高中物理分层练习：量子概念的诞生 光电效应与光的量子说
第四章 第1、2节 量子概念的诞生 光电效应与光的量子说
三、光电效应 1．光电效应 在 光 的照射下物体发射电子 的现象，叫做光电效应，发 射出来的电子叫做 光电子。 实质：光现象 转化为电现象。
2．实验规律 实验规律之一：在光照条件不变的情况下， 随着所加电压增大， 光电流趋于一个饱和值 ， 也 就是说， 在电流较小时， 电流随着电压的增大而 增大 ____；但当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也 不会增大了。(如图所示)
[特别提醒] (1)光的波动说无法解释光电效应现象。 (2)密立根测出了 h 的值， 从而给光的量子说以有力的支持。
对光子能量与光强的理解
光子能量是指一个光子具有的能量，在数值上光子能量 E＝ hν。 光强是指在垂直于光的传播方向上，每平方米面积 1 s 内获 得的能量，它等于在垂直光传播方向上每平方米面积 1 s 内通过 的所有光子的能量和。
[提别提醒] (1)光电效应中的光可以是不可见光。 (2)光电效应的实质：光现象转化为电现象。
三、光电效应方程 1．光子说 光不仅具有波动 性，还有粒子性，爱因斯坦把能量子概念 推广到光电效应中，提出光量子 概念，简称光子。 2．光电效应方程 1 2 hν＝ mv ＋W。 (1)表达式：____________ 2 (2)物理意义： 金属中电子吸收一个光子获得的能量是 hν， 这些能量一部分用于克服金属的逸出功 W， 剩下的表现为逸出 后电子的 最大初动能 。
(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出， 这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大 小 ________( 选填“增大”、“减小”或“不变”) ，原因是 _________________一定，它们的截止电压相同， A、B
不正确。光越强，电流越大，C 正确。由于光电子受到金属表 面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)，光电子的动量变小。
第1节 量子概念的诞生 第2节 光电效应与光量子假说
第1节量子概念的诞生第2节光电效应与光量子假说学习目标核心提炼1.了解黑体辐射及能量子概念，知道黑体辐射的实验规律。
3个概念——黑体黑体辐射能量子4个光电效应规律——截止频率光强与光电流的关系最大初动能与入射光频率的关系瞬时性1个光电效应方程——hν＝12m v2＋A2.知道普朗克提出的能量子假说。
3.了解光电效应及其实验规律，感受以实验为基础的科学研究方法。
4.知道光电效应方程及其意义，感受科学家在面对科学疑难时的创新精神。
一、热辐射、黑体与黑体辐射1.热辐射：我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，辐射强度随波长的分布与物体的温度有关。
2.黑体：能够全部吸收外来电磁波而不发生反射的物体。
3.一般材料物体的辐射规律：辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。
4.黑体辐射：加热腔体，黑体表面就向外辐射电磁波的现象。
思考判断(1)只有高温物体才能辐射电磁波。
()(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。
()(3)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。
()答案(1)×(2)√(3)√二、能量子1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
2.能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常数。
h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。
3.能量子提出的意义：打破了一切自然过程都是连续变化的经典看法，第一次向人们展示了自然界的非连续特性。
思考判断(1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。
()(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。
()答案(1)√(2)√三、光电效应1.光电效应：当光照射在金属表面上时，金属中的电子吸收光的能量而逸出金属表面的现象。
2.光电子：光电效应中发射出来的电子。
3.光电效应的四个特征(1)发生条件：对于给定的光电阴极材料，都存在一个截止频率ν0，只有超过截止频率ν0的光，才能引起光电效应。
2021学年高中物理课时作业1516量子概念的诞生光电效应与光的量子说ppt课件教科版选修3_5
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 是黑体辐射的特征， C 错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D 错误．
则这种金属的截止频率约为( B )
A．3.5×1014 Hz B．4.3×1014 Hz C．5.5×1014 Hz D．6.0×1014 Hz
解析：遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率，根据 方程 Uc＝0.397 310ν14－1.702 4 可知，当 Uc＝0 时，解得 ν≈4.3×1014 Hz，B 正确．
4．关于光电效应现象，下列说法正确的是( D )
A．只有入射光的波长大于使该金属发生光电效应的极限波 长，才能发生光电效应现象
B．在光电效应现象中，产生的光电子的最大初动能跟入射光 的频率成正比
C．产生的光电子最大初动能与入射光的强度成正比 D．在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电 子个数与入射光的强度成正比
D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况 与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强
解析：根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐 射强度都增加，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短 的方向移动，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线的频率 和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人 的体温，故 C 正确，A、B、D 错误．
教科版高中物理选修(3-5)第四章 第1.2节《量子概念的诞生 光电效应与光量子假说》ppt课件
由题目可知光电子的最大初动
能与入射光频率之间的关系图像，解答本题可 先由光电效应方程写出最大初动能与入射光频 率的关系式，再明确图像的斜率、截距等的物
理意义，进而分析判断．
【自主解答】 依据光电效应方程Ek＝hν－W
可知，当Ek＝0时，ν＝ν0，即图像中横坐标的截
距在数值上等于金属的极限频率．
Ek 图线的斜率k＝tanθ＝ .可见图线的斜率在 ν－ν0 数值上等于普朗克常量．据图像，假设图线的
第1节 量子概念的诞生 第2节 光电效应与光的量子说
课标定位 课前自主学案 第 2 节
核心要点突破
课堂互动讲练 知能优化训练
课标定位
1.理解热辐射，知道一切物体都在向外辐射能 量． 2．了解黑体和黑体辐射的实验规律，知道普朗 克提出的能量子的假说．
3．理解光电效应的实验规律和爱因斯坦的光子
说及其对光电效应的解释，了解光电效应方程，
二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的 历史意义 1．能量子：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸 收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的 整数倍．即：能的辐射或者吸收只能是一份一份 _________ 能量子． 的．这个不可再分的最小能量值ε叫做__________ 2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率 6.626×10－34 s(一般 ，h称为普朗克常量．h＝_____________J· 取h＝6.63×10－34 J· s) 3．能量子概念的引入，解决了黑体辐射问题， 向人们展示了自然过程的非连续特性，标志着量 子论的诞生．
变式训练1 下列光子说解释光电效应规律的说 法中，正确的有( ) A．存在极限频率是因为各种金属都有一定的逸 出功 B．光的频率越高，电子得到光子的能量越大， 逸出后飞离金属的最大初动能越大 C．电子吸收光子的能量后动能立即增加，成为 光电子不需要时间 D．光的强度越大，单位时间内入射光子数越多 ，光电子数越多，光电流越大
高中物理课时自测当堂达标第四章波粒二象性4.1量子概念的诞生4.2光电效应与光的量子说教科版选修3
2018-2019学年高中物理课时自测当堂达标第四章波粒二象性4.1 量子概念的诞生4.2 光电效应与光的量子说教科版选修3-5编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018-2019学年高中物理课时自测当堂达标第四章波粒二象性4.1 量子概念的诞生4.2 光电效应与光的量子说教科版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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4。
1 量子概念的诞生 4.2 光电效应与光的量子说课时自测·当堂达标1。
下列叙述错误的是( )A.一切物体都在辐射电磁波B。
一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C。
黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D。
黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波【解析】选B。
