2024-2025學(xué)年高中物理專題07能量量子化和光的粒子性練習(xí)含解析

PAGEPAGE14課時07能量量子化和光的粒子性1．以下宏觀概念中,哪些是“量子化”的（）A．物體的長度 B．人的個數(shù) C．物體的動能 D．物體所受的重力【答案】B【解析】人的個數(shù)是“量子化”的；而物體的長度、物體的動能以及物體所受的重力，都不是“量子化”的，故選B.2．第26屆國際計量大會于2024年11月通過決議，正式更新了千克、安培、開爾文和摩爾四個基本單位的定義，國際測量界的百年夙愿最終實現(xiàn)﹣﹣國際測量體系將全部建立在基本物理常數(shù)上，大大提高了計量的穩(wěn)定性和精確性。比如，最受關(guān)注的“千克”，不再以詳細實物的質(zhì)量來定義，而將以量子力學(xué)中的普朗克常數(shù)h為基準(zhǔn)，經(jīng)過一系列物理換算，算出質(zhì)量。已知普朗克常數(shù)與頻率的乘積可以表示能量，下列屬于用國際單位制的基本單位來表示普朗克常數(shù)h單位的是（）A．J/s B．Kg．m2/s C．Kg?m2/s3 D．N?m?s【答案】B【解析】依據(jù)公式E＝hv，因能量E的單位為J，頻率v的單位為s﹣1，那么普朗克h單位：J?s=N?m?s=kg?ms2?m?s=kg?3．下列關(guān)于熱輻射和黑體輻射說法不正確的是（）A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的狀況只與溫度有關(guān)C．隨著溫度的上升，黑體輻射強度的極大值像波長較短的方向移動D．黑體能夠完全汲取入射的各種波長的電磁波【答案】B【解析】一切物體都在輻射電磁波，故A正確。物體輻射電磁波的狀況不僅與溫度有關(guān)，還與其它因素有關(guān)。故B錯誤。黑體輻射的強度的極大值隨溫度上升向波長較短的方向移動，故C正確。能100%地汲取入射到其表面的電磁輻射，這樣的物體稱為黑體，故D正確。此題選擇不正確的選項，故選B。4．關(guān)于熱輻射，下列說法中正確的是（）A．一般物體的熱輻射強度只與物體的溫度有關(guān)B．黑體只汲取電磁波，不反射電磁波，所以黑體肯定是黑的C．肯定溫度下，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值D．溫度上升時，黑體輻射強度的極大值向波長增大的方向移動【答案】C【解析】A、輻射強度依據(jù)波長的分布狀況隨物體的溫度而有所不同,這是熱輻射的一種特性,故A錯誤.

B、黑體只汲取電磁波，不反射電磁波，但不是所黑體肯定是黑的，故B錯誤；C、依據(jù)黑體輻射規(guī)律可以知道肯定溫度下，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值，故C正確；D、溫度上升時,黑體輻射強度的極大值向波長減小的方向移動，故D錯誤；故選C5．用某色光照耀金屬表面時，有光電子從金屬表面飛出，假如改用頻率更大的光照耀該金屬表面，則（）A．金屬的逸出功增大B．金屬的逸出功減小C．光電子的最大初動能增大D．光電子的最大初動能不變【答案】C【解析】依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：可知，假如改用頻率更大的光照耀該金屬表面，則光電子的最大初動能增大，對同種金屬，逸出功不變，所以本題選擇C?？键c：愛因斯坦光電效應(yīng)方程6．用一束紫光照耀某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，下列可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是（）A．改用紫外線照耀B．改用紅外線照耀C．延長紫光的照耀時間D．增大紫光的照耀強度【答案】A【解析】依據(jù)光電效應(yīng)的條件，要產(chǎn)生光電效應(yīng)，必需用能量更大，即頻率更高的粒子．