰好是光电效应的极限频率．3．E k－ν曲线如图3所示是光电子最大初动能E k随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．图3例3如图4所示，当开关K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发觉电流表读数不为零．合上电键，调整滑动变阻器，发觉当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为()图4A．1.9 eV B．0.6 eVC．2.5 eV D．3.1 eV答案 A解析由题意知光电子的最大初动能为E k＝eU c＝0.60 eV，所以依据光电效应方程E k＝hν－W0可得W0＝hν－E k＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV.针对训练2如图5所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象，由图象可知()图5A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E答案AB解析题中图象反映了光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系，依据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的极限频率ν0时，光电子的最大初动能E k＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；依据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误．光电效应现象1．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时()A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子答案 C解析当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误．光电效应规律2．用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应．现将该单色光的光强减弱，则下列说法中正确的是() ①光电子的最大初动能不变②光电子的最大初动能减小③单位时间内产生的光电子数削减④可能不发生光电效应A．①③B．②③C．①②D．③④答案 A解析由光电效应规律知，光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功共同打算，与入射光的强度无关，故①对；单位时间内产生的光电子数与入射光的强度成正比，光强减弱，则单位时间内产生的光电子数削减，即③也正确．3．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是()A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射答案 C解析光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、B、D均错误；又因ν＝cλ，所以选项C正确．光电效应方程的理解与应用4．在光电效应试验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消逝C．改用频率小于ν的光照射，肯定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光的强度，单位时间内放射的光电子数增加，则光电流增大，选项A正确；光电效应能否发生与入射光频率有关，与入射光强度无关，选项B错误；改用频率较小的光照射时，假如光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应，选项C错误；光电子的最大初动能E k＝hν－W0，故改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，选项D正确.(时间：60分钟)题组一光电效应的现象及规律1．当用一束紫外线照射装置在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是()A．验电器内的金属箔带正电B．有电子从锌板上飞出来C．有正离子从锌板上飞出来D．锌板吸取空气中的正离子答案AB2．在演示光电效应的试验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯(紫外线)照射锌板时，静电计的指针就张开一个角度，如图1所示，这时()图1A ．锌板带正电，指针带负电B ．锌板带正电，指针带正电C ．若用黄光照射锌板，则可能不产生光电效应现象D ．若用红光照射锌板，则锌板能放射光电子答案 BC解析锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，故锌板带正电，指针上的部分电子被吸引到锌板上发生中和，使指针带正电，B 对，A 错；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都可能不产生光电效应，C 对，D 错．3．用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较弱的太阳光照射该金属，则( ) A ．可能不发生光电效应 B ．逸出光电子的时间明显变长 C ．逸出光电子的最大初动能不变 D ．单位时间逸出光电子的数目变小答案 CD解析由于太阳光含有紫光，所以照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变，又由于光强变弱，所以单位时间逸出光电子的数目变小，C 、D 正确，A 错误；产生光电效应的时间几乎是瞬时的，B 错误． 4．关于光电效应的规律，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10－7 sD ．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答案 D解析由E ＝hν＝h cλ知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，故A 错；由E k ＝hν－W 知，最大初动能由入射光频率打算，与入射光的强度无关，故B 错；发生光电效应的时间一般不超过10－9 s ，故C 错．5.如图2所示，电路中全部元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其缘由可能是( )图2A ．入射光太弱B ．入射光波长太长C ．光照时间太短D ．电源正负极接反答案 BD解析金属存在极限频率，超过极限频率的光照射金属才会有光电子射出．放射的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流．入射光的频率低于极限频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B 正确，A 错误；电路中电源正负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D 正确；光电效应的产生与光照时间无关，C 错误． 6．一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( ) A ．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B ．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加C ．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D ．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加答案 AD解析光电效应的规律表明：入射光的频率打算是否发生光电效应以及发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能的大小．当入射光的频率增加后，逸出的光电子的最大初动能也增加．而增加光的照射强度，会使单位时间内逸出的光电子数增加．故正确选项有A 、D. 题组二光电效应方程及应用7．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k ，下列说法正确的是( ) A ．对于同种金属，E k 与入射光的强度无关 B ．对于同种金属，E k 与入射光的波长成反比 C ．对于同种金属，E k 与入射光的时间成正比 D ．对于同种金属，E k 与入射光的频率成线性关系E ．对于不同种金属，若入射光频率不变，E k 与金属的逸出功成线性关系答案 ADE解析 E k ＝hν－W ＝h cλ－W ，同种逸出功相同，最大初动能与入射光强度无关，与入射光的波长有关但不是反比例函数关系，最大初动能与入射光的频率成线性关系，不同种金属，保持入射光频率不变，最大初动能E k 与逸出功成线性关系．8．用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，依据试验可画出光电子的最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k —ν图线．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功为3.34 eV ，若将二者的图线画在同一个E k —ν坐标系中，则正确的图是( )答案 A解析依据光电效应方程E k ＝hν—W 可知，E k —ν图象的斜率为普朗克常量h ，因此图中两线应平行，故C 、D 错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率．由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率越高，所以A 正确，B 错误．9．已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能E k 跟入射光的频率ν的关系图象如图3中的直线1所示．某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为E 1.若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为E 2，E 2<E 1，关于这种金属的最大初动能E k 跟入射光的频率ν的关系图象应是图中的( )图3 A ．a B ．bC ．cD ．上述三条图线都不正确答案 A解析依据光电效应方程知，E k -ν为一次函数，普朗克常量h 是斜率，h 是确定的值，虽然金属的逸出功不同，但两个E k —ν图象的斜率相同，两个直线平行，同时再利用E k ＝hν－W 0，结合图象E 2<E 1，hν相同，所以W 1<W 2，即直线在纵轴上的截距W 2大，故选A.10．在光电效应试验中，某金属的极限频率对应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该试验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h . 答案hc λ0 hc e ·λ0－λλ0λ解析由题意：W ＝hν0＝h cλ0.又E k ＝h cλ－WE k ＝eU c解得U c ＝hc e ·λ0－λλ0λ.题组三综合应用11．在光电效应试验中，波长为λ1的光恰好能使金属P 发生光电效应，波长为λ2的光恰好能使金属Q 发生光电效应，已知波长λ1>λ2，下列选项A 、B 是两种金属的光电子最大初动能E k 与入射光频率ν的图象；选项C 、D 是用甲光照射金属P 、乙光照射金属Q 的光电流I 与光电管两端电压U 的关系图象，已知甲、乙两束光的频率ν甲>ν乙，则下列选项中正确的是( )答案 AD解析依据光电效应方程E k ＝hν－W 0＝hν－hν0知，图线的斜率表示普朗克常量，依据图线斜率可得出普朗克常量．横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，已知波长λ1>λ2，所以ν1<ν2，因此Q 的横轴截距大，A 正确，B 错误；光电流I 与光电管两端电压U 的关系图象与电压轴交点表示遏止电压，因eU c ＝hνc ，由于两束光的频率ν甲>ν乙，所以P 的遏止电压大，故D 正确，C 错误．12．分别用λ和34λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶3.以h 表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？答案5hc 6λ解析设此金属的逸出功为W ，依据光电效应方程得如下两式：当用波长为λ的光照射时：E k1＝hcλ－W ①当用波长为34λ的光照射时：E k2＝4hc3λ－W ②又E k1E k2＝13③ 解①②③式组成的方程组得：W ＝5hc6λ.13．铝的逸出功为4.2 eV ，现用波长200 nm 的光照射铝的表面．已知h ＝6.63×10－34J·s ，求：(1)光电子的最大初动能； (2)遏止电压；(3)铝的极限频率．答案 (1)3.225×10－19J(2)2.016 V (3)1.014×1015 Hz解析 (1)依据光电效应方程E k ＝hν－W 有E k ＝hc λ－W ＝6.63×10－34×3.0×108200×10－9J －4.2×1.6×10－19 J ＝3.225×10－19 J. (2)由E k ＝eU c 可得U c ＝E k e ＝3.225×10－191.6×10－19 V ≈2.016 V. (3)hνc ＝W 知νc ＝W h ＝4.2×1.6×10－196.63×10－34Hz ≈1.014×1015 Hz.。