我们周围的一切物体都在辐射电磁波，故A正确;根据热辐射和黑体辐射的特点知，一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关,而黑体辐射只与黑体的温度有关,B错误，C正确;根据黑体的定义知D正确.2.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发射出光电子之间的时间间隔将明显增长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少D。
有可能不发生光电效应【解析】选C.光电效应几乎是瞬时发生的，与入射光强度无关，A错。
由于已经发生光电效应，说明入射光的频率大于该金属的极限频率，当频率保持不变时,一定能发生光电效应,D错。
2020-2021学年教科版物理选修3-5课时素养评价量子概念的诞生 光电效应与光的量子说
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课时素养评价十四量子概念的诞生光电效应与光的量子说(25分钟·60分)一、选择题(本大题共6小题,每小题6分,共36分)1.(多选)下列说法正确的是( )A.微观粒子的能量变化是跳跃式的B.能量子与电磁波的频率成正比C.红光的能量子比绿光大D.电磁波波长越长,其能量子越大【解析】选A、B。
微观粒子的能量变化是跳跃式的,故A正确;由ε=hν可知,能量子与电磁波的频率成正比,故B正确;红光的频率比绿光小,由ε=hν可知,红光的能量子比绿光小,故C错误;电磁波波长越长,其频率越小,能量子越小,故D错误。
所以A、B正确,C、D错误。
2.如图,用一定频率的单色光照射光电管时,电流表指针会发生偏转,则( )A.电源右端应为正极B.流过电流表G的电流大小取决于入射光的频率C.流过电流表G的电流方向是由a流向bD.普朗克解释了光电效应并提出光子能量ε=hν【解析】选C。
发生光电效应时,电子从光电管右端运动到左端,电流的方向与电子定向移动的方向相反,所以流过电流表G的电流方向是由a 流向b;光电管两端可能是正向电压也可能是反向电压,所以电源右端可能为正极,也可能为负极;流过电流表G的电流大小取决于入射光的强度,与入射光的频率无关;爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能量ε=hν。
3.(多选)产生光电效应时,关于逸出光电子的最大初动能,下列说法中正确的是 ( )A.对于同种金属,与照射光的强度无关B.对于同种金属,与光照射的时间成正比C.对于同种金属,与照射光的频率成线性关系D.对于不同种金属,若照射光频率不变,与金属的逸出功成线性关系【解析】选A、C、D。
根据爱因斯坦光电效应方程E km=hν-W0 ,对于同种金属来说入射光的频率越大,光电子的最大初动能也越大;与入射光的强度以及光照时间无关,故A正确,B错误;从公式E km=hν-W0可以看出E k与照射光的频率成线性关系,故C正确;根据爱因斯坦光电效应方程E km=hν-W0,对于不同种金属,若照射光频率不变,E k与金属的逸出功成线性关系,故D正确。
1、量子概念的诞生、2、光电效应与光的量子说
2、光电效应与光的量子说
一、光电效应 1．定义：当光照射在金属表面上时，金属中的 电子因吸收光的能量而逸出金属表面，这种现 象称为光电效应．这种电子叫做光电子，
2．光电效应的特征
①金属存在发生光效应的极限频率 ②光的强度决定光电流强弱 ③光电子最大初动能与入射光频率呈线性关系 ④光电效应瞬时性
二．光的波动说的困难
• 2．利用光子说对光电效应的解释，下列说法 正确的是( )
• A．金属表面的一个电子只能吸收一个光子
• B．电子吸收光子后一定能从金属表面逸 出，成为光电子
• C．金属表面的一无论光子能量大小如何，电子吸收光子 并积累了能量后，总能逸出成为光电子
例题分析：
3．(多选)光电效应实验中，下列说法正确的 是( )
A．光照时间越长光电流越大 B．入射光足够强就可以有光电流 C．遏止电压与入射光的频率有关 D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
• 5．用频率为1.00×1015Hz的紫外线照射钠的
表面，释放出来的光电子的最大初动能为 1.86 eV，求钠发生光电效应的极限频率．普 朗克常量为6.63×10－34 J·s.
三、普朗克提出的能量子概念
1．能量子：普朗克认为，带电微粒辐射或者 吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值 的整数倍，即：能量的辐射或者吸收只能是一 份一份的．这个不可再分的最小能量值ε 叫做 能量子．
2．能量子大小：ε ＝hν ，其中ν 是电磁波 的频率，h称为普朗克常量． h＝6.626×10－34J·s (一般取h＝6.63×10－34J·s)．
光的波动说对光电效应的解释：当光照射到金 属表面时，金属中的电子会从入射光中持续吸 收能量，只有当能量积累到一定量值时，电子 才能从金属表面逃逸出来。
2015高中物理 4.1-4.2 量子概念的诞生 光电效应与光的量子说 学案
学案1 量子概念的诞生 光电效应与光的量子说[学习目标定位] 1.了解黑体与黑体辐射，知道辐射强度与波长的关系.2.了解能量子的概念及提出的过程.3.知道光电效应现象及其实验规律.4.掌握爱因斯坦光电效应方程及其意义．1．各种色光的频率：从红到紫的频率依次变大．2．光的波长λ与频率ν的关系：c ＝λν，式中c 为光速．3．热辐射：我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，而且辐射强度随波长如何分布都与物体的温度相关，所以物理上把这种辐射称为热辐射．4．黑体与黑体辐射(1)黑体：如果某物体能全部吸收外来的电磁波而不发生反射，这种物体就称为绝对黑体，简称黑体．(2)黑体辐射：黑体辐射的状况只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关．(3)黑体辐射的规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都增加，另一方面，辐射强度的最大值向波长较短的方向移动．5．普朗克提出的能量子概念(1)谐振子具有的能量是不连续的，而只能取一些分立的值，即E n ＝nhν(n ＝0,1,2,3，…)，这就是说能量E 只能取hν的整数倍，最小的一份能量为hν，称为能量子．式中ν是谐振动的频率，h 是一个常数，称为普朗克常量，为了便于计算，它的值通常取h ＝6.63×10－34 J·s.(2)能量子概念的引入，标志着量子论的诞生，敲开了人类认识微观世界的大门．6．光电效应：当光照射在金属表面上时，金属中的电子会因吸收光的能量而逸出金属表面，这种现象称为光电效应，逸出的电子称为光电子．7．光子说(1)光本身就是由一个个不可分割的能量子组成，这些能量子称为光子，频率为ν的光子的能量为ε＝hν.(2)爱因斯坦光电效应方程：hν＝12m v 2＋W ，其中W 为电子由金属内逸出表面时所需做的功，叫逸出功.一、光电效应产生的条件[问题设计]实验：探究光电效应产生的条件如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上．图1(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象是________________________________________．(2)若在弧光灯和金属板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象是________________________________________________________________________．(3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象是________________________________________________________________________．答案(1)验电器偏角张开．说明锌板带电了．弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电．(2)指针偏角明显减小．因为紫外线不能穿过玻璃板而可见光和红外线却能，由此说明金属板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光和红外线．(3)观察不到指针的偏转，说明可见光不能使锌板发生光电效应．[要点提炼]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可见光和可见光．3．金属都存在一个极限频率，只有入射光的频率大于该金属的极限频率时光电效应才能发生．例1如图2所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是()图2A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷解析将擦得很亮的锌板与验电器连接，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，选项A、D正确．红光不能使锌板发生光电效应．答案AD二、光电效应的规律[问题设计]如图3所示，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K用铯做成．电源加在K 和A之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调．图3(1)加在光电管两极间电压为零时，用紫光照射阴极，回路中有电流吗？改变入射光强度，光电流大小如何变化？(2)保持入射光的强度不变，更换滤色片以改变入射光频率，使光由紫光→蓝光→绿光→红光，会看到什么现象？这说明什么？(3)在紫光照射下，加上反向电压，直至电流为0.改变光强做两次，记录下各个遏止电压的值；改用蓝光和绿光再各做一次，也记录下遏止电压的值．你发现什么规律？(4)遏止电压U与光电子的最大初动能E km什么关系？由上述实验数据说明最大初动能与什么有关？答案(1)有．光越强，光电流越大．(2)紫光、蓝光、绿光照射下有光电流，红光则没有．说明入射光的频率低于某一极限频率时将不能产生光电效应．(3)用紫光照射，不管光强如何，遏止电压相同；由紫光换成蓝光→绿光，遏止电压减小．说明遏止电压随入射光频率的减小而减小．(4)根据动能定理eU＝E km，遏止电压不同说明光电子的最大初动能只与入射光频率有关，且随入射光频率的增大而增大．[要点提炼]1．光电效应的四条规律(1)极限频率的存在：入射光的频率必须大于ν0，才能产生光电效应，与入射光强度及照射时间无关．(2)光电子的最大初动能随着入射光频率的增加而增加，而与入射光强度无关．(3)当产生光电效应时，光电流大小随入射光强度的增大而增大．(4)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9_s.2．