能否發(fā)生光電效應(yīng)與光的強度和照耀時間無關(guān)．故A正確?？键c：考查了光電效應(yīng)7．對愛因斯坦光電效應(yīng)方程EK=hν-W0，下面的理解正確的有（）A.用相同頻率的光照耀同一金屬，逸出的全部光電子都具有相同的初動能EkB遏止電壓與逸出功的關(guān)系是UCe=W0C逸出功W和極限頻率ν0之間滿意關(guān)系式W=hν0D光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比【答案】C【解析】用相同頻率的光照耀同一金屬，逸出的光電子的最大初動能Ekm都相同，選項A錯誤；遏止電壓與逸出功的關(guān)系是，選項B錯誤；逸出功W和極限頻率ν0之間滿意關(guān)系式W=hν0，選項C正確；光電子的最大初動能和入射光的頻率滿意，故光電子的最大初動能和入射光的頻率不是正比關(guān)系，選項D錯誤。8．（多選）關(guān)于熱輻射，下列說法正確的是（）A．只有溫度高的物體才會有熱輻射B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)C．隨著黑體的溫度上升，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動D．一般材料的物體，輻射電磁波的狀況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面狀況有關(guān)【答案】BD【解析】A．一切物體都有熱輻射，溫度較高的物體熱輻射越強，故A錯誤；B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故B正確；C．黑體輻射的試驗表明，隨著溫度的上升，輻射強度的極大值向波長較短方向，故C錯誤；D．一般材料的物體，輻射電磁波的狀況除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類和表面狀況有關(guān)，故D正確。9.（多選）如圖所示，與鋅板相連的驗電器的鋁箔原來是張開的，現(xiàn)在讓弧光燈發(fā)出的光照耀到鋅板，發(fā)覺與鋅板相連的驗電器的鋁箔張角變大，此試驗事實說明E.驗電器的鋁箔原來帶正電A．光具有波動性B．光具有粒子性C．鋁箔張角大小與光照時間無關(guān)D．若改用激光器發(fā)出的紅光照耀鋅板，視察到驗電器的鋁箔張角則肯定會變得更大【答案】BCE【解析】光電效應(yīng)說明光具有粒子性，A錯誤，B正確；在發(fā)生光電效應(yīng)的頻率條件下，放射的電子數(shù)與光照強度有關(guān)，與光照時間無關(guān)，C正確；D正確；鋅板因光電效應(yīng)失去電子而帶正電，所以驗電器的鋁箔帶正電，E正確。10.下列說法中正確的有（）A．用同種頻率的光照耀同一種金屬，發(fā)生光電效應(yīng)，則金屬中逸出的全部光電子都會具有同樣的初動能EB．發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比C．只有橫波能發(fā)生偏振，縱波不能發(fā)生偏振D．用單色光做雙縫干涉試驗，只減小雙縫間的距離，相鄰明條紋間的距離Δx將增大【答案】CD【解析】據(jù)題意，用同種頻率的光照耀同種金屬，金屬中不同位置的電子汲取能量后從金屬不同深度位置逃逸而出成為光電子，其具有的初動能不相同，故A選項錯誤；據(jù)hλ-w=12m11.（多選）在光電效應(yīng)試驗中，用同一種單色光，先后照耀鋅和銀的表面，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。對于這兩個過程。下列四個物理量中，肯定不同的是__________。A．遏制電壓B．飽和光電流C．光電子的最大初動能D．逸出功【答案】ACD【解析】不同的金屬具有不同的逸出功，遏制電壓為，光電子的最大初動能為，飽和光電流由單位時間內(nèi)的入射光子數(shù)確定，綜上可知ACD正確。