【创新设计】2013-2014学年高中物理鲁科版选修3-1第3章

比．
推导
在并联电路中U1＝I1R1，U2＝I2R2，U3＝I3R3…Un＝
InRn，而U1＝U2＝…＝Un，所以有I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I总· R总＝U.
(3)两个特殊关系
① R1 R2 则：U1＝ U，U2＝ U. R1＋R2 R1＋R2 R2 R1 则：I1＝ I，I2＝ I. R1＋R2 R1＋R2
(1)无论串联、并联还是混连，只要其中一个电阻
②
特别提醒
增大，总电阻一定增大；只要其中一个电阻减小，总电阻一定减小． (2)电阻串联起分压作用，电阻并联起分流作用． (3)若并联的支路增多时总电阻将减小．
二、电表的改装与计算
两表改装小量程的表头 G(Ig， Rg)改装成电流表 A
小量程的表头 G(Ig， Rg)改装成电压表 V
的电压表并联在 R1 两端 ( 如图 3 － 4 － 1 所示 ) ，电压表的示数为 8 V，如果把此电压表改接在R2两端，则电压表的示数将( A．小于4 V B．等于4 V C．大于4 V小于8 V D．等于或大于8 V )．
图3－4－1
解析
当电压表接在 R1 两端时，其示数为 8 V，则此时电
比较项目内部电路扩大后量程 R的作用
U 分压
I 分流
R的数值
U R＝－ Rg或 R＝ (n－ Ig
－ Ig Rg I n＝ Ig n－ 1 RRg RA＝或 R＋ Rg IgRg RA＝ I
RV＝ Rg＋ R或电表的总内阻 RV＝ U Ig
特别提醒
(1)无论表头G改装成电压表还是电流表，它的
三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流Ig并不
改变． (2)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头G看成一个电阻Rg即可． (3)改装后电压表的量程指小量程电流表满偏时对应的 R与表头串联电路的电压，改装后电流表的量程指小量程表头满偏时对应的R与表头并联电路的总电流．

鲁科版选修3-5 5.1 光电效应学案

第1节光电效应学案学习目标：1.知道什么是光电效应及其实验现象．2.知道光子说和爱因斯坦光电效应方程，能够利用它解释光电效应实验现象．根底知识：一、光电效应的产生1．光电效应现象：在物理学中，在光的照射下电子从物体外表逸出的现象．2．光电效应的实验规律(1)发生的条件：每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率．只有当光的频率大于或等于这个最小频率时，才会产生光电效应．当光的频率小于这个最小频率时，即使增加光的强度或照射时间，也不能产生光电效应．(2)与光的强度的关系：产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多．(3)发生光电效应所需的时间：从光照射到金属外表至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在10－9s内发生光电效应．二、光电效应的理论解释1．光子说：看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光子组成的，每一个光子的能量为hν．光在发射和吸收时能量是一份一份的．2．光电效应方程(1)表达式：hν＝W＋12m v2．(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一局部用于从金属外表逸出时做功，剩下的表现为电子逸出后的最大初动能．三、光电效应的应用1．光电开关．2．光电成像．3．光电池．重难点理解：一、对光电效应现象的理解1．认识几个概念(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，光电子是金属外表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)光电子的动能与光电子的最大初动能光照射到金属外表时，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局部能量，剩余局部为光电子的初动能；只有金属外表的电子直接向外飞出时，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外表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与入射光子数的乘积．(4)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．(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不是简单的正比关系．二、对光电效应方程的理解与应用1．对光电效应方程E k＝hν－W0的理解(1)式中的E k是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～E k范围内的任何数值．(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程能量为E＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一局部用来克服金属外表对它的吸引，另一局部就是电子离开金属外表时的动能．如果克服吸引力做功最少为W0，那么电子离开金属外表时动能最大为E k，根据能量守恒定律可知：E k＝hν－W．(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件假设发生光电效应，那么光电子的最大初动能必须大于零，即E k＝hν－W>0，亦即hν＞W，ν＞Wh＝νc，而νc＝Wh恰好是光电效应的极限频率．(4)E kmν图线：如下图是光电子最大初动能E km随入射光频率ν的变化图线．这里，横轴上的截距是极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．2．光电效应规律中的两条线索、两个关系(1)两条线索(2)两个关系光强→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→产生光电子的最大初动能大．典例1、如下图，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，那么验电器指针偏角将________(选填“增大〞“减小〞或“不变〞)．(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，那么，假设改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到验电器指针________(选填“有〞或“无〞)偏转．[解析](1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应，有光电子飞出，锌板带正电，将一带负电的金属小球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一局部，锌板正电荷减少，那么验电器指针偏角将变小，注意，验电器与锌板带同种电荷．(2)要发生光电效应，照射光的频率必须高于这种金属的截止频率，而与照射光的强度无关，用黄光照射，验电器指针无偏转，即不能发生光电效应，当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光的低，所以用红外线照射不能发生光电效应，验电器指针无偏转．[答案](1)减小(2)无典例2、在研究光电效应现象时，先后用两种不同色光照射同一光电管，所得的光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如下图，以下说法正确的选项是()A．色光乙的频率小、光强大B．色光乙的频率大、光强大C．假设色光乙的强度减为原来的一半，无论电压多大，色光乙产生的光电流一定比色光甲产生的光电流小D．假设另一光电管所加的正向电压不变，色光甲能产生光电流，那么色光乙一定能产生光电流D[由题中图像可得用色光乙照射光电管时遏止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以色光乙的频率大，光子的能量大．由题中图像可知，色光甲的饱和光电流大于色光乙的饱和光电流，故色光甲的光强大于色光乙的光强，A、B错误；如果使色光乙的强度减半，那么只是色光乙的饱和光电流减半，在特定的电压下，色光乙产生的光电流不一定比色光甲产生的光电流小，C错误；因色光乙的频率大于色光甲的，故另一个光电管加一定的正向电压，如果色光甲能使该光电管产生光电流，那么色光乙一定能使该光电管产生光电流，D正确．]稳固练习：1．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时()A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子2．对光电效应的理解正确的选项是()A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属外表的电子克服原子核的引力而逸出时所需要做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同3．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的外表而产生光电效应，可得到光电子最大初动能E k随入射光频率ν变化的E k－ν图象．钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.24 eV，假设将二者的图线画在同一个E k－ν坐标图中，用实线表示钨、虚线表示锌，那么正确反映这一过程的图是()4．分别用波长为λ和23λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，那么此金属板的逸出功为()A.hc2λB.3hc2λC.3hc4λD.2hλc参考答案：1.C2.BD3.B4.A。

鲁科版高中物理选修3-55.1光电效应同步练习(含答案解析)(1)

高中物理学习材料（灿若寒星**整理制作）5.1 光电效应同步练习1．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是()A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波B．温度越高，物体辐射的电磁波越强C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色解析：一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，A错误，B正确；选项C是黑体辐射的特性，C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误。

答案：B2．如图1所示，一验电器与锌板用导线相连，用紫外线光源照射锌板时，验电器指针发生了偏转，下列判断正确的是()A．此时锌板带正电B．紫外线越强，验电器的指针偏角越大图1C．改用红外线照射锌板，验电器的指针一定会偏转D．将一不带电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角会减小解析：用紫外线照射锌板，锌板发生了光电效应，即锌板有电子逸出，锌板带正电，A正确；紫外线越强，即单位时间打在锌板上的光子越多，逸出的电子越多，锌板所带的电荷量越多，验电器的指针偏角越大，B正确；由于红外线的频率比紫外线的频率小，因此不一定能发生光电效应，验电器指针不一定会发生偏转，C错误；将一不带电的金属小球与锌板接触，锌板将部分电荷转移给金属小球，验电器指针的偏角将减小，D正确。

答案：ABD3．光子有能量，也有动量，动量p＝hλ，它也遵守有关动量的规律。

如图2所示，真空中，有“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO ′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子)。

当用图2平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始时转动情况(俯视)的下列说法中正确的是( )A ．顺时针方向转动B ．逆时针方向转动C ．都有可能D ．不会转动解析：根据动量定理Ft ＝m v t －m v 0，由光子的动量变化可知黑纸片和光子之间的作用力小于白纸片和光子之间的作用力，所以装置开始时逆时针方向转动，B 选项正确。