掌握三个概念的含义(1)入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初动能；(2)入射光强度决定着单位时间内发射的光子数；(3)饱和光电流决定着单位时间内发射的光电子数．例2如图4所示，电路中各元件完好，光照射到阴极K.灵敏电流计没有示数，其可能原因是()图4A．入射光强度太弱B．入射光的频率太小C．光照时间短D．电源正负极接反解析题图所示电路中形成电流需要具备两个条件：一是阴极K在光照射下有光电子逸出，二是溢出的光电子应该能在电路中定向移动到达阳极A.光电子的逸出取决于入射光的频率ν，只有入射光的频率大于截止频率ν0时才有光电子逸出，与入射光的强度和时间无关，A、C错，B对；光电子能否达到阳极A，取决于光电子的初动能大小和两极间所加电压的正负和大小共同决定，一旦电源接反了且电压大于遏止电压，即使具有最大初动能的光电子也不能达到阳极，即使发生了光电效应现象，电路中也不会有光电流，D对，所以正确选项为B、D.答案BD针对训练当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是() A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大C．改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流D．改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流答案 D解析光电流与光强有关，光越强光电流越大，故B对；最大初动能与光强无关，故A错；当改用频率更大的光照射时，一定能发生光电效应现象，因此有光电流，故C错，D对．三、爱因斯坦光电效应方程[要点提炼]对光电效应方程hν＝12m v 2＋W 的理解 (1)光电效应方程实质上是能量守恒方程．能量为ε＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W ，则电子离开金属表面时动能最大为E k ，根据能量守恒定律可知：E k ＝hν－W .(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须大于零，即E k ＝hν－W >0，亦即hν>W ，ν>W h＝ν0，而ν0＝W h恰好是光电效应的截止频率． (3)E km －ν曲线．如图5所示是光电子最大初动能E km 随入射光频率ν的变化曲线．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．图5例3 如图6所示，当电键K 断开时，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极P ，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.6 V 时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.6 V 时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )图6A ．1.9 eVB ．0.6 eVC ．2.5 eVD ．3.1 eV解析 由题意知光电子的最大初动能为E k ＝eU ＝0.6 eV所以根据光电效应方程E k ＝hν－W可得W ＝hν－E k ＝(2.5－0.6) eV ＝1.9 eV .答案A能量量子化光的粒子性⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 黑体辐射的特性能量子：普朗克假说ε＝hν光电效应⎩⎪⎨⎪⎧ 光现象转化电现象实质：电子吸收光子光电子实验规律光子说：ε＝hν爱因斯坦光电效应方程⎩⎪⎨⎪⎧ hν＝12m v 2＋W 解释光电效应1．下列关于光子说对光电效应的解释正确的是( )A ．金属表面的一个电子只能吸收一个光子B ．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C ．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出D ．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子 答案 A解析 根据光电效应规律可知：金属中的一个电子只能吸收一份光子的能量，一个光子的能量也只能交给一个电子．电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程，不存在一个电子吸收若干光子的现象．且只有当入射光的能量不低于该金属电子的逸出功时，才能发生光电效应，即入射光频率不低于金属的极限频率时才能发生光电效应．2.如图7所示是光电效应中光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系图像．从图中可知()图7A ．E km 与ν成正比B．入射光频率必须大于或等于极限频率ν0时，才能产生光电效应C．对同一种金属而言，E km仅与ν有关D．E km与入射光强度成正比答案BC解析由E km＝hν－W知B、C正确，A、D错误．3．用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌片和银片，都能产生光电效应，在这两个过程中，对于下列四个量，一定相同的是______，可能相同的是______，一定不同的是______．A．光子的能量B．光电子的逸出功C．光电子的动能D．光电子的初动能答案A CD B解析光子的能量由光的频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同．逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定．锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功一定不相同．由E k＝hν－W，照射光子能量hν相同，逸出功W不同，则电子最大初动能也不同．由于光电子吸收光子后到达金属表面的路径不同，途中损失的能量也不同，因而脱离金属时的动能可能分布在零到最大初动能之间．所以，光电子的动能或初动能是可能相等的．4．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长λ＝0.35 μm的紫外激光．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该紫外激光所含光子数为多少？答案 4.23×1021(个)解析紫外激光的波长已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再根据紫外激光发射的总能量为2 400 J，即可求得紫外激光所含光子数．紫外激光能量子的值为ε0＝hcλ＝6.63×10－34×3×1080.35×10－6J≈5.68×10－19 J.则该紫外激光所含光子数n＝Eε0＝2 4005.68×10－19≈4.23×1021(个)．。
教科版选修3-5(14)量子概念的诞生 光电效应与光的量子说
（十四）量子概念的诞生光电效应与光的量子说1．[多选]对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是( )A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍C．吸收的能量可以是连续的D．辐射和吸收的能量是量子化的解析：选ABD 根据普朗克能量子假说，带电粒子的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，能量的辐射、吸收要一份份地进行，故A、B、D正确。
2．在演示光电效应的实验中，原来不带电的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，如图所示，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，指针带负电解析：选B 弧光灯照射锌板，将产生光电效应，即锌板逸出电子，锌板因失掉电子而带正电，与之相连的验电器也带正电。
3．[多选](2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb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U a和U b、光电子的最大初动能分别为E ka和E kb。
h为普朗克常量。
下列说法正确的是( )A．若νa>νb，则一定有U a<U bB．若νa>νb，则一定有E ka>E kbC．若U a<U b，则一定有E ka<E kbD．若νa>νb，则一定有hνa－E ka>hνb－E kb解析：选BC 设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有E k＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又E k＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－E k＝W，W相同，则D项错误。
4．很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是( )A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强解析：选C 根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误。
高中物理量子概念的诞生光电效应与光的量子说课件教科选修
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针对训练 当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效
应，则下列说法正确的是( ) A.增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大
B.增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C.改用比绿光波长大的光照射光电管阴极K时，电路中
一定有光电流
D.改用比绿光频率大的光照射光电管阴极K时，电路中
出，及入射光的强度和时间无关，A、C错，B对；
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光电子能否达到阳极A，取决于光电子的初动能大小和两极间
所加电压的正负和大小共同决定，一旦电源接反了且电压大于 遏止电压，即使具有最大初动能的光电子也不能达到阳极，即
使发生了光电效应现象，电路中也不会有光电流，D对，所以 正确选项为B、D.