12．（多選）在光電效應(yīng)試驗中，某同學(xué)用同一種材料在不同試驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線（甲光、乙光、丙光），如圖所示．則可推斷出（）A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的波長大于丙光的波長C．甲光、乙光波長相等D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能【答案】BC【解析】A．依據(jù)光電效應(yīng)方程可得：eUc=12mB．丙光的截止電壓大于乙光的截止電壓，所以丙光的頻率大于乙光的頻率，則乙光的波長大于丙光的波長；故B正確；C．甲光、乙光的頻率相等，則甲、乙波長相等，故C正確；D．丙光的截止電壓大于甲光的截止電壓，所以甲光對應(yīng)的光電子最大初動能小于于丙光的光電子最大初動能，故D錯誤。13．鋁的逸出功是4.2eV，現(xiàn)在用波長為200nm的光照耀鋁的表面，求：（h=6.626×10-34J?s）（1）光電子的最大初動能；（2）遏止電壓；（3）鋁的截止頻率。【答案】（1）光電子的最大初動能是3.2×10-19J；（2）遏止電壓是2V；（3）鋁的截止頻率是1.0×1015Hz?！窘馕觥浚?）依據(jù)光電效應(yīng)方程：EK=hγ-W0=hcλ-W0代入數(shù)據(jù)解得：E（2）光電子動能減小到0時，反向電壓即遏制電壓，依據(jù)動能定理：eU=EK得：U=3.2×10（3）依據(jù)據(jù)逸出功W0=hγ0得截止頻率：γ0=W14．用能量為50eV的光子照耀到光電管陰極后，測得光電流與電壓的關(guān)系如圖所示，已知電子的質(zhì)量m＝9.0×10－31kg、電荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。試求：①光電管陰極金屬的逸出功W；②光電子的最大動量和對應(yīng)物質(zhì)波的波長λ?！敬鸢浮浚?）30eV（2）2.4×【解析】（1）由圖可知，遏止電壓為-20eV，由動能定理可知，e由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，Ek=hν-W代入數(shù)據(jù)解得：W=30eV；（2）由公式Ek整理得：mv=2me由公式λ=實力實力提高之百尺竿頭1．右圖為黑體輻射的強度與波長的關(guān)系圖象，從圖象可以看出，隨著溫度的上升，則（）A．各種波長的輻射強度都有削減B．只有波長短的輻射強度增加C．輻射電磁波的波長先增大后減小D．輻射強度的極大值向波長較短的方向移動【答案】D【解析】由圖象可以看出，隨著溫度的上升，各種波長的輻射強度都有增加，且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故AB錯誤，D正確。隨著溫度的上升，黑體的輻射增加，波長變短，頻率增大，故C錯誤。故選D。點睛：通過黑體輻射的強度與波長的關(guān)系圖象，考生應(yīng)牢記兩大特點：①隨著溫度的上升，各種波長的輻射強度都有增加；②隨著溫度的上升，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．2．在物理學(xué)發(fā)展的過程中，很多物理學(xué)家的科學(xué)發(fā)覺推動了人類歷史的進步。對以下幾位物理學(xué)家所做科學(xué)貢獻的表述中，與事實不相符的是（）A．湯姆遜通過對陰極射線的探討發(fā)覺了電子B．盧瑟福通過α粒子散射試驗發(fā)覺了質(zhì)子C．普朗克把“能量子”引入物理學(xué)，正確地破除了“能量連續(xù)變更”的傳統(tǒng)思想D．愛因斯坦創(chuàng)立“光子說”并建立了“光電效應(yīng)方程”，運用這些理論圓滿說明了光電效應(yīng)的試驗規(guī)律【答案】B【解析】A．