《创新设计》2014-2015学年高中物理鲁科版选修3-1对点练习4.3第四章闭合电路欧姆定律和逻辑电路

多用电表测量原理图4－3－61．如图4－3－6所示是把量程为3 mA 的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E ＝1.5 V ，改装后，原来电流表3 mA 刻度处的刻度值定为零位置，则2 mA 刻度处应标为________，1 mA 刻度处应标为________．答案 250 Ω 1 000 Ω解析因为R 内＝E I g ＝1.5 V 3 mA ＝500 Ω，I 1＝E R 内＋R x 1，2 mA ＝ 1.5 V 500 Ω＋R x 1，所以R x 1＝250 Ω.因为I 2＝E R 内＋R x 2，1 mA ＝ 1.5 V 500 Ω＋R x 2，所以R x 2＝1 000 Ω.多用电表的使用和读数2．某同学利用多用电表做了以下实验：(1)使用多用电表测电阻，他的主要实验步骤如下：①把选择开关扳到“×100”的欧姆挡上；②把表笔插入测试插孔中，先把两根表笔相接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零刻度线上；③把两根表笔分别与某一待测电阻的两端相接，发现这时指针偏转较小；④换用“×10”的欧姆挡，随即记下欧姆数值；⑤把表笔从测试笔插孔中拔出后，就把多用电表放回桌上原处，实验完毕．这个学生在测量时已注意到：待测电阻与其他元件和电源断开，不用手碰表笔的金属杆，那么该学生在实验中有哪些操作是错误的？(三个错误)错误一：________________________________________________________________________；错误二：________________________________________________________________________；错误三：________________________________________________________________________.(2)如图4－3－7所示，为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“×100”挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为________Ω；测直流电流时，用的是100 mA的量程，指针所示电流值为________mA；测直流电压时，用的是50 V量程，则指针所示的电压值为________V.图4－3－7答案(1)错误一：换用“×10”的欧姆挡，应该换用“×1 k”的欧姆挡．错误二：换挡后没有进行欧姆调零．错误三：使用完后没有将选择开关转到“OFF”挡或交流电压最高挡．(2)1 7004723.5解析(1)错误一：在用“×100”挡位置测量时，指针偏转较小，说明所测电阻阻值较大，为了减小读数误差，应使指针向右摆动，所以应该换用“×1 k”的欧姆挡位；错误二：换挡后，还要重新进行欧姆调零；错误三：使用多用电表结束后，还要将选择开关转到“OFF”挡或交流电压最高挡．(2)若用“×100”挡测电阻时，指针读数为：17．0×100 Ω＝1 700 Ω若用量程100 mA测直流电流时，读数为：4．7×10 mA＝47 mA若用量程50 V测直流电压时，读数为23.5V题组一多用电表的测量原理1．一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表，调零后用它测量500 Ω的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间．如用它测量一个未知电阻时，指针指在1 mA 处，则被测电阻的阻值为( )A ．1 000 ΩB ．5 000 ΩC ．1 500 ΩD ．2 000 Ω答案 A解析本题主要考查对欧姆表的原理的理解．设欧姆表的内阻为R 内，由欧姆定律知：3×10－3 A ＝E R 内，1.5×10－3 A ＝E R 内＋500 Ω，所以R 内＝500 Ω，E ＝1.5 V ，又1×10－3 A ＝E R 内＋R x，所以R x ＝1 000 Ω.图4－3－82．如图4－3－8是一个将电流表改装成欧姆表的示意图，此欧姆表已经调零，用此欧姆表测一阻值为R 的电阻时，指针偏转至满刻度4/5处．现用该表测一未知电阻，指针偏转到满刻度的1/5处，则该电阻的阻值为( )A ．4RB ．5RC ．10RD ．16R答案 D解析当进行欧姆调零时，根据闭合电路的欧姆定律，此时欧姆表满偏，即I g ＝E R 内，当测量阻值为R 的电阻时，有4I g 5＝E R 内＋R ，设待测电阻阻值为R ′，则有I g 5＝E R 内＋R ′，联立各式即可得到结论．图4－3－93．如图4－3－9所示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流I g ＝300 μA ，内阻R g ＝100 Ω，可变电阻R 的最大阻值为10 k Ω，电池的电动势E ＝1.5 V ，内阻r ＝0.5 Ω，图中与接线柱A 相连的表笔颜色应是________色．按正确使用方法测量电阻R x 的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则R x ＝________ k Ω，若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx ，其测量结果与原结果相比将________(填“变大”、“变小”或“不变”)．答案红 5 变大解析由I ＝E R g ＋R ＋r ＋R x 及I g ＝E R g ＋R ＋r，且指针指中央，I ＝12I g ＝150 μA ，联立解得R x ＝5 k Ω；因欧姆表的内阻变大，同样的电阻值，电流变小，读数变大．题组二多用电表的使用4．甲、乙两同学使用多用电表欧姆挡测同一个电阻时，他们都把选择开关旋到“×100”挡，并能正确操作．他们发现指针偏角太小，于是甲把选择开关旋到“×1 k ”挡，乙把选择开关旋到“×10”挡，但乙重新调零，而甲没有重新调零．则以下说法正确的是( )A ．甲选挡错误，而操作正确B ．乙选挡正确，而操作错误C ．甲选挡错误，操作也错误D ．乙选挡错误，而操作正确答案 D解析在使用多用电表的欧姆挡时一定要先进行欧姆调零，再测量；同时为了减小误差，要尽量使指针指在中间刻度附近，即要合理地选择倍率挡位．5．用多用电表的欧姆挡(×1 k Ω)检验性能良好的晶体二极管，发现多用电表的指针向右偏转的角度很小，这说明( )A ．二极管加有正向电压，故测得电阻很小B ．二极管加有反向电压，故测得电阻很大C ．此时红表笔接的是二极管的正极D ．此时红表笔接的是二极管的负极答案 BC题组三多用电表的测量和读数6．为了测量某一个电阻R x的阻值：某同学先用多用电表粗测其电阻．用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×100”挡位的多用电表测量，发现指针的偏转角度太大，这时他应将选择开关换成欧姆挡“________”挡位(填“×1 000”或“×10”)，然后________________，再次测量电阻R x的阻值，其表盘及指针所指位置如图4－3－10所示，则此段电阻R x的电阻值为________ Ω.测量完毕，断开红、黑表笔，将选择开关指向________．图4－3－10答案×10把红、黑表笔对接进行欧姆调零110“OFF”挡或交流电压最高挡7．用多用电表的欧姆挡测量一未知电阻的阻值，若将选择倍率的旋钮拨至“×100 Ω”的挡时，测量时指针停在刻度盘0 Ω附近处，为了提高测量的精确度，有下列可供选择的步骤：A．将两根表笔短接B．将选择开关拨至“×1 kΩ”挡C．将选择开关拨至“×10 Ω”挡D．将两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数E．调节调零电阻，使指针停在0 Ω刻度线上F．将选择开关拨至交流电压最高挡上将上述步骤中必要的步骤选出来，这些必要步骤的合理顺序是________(填写步骤的代号)；若操作正确，上述D步骤中，指针偏转情况如图4－3－11所示，则此未知电阻的阻值是R x＝________．图4－3－11答案CAEDF160 Ω8．在练习使用多用电表的实验中(1)某同学连接的电路如图4－3－12所示图4－3－12①若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流；②若断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是__________的电阻；③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合电键，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是__________两端的电压．(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，若()A．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大B．测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，重新调零后再进行测量C．选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25 ΩD．欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大答案(1)①R1②R1和R2串联③R2(或电源)(2)D解析(1)①当多用电表选择开关尖端对准直流电流挡时，电流表与R1串联，此时电流表测得的是通过R1的电流．②切断电路，选择开关尖端对准欧姆挡时，测得的是R1和R2的串联总电阻．③选择开关尖端对准直流电压挡，闭合开关，且滑动变阻器的滑片移至最左端时，电阻R1被短路，此时多用电表示数等于电阻R2两端的电压，也等于电源的路端电压．(2)双手捏住两表笔金属杆时，测量值为被测电阻与人体电阻的并联阻值，应偏小，A错误；测量时指针若向左偏离中央刻度过大，应增大倍率，B错误；选择开关对应“×10”倍率时，指针位于20与30正中间时，测量值应小于250 Ω，C错误；电池用时间太久，电动势减小，虽然完成调零，但中值电阻偏小，测量时读数将比真实值偏大，D正确．图4－3－139．(2011·北京高考)用如图4－3－13所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K 和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量：(1)旋动部件________，使指针对准电表的“0”刻线．(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置．(3)将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件______．使指针对准电阻的________(选填“0刻线”或“∞刻线”)．(4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小．为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量．A．将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准答案(1)S(3)T0刻线(4)ADC解析用多用电表测量电阻时，在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上，若指针不在零刻度线上，用螺丝刀小心旋动指针定位螺丝S，使指针对准电流的“0刻线”．然后旋动选择开关K，选择量程，再将两表笔短接，调整调零电阻的旋钮T，使指针对准满偏刻度(即电阻的“0刻线”)，接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，测量被测电阻的阻值．若在测量过程中，发现指针偏转角度过小，表明被测的电阻阻值很大，这时要换用更高倍率的挡位，例如，本题就要从“×100”挡位更换到“×1 k ”挡位.题组四用多用电表检查电路故障图4－3－1410．如图4－3－14所示，电路中有三根导线，其中一根是断的，电源、电阻R 1、R 2及另外两根导线是好的．为了查出断导线，某学生想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a ，再将黑表笔连接在电阻R 1的b 端和R 2的c 端，并观察多用电表指针的示数．下列选项中符合操作规程的是( )A ．直流10 V 挡B ．直流0.5 A 挡C ．直流2.5 V 挡D ．欧姆挡答案 A解析因为被检测的电路为含电源电路，所以选用欧姆挡一定不行．由于电路中电源电动势为6 V ，所以选用直流2.5 V 挡也不安全．估测电路中电流的最大值可能为I m ＝E R 2＝65A ＝1.2 A ，所以选用直流0.5 A 挡也不对，只能选用直流10 V 挡．故正确答案为A.图4－3－1511．如图4－3－15为一电路板的示意图，a 、b 、c 、d 为接线柱，a 、d 与220 V 的交流电源连接，ab 间，bc 间、cd 间分别连接一个电阻．现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b 、d 两点间以及a 、c 两点间的电压均为220 V ，由此可知( )A ．ab 间电路通，cd 间电路不通B．ab间电路不通，bc间电路通C．ab间电路通，bc间电路不通D．bc间电路不通，cd间电路通答案 C解析测量ac时电压为220 V，说明abc这一段电路某点断路，测bd时电压为220 V，说明bcd间某点断路，显然，这两种情况综合的结果便是bc断路．故选C.12．如图4－3－16所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号．在开关闭合后，发现小灯泡不亮．现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点．图4－3－16(1)为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的________挡．在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的________挡．(2)在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明__________________可能有故障．(3)将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤．答案(1)电压欧姆(2)开关或连接点5、6(3)①调到欧姆挡；②将红黑表笔相接，检查欧姆挡能否正常工作；③测量小灯泡的电阻．如果电阻无穷大，表明小灯泡有故障．解析(1)当连接点1、2已接好时，电路中已有电压存在，故需用电压挡来检测电路．当连接点1、2同时断开时，电路中没有电源提供电压，要检测电路故障，只有通过测各段电路的电阻是否异常，故采用欧姆挡．(2)当电路中两点间有电压时，这表明在此两点之外的电路与电源两极是连通的．当测出两点间电压等于电源电压而又确定电路故障是断路引起时，就可以确定断路位置在此两点之间．。

