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课时跟踪训练（十四）普朗克黑体辐射理论 光电效应
A级—双基达标
1．对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，以下说法错误的是( )
A．以某一个最小能量值一份一份地辐射
B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
C．辐射和吸收的能量是量子化的
D．吸收的能量可以是连续的
解析：选D 根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，故A、B正确。带电粒子辐射和吸收的能量不是连续的，是量子化的，故C正确，D错误。本题选不正确的，故选D。
2．很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是( )
A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温
B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关
C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强
D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强
解析：选C 根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误。
3．[多选]一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )
A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加
C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应
D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
解析：选AD 光电效应的规律表明：入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能大小，当入射光频率增加时，产生的光电子最大初动能增加；而入射光的强度增加，会使单位时间内逸出的光电子数增加，紫光频率高于绿光，故选项A、D正确。
4．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光的运动方向也会发生相应的改变，如图是X射线的散射示意图，下列说法中正确的是( )
A．X光散射后与散射前相比，频率将会变小
B．X光散射后与散射前相比，波长将会变短
C．X光散射后与散射前相比，速度将会变小
D．散射实验为光的波动学说提供了有力证明
解析：选A 用X光照射石墨，出射的X光中除了有原波长的X光外，还有比原波长的X光波长要长的光，根据λ＝，可知频率ν变小，但是光速c不变，康普顿效应说明光不但具有能量而且具有动量，证明了光的粒子性，故A正确，B、C、D错误。
5．下表给出了一些金属材料的逸出功。现用波长为400 nm的单色光照射这些材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.00×108 m/s)( )
材料 铯 钙 镁 铍 钛
逸出功/(×10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
解析：选A 由题意可知，给定光子的能量为E＝hν＝＝4.95×10－19 J，大于表中所给的铯、钙的逸出功，光照射到这两种金属上能产生光电效应，故A正确。
6．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时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：选A 因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以察觉到绿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正确。
7．(2024·广州高二月考)用如图所示的实验装置研究光电效应现象。用光子能量为2.75 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动滑动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为零，则在该实验中( )
A．光电管阴极的逸出功为1.05 eV
B．光电子的最大初动能为1.05 eV
C．若开关S闭合，当触点c向a端滑动时，电流表G示数可能增大
D．若开关S断开，用光子能量为1.00 eV的强光照射，电流表G可能满偏
解析：选A 由题目可知，遏止电压为Uc＝1.7 V，故最大初动能为Ek＝eUc＝1.7 eV，故B错误；根据光电效应方程可知，逸出功为W0＝E－Ek＝1.05 eV，故A正确；电源电压为反向电压，当触点c向a端滑动时，反向电压增大，电压表示数增大，电流表中电流减小，故C错误；断开开关S，光电管、电流表、滑动变速器构成闭合回路，但光子能量为1.00 eV，小于光电管阴极的逸出功1.05 eV，光电效应不会发生，没有光电流，故D错误。
8.(2024·海南高考)利用如图所示的装置研究光电效应，使单刀双掷开关S接1，用频率为ν1的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为U1，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是( )
A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B．改用比ν1更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U1
C．其他条件不变，使开关接2，电流表示数仍为零
D．光电管阴极材料的截止频率νc＝ν1－
解析：选D 当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方程得eU1＝Ekm＝hν1－W0，故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A错误；若改用比ν1更大频率的光照射时，调整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于U1，故B错误；其他条件不变时，使开关S接2，此时可发生光电效应，且加的正向电压，故电流表示数不为零，故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程得eU1＝Ekm＝hν1－W0，其中W0＝hνc，联立解得光电管阴极材料的截止频率为νc＝ν1－，故D正确。
9．美国物理学家密立根用精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，这项工作成了爱因斯坦光电效应方程式在很小误差范围内的直接实验证据。密立根的实验目的是：测量金属的遏止电压Uc、入射光频率ν，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程式的正确性。如图所示是根据某次实验作出的Uc ν图像，电子的电荷量e＝1.6×10－19 C。试根据图像和题目中的已知条件：
(1)写出爱因斯坦光电效应方程(用Ekm、h、ν、W0表示)。
(2)由图像求出这种金属的截止频率νc。
(3)若图像的斜率为k，写出普朗克常量h的表达式，并根据图像中的数据求出普朗克常量h。
解析：(1)光电效应方程：Ekm＝hν－W0。
(2)由图像可知，当Uc＝0时，
该金属的截止频率：νc＝4.27×1014 Hz。
(3)由光电效应方程可知eUc＝hν－W0，则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级—选考提能
10．(2024·浙江1月选考)如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为vm。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长)，电子的质量为m，电荷量为e，则( )
A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大
B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能
C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd
D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零
解析：选C 根据动能定理，从金属板M上逸出的光电子到达N时有eU＝Ekm－mvm2，则到达N时的动能为Ekm＝eU＋mvm2，与M、N间距无关，与电子从金属板中逸出的方向无关，选项A、B错误； 平行极板M逸出的电子到达N时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中y方向最大位移为ym＝vmt，d＝·t2，解得ym＝vmd， 选项C正确；M、N间加反向电压且电流表示数恰好为零时，有eUc＝mvm2，解得Uc＝，选项D错误。
11.[多选]如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应。已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m，电荷量为e，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是( )
A．入射光子的能量为h
B．到达A板的光电子的最大动能为h－W＋eU
C．若增大两板间电压，B板没有光电子逸出
D．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出
解析：选ABD 根据E＝hν，而ν＝，则光子的能量为h，故A正确；光电子逸出的最大动能Ekm＝h－W，根据动能定理，Ekm′－Ekm＝eU，则到达A板的光电子的最大动能为Ekm′＝h－W＋eU，故B正确；若增大两板间电压，不会影响光电效应现象，仍有光电子逸出，故C错误；若减小入射光的波长，那么频率增大，一定会有光电子逸出，故D正确。
12．几种金属的逸出功W0见下表：
金属 钨 钙 钠 钾 铷
W0(×10－19 J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41
用一束可见光照射上述金属的表面，已知该可见光的波长的范围为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)请通过计算说明哪些金属能发生光电效应。
(2)照射哪种金属时逸出的光电子最大初动能最大？最大值是多少？
解析：(1)波长越小，光子频率越大，根据最小波长求出最大的光子能量。
由E＝hν，ν＝
联立得E＝h
将λ＝4.0×10－7 m代入，
解得E＝4.97×10－19 J。
根据光电效应规律可知，入射光的频率大于金属的极限频率可发生光电效应，则可见光能使钠、钾、铷发生光电效应。
(2)根据光电效应方程可知，Ekm＝E－W0，入射光的光子能量E越大，金属的逸出功W0越小，则逸出的光电子初动能越大。
照射金属铷时，逸出的光电子最大初动能最大。
将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)能使钠、钾、铷发生光电效应
(2)铷 1.56×10－19 J
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共58张PPT)
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