光电效应的应用 教师版

光电效应的应用

1．[2009年 上海]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，所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

2．[2010年 四川]用波长为2.0×10－

7 m 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19 J 。由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，光速c ＝3.0×108 m/s ，结果取两位有效数字)( )

A ．5.5×1014 Hz

B ．7.9×1014 Hz

C ．9.8×1014 Hz

D ．1.2×1015 Hz

解析：由爱因斯坦的光电方程h c λ

＝E km ＋W ，而金属的逸出功W ＝hν0，由以上两式得，钨的极限频率为：ν0＝c λ－E km h

＝7.9×1014 Hz ，B 项正确。 3. [2010年 江苏]研究光电效应的电路如图Z －1所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图像中，正确的是( )

解析：虽然入射光强度不同，但光的频率相同，所以截止电压相同；又因当入射光强时，单位时间逸出的光电子多，饱和光电流大，所以选C 。

4．(5分)[2010年 江苏]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__减小___(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是

4．(5分)答案：减小 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)

5．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，验电器的指针张开一个角度，如图15－1－5所示，这时锌板带____正____

电，指针带___正_____电．

图15－1－5

6．已知金属铯的逸出功为W 0，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最

大初动能为E k ，求入射光的波长应为多少？

解析：根据光电效应方程E k ＝hν－W 0可得入射光的频率为ν＝E k ＋W 0h

由c ＝νλ可得入射光的波长为λ＝c ν＝hc E k ＋W 0＝6.63×10－

34×3×108(1.0＋1.9)×1.6×10－19 m ≈4.3×10－

7 m. 7．(7分)研究光电效应规律的实验装置如图Z －5所示，光电管的阴极材料为金属钾，其逸出功为W 0＝2.25 eV ，现用光子能量为10.75 eV 的紫外线照射光电管，调节变阻器滑片位置，使光电流刚好为零。求：

(1)电压表的示数是多少？

(2)若照射光的强度不变，紫外线的频率增大一倍，阴极K 每秒内逸出的光电子数如何变化？到达阳极的光电子动能为多大？

(3)若将电源的正负极对调，到达阳极的光电子动能为多大？

解析：(1)由光电效应方程E k ＝hν－W 0 得光电子最大初动能E k ＝8.50 eV

光电管两端加有反向电压，光电子由K 向A 减速运动。

由动能定理－eU ＝E kA －E k

因E kA ＝0，则U ＝E k e

＝8.50 V 。 (2)设光的强度为nhν，光强不变，频率增大一倍，则每秒入射的光子数n 减为原来的一半，阴极K 每秒内逸出的光电子数也减为原来的一半，

由光电效应方程得光电子的最大初动能

E ′k ＝hν′－W 0＝2hν－W 0＝19.25 eV

电子由阴极向阳极做减速运动。

由动能定理

－eU ＝E ′kA －E ′k ，得E kA ′＝10.75 eV

(3)若将电源的正负极对调，光电管上加有正向电压，光电子从阴极向阳极做加速运动，由动能定理eU ＝E kA ″－E k ，

得E kA ″＝17.00 eV 。

答案：(1)8.50 V (2)减半 10.75 eV (3)17.00 eV