物理：5.1《光电效应》教案(鲁科版选修3-5)

第一节光电效应三维教学目标1、知识与技能（1）通过实验了解光电效应的实验规律。

（2）知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。

（3）了解康普顿效应，了解光子的动量2、过程与方法：经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。

3、情感、态度与价值观：领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

教学重点：光电效应的实验规律教学难点：爱因斯坦光电效应方程以及意义教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备（一）引入新课回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？（多媒体投影，见课件。

）光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。

19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。

然而，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象。

对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。

（二）进行新课1、光电效应实验演示1：（课件辅助讲述）用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。

上述实验说明了什么？（表明锌板在射线照射下失去电子而带正电）概念：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。

发射出来的电子叫做光电子。

2、光电效应的实验规律（1）光电效应实验如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----光电子。

光电子在电场作用下形成光电流。

概念：遏止电压，将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。

当 K、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 Uc 时，光电流恰为0。

Uc称遏止电压。

2013-2014学年高中物理鲁科版选修3-1活页规范训练 2-3含解析

(时间：60分钟)知识点一电势和电势差1．在某电场中,A、B两点间的电势差U AB＝60 V,B、C两点间的电势差U BC＝－50 V,则A、B、C三点电势高低关系是( ）．A．φA＞φB＞φC B．φA＜φC＜φBC．φA＞φC＞φB D．φC＞φB＞φA解析因为U AB＝φA－φB＝60 V＞0，所以φA＞φB,又U BC＝φB－φC ＝－50 V＜0,所以φB＜φC，又U AC＝U AB＋U BC＝60 V＋（－50 V）＝10 V＞0，所以φA＞φC，故φA＞φC＞φB.正确选项为C。

答案C图2－3－112．如图2－3－11所示,电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是( ）．A．电势φA>φB，场强E A>E BB．电势φA〉φB，场强E A〈E BC．将＋q从A点移到B点，电场力做正功D．将－q分别放在A、B两点时具有电势能E p A>E p B解析B处电场线较密，故场强E A〈E B，沿电场线方向电势降低，故φA>φB,A错，B对;对正电荷，由于φA>φB，故E p A>E p B,从A 到B,电势能减小，电场力做正功；对负电荷，φA〉φB，E p A〈E p B，C 对，D错．答案BC知识点二电场力做功与电势能、电势差的关系3．电荷量为q的带电粒子，以初动能E k从两平行金属板的正中央沿垂直于电场线的方向进入在这两板间存在的匀强电场，恰能从带负电金属板边缘飞出来，且飞出时动能变为2E k，若运动过程中仅受电场力作用，则金属板间的电压为( )．A．E k/q B．2E k/qC．E k/2q D．4E k/q解析设两极板间的电压为U，由动能定理得：q·错误!＝2E k －E k得U＝错误!，因此B正确．答案B图2－3－124．如图2－3－12所示，一簇电场线的分布关于y轴对称，O 是坐标原点，M、N、P、Q是以O为圆心的一个圆周上的四个点，其中M、N在y轴上，Q点在x轴上，则（）．A．M点的电势比P点的电势低B．O、M间的电势差小于N、O间的电势差C．一正电荷在O点时的电势能小于在Q点时的电势能D．将一负电荷沿圆弧由M点移到P点，电场力做正功解析由沿电场线方向电势逐渐降低可知φM〈φP，A对,由N→M 电场线逐渐变稀，相同的长度上．电场越强，电势差越大，故U OM 〈U NO，B对．对正电荷，由O→Q电场力做正功，电势能减小,E PO>E PQ，C错．对负电荷由M→P电场力做正功,D对．答案ABD知识点三对公式U＝Ed的理解。