湯姆遜發(fā)覺被加熱的金屬飛出的粒子成分為-10e，從而發(fā)覺這種陰極射線是電子；AB．盧瑟福通過α粒子散射試驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；而盧瑟福通過α粒子轟擊氮原子核的人工核反應(yīng)發(fā)覺質(zhì)子；故B錯誤.C．普朗克說明黑體輻射的原理提出了能量子觀點，認(rèn)為光是一份一份的能量子構(gòu)成的，否定了“能量連續(xù)變更”的觀點；故C正確.D．愛因斯坦為了說明光電效應(yīng)的現(xiàn)象，提出了光子說和光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0，勝利說明3．用同一光電管探討、兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖。則這兩種光的說法正確的有（）A．用光照耀該光電管時逸出的光電子最大初動能大B．單位時間內(nèi)光照耀到光電管上的光子數(shù)少C．光的光子頻率大于光的光子頻率D．光的遏止電壓小于光的遏止電壓【答案】AD【解析】由光電效應(yīng)方程，由題圖可得b光照耀光電管時反向截止電壓大，使其逸出的光電子最大初動能大．故A正確；由圖可知，a光的光強大于b光，則單位時間內(nèi)a光照耀到光電管上的光子數(shù)多．故B錯誤；由A的分析可得b光照耀光電管時反向截止電壓大，使其逸出的光電子最大初動能大，所以b的頻率大．故C錯誤；由圖可得，b光照耀光電管時反向截止電壓大．故D正確．4．如圖所示是探討光電管產(chǎn)生的電流的電路圖，A、K是光電管的兩個電極，已知該光電管陰極的極限頻率為ν0，元電荷為e，普朗克常量為h．現(xiàn)將頻率為ν（大于ν0）的光照耀在陰極上，則下列方法肯定能夠增加飽和光電流的是（）A．照耀光強度不變，增加光的頻率B．照耀光頻率不變，增加照耀光強度C．增加A、K電極間的電壓D．減小A、K電極間的電壓【答案】B【解析】照耀光強度不變，增加光的頻率，則入射光的光子數(shù)目削減，導(dǎo)致光電流的飽和值減小，故A錯誤；照耀光頻率不變，增加光強，則入射光的光子數(shù)目增多，導(dǎo)致光電流的飽和值增大，故B正確；增加A、K電極間的電壓，會導(dǎo)致光電流增大，但飽和值不變，故C錯誤；減小A、K電極間的電壓，會導(dǎo)致光電流減小，但飽和值不變，故D錯誤；11．四種金屬的逸出功W0如表所示，以下說法正確的是（）金屬鈣鈉鉀銣W0/eV3.202.292.252.13A．逸出功就是使電子脫離金屬所做的功B．四種金屬中，鈣的極限頻率最小C．若某種光照耀鈉時有光電子逸出，則照耀鈣時也肯定有光電子逸出D．若某種光照耀四種金屬時均發(fā)生光電效應(yīng)，則銣逸出電子的最大初動能最大【答案】D【解析】A．逸出功是每個電子從這種金屬中飛出過程中，克服金屬中正電荷引力所做的功的最小值。故A錯誤；B．四種金屬中，鈣的逸出功最大，依據(jù)W=hν0可知，極限頻率最大，選項C．因鈣的逸出功大于鈉的逸出功，則若某種光照耀鈉時有光電子逸出，則照耀鈣時不肯定有光電子逸出，選項C錯誤；D．若某種光照耀四種金屬時均發(fā)生光電效應(yīng)，因銣的逸出功最小，則逸出電子的最大初動能最大，選項D正確.12．下圖是探討光電效應(yīng)的電路圖，乙圖是用a、b、c光照耀光電管得到的I﹣U圖線，Uc1、Uc2表示遏止電壓，下列說法正確的是（）

