2.2涅槃凤凰再飞翔(课时2) 学案(2020年沪科版高中物理选修3-5)
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1、22 涅槃凤凰再飞翔涅槃凤凰再飞翔(课时课时 2) 学习目标 1.进一步理解光电效应方程的意义,会用光电效应方程分析有关问题.2.会用图像 描述光电效应有关物理量之间的关系.3.了解康普顿效应及其意义,了解光子的动量 一、光电效应方程 hWEkm的应用 1光电效应方程的理解 (1)Ekm为光电子的最大初动能,与金属的逸出功 W 和光的频率 有关 (2)若 Ekm0,则 hW,此时的 即为金属的极限频率 0. 2光电效应现象的有关计算 (1)最大初动能的计算:EkmhWhh0; (2)极限频率的计算:h0W,即 0W h; (3)遏止电压的计算:eU0Ekm,即 UEkm e hW e . 例
2、1 在光电效应实验中,某金属的极限频率相对应的光的波长为 0,该金属的逸出功为 _若用波长为 (0)的单色光做该实验,则其最大初动能为_(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 0 hc0 0 解析 由光电效应方程知,光电子的最大初动能 EkmhW,其中金属的逸出功 Wh0, 又由 c 知 Whc 0,用波长为 的单色光照射时,其 Ekm hc hc 0hc 0 0 . 针对训练 1 用波长为 2.010 7 m 的紫外线照射钨的表面, 释放出来的光电子中最大的初动 能是 3.710 19J.由此可知,钨的极限频率约为(普朗克常量 h6.631034
3、J s,光速 c 3.0108 m/s)( ) A5.51014Hz B7.91014Hz C9.41014Hz D1.21015Hz 答案 C 解析 由光电效应方程 hWEkm,紫外线的频率为 c ,逸出功 Wh0,联立可得 0 c Ekm h 9.41014Hz,故 C 正确 二、光电效应图像问题 1Ekm 图线 如图 1 所示,为光电子最大初动能 Ekm随入射光频率 的变化图线,由 EkmhW 知,横 轴上的截距是阴极金属的极限频率 0,纵轴上的截距是阴极金属的逸出功的负值W,斜率 是普朗克常量 h. 图 1 2IU 图线 如图 2 所示是光电流 I 随光电管两极板间电压 U 的变化曲线
4、,图中 Im为饱和光电流,U 为 遏止电压 图 2 说明:(1)由 EkmeU 和 EkmhW 知,同一色光,遏止电压相同,与入射光强度无关;不 同色光,频率越大,遏止电压越大; (2)在入射光频率一定时,饱和光电流随入射光强度的增大而增大 例 2 用不同频率的紫外线分别照射钨板和锌板而产生光电效应, 可得到光电子的最大初动 能 Ekm随入射光的频率 变化的 Ekm 图像,已知钨元素的逸出功为 3.28 eV,锌元素的逸 出功为 3.34 eV,若将两者的图像分别用实线与虚线画在同一个 Ekm 图上则下图中正确 的是( ) 答案 A 解析 根据光电效应方程 EkmhW 可知 Ekm 图像的斜率
5、为普朗克常量 h,因此图中两 图线应平行,C、D 错;横轴的截距表示恰能发生光电效应(光电子最大初动能为零)时的入射 光的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大,则知 能使金属锌发生光电效应的极限频率较大,A 对,B 错 处理图像问题时要理解图像的物理意义,写出图像所对应的函数关系式,明确斜率和截距的 物理意义. 针对训练 2 (多选)(2018 张家口市高二下期末)如图 3,直线为光电子最大初动能与入射光频 率的关系, 已知直线的纵、 横截距分别为a、 b, 电子电荷量为 e, 下列表达式正确的是( ) 图 3 A普朗克常量 hb a B金属的极限频率 0b C
6、金属的逸出功 Wa D若入射光频率为 2b,则光电子的初动能一定为 a 答案 BC 解析 根据光电效应方程可得 EkmhWhh0则光电子的最大初动能 Ekm与入射光频 率 成线性关系, Ekm 图线的斜率表示普朗克常量, 根据图线斜率可得出普朗克常量 ha b, 逸出功 Wa.横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率,此时的频率等于金属的极限频 率 b,故 B、C 正确,A 错误;据光电效应方程可知,入射光频率为 2b 时,最大初动能为: h 2baa,但光电子的初动能不一定为 a,故 D 错误 例 3 (多选)在如图 4 所示的光电管的实验中(电源正、负极可以对调),用同一光电管得到 了三条
7、可见光的光电流与电压之间的关系曲线(图中的甲光、乙光、丙光)下列说法中正确 的有( ) 图 4 A只要电流表中有电流通过,光电管中就发生了光电效应 B同一光电管对不同颜色的单色光有各自不同的极限频率 C电流表 G 的电流方向可以是 a 流向 b、也可以是 b 流向 a D由于甲光和乙光有共同的 U2,可以确定甲光和乙光是同一种色光 答案 AD 解析 由题图可知,只要电流表中有电流,则有光电子通过电流表,因此一定会发生光电效 应,故 A 正确;同一金属,极限频率是相同的,故 B 错误;由光电管结构可知,光电子由右 向左运动,则电流方向一定是从左向右,即 a 流向 b,故 C 错误;根据 eUEk
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