鲁科版高中物理选修3-5同步练测：第五章第一节光电效应.docx

高中物理学习材料桑水制作第一节光电效应建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图1所示，这时（）图1A.锌板带正电，指针带负电B.锌板带正电，指针带正电C.锌板带负电，指针带正电D.锌板带负电，指针带负电2.（上海物理）光电效应的实验结论是：对于某种金属（）A.无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B.无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱，产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大3.在X射线管中,由阴极发射的电子被加速后打到阳极,会产生包括X光在内的各种能量的光子,其中光子能量的最大值等于电子的动能.已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量ℎ、电子电荷量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的（）A.最短波长为ceUℎB.最长波长为ℎceUC.最小频率为eUℎD.最大频率为eUℎ4. (重庆理综)真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为λ1和λ2）制成，极板面积为S，间距为d.现用波长为λ(λ1＜λ＜λ2)的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量Q正比于（）A.dS(λ−λ1λλ1) B.dS(λ2−λλλ2)C.Sd(λ−λ1λλ1) D.Sd(λ2−λλλ2)5.入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（）A.从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B.逸出的光电子的最大初动能将减小C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小D.有可能不发生光电效应6.下列对光子的认识，正确的是（）A.光子说中的光子就是牛顿在微粒说中所说的光电子B.光子说中的光子就是光电效应中的光电子C.在空间传播中的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子桑水D.光子的能量跟光的频率成正比7.对光电效应的解释正确的是（）A.金属内的每一个电子都要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属B.如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所做的最小功，便不能发生光电效应C.发生光电效应时，入射光越强，光子能量就越大，光电子的初动能就越大D.由于不同金属的逸出功是不同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光最低频率也不同8.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子最大初动能E k随入射光频率ν变化的E k−ν图.已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是3.34 eV,若将二者的图线画在同一个E k−ν坐标图中,用实线表示钨，虚线表示锌,则正确反映这一过程的图象是图2所示中的( )图29.关于光电效应，下列说法正确的是（）A.极限频率越大的金属材料逸出功越大B.只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C.从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多10.(江苏高考)研究光电效应规律的实验装置如图3所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生.由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极图3A做减速运动.光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出.当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U0.图4表示光电效应实验规律的图象中，错误的是（）图4二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.在伦琴射线管两极间加6.63×104 V的电压，设从阴极发出的电子的初速度为零，加速到达阳极时具有的动能的10%变为伦琴射线的光子的能量，普朗克常量为 6.63×10-34 J·s，电子电荷量为1.6×10-19 C，伦琴射线的波长为 .12. (上海物理)如图5所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零，用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带电（选填“正”或“负”）；若改用红外线重复以上实验，结果发现验电器指针根本不会偏转，说明金属锌的极限频率红外线的频率（选填“大于”或“小于”）.图5三、计算与简答题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）桑水13.（8分）光具有波动性已被人们所接受,光具有能量,光的能量是连续的还是分立的? 光是否也具有粒子性呢?14.（13分）已知金属铯的极限波长为0.66μm.用0.50μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳?铯金属的逸出功为多少焦耳?15.（13分）一束频率为5×1014 Hz的黄光，以60°的入射角从真空中射入玻璃，其折射角为30°，求黄光在玻璃中的速度、波长和每个光子的能量.16.（14分）在半径r=10 m的球壳中心有一盏功率为P=40 W的钠光灯（可视为点光源），发出的钠黄光的波长为λ＝0.59μm，已知普朗克常量ℎ＝6.63×10-34J·s，真空中光速c=3×108 m/s.试求每秒钟穿过S=1 cm2球壳表面的光子数目.桑水第一节光电效应答题纸得分：一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案二、填空题11． 12.三、计算与简答题1314.1516.桑水第一节光电效应参考答案一、选择题1.B 解析：本题应从光电效应、验电器原理来考虑解答.锌板原来不带电，验电器的指针发生了偏转，说明锌板在弧光灯的照射下发生了光电效应，发生光电效应时，锌板向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器指针亦带正电，故B对.2. AD 解析：能不能发生光电效应，取决于灯光的频率是不是大于极限频率与灯光的强度无关，A对，B错；由E k＝ℎν−W知，灯光频率ν越大，光电子的最大初动能E k就越大，与灯光的强度无关，C错.D 对.3. D 解析：电子被电场加速获得的动能为eU.产生光子能量的最大值E=ℎν=eU.故光子频率的最大值为ν=eUℎ.光子波长的最小值为λ=cν=ℎceU,选项D正确.4.D 解析：由C=QU 可知，Q=CU=εS4πkdU.从金属板钾中打出的光电子的最大初动能E km=ℎcλ−ℎcλ2,当eU=E km时极板上带电荷量最多，联立可知D项正确.5.C 解析：发生光电效应几乎是瞬间的，所以选项A错误.入射光强度减弱，说明单位时间内入射光子数减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子最大初动能也就不变，选项B也是错误的.入射光子数目减少，逸出的光电子数目也减少，可见选项C正确.入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率大于这种金属的极限频率，一定能发生光电效应，故选项D错误.6. CD 解析：根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光的能量子，简称光子，而牛顿的“微粒说”中的微粒指的是宏观世界的微小颗粒，光电效应中的光电子指的是金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，称为光电子，故A、B选项错误而C选项正确.由E=ℎν知光子能量E与其频率ν成正比，故D选项正确.7.BD 解析：按照爱因斯坦光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光强无关.入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大，但要使电子离开金属，需使电子吸收一个光子，因此只要光子的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应.从金属中逸出时，只有在金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小，这个功称为逸出功，不同金属逸出功不同.故正确选项为B、D.8. A 解析：根据爱因斯坦光电效应方程E k=ℎν−W.设极限频率为ν0,则W=ℎν0， E k=ℎν−ℎν0=ℎ(ν−ν0).9. A 解析：由爱因斯坦光电效应方程可知W=ℎν0，所以极限频率越大，逸出功越大，A正确；低于极限频率的光无论强度多大，照射时间多长，都不可能产生光电效应，B错误；光电子的最大初动能还与照射光子的频率有关，C错误；单位时间内逸出光电子个数与光强成正比，与频率无关，D错误.10. B 解析：A选项，反向电压U和频率一定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时间到达阴极A的光电子数与光强也成正比，故光电流i与光强I成正比，A正确.B选项，由动能定理，−qU0=0−E km,又因E km=ℎν−W,所以U0=ℎq ν−Wq，可知截止电压U0与频率ν是线性关系，不是正比关系，故B错误.桑水C选项，光强I与频率ν一定时，光电流i随反向电压的增大而减小，又据光电子动能大小的分布概率及发出后的方向性可知C正确.D选项，由光电效应知金属中的电子对光子的吸收是十分迅速的,时间小于10-9 s,10-9 s后，光强I和频率ν一定时，光电流恒定，故D正确.二、填空题11. 1.875×10-10 m解析：电子在伦琴射线管中加速到阳极所获得的动能E k=eU伦琴射线光子的能量E=ηE k =ℎcλ光子的波长λ=ℎcηE k =ℎcηeU= 6.63×10−34×3.0×1080.1×1.6×10−19×6.63×104m=1.875×10−10 m.12.正大于解析：紫外线照射锌板后，与锌板相连的验电器指针发生明显偏转，可知锌板带电.毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，因此橡胶棒与锌板接触，验电器指针张角变小，说明锌板上的电荷与橡胶棒上的电荷电性相反，由此可判断锌板带正电.金属要发生光电效应，入射光的频率必须大于金属的极限频率，本题中红外线照射锌板.验电器指针不偏转，说明没发生光电效应.因此可判断锌的极限频率大于红外线的频率.三、计算与简答题13.解析：光的能量是分立的，具有量子化特点，光具有粒子性14. 9.6×10-20J 3.0×10-19 J解析：光波的波长越小,频率就越大,光子的能量就越大,反之光子能量就越小.当光子能量等于逸出功时波长最长,所以W=ℎν0=ℎcλ0=6.63×10-34×3×1080.66×10−6J≈3.0×10-19 J.由爱因斯坦光电效应方程12mv02=ℎν−W所以12mv02=ℎcλ−ℎcλ0=6.63×10−34×3×108×(10.50×10−6−10.66×10−6) J≈9.6×10-20 J.15. v=1.732×108 m/s λ=3.5×10-7 m E=3.3×10-19 J16. 9.4×1012个解析：钠黄光的频率ν=cλ＝3×1080.59×10−6Hz=5.1×1014 Hz则一个光子的能量E0＝ℎν=6.63×10-34×5.1×1014 J=3.4×10-19 J 又钠黄灯在t=1 s内发出光能E=Pt=40×1 J＝40 J那么在t=1 s内穿过球壳S=1 cm2的光子能量E1=S·E4πr2=1×10−44×3.14×102×40 J=3.2×10−6 J则每秒钟穿过该球壳1 cm2面积的光子数n=E1E0= 3.2×10−63.4×10−19=9.4×1012（个）.桑水。