C.金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的
能量才能从金属表面逸出
D.无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量
后，总能逸出成为光电子
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123 4
解析 根据光电效应规律可知：金属中的一个电子只能
吸收一份光子的能量，一个光子的能量也只能交给一个
电子.电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要
高中物理量子概念的诞生光电效应 与光的量子说课件教科选修
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学习探究区
一、光电效应产生的条件 二、光电效应的规律 三、动爱因斯坦光电效应方程
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一、光电效应产生的条件
问题设计
实验：探究光电效应产生的条件 如图1所示，取一块锌板，用砂纸 将其一面擦一遍，去掉表面的氧 化层，连接在验电器上.
若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek
W
W
课时提升作业 14 4.1-4.2 量子概念的诞生 光电效应与光的量子说
课时提升作业十四量子概念的诞生光电效应与光的量子说(30分钟50分)一、选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分)1.(多选)光电效应实验中,下列表述正确的是( )A.光照时间越长光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子解析选C、D。
要产生光电效应,入射光的频率必须大于最小频率,即极限频率,当入射光的频率小于极限频率时,不管光的强度多大都不会产生光电效应,与光照时间无关,故D正确,A、B错误;对同一种金属,入射光的频率越大,光电子的最大初动能越大,需要的遏止电压越大,C正确。
2.(多选)如图所示,N为钨板,M为金属网,它们分别与电池两极相连,各电池的电动势E和极性已在图中标出,钨的逸出功为 4.5eV,现分别用能量不同的光子照射钨板(各光子的能量也已在图上标出),那么下列图中电子能到达金属网的是( )解析选B、C。
由3eV<W=4.5eV,故A不发生光电效应,由E km=hν-W可得,B、C、D三图中均能发生光电效应,且E km=3.5eV,因D中反向电压为4V,光电子到达不了金属网,B、C均能到达金属网。
3.(多选)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应,得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图,则这两种光( )A.照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B.从同种玻璃射入空气发生全反射时,a光的临界角大C.通过同一装置发生双缝干涉,a光的相邻条纹间距大D.通过同一玻璃三棱镜时,a光的偏折程度大解题指南解答本题时应注意以下三点:(1)由U c大小判断光电子最大初动能大小。
(2)由光电效应方程比较入射光频率大小。
(3)光的频率与折射率、光速、波长的关系。
解析选B、C。
由U c e=E km可知,用b光照射出的光电子的最大初动能较大,A错误;由E km=hν-W可知,νb>νa,故n b>n a,由sinC=可知,a光的临界角较大,B正确;由ν=可知,λb<λa,通过同一装置发生双缝干涉时,a光的相邻条纹间距较大,C正确;通过同一玻璃三棱镜时,b光的折射率大,偏折程度大,D错误。
高中物理 课时分层作业 量子概念的诞生 光电效与光的量子说教科教科高二物理试题
积盾市安家阳光实验学校课时分层作业(十三) 量子概念的诞生光电效与光的量子说(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．(多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是( )A．物体在某一温度下只能辐射某一固波长的电磁波B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C．当铁块的温度较高时会呈现赤，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D．早、晚时分太阳呈现，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高BC [由辐射强度随波长变化关系图知，随着温度的升高，各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐种波长的电磁波，选项B、C正确．] 2．(多选)在光电效中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效，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，光电效现象消失C．改用频率小于ν的光照射，仍可能发生光电效D．改用频率为2ν的光照射，光电子的最大初动能变为原来的2倍AC [增大入射光的强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A项正确．减小入射光的强度，只是光电流减小，光电效现象是否消失与光的频率有关，而与光的强度无关，B项错误．改用频率小于ν的光照射，但只要光的频率大于极限频率ν0仍然可以发生光电效，C项正确．由爱因斯坦光电效方程hν－W逸＝12mv2得：光频率ν增大，而W逸不变，故光电子的最大初动能变大，但ν与12mv2不成正比，故D错误．]3．产生光电效时，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与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比C．对于同种金属，E k与照射光的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成正比A [E k＝hν－W＝hcλ－W，同种金属逸出功相同，最大初动能与照射光强度无关，与照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，但不是正比关系．]4.(多选)如图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的关系图像，由图像可知( )A．该金属的逸出功于EB．该金属的逸出功于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EABD [题像反映了光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效方程E k＝hν－W0知，当入射光的频率恰为金属的截止频率ν0时，光电子的最大初动能E k＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功于hν0，根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A、B、D正确，选项C错误．] 5．(多选)在光电效中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相的遏止电压分别为U a和U b、光电子的最大初动能分别为E k a和E k b.h为普朗克常量．下列说法正确的是( )A．若νa>νb，则一有U a<U bB．若νa>νb，则一有E k a>E k bC．若U a<U b，则一有E k a<E k bD．若νa>νb，则一有hνa－E k a>hνb－E k bBC [设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效方程有E k＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又E k＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－E k＝W，W相同，则D项错误．]6．(多选)如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是( )A．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BD [金属存在截止频率，超过截止频率的光照射金属才会有光电子射出．发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．入射光的频率低于截止频率，不能产生光电效，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；光电效的产生与光照时间无关，C错误．]二、非选择题(14分)7．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为ν0＝4.62×1014Hz的金属钾时能否产生光电效？(3)若能产生，则光电子的最大初动能为多少？(h＝6.63×10－34J·s)[解析] (1)紫光光子的能量E＝hν＝h cλ＝4.42×10－19 J.(2)紫光频率ν＝cλ＝6.67×1014 Hz因为ν>ν0，所以能产生光电效．(3)光电子的最大初动能为E km＝hν－W＝h(ν－ν0)＝1.36×10－19 J.[答案] (1)4.42×10－19 J (2)能(3)1.36×10－19 J[能力提升练]一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．(多选)紫外光电管是利用光电效原理对油库重要场所进行火灾的装置，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的波长主要在315～400 nm之间，而明火中的紫外线的波长主要在200～280 nm之间．