高中物理易錯(cuò)題辨析

〔關(guān)鍵詞〕 高中物理；例題；錯(cuò)解；

正解；分析

〔中圖分類號(hào)〕 G633.7

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 C

〔文章編號(hào)〕 1004—0463（2013）

10—0086—01

例題1：用紅光照射光電管陰極發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek，光電流為I，若改用強(qiáng)度相同的紫光照射同一光電管，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能和光電流分別為Ek′和I′，下列說(shuō)法中正確的是：

（A）Ek′I

（B）Ek′> Ek，I′>I

（C）Ek′

（D）Ek′>Ek， I′

錯(cuò)解：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hυ-w知，對(duì)于同一種金屬逸出功相同，由于紅光光子的頻率小于紫光光子的頻率，紅光光子的能量小于紫光光子的能量，用紅光照射光電管的陰極時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，則用紫光照射光電管陰極時(shí)一定也能發(fā)生光電效應(yīng)；且用紅光照射光電管陰極時(shí)光電子的最大初動(dòng)能Ek小于用紫光照射光電管陰極時(shí)光電子的最大初動(dòng)能為Ek′，即Ek′> Ek；又由于兩種情況下照射光的強(qiáng)度相同，紅光光子的能量小于紫光光子的能量，照射到光電管陰極的紅光光子數(shù)目比紫光光子數(shù)目多，用紅光照射時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)光子數(shù)目比用紫光照射光電管陰極時(shí)發(fā)生光電效應(yīng)光子數(shù)目多，則用紅光照射時(shí)形成的光電流I大于用紫光照射時(shí)形成光電流I′，即I′

正解：由電磁理論知，不同頻率的光照射同一金屬時(shí)產(chǎn)生光電效應(yīng)的幾率不同，在能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件下，頻率越大的光照射同一金屬時(shí)產(chǎn)生光電效應(yīng)的幾率越大，題中雖然照射光電管陰極的紅光光子數(shù)目比紫光光子的數(shù)目多，但用紅光照射同一金屬時(shí)產(chǎn)生光電效應(yīng)的幾率小于用紫光照射金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的幾率，因而無(wú)法確定光電流的大小，上題的正確答案應(yīng)為：Ek′>Ek，光電流的大小無(wú)法確定.

例題2：已知?dú)湓犹幱诨鶓B(tài)，E1=13.6ev，以下光子射向處于基態(tài)的氫原子，問這些光子能否被氫原子吸收？說(shuō)明理由.

（1）能量為10.2ev、12.5ev和14.00ev的光子；

（2）能量為10.2ev和14.00ev粒子.

錯(cuò)解：氫原子吸收光子后，要從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，從基態(tài)向n=2的能級(jí)躍遷需吸收的能量為ΔE21=-3.40ev-（-13.6ev）=10.2 ev。因此，入射光子或粒子的能量大于等于10.2ev，因此，問題（1）（2）中的5個(gè)光子或粒子均能使原子發(fā)生躍遷.

正解：氫原子吸收光子后，從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，被吸收的光子能量必須符合激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的能量之差，當(dāng)光子的能量大于等于E1=13.6ev時(shí)，氫原子吸收光子后被電離，電離能為13.6ev，多余的能量為電子的動(dòng)能.

原子與粒子作用不同于吸收光子，由于光是一份一份的，對(duì)于一個(gè)原子要么全部吸收，要么不吸收，不能只吸收光子的部分能量；原子與粒子作用時(shí)，粒子與原子核外的電子碰撞，核外電子與粒子在碰撞獲得能量符合兩能級(jí)之間的能量之差時(shí)原子發(fā)生躍遷；碰撞獲得能量大于等于電離能時(shí)被電離，多余的能量為電子的動(dòng)能.

由此可見，（1）中的能量為10.2ev的光子能被原子吸收發(fā)生躍遷， 能量為12.5ev的光子不能被吸收，能量為14.00ev的光子能使原子電離，（2）中能量為10.2ev粒子可能使原子躍遷，能量為14.00ev粒子也可能使原子躍遷，也可能使原子電離.

例題3：入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)。若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率增大，則下列說(shuō)法正確的是（ ）

（A）從光照至金屬表面上到發(fā)射電子的時(shí)間間隔將明顯變長(zhǎng)

（B）逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小

（C）單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少

（D）仍然能發(fā)生光電效應(yīng)

錯(cuò)解：根據(jù)波動(dòng)理論，光的能量只決定于光的強(qiáng)度，入射光的強(qiáng)度減弱時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)照射至金屬表面的能量減少，電子獲得的能量減小，當(dāng)入射光的強(qiáng)度減弱到一定程度時(shí)，就不能發(fā)生光電效應(yīng)了，即使有光電子逸出，最大初動(dòng)能必然減小，故（B）選項(xiàng)正確.

正解：根據(jù)愛因斯坦電磁理論，光照射至金屬表面時(shí)，電子一次吸收一個(gè)光子（電子一次吸收兩個(gè)以上光子的可能性極小，幾乎不存在），只要光子的能量h大于該金屬的逸出功w，光電效應(yīng)就能在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生（不到10-9s），按照光子說(shuō)理論，光子的能量只決定于光的頻率，與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)；當(dāng)入射光的強(qiáng)度減弱，頻率增大時(shí)，入射光的數(shù)目減少了，但光子的能量E=h增大了，因此，從光照至金屬表面上到發(fā)射電子的時(shí)間間隔不變，（A）選項(xiàng)錯(cuò)；逸出的光電子的最大初動(dòng)能Ek=h-w增大，（B） 選項(xiàng)正確；單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少，（C）選項(xiàng)正確；仍然能發(fā)生光電效應(yīng)，（D）選項(xiàng)正確。正確選項(xiàng)為（B） （C） （D）.

從以上例題的剖析，可以看出，不加理解地死記硬背，生搬硬套，必然導(dǎo)致錯(cuò)誤.學(xué)好物理需重視物理概念、規(guī)律、定理的形成過(guò)程，清晰地理解概念和物理規(guī)律內(nèi)涵及外延，只有這樣才能減少和避免分析解決問題中出現(xiàn)的失誤.

編輯：張昀