《创新设计》2014-2015学年高中物理鲁科版选修3-1对点练习1.1第一章静电场

对物体带电本质的理解图1－1－21．如图1－1－2所示，用起电机使金属球A 带上正电荷，并靠近验电器B ，则( )A ．验电器金箔不张开，因为球A 没有和球B 接触B ．验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了正电荷C ．验电器金箔张开，因为整个验电器都感应出了负电荷D ．验电器金箔张开，因为验电器的下部箔片感应出了正电荷答案 D解析相对于金属球来讲，金属箔片是距离带电体A 较远的一端，根据静电感应规律可知，验电器的两金属箔片都带上了正电荷，而同种电荷相斥，所以金属箔片张开，即D 正确．电荷守恒定律的应用2．有两个完全相同的带电绝缘金属小球A 、B ，分别带有电荷量为Q A ＝6.4×10－9 C 、Q B ＝－3.2 ×10－9 C ，让两个绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少个电子？答案电子由B 球转移到了A 球，转移了3.0×1010个电子解析当两小球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配．由于两小球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两小球带电荷量Q A ′＝Q B ′＝Q A ＋Q B 2＝6.4×10－9－3.2×10－92C ＝1.6×10－9 C. 在接触过程中，电子由B 球转移到A 球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B 球带Q B ′的正电，这样，共转移的电子电荷量为ΔQ B ＝Q B ′－Q B ＝[1.6×10－9－(－3.2×10－9)] C ＝4.8×10－9 C.转移的电子数n ＝ΔQ B e ＝4.8×10－9 C 1.6×10－19 C＝3.0×1010(个)．静电的应用与防护3．专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链，对它的作用下列说法正确的是 ( )A．让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷B．让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意C．由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁链导入大地，从而避免了火花放电D．由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导入大地，从而避免了火花放电答案 C解析在运输柴油、汽油时，由于上下左右颠簸摇摆，造成油和油罐摩擦而产生静电，所以在油罐车尾部装一条拖在地上的铁链能将静电导入大电从而避免静电的积累.题组一对起电的三种方式的理解1．关于摩擦起电现象，下列说法正确的是()A．摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量异种电荷C．摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电答案BD解析摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不同，因而电子可以在物体间转移，若一个物体失去电子，其质子数就会比电子数多，我们说它带正电．若一个物体得到电子，其质子数就会比电子数少，我们说它带负电．使物体带电并不是创造出电荷．图1－1－32．如图1－1－3，在秋冬的干燥天气里，当你在黑暗中脱下含腈纶材料的衣服时，会看到“闪光”，同时听到“啪啪”的声音，对于这一现象的解释，下列说法中正确的是()A．感应起电现象B．接触起电现象C．摩擦起电现象D．电荷中和现象答案 C解析在干燥的天气中脱衣时，外衣与里面的衣服摩擦，使它们带有异种电荷，属于摩擦起电，电荷放电，发出啪啪声．故选C.3．如图1－1－4用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，实验结果如图所示，由此对摩擦起电说法正确的是()图1－1－4A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量不同的电荷C．两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等D．同一物体与不同种类的物体摩擦，该物体所带电荷种类可能不同答案CD解析两物体摩擦时是否得失电子取决于原子对电子的束缚力大小，A错．由于摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电种类一定不同，数量相等，B错，C对．由题中例子不难看出，同一物体与不同种类的物体摩擦，带电种类可能不同，D对．图1－1－54．悬挂在绝缘细线下的两个轻质小球，表面镀有金属薄膜，由于电荷的相互作用而靠近或远离，分别如图1－1－5甲、乙所示，则()A．甲图中两球一定带异种电荷B．乙图中两球一定带同种电荷C．甲图中两球至少有一个带电D．乙图中两球只有一个带电答案BC解析题目中的小球都是镀有金属薄膜的轻质小球，带电物体具有吸引轻小物体的性质，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以可以判断出题图甲的现象可以是两个带异种电荷的小球，也可以是一个小球带电而另一个小球不带电；两个小球由于相互排斥而出现题图乙中的现象，则必须都带电且是同种电荷．图1－1－65．用金属箔做成一个不带电的圆环，放在干燥的绝缘桌面上．小明同学用绝缘材料做的笔套与头发摩擦后，将笔套自上向下慢慢靠近圆环，当距离约为0.5 cm时圆环被吸引到笔套上，如图1－1－6所示．对上述现象的判断与分析，下列说法正确的是() A．因为笔套绝缘，所以摩擦不能使笔套带电B．笔套靠近圆环时，圆环上、下部感应出异号电荷C．圆环被吸引到笔套的过程中，圆环所受静电力的合力大于圆环的重力D．笔套碰到圆环后，笔套所带的电荷立刻被全部中和答案BC解析笔套与头发摩擦后，能够吸引圆环，说明笔套上带了电荷，即摩擦使笔套带电，选项A错误；笔套靠近圆环时，由于静电感应，会使圆环上、下部感应出异号电荷，选项B 正确；圆环被吸引到笔套的过程中，是由于圆环所受静电力的合力大于圆环所受的重力，故选项C正确；笔套碰到圆环后，笔套上的部分电荷转移到圆环上，使圆环带上性质相同的电荷，选项D错误．图1－1－76．如图1－1－7所示，是一个带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则()A．金属球A可能不带电B．金属球A一定带正电C．金属球A可能带负电D．金属球A一定带负电答案AC解析金属箔片之所以张开，是由于箔片上的正电荷互相排斥造成的．当验电器金属箔片的张角减小时，说明箔片上的正电荷一定比原来减少了，由于金属球A只是靠近验电器而没有与验电器上的金属球B发生接触，如果金属球A带正电，根据同种电荷相互排斥，验电器金属箔片上的电荷量会增加，B错误．如果金属球A带负电，验电器金属箔片上的电荷量减少，张角会变小，C正确．如果金属球A不带电，根据感应起电，金属球A靠近B端会带上负电荷，根据异种电荷相互吸引，所以金属箔片的张角会减小，D错误．题组二对元电荷及电荷守恒定律的理解7．关于元电荷，下列说法中正确的是()A．元电荷实质上是指电子和质子本身B．所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍C．元电荷的值通常取e＝1.60×10－19 CD．电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的答案BCD解析所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍，这就是说，电荷是不能连续变化的物理量，电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的．由以上分析可知选项B、C、D正确．8．保护知识产权，抵制盗版是我们每个公民的责任与义务．盗版书籍影响我们学习效率甚至会给我们的学习带来隐患．小华同学有一次不小心购买了盗版的物理参考书，做练习时，他发现有一个带电质点的电量数字看不清，他只能看清是6._×10－18 C，拿去问老师，如果你是老师，你认为该带电质点的电量可能是下列哪一个()A．6.2×10－18 C B．6.4×10－18 CC．6.6×10－18 C D．6.8×10－18 C答案 B解析任何带电体的电荷量是元电荷的整数倍，即是1.6×10－19C的整数倍，由计算可知，只有B选项是1.6×10－19 C的整数倍，故B正确．9．将不带电的导体A和带电的导体B接触后，导体A中的质子数()A．增加B．减少C．不变D．先增加后减少答案 B解析两导体接触后，发生转移的是自由电子，质子在原子核内，不能随意转移，所以质子数不变．图1－1－810．如图1－1－8导体A 带5q 的正电荷，另一完全相同的导体B 带q 的负电荷，将两导体接触一会儿后再分开，则B 导体的带电量为( )A ．－qB ．qC ．2qD ．4q答案 C解析相同带电体接触后，电荷量先中和，后平分．图1－1－911．如图1－1－9所示，通过调节控制电子枪产生的电子束，使其每秒有104个电子到达收集电子的金属瓶，经过一段时间，金属瓶上带有－8×10－12 C 的电荷量，求：(1)金属瓶上收集到多少个电子？(2)实验的时间为多长？答案 (1)5×107个 (2)5 000 s解析 (1)金属瓶上收集的电子数目为：N ＝Q e ＝－8×10－12 C －1.6×10－19 C＝5×107(个)． (2)实验的时间：t ＝5×1071×104s －1＝5 000 s ．题组三静电的应用与防护 12．电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为( )A ．灰尘的自然堆积B ．玻璃有极强的吸附灰尘的能力C ．电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘D ．电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘答案 D解析应明确该现象是一种静电现象，即电视机工作时，屏表面由于有静电而吸附灰尘，即D 正确．13．在下列措施中，哪些能将产生的静电尽快导走( )A ．飞机轮子上搭地线B．印染车间保持湿度C．复印图片D．电工钳柄装有绝缘套答案AB解析飞机在飞行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量静电荷，降落时会对地面人员带来危害及火灾隐患．因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电，采取的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎；在印染工作车间也同样容易产生静电，静电给车间带来火灾隐患，为防止火灾发生，其中安全措施之一就是车间保持湿度，从而通过湿润的空气及时导走静电；在复印图片环节中，则需要应用静电；电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保持电工的安全．。

