2019-2020学年高中物理 第二章 波粒二象性 第二节 光子随堂演练课件 粤教版选修3-5

[随堂检测]1．在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的()A．频率B．强度C．照射时间D．光子数目解析：选A.由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知：Ek只与频率ν有关，故选项B、C、D错误，选项A正确．2．当具有5.0eV能量的光子照射到某金属表面时，从金属表面逸出的电子具有的最大初动能是1.5eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为()A．1.5eVB．3.5eVC．5.0eVD．6.5eV解析：选B.由Ek＝hν－W0得W0＝hν－Ek＝5.0eV－1.5eV＝3.5eV，则入射光的最低能量为hνmin＝W0＝3.5eV.3．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3V时，光电流刚好减小到零．已知这种金属的极限频率为νc＝6.00×1014Hz，因此照射光的频率ν＝________Hz.(电子电荷量e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)解析：光电子的最大初动能Ek＝eUc①由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－hνc②由①②得：ν＝eUch＋νc＝1.32×1015Hz.答案：1.32×1015Hz[课时作业]一、单项选择题1．某金属的逸出功为2.3eV，这意味着()A．这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3eV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2.3eV的功即可脱离表面C．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量可以小于2.3eVD．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2.3eV解析：选B.逸出功指原子的最外层电子脱离原子核克服引力做的功，选B.2．根据爱因斯坦光子说，光子能量ε等于(h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长)()A．hcλB．hλcC．hλD．hλ解析：选A.由爱因斯坦光子说知，光子的能量ε＝hν，而c＝νλ.故ε＝hcλ，A项正确．3．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．hνB．12NhνC．NhνD．2Nhν解析：选C.据光子说可知，光子能量与频率有关，一个光子能量为ε＝hν(h为普朗克常量)，N个光子的能量为Nhν，所以选项C正确．4．用波长为2.0×10－7m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4.7×10－19J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字)()A．5.5×1014HzB．7.9×1014HzC．9.8×1014HzD．1.2×1015Hz解析：选B.由爱因斯坦光电效应方程hcλ＝Ekm－W0和W0＝hν0知ν0＝cλ－Ekmh＝7.9×1014Hz.选项B正确．5．用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面．单色光A照射两种金属时都能产生光电效应；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WC和WD，则下列选项正确的是()A．λ1＞λ2，WC＞WDB．λ1＞λ2，WC＜WDC．λ1＜λ2，WC＞WDD．λ1＜λ2，WC＜WD解析：选D.由题意知，A光光子的能量大于B光，根据ε＝hν＝hcλ，得λ1＜λ2；又因为单色光B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，所以WC＜WD，故正确选项是D.6．A与B两种单色光组成的复合光束，照射到某金属表面上时发生了光电效应．若将该入射光A的强度增强，B的强度减弱，下列说法中正确的是()A．有可能不发生光电效应B．逸出的光电子的最大初动能将加大C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将可能增加D．从入射光照至金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显变化解析：选C.入射光的强度变化时，单位时间内照到单位面积上的光子数将变化，对应的吸收能量逸出的光电子数必将变化．但是光电效应的发生是瞬时的，大约光照射后10－9s之内就会发生，在发生时间上不会有影响．根据爱因斯坦光电效应方程hν－W0＝Ek，如果光的频率不变则光电效应一定发生而且逸出的光电子的最大初动能不变．7．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，任何金属都能发生光电效应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解析：选A.金属材料的逸出功与极限频率具有正比关系，即W0＝hν极，故A正确；只有照射光的频率大于极限频率才能发生光电效应，故B错误；金属的逸出功由金属本身决定，与光电子的最大初动能无关，故C错误；入射光的光强一定时，频率越高，光子数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故D错误，所以选A.二、多项选择题8．下列关于光子的说法中，正确的是()A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子B．光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大C．光子的能量由光的频率决定，其能量与它的频率成正比D．光子可以被电场加速解析：选AC.在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量由光的频率决定，光子不带电，不能被电场加速．9．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的关系图象，由图象可知()A．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解析：选AB.题中图象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－W0，知当入射光的频率恰为该金属的截止频率ν0时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误．10．关于光电效应，以下说法不正确的是()A．光电子的动能与入射光的频率成正比B．光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强C．能否产生光电效应现象，决定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功D．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属时一定不发生光电效应解析：选ABD.由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系，A错；光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大初动能无关，B错；用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，D错，C对．三、非选择题11．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压Uc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W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J.解析：(1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由Ek＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为Ek＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014J≈1.23×10－19J.答案：见解析12．我们能感知光现象，是因为我们接收到了一定能量的光．一个频率是106Hz的无线电波的光子的能量是多大？一个频率为6×1014Hz的绿光光子和一个频率为1018Hz的γ光子的能量各是多大？解析：由公式E＝hν得E1＝hν1＝6.63×10－34×106J＝6.63×10－28JE2＝hν2＝6.63×10－34×6×1014J＝3.978×10－19JE3＝hν3＝6.63×10－34×1018J＝6.63×10－16J.答案：见解析