在光电效中，某种金属的极限频率所对的波长叫金属的极限波长．下列说法正确的是( )A．要实现有效，阴极所用材料的极限波长大于280 nmB．明火照射到K极的时间要足够长，c、d端才有信号输出C．仅有太阳光照射光电管时，c、d端输出的信号为零D．火灾时，照射光电管的紫外线波长越大，逸出的光电子的最大初动能越大AC [只有入射光的频率大于金属的极限频率，即入射光的波长小于金属的极限波长，才能发生光电效．要实现有效，光电管阴极的极限波长大于明火中的紫外线的波长，并小于太阳光中的紫外线的波长，A正确；c、d端有信号输出，与明火照射到K极的时间无关，与紫外线的频率有关，B错误；仅有太阳光照射光电管时，入射光的频率小于金属的截止频率，不会发生光电效，c、d 端输出的信号为零，C正确；火灾时，根据光电效方程E k＝hν－W0知，照射光电管的紫外线的波长越短，其频率越大，逸出的光电子的最大初动能越大，D 错误．]2．在光电效中，小明同学用同一装置，如图(a)所示，在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图(b)所示．则正确的是( )A．乙光的频率大于甲光的频率B．甲光的波长小于丙光的波长C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D．乙光对的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能A [由爱因斯坦光电效方程E k＝hν－W0及遏止电压的含义可知，hν－W0＝eU c ，结合题意与图像可以判断，W 0相同，U 1>U 2，则三种色光的频率为ν乙＝ν丙>ν甲，故丙光子能量大于甲光子能量，C 错误，同时判断乙光对光电子的最大初动能于丙光对光电子的最大初动能，A 正确，D 错误，由ν＝cλ知，λ乙＝λ丙＜λ甲，B 错误．]3．(多选)以往我们认识的光电效是单光子光电效，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效，这已被证实．光电效装置示意如图所示．用频率为ν的光源照射阴极K ，没有发生光电效．换用同样频率ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在K 、A 之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电荷量)( )A ．U ＝hνe －WeB ．U ＝2hνe －W eC ．U ＝2hν－WD ．U ＝3hνe －W eBD [由题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效，换用同样频率为ν的强激光照射，则发生光电效，即吸收的光子能量为nhν，n ＝2,3,4，….则由光电效方程可知：nhν＝W ＋12mv 2(n ＝2,3,4，…) ①在减速电场中由动能理得－eU ＝0－12mv 2②联立①②得：U ＝nhνe －We(n ＝2,3,4，…)，选项B 、D 正确．]4．(多选)物理学家密立根利用图所示的电路研究金属的遏止电压U c 与入射光频率ν的关系，描绘出图中的图像，由此算出普朗克常量h .电子电荷量用e 表示，下列说法正确的是( )A ．入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P 向M 端移动B ．由图像可知，这种金属的截止频率为νBC ．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大D ．由图像可得普朗克常量表达式为h ＝U 1eνA －νBBD [入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，使滑动变阻器的滑片P 向N 端移动，故A 错误；根据光电效方程E km ＝hν－W 0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故C 错误；根据E km ＝hν－W 0＝eU c ，解得U c ＝hνe －hνB e ，图线的斜率k ＝h e ＝U 1νA －νB，则h ＝U 1eνA －νB，当遏止电压为零时，ν＝νB .故B 、D 正确．]二、非选择题(本大题共2小题，共26分)5．(12分)经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 μm 处．根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm ＝2.90×10－1 m·K，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h ＝6.63×10－34J·s)[解析] 人体表面的温度为T ＝2.90×10－1 m·K λm ＝2.90×10－1940×10－6 K≈309K≈36 ℃.人体辐射的能量子的值为ε＝h c λm ＝6.63×10－34×3×108940×10－6 J ＝2.12×10－22J.[答案] 36 ℃ 2.12×10－22J 6．(14分)光电管是用光电效实现光信号与电信号之间相互转换的装置，其广泛用于光功率测量、光信号记录、电影、电视和自动控制诸多方面．如图所示，C 为光电管，B 极由金属钠制成(钠的极限波长为5.0×10－7m)．现用波长为4.8×10－7m 的某单色光照射B 极．(1)电阻R 上电流的方向是向左还是向右？ (2)求出从B 极发出的光电子的最大初动能．(3)若给予光电管足够大的正向电压时，电路中光电流为10 μA，则每秒射到光电管B 极的光子数至少为多少个？[解析] (1)B 极板上逸出光电子，相当于电源的正极，A 为负极，故流过R 的电流向左．(2)E km ＝h c λ－h cλ0＝6.63×10－34×3×108×14.8×10－7－15.0×10－7 J＝1.66×10－20J.(3)每秒电路中流过的电子电荷量q ＝It ＝10×10－6×1 C＝1×10－5 Cn ＝q e ＝1×10－51.6×10－19个＝6.25×1013个．[答案] (1)向左 (2)1.66×10－20J(3)6.25×1013个。
(2019-2020)【重点资料】高中物理-课时提升作业十四-第四章-4.2-光电效应与光的量子说-
(2019-2020)【重点资料】高中物理-课时提升作业十四-第四章-4.2-光电效应与光的量子说-教科版选修3-5【必课时提升作业十四量子概念的诞生光电效应与光的量子说(30分钟50分)一、选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分)1.(多选)光电效应实验中,下列表述正确的是( )A.光照时间越长光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子【解析】选C、D。
要产生光电效应,入射光的频率必须大于最小频率,即极限频率,当入射光的频率小于极限频率时,不管光的强度多大都不会产生光电效应,与光照时间无关,故D正确,A、B 错误;对同一种金属,入射光的频率越大,光电子的最大初动能越大,需要的遏止电压越大,C正确。
2.(多选)如图所示,N为钨板,M为金属网,它们分别与电池两极相连,各电池的电动势E和极性已在图中标出,钨的逸出功为4.5eV,现分别用能量不同的光子照射钨板(各光子的能量也已在图上标出),那么下列图中电子能到达金属网的是【解题指南】解答本题时应注意以下三点: (1)由Uc大小判断光电子最大初动能大小。
(2)由光电效应方程比较入射光频率大小。
(3)光的频率与折射率、光速、波长的关系。
【解析】选B、C。
由Uc e=Ekm可知,用b光照射出的光电子的最大初动能较大,A错误;由Ekm=hν-W可知,νb >νa,故nb>na,由sinC=可知,a光的临界角较大,B正确;由ν=可知,λb <λa,通过同一装置发生双缝干涉时,a光的相邻条纹间距较大,C正确;通过同一玻璃三棱镜时,b光的折射率大,偏折程度大,D错误。
【补偿训练】研究光电效应规律的实验装置如图所示,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A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,且遏止电压为U.在下列表示光电效应实验规律的图像中,错误的是( )【解析】选B。
光电效应与光的量子说--高二下学期物理教科版选修3-5
1.光电效应：当光照射在金
属表面上时，金属中的电子会 因吸收光的能量而逸出金属表 面的现象。
2.光电子：光电效应中从金
属中飞出来的电子。
3.光电流：光电子定向移动
形成的电流。
4.光电效应的特征：课本P71-72
二、光的波动说的困难
按照光的波动说，当光照射到金属表面时，金属中的 电子会从入射光中持续吸收能量，只有当能量积累到一 定量值时（按波动理论计算竟需要几分钟或更长的时 间）.电子才能从金属表面逃逸出来.显然，在光电效应 问题上，光的波动说遇到了巨大的困难.
（1）存在饱和电流：光照条件不变时U 增大， 光电流I 趋于一个饱和值I0
在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是 一定的，电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这 时即使再增大电压，电流也不会增大。入射光越强，饱和电流越 大．即：入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多． 实验表明：饱和电流的大小与入射光的强度成正比。
h=6.63×10－34J.s
爱因斯坦光电效应方程（初级版）
h 1 mv2 W
2
1.逸出功W0：使电子脱离某种金属所做功的最小值.
W0 h 0 ---金属表面上的电子
2.
1 2
mv m 2
为光电子最大初动能.
爱因斯坦光电效应方程（正式版
）
h
1 2
mv m 2
W0
①3爱.光因子斯说坦方对程光表电明效，应光的电解子的释最大初动能Ek0与入射
电效应理论提供了
直接的实验证据，
因此爱因斯坦获得
1921年诺贝尔物理
学奖.