《创新设计》2014-2015学年高中物理鲁科版选修3-1对点练习2.4第二章电势能与电势差

等势线和运动轨迹图2－4－51．如图2－4－5所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面间的电势差相等，实线为一带正电的质点仅在静电力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知()A．三个等势面中，Q点的电势最高B．带电质点通过P点时电势能较大C．带电质点通过P点时动能较大D．带电质点通过P点时加速度较大答案BD解析由轨迹QP可以确定质点的受力方向，由于该质点带正电，所以可以判断P点电势高．由Q到P，静电力做负功，电势能增加，故P点电势能较大，由于P处等势面密集，所以带电质点通过P点时加速度较大．电场强度和电势的理解图2－4－62．由如图2－4－6所示的电场线，可判定()A．该电场一定是匀强电场B．A点的电势一定低于B点的电势C．负电荷放在B点的电势能比A点的电势能大D．负电荷放在B点所受电场力方向向右答案 C解析由图知，该电场线为直线，在我们常接触的电场中，匀强电场的电场线是直线，但点电荷的电场线也是直线，故也可能是正电荷放在左端或负电荷放在右端时产生电场的电场线，另外也可能是正负电荷之间的一条电场线，故A项错．电势的高低可根据电场线由高电势指向低电势判断，则φA＞φB，故B项错．由于φA＞φB，故正电荷在A点的电势能大，而负电荷在B点的电势能大，因此C项正确，也可假设负电荷由A移到B，则该过程中电场力方向向左，与运动方向相反，故电场力做负功，电势能增加．负电荷在电场中所受电场力的方向与该点场强的方向相反．故D项错．等分法确定等势点图2－4－73．a、b、c、d是匀强电场中的四个点，它们正好是一个矩形的四个顶点．电场线与矩形所在平面平行．已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图2－4－7所示．由此可知c点的电势为()A．4 V B．8 V C．12 V D．24 V答案 B解析法一连接bd，因U bd＝20 V，可将bd等分为5份，找到4个等分点e、f、g、h，由图可知φe＝20 V，则a、e等势，由对称关系可知h点与c点电势相等，即φc＝8 V．也可因为bc与ad平行且相等，由匀强电场特点可得：φb－φc＝φa－φd，解得φc＝8 V.法二对顶点两角电势之和相等，φb＋φd＝φc＋φa，解得φc＝8 V.电场力做功与电势、电势差、电势能的综合问题图2－4－84．如图2－4－8所示，光滑绝缘半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E.在与环心等高处放有一质量为m、带电荷量＋q的小球，由静止开始沿轨道运动，下列说法正确的是()A．小球在运动过程中机械能恒定B．小球经过环的最低点时速度最大C．小球电势能增加EqRD．小球由静止释放到达最低点，动能的增量等于mgR答案 B解析小球在运动过程中除重力做功外，还有电场力做功，所以机械能不守恒，A错误；小球运动到最低点的过程中，重力与电场力均做正功，重力势能减少mgR，电势能减少EqR，而动能增加mgR＋EqR，到达最低点时动能最大，所以速度最大，因此B正确，C、D错误.题组一电场线等势线和运动轨迹图2－4－91．某静电场中的电场线如图2－4－9所示，带电粒子在电场中仅受静电力作用，其运动轨迹如图中虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是()A．粒子必定带正电荷B．由于M点没有电场线，粒子在M点不受静电力的作用C．粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D．粒子在M点的动能小于在N点的动能答案ACD解析根据电荷运动轨迹弯曲的情况，可以确定点电荷受静电力的方向沿电场线方向，故此点电荷带正电，A选项正确．由于电场线越密，电场强度越大，点电荷受到的静电力就越大，根据牛顿第二定律可知其加速度也越大，故此点电荷在N点加速度大，B项错误，C选项正确．粒子从M点运动到N点，静电力做正功，根据动能定理得此点电荷在N点的动能大，故D选项正确．图2－4－102．一带电粒子沿图2－4－10中曲线穿过一匀强电场中的等势面，且四个等势面的电势关系满足φa>φb>φc>φd，若不计粒子所受重力，则()A．粒子一定带正电B．粒子的运动是匀变速运动C．粒子从A点到B点运动的过程中动能先减小后增大D．粒子从A点到B点运动的过程中电势能增大答案 B解析由于φa>φb>φc>φd，所以电场线垂直于等势面由a指向d，根据电荷运动规律可知其受力由d指向a，即该粒子带负电，从A点到B点的运动过程中，粒子的动能在增大，电势能在减小．3.图2－4－11(2013·郑州质检)如图2－4－11所示，两个等量异种点电荷的连线和其中垂线上有a、b、c三点，下列说法正确的是()A．a点电势比b点电势高B．a、b两点的场强方向相同，b点场强比a点场强大C．b点电势比c点电势高，场强方向相同D．一个电子仅在电场力作用下不可能沿如图所示的曲线轨迹从a点运动到c点答案BD解析本题考查电场分布及其规律，意在考查学生对电场特点的掌握，由等量异种点电荷电场分布的特点可知，等量异种点电荷的中垂面为等势面，因此a、b两点电势相等，A错误；在中垂面上场强方向都与中垂面垂直，且从b点向外越来越小，B正确；在两点电荷连线上，沿电场线方向电势越来越低，所以b点电势比c点电势低，C错误；电子受力应指向电场的反方向，根据力与速度的关系可判断电子不可能沿图示曲线轨迹运动，D正确．图2－4－124．图2－4－12中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点．则该粒子()A．带负电B．在c点受力最大C．在b点的电势能大于在c点的电势能D．由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化答案CD解析A：根据轨迹弯曲方向判断出，粒子在a→b→c的过程中，一直受静电斥力作用，根据同性电荷相互排斥，故粒子带正电荷，A错误；B：点电荷的电场强度的特点是离开场源电荷距离越大，场强越小，粒子在c点受到的电场力最小，故B错误；C：根据动能定理，粒子由b到c，电场力做正功，动能增加，故粒子在b点电势能一定大于在c点的电势能，故C 正确；D：a点到b点和b点到c点相比，由于点电荷的电场强度的特点是离开场源电荷距离越大，场强越小，故a到b电场力做功越多，动能变化也大，故D正确．题组二电场强度和电势图2－4－135．等量异号点电荷的连线和中垂线如图2－4－13所示，现将一个带负电的试探电荷先从图中的a点沿直线移动到b点，再从b点沿直线移动到c点，则试探电荷在此全过程中() A．所受静电力的方向不变B．所受静电力的大小恒定C．电势能一直减小D．电势能先不变后减小答案AD解析ab线是等量异号点电荷形成电场的等势线，而合电场的场强方向都是垂直ab线向下的，试探电荷在a→b过程中静电力方向始终竖直向上，与在c点相同，A对；沿ab方向越靠近两点电荷的连线，电场线越密，场强越大，所受静电力越大，B错；从a→b静电力不做功，从b→c静电力做正功，电势能先不变后减小，C错，D对．图2－4－146．(2013·保定调研)某静电场中的一条电场线与x轴重合，其电势的变化规律如图2－4－14所示，在O点由静止释放一个负点电荷，该负点电荷仅受电场力的作用，则在－x0～x0区间内()A．该静电场是匀强电场B．该静电场是非匀强电场C．负点电荷将沿x轴正方向运动，加速度不变D．负点电荷将沿x轴负方向运动，加速度逐渐减小答案AC解析图线的斜率大小等于电场中电场强度的大小，故该条电场线上各点场强一样，该静电场为匀强电场，A正确，B错误；沿着电场线的方向电场降低，可知静电场方向沿x轴负方向，故负点电荷沿x轴正方向运动，其受到的电场力为恒力，由牛顿第二定律可知其加速度不变，C正确，D错误．7．两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势φ随位置x变化规律的是图()答案 A解析等量异种点电荷电场线如图所示，因为沿着电场线方向电势降低，所以，以正电荷为参考点，左右两侧电势都是降低的；因为逆着电场线方向电势升高，所以副电荷为参考点，左右两侧电势都是升高的．可见，在整个电场中，正电荷所在位置电势最高，负电荷所在位置电势最低，符合这种电势变化的情况只有A选项．题组三找等势点，定电场方向图2－4－158．如图2－4－15所示，匀强电场中有一平行四边形abcd，且平行四边形所在平面与场强方向平行．其中φa＝10 V，φb＝6 V，φd＝8 V，则c点电势为()A．10 V B．4 V C．7 V D．8 V答案 B解析因为bc与ad平行且相等，由匀强电场特点可得：φb－φc＝φa－φd，解得φc＝4 V．故选B.9．下列图中，a、b、c是匀强电场中的三个点，各点电势φa＝10 V，φb＝2 V，φc＝6 V，a、b、c三点在同一平面上，图中电场强度的方向表示正确的是()答案 D解析直线ab 的中点的电势为6 V ，与c 点等电势，故应按D 图求解．电场的方向则由电势高处指向电势低处．故D 图正确．图2－4－1610．如图2－4－16所示，A 、B 、C 是匀强电场中等腰直角三角形的三个顶点，已知A 、B 、C 三点的电势分别为φA ＝15 V ，φB ＝3 V ，φC ＝－3 V ，试确定场强的方向，并画出电场线．答案见解析解析根据A 、B 、C 三点电势的特点，在AC 连线上取M 、N 两点，使AM ＝MN ＝NC ，如图所示，尽管AC 不一定是场强方向，但可以肯定AM 、MN 、NC 在场强方向上的投影长度相等，由U ＝Ed 可知，U AM ＝U MN ＝U NC ＝φA －φC 3＝15－（－3）3V ＝6 V ．由此可知，φN ＝3 V ，φM ＝9 V ，B 、N 两点等电势，BN 的连线即为等势面，那么电场线与BN 垂直．电场强度的方向为电势降低的方向：斜向下．题组四电场力做功与电势、电势差、电势能的综合问题图2－4－1711．如图2－4－17所示，A 、B 、C 为一等边三角形的三个顶点，某匀强电场的电场线平行于该三角形平面．现将电荷量为10－8 C 的正点电荷从A 点移到B 点，电场力做功为3×10－6 J ，将另一电荷量为10－8 C 的负点电荷从A 点移到C 点，克服电场力做功3×10－6 J ．若AB 边长为2 3 cm ，则电场强度的大小为________．方向________．答案 104 V/m 为垂直B 、C 连线由A 指向BC解析正点电荷从A 点移到B 点时，电场力做正功，故A 点电势高于B 点，可求得：U AB＝W AB q ＝3×10－610－8V ＝300 V. 负点电荷从A 点移到C 点，克服电场力做功，同理可判断A 点电势高于C 点，可求得：U AC ＝W AC q ＝－3×10－6－10－8V ＝300 V. 因此B 、C 两点电势相等，U BC ＝0，由于匀强电场中的等势线是一簇平行直线．因此，BC 为一等势线，故电场线方向垂直BC .设D 为直线BC 的中点，则电场方向为由A 指向D .直线AB 在电场方向的距离d 等于线段AD 的长度，故由匀强电场中电势差与电场强度的关系式可得：E ＝U AB d ＝30023×10－2×cos 30° V/m ＝104 V/m.图2－4－1812．如图2－4－18所示，a 、b 、c 、d 为匀强电场中四个等势面，相邻等势面间距离均为2 cm ，已知U AC ＝60 V ，求：(1)设B 点电势为零，求A 、C 、D 、P 点的电势；(2)将q ＝－1.0×10－10 C 的点电荷由A 移到D ，静电力所做的功W AD ；(3)将q ＝1.0×10－10 C 的点电荷由B 移到C ，再经过D 最后回到P ，静电力所做的功W BCDP .答案 (1)φA ＝30 V ，φC ＝－30 V ，φD ＝－60 V ，φP ＝0(2)－9.0×10－9 J (3)0解析 (1)由题意可知φP ＝φB ＝0U AC ＝60 V ，U AB ＝U BC ，所以U AB ＝φA －0＝30 V则φA ＝30 V ，同理φC ＝－30 V ，φD ＝－60 V(2)W AD ＝qU AD ＝q (φA －φD )＝－9.0×10－9 J(3)由于静电力做功与路径无关，只与初末位置有关，所以做功为W BCDP ＝qU BP ＝0.图2－4－1913．如图2－4－19所示的电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，间隔均为d ，各平面电势已在图中标出，现有一质量为m 的带电小球以速度v 0、方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动，求：(1)小球应带何种电荷？电荷量是多少？(2)在入射方向上小球最大位移量是多少？(电场足够大)答案 (1)小球带正电 mgd U (2)2v 204g解析 (1)作电场线如图(a)所示．由题意知，只有小球受到向左的电场力，电场力和重力的合力与初速度才可能在一条直线上，如图(b)所示．只有当F 合与v 0在一条直线上才可能使小球做直线运动，所以小球带正电，小球沿v 0方向做匀减速运动．由图(b)知qE ＝mg ，相邻等势面间的电势差为U ，所以E ＝U d ，所以q ＝mg E ＝mgd U.(2)由(b )知F 合＝（qE ）2＋（mg ）2＝2mg (因为qE ＝mg )由动能定理得－F 合 s m ＝0－12m v 20所以s m ＝m v 2022mg ＝2v 204g.。

