Question

9．光电效应实验中，如图所示用频率为7.5×10¹⁴Hz的光照射金属K，当电压表示数减为0.91V时，灵敏电流表上才有电流出现．（普朗克常量h=6.63×10^-34J•s，电子的电量为1.6×10^-19C）
（1）求该金属的逸出功；
（2）若将电路中电源正负极对调，调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2V时，光电子到达阳极A的最大动能为多少？
（3）若电流表示数为0.48μA，则每秒从阴极K发射出的电子个数是多少？

Answer 1

分析 （1）根据光电效应方程$\frac{1}{2}$m${v}_{0m}^{2}$=hγ-W₀，结合E_km=eU₀，即可求解金属的逸出功；
（2）根据光电效应方程$\frac{1}{2}$m${v}_{0m}^{2}$=hγ-W₀，并依据动能定理，即可求解到达阳极A的最大动能；
（3）根据电流I=$\frac{q}{t}$，结合N=$\frac{q}{e}$，即可求解．

解答 解：（1）根据光电效应方程有：$\frac{1}{2}$m${v}_{0m}^{2}$=hγ-W₀；
且E_km=eU₀，则有：eU₀=hγ-W₀；
解得：W₀=hγ-eU₀=6.63×10^-34×7.5×10¹⁴-1.6×10^-19×0.91=3.51×10^-19J
（2）电源正负极对调，电压表的示数为2V时，设光电子到达阳极A的最大动能为：E_km′=$\frac{1}{2}$m${v}_{0m}^{2}$+qU=hγ-W₀+qU
代入数据解得：E_km′=6.63×10^-34×7.5×10¹⁴-3.51×10^-19+1.6×10^-19×2J=4.66×10^-19J
（3）电流表示数为0.48μA，则每秒从阴极K发射出的电子个数是：
N=$\frac{q}{e}$=$\frac{It}{e}$=$\frac{0.48×1{0}^{-6}×1}{1.6×1{0}^{-19}}$=3×10¹²个；
答：（1）该金属的逸出功3.51×10^-19J；
（2）若将电路中电源正负极对调，调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2V时，光电子到达阳极A的最大动能为4.66×10^-19J；
（3）若电流表示数为0.48μA，则每秒从阴极K发射出的电子个数是3×10¹²个．

点评 考查光电效应方程的应用，理解逸出功的概念及最大初动能的含义．注意当发生光电效应时，入射光的频率越高，而金属的逸出功是一定，则光电子的最大初动能越大．