資源簡介

PAGE
課時跟蹤訓練（十四）普朗克黑體輻射理論 光電效應
A級—雙基達標
1．對于帶電微粒輻射和吸收能量時的特點，以下說法錯誤的是(　　)
A．以某一個最小能量值一份一份地輻射
B．輻射和吸收的能量是某一最小值的整數倍
C．輻射和吸收的能量是量子化的
D．吸收的能量可以是連續的
解析：選D　根據量子化的理論，帶電微粒輻射和吸收的能量只能是某一最小能量值的整數倍，故A、B正確。帶電粒子輻射和吸收的能量不是連續的，是量子化的，故C正確，D錯誤。本題選不正確的，故選D。
2．很多地方用紅外線熱像儀監測人的體溫，只要被測者從儀器前走，便可知道他的體溫是多少，關于其原理，下列說法正確的是(　　)
A．人的體溫會影響周圍空氣溫度，儀器通過測量空氣溫度便可知道人的體溫
B．儀器發出的紅外線遇人反射，反射情況與被測者的溫度有關
C．被測者會輻射紅外線，輻射強度以及按波長的分布情況與溫度有關，溫度高時輻射強且較短波長的成分強
D．被測者會輻射紅外線，輻射強度以及按波長的分布情況與溫度有關，溫度高時輻射強且較長波長的成分強
解析：選C　根據輻射規律可知，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都增加，隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，人的體溫的高低，直接決定了輻射的紅外線的頻率和強度，通過監測被測者輻射的紅外線的情況，就可知道這個人的體溫，故C正確，A、B、D錯誤。
3．[多選]一束綠光照射某金屬發生了光電效應，則下列說法正確的是(　　)
A．若增加綠光的照射強度，則逸出的光電子數增加
B．若增加綠光的照射強度，則逸出的光電子最大初動能增加
C．若改用紫光照射，則可能不會發生光電效應
D．若改用紫光照射，則逸出的光電子的最大初動能增加
解析：選AD　光電效應的規律表明：入射光的頻率決定著是否發生光電效應以及發生光電效應時產生的光電子的最大初動能大小，當入射光頻率增加時，產生的光電子最大初動能增加；而入射光的強度增加，會使單位時間內逸出的光電子數增加，紫光頻率高于綠光，故選項A、D正確。
4．美國物理學家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，用X光對靜止的電子進行照射，照射后電子獲得速度的同時，X光的運動方向也會發生相應的改變，如圖是X射線的散射示意圖，下列說法中正確的是(　　)
A．X光散射后與散射前相比，頻率將會變小
B．X光散射后與散射前相比，波長將會變短
C．X光散射后與散射前相比，速度將會變小
D．散射實驗為光的波動學說提供了有力證明
解析：選A　用X光照射石墨，出射的X光中除了有原波長的X光外，還有比原波長的X光波長要長的光，根據λ＝，可知頻率ν變小，但是光速c不變，康普頓效應說明光不但具有能量而且具有動量，證明了光的粒子性，故A正確，B、C、D錯誤。
5．下表給出了一些金屬材料的逸出功。現用波長為400 nm的單色光照射這些材料，能產生光電效應的材料最多有幾種(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.00×108 m/s)(　　)
材料 銫 鈣 鎂 鈹 鈦
逸出功/(×10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6
A．2種 B．3種
C．4種 D．5種
解析：選A　由題意可知，給定光子的能量為E＝hν＝＝4.95×10－19 J，大于表中所給的銫、鈣的逸出功，光照射到這兩種金屬上能產生光電效應，故A正確。
6．人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530 nm 的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。已知普朗克常量為6.63×10－34 J·s，光速為3.0×108 m/s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是(　　)
A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 W
C．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W
解析：選A　因每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺，所以察覺到綠光所接收的最小功率P＝，式中E＝6ε，t＝1 s，又ε＝hν＝h，可解得P＝ W＝2.3×10－18 W，A正確。
7．(2024·廣州高二月考)用如圖所示的實驗裝置研究光電效應現象。用光子能量為2.75 eV的光照射到光電管上時發生了光電效應，電流表G的示數不為零，移動滑動變阻器的觸點c，發現當電壓表的示數大于或等于1.7 V時，電流表示數為零，則在該實驗中(　　)
A．光電管陰極的逸出功為1.05 eV
B．光電子的最大初動能為1.05 eV
C．若開關S閉合，當觸點c向a端滑動時，電流表G示數可能增大
D．若開關S斷開，用光子能量為1.00 eV的強光照射，電流表G可能滿偏
解析：選A　由題目可知，遏止電壓為Uc＝1.7 V，故最大初動能為Ek＝eUc＝1.7 eV，故B錯誤；根據光電效應方程可知，逸出功為W0＝E－Ek＝1.05 eV，故A正確；電源電壓為反向電壓，當觸點c向a端滑動時，反向電壓增大，電壓表示數增大，電流表中電流減小，故C錯誤；斷開開關S，光電管、電流表、滑動變速器構成閉合回路，但光子能量為1.00 eV，小于光電管陰極的逸出功1.05 eV，光電效應不會發生，沒有光電流，故D錯誤。