高中物理选修三光电效应同步练习含答案

高中物理选修三光电效应同步练习含答案卷I（选择题）一、选择题（本题共计 10 小题，每题 3 分，共计30分，）1. 用如图所示的光电管研究光电效应，用某种频率的单色光照射光电管阴极，电流计G的指针发生偏转，而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么（）A.a光的波长一定大于b光的波长B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由c到dD.将电源正负极反接时，a光照射光电管阴极K时电流计仍一定发生偏转2. 物理学是一门以实验为基础的科学，任何学说和理论的建立都离不开实验。

关于下面几个重要的物理实验，说法正确的是（）A.粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础B.光电效应实验表明光具有波粒二象性C.电子的发现揭示了原子核可以再分D.康普顿效应证实了光具有波动性3. 紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，其中A为阳极，K为阴极，只有当明火中的紫外线照射到K极时，c、d端才会有信号输出．已知地球表面太阳光中紫外线波长主要在315nm∼400nm之间，而明火中的紫外线波长主要在200nm∼280nm之间，下列说法正确的是（）A.要实现有效报警，照射光电管的紫外线波长应大于280nmB.明火照射极板时间要足够长，c、d端才有输出电压C.仅有太阳光照射光电管时，c、d端输出的电压为零D.火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，逸出的光电子最大初动能越大4. 关于原子原子核结构和波粒二象性，下列说法正确的是（）A.根据玻尔理论可知，一群氢原子从n=5能级向低能级跃迁最多可辐射10种频率的光子B.α、β、γ三种射线都是从原子核内放射出来的，其中γ射线的电离本领最强，α射线的穿透本领最强C.在核反应中，质量数守恒电荷数守恒，但能量不一定守恒D.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的强度太弱5. 康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量。

鲁科版高中物理选修3-55.1光电效应同步练习(含答案解析)(4)

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作5.1 光电效应同步练习1．两种单色光a和b，a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射该金属时没有光电子逸出，则（）A．在真空中，a光的传播速度较大B．在水中，a光的波长较小C．在真空中，b光光子的能量较大D．在水中，b光的折射率较小解析：根据光电效应产生的条件知道，入射光的频率必须大于或等于金属的极限频率，才能产生光电效应现象，所以a光的频率大于b光的频率。

在同一种介质中a光的折射率大于b光的折射率。

根据公式n=C/v，在同一种介质中a光的传播速度小于b光，根据爱因斯坦的光子说，光子的能量E=hγ，a光光子的能量大于b光光子的能量。

根据波速公式v=λν，在水中a光的波长小于b光的波长。

答案： BD2．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa >λb>λc，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。

若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定（）A．a光速照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小．解析：由a、b、c三束单色光的波长关系λa >λb>λc，及波长、频率的关系知：三束单色光的频率关系为：va <vb<vc。

故当b光恰能使金属发生光电效应时，a光必然不能使该金属发生光电效应，c光必然能使该金属发生光电效应，A对，B错；又因为发生光电效应时释放的光电子数目与光照强度有关，光照越强，光电子数目越多，由于光照强度未知，所以光电子数目无法判断，C错；而光电子的最大初动能与入射光频率有关，频率越高，最大初动能越大，所以c光照射时释放出的光电子的最大初动能最大，D错，故正确答案为A。

答案：A3．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个频率为ν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) （）A．hv B．Nhv/2 C．Nhv D．2Nhv解析：据光子说可知：光子能量与频率有关，一个光子能量为E=hv(h为普朗克常量)，N个光子的能量为Nhv，所以C正确。