光电子最大初动能
光电效应中从金属出来的电子，
有的从金属表面直接飞出，有的 V 从内部出来需要克服库仑引力做
2015年高二物理每课一练4.1-4.2《量子概念的诞生》《光电效应与光的量子说》(教科版选修3-5)
[基础题]1．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是( )A ．红光B ．橙光C ．黄光D ．绿光答案 A解析 按照爱因斯坦的光子说，光子的能量ε＝hν，h 为普朗克常量，说明光子的能量与光的频率成正比，而上述四种单色光中，绿光的频率最大，红光的频率最小，故光子能量最小的是红光，所以选项A 正确．2．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点．下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是( )A ．一切物体都在辐射电磁波B ．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C ．黑体的热辐射实际上是电磁辐射D ．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说答案 ACD解析 根据热辐射的定义，A 正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状态有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B 错误，普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，故C 、D 正确．3．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，光电效应才能产生B ．光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C ．发生光电效应的反应时间一般都大于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目与入射光强度成正比 答案 D解析 由ε＝hν＝h c λ知，当入射光波长小于极限波长时，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决定，与光强度无关，故B 错．发生光电效应的时间一般不超过10－9 s ，故C 错． 4．如图1所示，画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系图像，从图像可以看出，随着温度的升高，则( )图1A ．各种波长的辐射强度都有增加B ．只有波长短的辐射强度增加C ．辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D ．辐射电磁波的波长先增大后减小答案 AC解析 根据黑体辐射的实验规律和辐射强度与波长的关系可判断A 、C 正确．5．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 个波长为λ0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 ．h ·c λ0B ．Nh ·c λ0C ．N ·hλ0D ．2Nhλ0答案 B解析 一个光电子的能量ε＝hν＝h c λ0，则N 个光子的总能量E ＝Nh c λ0.选项B 正确． 6．某金属的逸出功为2.3 eV ，这意味着( )A ．这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3 eV 的功即可脱离表面B ．这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3 eV 的功即可脱离表面C ．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必须大于2.3 eVD ．这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3 eV 答案 B解析 逸出功指原子的外层电子脱离原子核克服引力所做的功．7．用绿光照射一光电管，产生了光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，下列做法可取的是( )A ．改用红光照射B ．增大绿光的强度C ．增大光电管上的加速电压D ．改用紫光照射答案 D解析 由爱因斯坦光电效应方程hν＝W ＋12m v 2，在逸出功一定时，只有增大光的频率，才能增加最大初动能，与光的强度无关，故D 项正确．[能力题]8．(2014·广东·18)在光电效应实验中，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，光电效应现象消失C ．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应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 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B 错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C 错误；根据hν－W 逸＝12m v 2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确．9．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能E k 与入射光的频率ν的关系如图2所示，由实验图线可求出( )图2A ．该金属的截止频率B ．普朗克常量C ．该金属的逸出功D ．单位时间逸出的光电子数答案 ABC解析 依据光电效应方程E k ＝hν－W 可知，当E k ＝0时，ν＝ν0，即图像中横轴的截距在数值上等于金属的截止频率．图线的斜率在数值上等于普朗克常量h .当ν＝0时，E k ＝－W ，即图像中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功．10．(2013·浙江自选·14)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图3甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s图3(1)图中电极A 为光电管的____________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c 与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc ＝____Hz ，逸出功W 0＝________J ；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz ，则产生的光电子的最大初动能E k ＝________J.答案 (1)阳极(2)(5.12～5.18)×1014 (3.39～3.43)×10－19 (3)(1.21～1.25)×10－1911．频率为ν的光照射到一种金属表面上，有电子从金属表面逸出，当所加反向电压U 的大小增大到3 V 时，光电流刚好减小到零．已知这种金属的极限频率为ν0＝6.00×1014 Hz ，因此入射光的频率ν＝______ Hz.(电子电荷量e ＝1.60×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s)答案 1.32×1015解析 光电子的最大初动能E k ＝eU 0①由爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－hν0②由①②得：ν＝eU 0h＋ν0＝1.32×1015 Hz [探究与拓展题]12．铝的逸出功是4.2 eV ，现用波长200 nm 的光照射铝的表面．求：(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的截止频率．答案 (1)3.225×10－19 J (2)2.016 V(3)1.014×1015 Hz解析 (1)根据光电效应方程E km ＝hν－W 有E km ＝hc λ－W ＝6.63×10－34×3.0×108200×10－9 J －4.2×1.6×10－19 J ＝3.225×10－19 J (2)由E km ＝eU 0可得U 0＝E km e ＝3.225×10－191.6×10－19 V ＝2.016 V. (3)hν0＝W 知ν0＝W h ＝4.2×1.6×10－196.63×10－34 Hz ＝1.014×1015 Hz.。
2020_2021学年高中物理课时作业1516量子概念的诞生光电效应与光的量子说含解析教科版选修3_5
课时作业15 量子概念的诞生课时作业16 光电效应与光的量子说时间：45分钟一、选择题(1～6为单选，7～9为多选)1．红、黄、绿、紫四种单色光中，能量最小的是( B )A．紫光光子B．红光光子C．绿光光子D．黄光光子解析：光子能量ε＝hν，由光的频率ν红<ν黄<ν绿<ν紫知，红光光子能量最小，B 正确．2．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是( B )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是黑体辐射的特征，C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D 错误．3．很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是( C )A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强解析：根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误．4．关于光电效应现象，下列说法正确的是( D )A．只有入射光的波长大于使该金属发生光电效应的极限波长，才能发生光电效应现象B．在光电效应现象中，产生的光电子的最大初动能跟入射光的频率成正比C．产生的光电子最大初动能与入射光的强度成正比D．在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光的强度成正比解析：当入射光频率不低于极限频率时才能发生光电效应，设此时波长为λ0，极限频率为νc，则光速c＝λ0νc，可知当入射光的波长大于极限波长λ0时，其频率将小于极限频率νc，所以大于极限波长的光不能使金属发生光电效应，因此选项A错误．由光电效应方程E k＝hν－W0可知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但并不与入射光频率成正比，因此选项B错误．由于光电子的最大初动能与入射光的强度无关，显然选项C 错误．若入射光强度增大到原来的n倍，则单位时间内入射光的能量就增大到原来的n倍．在入射光频率一定时，单个光子的能量不变，则单位时间内入射的光子数将增大到原来的n 倍，因此选项D正确．