8.(2024·海南高考)利用如圖所示的裝置研究光電效應，使單刀雙擲開關S接1，用頻率為ν1的光照射光電管，調節滑動變阻器，使電流表的示數剛好為0，此時電壓表的示數為U1，已知電子電荷量為e，普朗克常量為h，下列說法正確的是(　　)
A．其他條件不變，增大光強，電壓表示數增大
B．改用比ν1更大頻率的光照射，調整電流表的示數為零，此時電壓表示數仍為U1
C．其他條件不變，使開關接2，電流表示數仍為零
D．光電管陰極材料的截止頻率νc＝ν1－
解析：選D　當開關S接1時，由愛因斯坦光電效應方程得eU1＝Ekm＝hν1－W0，故其他條件不變時，增大光強，電壓表的示數不變，故A錯誤；若改用比ν1更大頻率的光照射時，調整電流表的示數為零，而金屬的逸出功不變，故遏止電壓變大，即此時電壓表示數大于U1，故B錯誤；其他條件不變時，使開關S接2，此時可發生光電效應，且加的正向電壓，故電流表示數不為零，故C錯誤；根據愛因斯坦光電效應方程得eU1＝Ekm＝hν1－W0，其中W0＝hνc，聯立解得光電管陰極材料的截止頻率為νc＝ν1－，故D正確。
9．美國物理學家密立根用精湛的技術測量光電效應中幾個重要的物理量，這項工作成了愛因斯坦光電效應方程式在很小誤差范圍內的直接實驗證據。密立根的實驗目的是：測量金屬的遏止電壓Uc、入射光頻率ν，由此計算普朗克常量h，并與普朗克根據黑體輻射得出的h相比較，以檢驗愛因斯坦光電效應方程式的正確性。如圖所示是根據某次實驗作出的Uc ν圖像，電子的電荷量e＝1.6×10－19 C。試根據圖像和題目中的已知條件：
(1)寫出愛因斯坦光電效應方程(用Ekm、h、ν、W0表示)。
(2)由圖像求出這種金屬的截止頻率νc。
(3)若圖像的斜率為k，寫出普朗克常量h的表達式，并根據圖像中的數據求出普朗克常量h。
解析：(1)光電效應方程：Ekm＝hν－W0。
(2)由圖像可知，當Uc＝0時，
該金屬的截止頻率：νc＝4.27×1014 Hz。
(3)由光電效應方程可知eUc＝hν－W0，則Uc＝－，故k＝，可得h＝ke，即：
h＝×1.6×10－19J·s
＝6.3×10－34 J·s。
答案：(1)Ekm＝hν－W0　(2)4.27×1014 Hz
(3)h＝ke　6.3×10－34 J·s
B級—選考提能
10．(2024·浙江1月選考)如圖所示，金屬極板M受到紫外線照射會逸出光電子，最大速率為vm。正對M放置一金屬網N，在M、N之間加恒定電壓U。已知M、N間距為d(遠小于板長)，電子的質量為m，電荷量為e，則(　 )
A．M、N間距離增大時電子到達N的動能也增大
B．只有沿x方向逸出的電子到達N時才有最大動能
C．電子從M到N過程中y方向位移大小最大為vmd
D．M、N間加反向電壓時電流表示數恰好為零
解析：選C　根據動能定理，從金屬板M上逸出的光電子到達N時有eU＝Ekm－mvm2，則到達N時的動能為Ekm＝eU＋mvm2，與M、N間距無關，與電子從金屬板中逸出的方向無關，選項A、B錯誤； 平行極板M逸出的電子到達N時在y方向的位移最大，則電子從M到N過程中y方向最大位移為ym＝vmt，d＝·t2，解得ym＝vmd， 選項C正確；M、N間加反向電壓且電流表示數恰好為零時，有eUc＝mvm2，解得Uc＝，選項D錯誤。
11.[多選]如圖所示，兩平行金屬板A、B板間電壓恒為U，一束波長為λ的入射光射到金屬板B上，使B板發生了光電效應。已知該金屬板的逸出功為W，電子的質量為m，電荷量為e，普朗克常量為h，真空中光速為c，下列說法中正確的是(　　)
A．入射光子的能量為h
B．到達A板的光電子的最大動能為h－W＋eU
C．若增大兩板間電壓，B板沒有光電子逸出
D．若減小入射光的波長一定會有光電子逸出
解析：選ABD　根據E＝hν，而ν＝，則光子的能量為h，故A正確；光電子逸出的最大動能Ekm＝h－W，根據動能定理，Ekm′－Ekm＝eU，則到達A板的光電子的最大動能為Ekm′＝h－W＋eU，故B正確；若增大兩板間電壓，不會影響光電效應現象，仍有光電子逸出，故C錯誤；若減小入射光的波長，那么頻率增大，一定會有光電子逸出，故D正確。
12．幾種金屬的逸出功W0見下表：
金屬 鎢 鈣 鈉 鉀 銣
W0(×10－19 J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41
用一束可見光照射上述金屬的表面，已知該可見光的波長的范圍為4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m·s－1。
(1)請通過計算說明哪些金屬能發生光電效應。
(2)照射哪種金屬時逸出的光電子最大初動能最大？最大值是多少？
解析：(1)波長越小，光子頻率越大，根據最小波長求出最大的光子能量。
由E＝hν，ν＝
聯立得E＝h
將λ＝4.0×10－7 m代入，
解得E＝4.97×10－19 J。
根據光電效應規律可知，入射光的頻率大于金屬的極限頻率可發生光電效應，則可見光能使鈉、鉀、銣發生光電效應。
(2)根據光電效應方程可知，Ekm＝E－W0，入射光的光子能量E越大，金屬的逸出功W0越小，則逸出的光電子初動能越大。
照射金屬銣時，逸出的光電子最大初動能最大。
將E＝4.97×10－19 J和W0＝3.41×10－19 J代入，解得Ekm＝1.56×10－19 J。
答案：(1)能使鈉、鉀、銣發生光電效應
(2)銣　1.56×10－19 J
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共58張PPT)
21世織紀教痘
2訂世看
,27G2@P
U./V
3.5
3.0
新105
0
5e67
8
9101112v/104z
AUe
0

展開更多......

收起↑