2019-2020年高中物理 第二章章末总结（含解析）粤教版选修3-5

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1、2019-2020年高中物理第二章章末总结（含解析）粤教版选修3-5一、光子能量的计算1．一个光子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是光的频率．2．一束光的能量E＝nhν，n为光子数目．3．频率与波长的关系：ν＝.例1　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1.0×1010W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10－11s，波长为793.4nm.问每列光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n

2、是多少？解析　以Δt、l和c分别表示光脉冲的持续时间、长度和光在真空中的传播速度，由题意可知l＝cΔt①以P和E表示红宝石激光器发射的功率和光脉冲的能量，则有：E＝PΔt②以λ和ν表示红宝石激光器发射的激光的波长和频率，则有ν＝，因此就得到每个光子的能量hν＝③由②③式就得到该列光脉冲含有的光子数n＝＝④将数据代入①④式，就得到该列光脉冲的长度、含有的光子数分别为l＝3×10－3m＝3mm、n＝4.0×1017个．答案　3mm　4.0×1017个二、光电效应的规律1．光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一

3、个极限频率，入射光的频率必须高于这个极限频率，才能发生光电效应．低于极限频率时，无论光照强度多强，都不会发生光电效应．(2)光电子的最大初始动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．(3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.(4)当入射光的频率高于极限频率时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比．2．爱因斯坦光电效应方程hν＝mv＋W0.W0表示金属的逸出功，ν0表示金属的极限频率，则W0＝hν0.例2　(单选)关于光电效应，下列说法正确的是(　

4、　)A．光电流随入射光频率的增大而增大B．光电子的初动能越大，光电流就越大C．光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率D．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，则改用频率是ν2的红光照射该金属就一定不发生光电效应解析　光电流的强度与入射光的强度成正比，A、B项错误；能否发生光电效应，通过比较入射光的频率和极限频率而确定，因为ν红＜ν绿，而该金属的极限频率未知，所以D项错误．本题正确答案为C.答案　C方法总结　熟记光电效应规律：(1)存在极限频率ν0，只有ν＞ν0时，才能发生光电效应；(2)最大初始动能E

5、k＝hν－W0，Ek与入射光频率ν和金属的逸出功有关，而与光强无关；(3)饱和光电流与光强有关．例3　(单选)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　由爱因斯坦光电效应方程得h＝Ek＋W0，而金属的逸出功W0＝hν0，由以上两

6、式得，钨的极限频率为：ν0＝－＝7.9×1014Hz，B项正确．答案　B三、用图象表示光电效应的规律1．Ek－ν图象图1根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能Ek是入射光频率ν的一次函数，图象如图1所示．其横轴截距为金属的极限频率ν0，纵轴截距是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量h.2．I－U图象光电流强度I随光电管两极间电压U的变化图象如图2所示，图中Imax为饱和光电流，U0为遏止电压．利用mv＝eU0可得光电子的最大初动能．图2例4　(单选)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管

7、在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图3所示．则可判断出(　　)图3A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光的频率大于丙光的频率D．甲光对应的光电子最大始初动能大于丙光的光电子最大初始动能解析　由题图可知，甲、乙两光对应的遏止电压均为U02，由爱因斯坦光电效应方程hν＝mv＋W0及－eU0＝0－Ek可知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，选项A、C均错误；甲光频率小，则甲光对应的光电子最大初始动能小于丙光的光电子最大初始动能，选项D错误；乙光频

8、率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，选项B正确．答案　B例5　(1)(单选)研究光电效应的电路如图所示．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UAK的关系图象中，正确的是(　　)(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