A．在光照條件不變的狀況下，隨著所加電壓的增大，光電流始終會增加。B．a(chǎn)、c光的頻率相等C．光電子的能量只與入射光的強弱有關(guān)，而與入射光的頻率無關(guān)D．a(chǎn)光的波長大于b光的波長【答案】AD【解析】在光照條件不變的狀況下，隨著所加電壓的增大，光電流會先增加后不變，故A錯誤；當(dāng)光電流為零時，光電管兩端加的電壓為遏止電壓，對應(yīng)的光的頻率為截止頻率，依據(jù)eUC=hν-W0，入射光的頻率越高，對應(yīng)的遏止電壓UC越大。ac兩光的遏止電壓相等，且小于b的遏制電壓，所以a、c兩光的頻率相等且小于b的頻率，依據(jù)λ=cν，可知a光的波長大于b13．在某次光電效應(yīng)試驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率υ的關(guān)系如圖所示，若該直線的斜率和縱截距分別為k和﹣b，電子電荷量的肯定值為e，則（）A．普朗克常量h=keB．若更換材料再試驗，得到的圖線的k變更，b不變更C．所用材料的逸出功wD．入射光頻率越高，K值越大【答案】AC【解析】依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hv-W0，以及EA、圖線的斜率k=he，則普朗克常量h=ke，故C、縱軸截距的肯定值b=W0e

，則逸出功WD、圖線的斜率k=he，與入射光頻率無關(guān)，故B、更換材料再試驗，由于逸出功變更，可知圖線的斜率k不變，縱軸截距b變更，故B錯誤；14．金屬鈣的逸出功為W0=4.3×10－10J，普朗克常量h＝6.6×10－31J?s，光速c＝3.00×108m／s，以下說法正確的是（）A．用波長為400nm的單色光照耀金屬鈣，其表面有光電子逸出B．用波長為400nm的單色光照耀金屬鈣，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象C．若某波長的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，增大光的強度將會使光電子的最大初動能増大D．若某波長的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則減小光的強度將會使單位時間內(nèi)放射的光電子數(shù)削減【答案】AD【解析】波長為400nm的單色光的光子能量：E=hcλ=6.6×10-34×3.0×108400×10-9=4.95×10×10-19J＞4.3×10-19J，故用波長為400nm的單色光照耀15．如圖所示,陰極K用極限波長λ0=0.66μm的金屬銫制成,用波長λ=0.50μm的綠光照耀陰極K,調(diào)整兩極板電壓,當(dāng)A板電壓比陰極高處（1）求每秒陰極放射的電子數(shù)和電子飛出陰極時的最大初動能;

（2）假如把照耀到陰極的綠光光照強度增大為原來的2倍,求每秒鐘陰極放射的電子數(shù)和電子飛出陰極時的最大初動能.【答案】（1）4.0×1012個，光電子最大初動能Ekm=9.6×【解析】（1）光電流達到飽和時，陰極放射的光電子全部到達陽極A,陰極每秒鐘放射的光電子個數(shù)n=I依據(jù)光電效應(yīng)方程,光電子最大初動能：E代入數(shù)據(jù)解得：E（2）假如照耀光的頻率不變,光強加倍,依據(jù)光電效應(yīng)試驗規(guī)律,陰極每秒鐘放射的光電子數(shù):n'=2n=8.0×1012光電子的最大初動能仍舊是E16．我國自行研制的一種大型激光器，能發(fā)出頻率為ν、功率為P0的高純度和高亮度激光．如圖所示，光電管的陰極K用某金屬制成，閉合開關(guān)S，當(dāng)該激光射向陰極，產(chǎn)生了光電流．移動變阻器的滑片P，當(dāng)光電流恰為零時，電壓表的示數(shù)為Uc，已知普朗克常量為h，電子電荷量為e，真空中的光速為c．求：①激光器發(fā)出的光子的動量p；②光電管陰極K的截止頻率νc．【答案】①p=hνc②νc=ν-【解析】①由：p=解得p=hν②由e又E解得W由W解得v17．如圖所示是探討光電效應(yīng)試驗的裝置簡圖。在抽成真空的玻璃管內(nèi)，K為陰極（用金屬銫制成）發(fā)生光電效應(yīng)的逸出功為1.9eV，A為陽極。當(dāng)a、b間不接任何電源，用頻率為v（高于銫的極限頻率）的單色光照耀陰極K時，會發(fā)覺電流表指針有偏轉(zhuǎn)；若在a、b間接入直流電源，a接正極，b接負(fù)極，并使a、b