5．2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108 m/s)( B )A．10－21 J B．10－18 JC．10－15 J D．10－12 J解析：本题考查光子能量．由题意知，电离一个分子的能量等于照射分子的光子能量，E＝hν＝h cλ＝2×10－18 J，故选项B正确．6．下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压U c和入射光的频率ν的几组数据：U c/V 0.541 0.637 0.714 0.809 0.878ν/1014 Hz 5.644 5.888 6.098 6.303 6.501则这种金属的截止频率约为( B )A．3.5×1014 Hz B．4.3×1014 Hz C．5.5×1014 Hz D．6.0×1014 Hz解析：遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率，根据方程U c＝0.397 3ν1014－1.702 4可知，当U c＝0时，解得ν≈4.3×1014 Hz，B正确．7．如图为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz，则以下判断中正确的是( BC )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＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生D．光照射时间越长，电路中的电流越大解析：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．据此可判断A、D错误．波长λ＝0.5 μm的光子的频率ν＝cλ＝3×1080.5×10－6Hz＝6×1014Hz>4.5×1014 Hz，可发生光电效应，所以B、C正确．8．在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如图甲所示，并记录相关数据如图乙所示．对于这两组实验，下列判断正确的是( BCD )A ．饱和光电流一定不同B ．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压U c 不同C ．光电子的最大初动能不同D ．因为光强不确定，所以单位时间内逸出的光电子数可能相同解析：虽然光的频率相同，但光强不确定，因此单位时间内逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流不一定相同，故A 错误，D 正确；根据光电效应方程E k ＝hν－W 0和eU c ＝E k 可知，在频率相同、逸出功不同的情况下，遏止电压不相同，光电子的最大初动能也不同，故B ，C 正确．9．一激光器发光功率为P ，发出的激光在折射率为n 的介质中波长为λ，若在真空中速度为c ，普朗克常量为h ，则下列叙述正确的是( AC )A ．该激光在真空中的波长为nλB ．该波的频率为c λC ．该激光器在t s 内辐射的能量子数为Ptnλhc D ．该激光器在t s 内辐射的能量子数为Ptλhc解析：由n ＝c v 知在介质中速度v ＝c n.在真空中波长λ真＝c ν＝nv ν＝nλ，故A 正确；频率ν＝v λ＝c nλ，故B 错误；在t s 内辐射能量E ＝Pt ，每个能量子能量ε＝hν＝h cnλ，故在t s 内辐射的能量子数为E ε＝Ptnλhc，故C 正确，D 错误．二、非选择题10．激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光．红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲．现有一红宝石激光器，发射功率为P ＝1.0×1010 W ，所发射的每个光脉冲持续的时间为Δt ＝1.0×10－11s ，波长为793.4 nm ，则每列光脉冲的长度l 是3×10－3_m ，其中含有的能量子数N 是4.0×1017个．解析：每列光脉冲的长度l ＝c Δt ＝3×108×1.0×10－11 m ＝3×10－3 m.由光速公式c ＝λν，能量子公式ε＝hν及能量关系P Δt ＝Nε得N ＝λP Δt hc ＝7.934×10－7×1.0×1010×1.0×10－116.626×10－34×3×108≈4.0×1017个．11．用功率P 0＝1 W 的点光源照射离光源r ＝3 m 处的一块金属薄片，已知光源发出的是波长为λ＝589 nm 的单色光，试计算：(1)1 s 内打到金属薄片1 cm 2面积上的光子数． (2)若取该金属薄片原子半径r 1＝0.5×10－10m ，则金属薄片表面上每个原子平均需隔多长时间才能接收到一个光子？答案：(1)2.61×1012个 (2)4 878.0 s解析：(1)离光源r ＝3 m 处的金属板每1 s 内单位面积上接收的光的能量为E ＝P 0t4πr 2＝1×14×3.14×32 J≈8.8×10－3 J ＝5.5×1016 eV ，所以1 s 内传到金属板1 cm 2面积上的光能E 0＝ES ＝5.5×1012eV.又因为这种单色光一个光子的能量E 0′＝hν＝hc λ＝6.626×10－34×3×1085.89×10－7J≈3.375×10－19 J ，即E 0′≈2.11 eV，所以1 s 内打到金属板1 cm 2面积上的光子数n ＝E 0E 0′＝5.5×10122.11≈2.61×1012个．(2)金属板可以看成由金属原子密集排列组成的，每个金属原子的最大截面积为S 1＝πr 21＝3.14×(0.5×10－10)2m 2＝7.85×10－21m 2，则每个原子每秒内接收到的光子数为n 1＝nS 1×104＝2.61×1012×7.85×10－21×104个≈2.05×10－4个，每两个光子落在同一个原子上的时间间隔Δt ＝1n 1＝12.05×10－4 s≈4878.0 s，说明光电效应中光子与原子之间的作用是一对一的．12．在绿色植物光合作用下，每放出1 mol 的O 2，植物储存451.5 kJ 能量，绿色植物能量转化效率(即植物储存的能量与植物吸收光的能量之比)约为50%，求绿色植物每放出1个氧分子要吸收多少个波长为6.63×10－7m 的光．(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，阿伏加德罗常量N A ＝6.02×1023mol －1)答案：5个解析：每放出1个氧分子储存能量为451.5×103N AJ ，每放出1个氧分子要吸收能量为 E ＝2×451.5×103N AJ ＝1.5×10－18 J ，一个光子的能量为：E 1＝hcλ＝3×10－19J ，光子个数为：n ＝E E 1＝5个．。
第4章 1.量子概念的诞生 2.光电效应与光的量子说
第4章 1.量子概念的诞生 2.光电效应与光的量子说1．量子概念的诞生2．光电效应与光的量子说学习目标知识脉络1.了解热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射，了解黑体辐射的实验规律及黑体辐射电磁波强度随波长的分布曲线．(重点)2．了解普朗克提出的能量子的概念，了解量子论诞生的历史意义．3．知道光电效应中截止频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾．(重点)4．知道光子说及其对光电效应的解释．(重点)5．掌握爱因斯坦光电效应方程并会用它来解决简单问题．(难点)量子概念的诞生[先填空]1．热辐射我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，而且辐射强度随波长如何分布都与物体的温度相关，所以物理上把这种辐射称为热辐射，物体热辐射中随温度的升高，辐射的较短波长的电磁波的成分越来越强．2．黑体与黑体辐射(1)黑体：如果某物体能够全部吸收外来电磁波而不发生反射，这种物体就称为绝对黑体，简称黑体．(2)黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射电磁波的情况，除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值1．对黑体的理解绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替．如图4-1-1所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体．图4-1-12．一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关完全吸收各种入射电磁波，不反射(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值．(2)随着温度的升高图4-1-2①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图4-1-2所示．4．普朗克的量子化假设的意义(1)普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响，成为物理学发展史上一个重大转折点．(2)普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征．1．(多选)黑体辐射的实验规律如图4-1-3所示，由图可知()图4-1-3A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动【解析】 由图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A 、C 、D 正确，B 错误．【答案】 ACD2．(多选)下列叙述正确的是( )A ．一切物体都在辐射电磁波B ．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C ．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D ．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关【解析】 根据热辐射定义知A 对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B 、C 错、D 对．【答案】 AD3．氦氖激光器发射波长为6 328 A 。
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高中物理分层练习：量子概念的诞生光电效应与光的量子说(时间：40分钟分值：100分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1．(多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是( )A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B．当铁块呈现黑色时,说明它的温度不太高C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D．早、晚时分太阳呈现红色,而中午时分呈现白色,说明中午时分太阳温度最高BC[由辐射强度随波长变化关系图知,随着温度的升高,各种波长的波的辐射强度都增加,而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波,选项B、C正确．]2．(多选)在光电效应实验中,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,光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射,仍可能发生光电效应D．改用频率为2ν的光照射,光电子的最大初动能变为原来的2倍AC[增大入射光的强度,单位时间内照射到单位面积上的光子数增加,光电流增大,A项正确．减小入射光的强度,只是光电流减小,光电效应现象是否消失与光的频率有关,而与光的强度无关,B项错误．改用频率小于ν的光照射,但只要光的频率大于极限频率ν仍然可以发生光电效应,C项正确．由爱因斯坦光电效应方程hν－W逸＝12mv2得：光频率ν增大,而W逸不变,故光电子的最大初动能变大,但ν与12mv2不成正比,故D错误．]3．产生光电效应时,关于逸出光电子的最大初动能Ek,下列说法正确的是( )A．对于同种金属,Ek与照射光的强度无关B．对于同种金属,Ek与照射光的波长成反比C．对于同种金属,Ek与照射光的时间成正比D．对于同种金属,Ek与照射光的频率成正比A[Ek ＝hν－W＝hcλ－W,同种金属逸出功相同,最大初动能与照射光强度无关,与照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,但不是正比关系．]4.(多选)如图所示是某金属在光的照射下,光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像,由图像可知( )A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hνC．入射光的频率为ν时,产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν时,产生的光电子的最大初动能为EABD[题中图像反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系,根据爱因斯坦光电效应方程Ek ＝hν－W知,当入射光的频率恰为金属的截止频率ν时,光电子的最大初动能E k ＝0,此时有hν＝W,即该金属的逸出功等于hν,根据图线的物理意义,有W＝E,故选项A、B、D正确,选项C错误．]5．(多选)在光电效应实验中,分别用频率为νa 、νb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νa >νb,则一定有Ua<UbB．若νa >νb,则一定有Eka>EkbC．若Ua <Ub,则一定有Eka<EkbD．若νa >νb,则一定有hνa－Eka>hνb－EkbBC[设该金属的逸出功为W,根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W,同种金属的W不变,则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大,B项正确；又Ek＝eU,则最大初动能与遏止电压成正比,C项正确；根据上述有eU＝hν－W,遏止电压U随ν增大而增大,A项错误；又有hν－Ek＝W,W相同,则D项错误．]6．(多选)如图所示,电路中所有元件完好,光照射到光电管上,灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是( )A．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BD[金属存在截止频率,超过截止频率的光照射金属才会有光电子射出．发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．入射光的频率低于截止频率,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．]二、非选择题(14分)7．紫光在真空中的波长为4.5×10－7 m,问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射极限频率为ν＝4.62×1014 Hz的金属钾时能否产生光电效应？(3)若能产生,则光电子的最大初动能为多少？(h＝6.63×10－34J·s)[解析](1)紫光光子的能量E＝hν＝hcλ＝4.42×10－19 J.(2)紫光频率ν＝cλ＝6.67×1014 Hz因为ν>ν,所以能产生光电效应．(3)光电子的最大初动能为E km ＝hν－W＝h(ν－ν)＝1.36×10－19 J.[答案](1)4.42×10－19 J (2)能(3)1.36×10－19 J[能力提升练]一、选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分)1．(多选)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的波长主要在315～400 nm之间,而明火中的紫外线的波长主要在200～280 nm之间．在光电效应中,某种金属的极限频率所对应的波长叫金属的极限波长．下列说法正确的是( )A．要实现有效报警,阴极所用材料的极限波长应大于280 nmB．明火照射到K极的时间要足够长,c、d端才有信号输出C．仅有太阳光照射光电管时,c、d端输出的信号为零D．火灾报警时,照射光电管的紫外线波长越大,逸出的光电子的最大初动能越大AC[只有入射光的频率大于金属的极限频率,即入射光的波长应小于金属的极限波长,才能发生光电效应．要实现有效报警,光电管阴极的极限波长应大于明火中的紫外线的波长,并小于太阳光中的紫外线的波长,A正确；c、d端有信号输出,与明火照射到K极的时间无关,与紫外线的频率有关,B错误；仅有太阳光照射光电管时,入射光的频率小于金属的截止频率,不会发生光电效应,c、d端输出的信号为零,C正确；火灾报警时,根据光电效应方程Ek ＝hν－W知,照射光电管的紫外线的波长越短,其频率越大,逸出的光电子的最大初动能越大,D错误．] 2．在光电效应实验中,小明同学用同一实验装置,如图(a)所示,在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线,如图(b)所示．则正确的是( )A．乙光的频率大于甲光的频率B．甲光的波长小于丙光的波长C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能A[由爱因斯坦光电效应方程Ek ＝hν－W及遏止电压的含义可知,hν－W＝eUc,结合题意与图像可以判断,W0相同,U1>U2,则三种色光的频率为ν乙＝ν丙>ν甲,故丙光子能量大于甲光子能量,C错误,同时判断乙光对应光电子的最大初动能等于丙光对应光电子的最大初动能,A正确,D错误,由ν＝cλ知,λ乙＝λ丙＜λ甲,B错误．]3．(多选)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K,没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K,则发生了光电效应；此时,若加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在K、A之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U,光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时,所加反向电压U可能是(其中W为逸出功,h 为普朗克常量,e为电子电荷量)( )A．U＝hνe－WeB．U＝2hνe－WeC．U＝2hν－W D．U＝3hνe－WeBD[由题意知,一个电子吸收一个光子不能发生光电效应,换用同样频率为ν的强激光照射,则发生光电效应,即吸收的光子能量为nhν,n＝2,3,4,….则由光电效应方程可知：nhν＝W＋12mv2(n＝2,3,4,…) ①在减速电场中由动能定理得－eU＝0－12mv2 ②联立①②得：U＝nhνe－We(n＝2,3,4,…),选项B、D正确．]4．(多选)美国物理学家密立根利用图所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系,描绘出图中的图像,由此算出普朗克常量h.电子电荷量用e表示,下列说法正确的是( )A．入射光的频率增大,为了测遏止电压,则滑动变阻器的滑片P应向M端移动B．由图像可知,这种金属的截止频率为νBC．增大入射光的强度,光电子的最大初动能也增大D．由图像可得普朗克常量表达式为h＝U1eνA－νBBD[入射光的频率增大,光电子的最大初动能增大,则遏止电压增大,测遏止电压时,应使滑动变阻器的滑片P向N端移动,故A错误；根据光电效应方程Ekm ＝hν－W知,光电子的最大初动能与入射光的强度无关,故C错误；根据Ekm ＝hν－W＝eUc,解得Uc＝hνe－hνBe,图线的斜率k＝he＝U1νA－νB,则h＝U1eνA－νB,当遏止电压为零时,ν＝νB.故B、D正确．]二、非选择题(本大题共2小题,共26分)5．(12分)经测量,人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 μm处．根据电磁辐射的理论得出,物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm＝2.90×10－1m·K,由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h＝6.63×10－34J·s)[解析]人体表面的温度为T＝2.90×10－1m·Kλm＝2.90×10－1940×10－6K≈309 K≈36 ℃.人体辐射的能量子的值为ε＝hcλm＝6.63×10－34×3×108940×10－6J＝2.12×10－22 J.[答案]36 ℃ 2.12×10－22 J6．(14分)光电管是应用光电效应实现光信号与电信号之间相互转换的装置,其广泛应用于光功率测量、光信号记录、电影、电视和自动控制等诸多方面．如图所示,C为光电管,B极由金属钠制成(钠的极限波长为5.0×10－7 m)．现用波长为4.8×10－7 m的某单色光照射B极．(1)电阻R上电流的方向是向左还是向右？(2)求出从B极发出的光电子的最大初动能．(3)若给予光电管足够大的正向电压时,电路中光电流为10 μA,则每秒射到光电管B极的光子数至少为多少个？[解析](1)B极板上逸出光电子,相当于电源的正极,A为负极,故流过R的电流向左．(2)Ekm ＝hcλ－hcλ＝6.63×10－34×3×108×14.8×10－7－15.0×10－7J＝1.66×10－20 J.(3)每秒电路中流过的电子电荷量q＝It＝10×10－6×1 C＝1×10－5 Cn＝qe＝1×10－51.6×10－19个＝6.25×1013个．[答案](1)向左(2)1.66×10－20 J (3)6.25×1013个。