第十六章近代物理第1講光電效應波粒二象性

基礎對點練題組一黑體輻射及試驗規(guī)律1.“測溫槍”(學名“紅外線輻射測溫儀”)具有響應快、非接觸和操作便利等優(yōu)點,它是依據(jù)黑體輻射規(guī)律設計出來的,能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度上升,則人體熱輻射強度I及其極大值對應的波長λ的變更狀況是()A.I增大,λ增大 B.I增大,λ減小C.I減小,λ增大 D.I減小,λ減小2.(2024全國乙卷)一點光源以113W的功率向四周全部方向勻整地輻射波長約為6×10-7m的光,在離點光源距離為R處每秒垂直通過每平方米的光子數(shù)為3×1014個。普朗克常量為h=6.63×10-34J·s。R約為()A.1×102m B.3×102mC.6×102m D.9×102m題組二光電效應規(guī)律的理解及應用3.(2024廣東廣州一模)如圖所示,放映電影時,強光照在膠片上,一方面,將膠片上的“影”投到屏幕上;另一方面,通過聲道后的光照在光電管上,隨即產(chǎn)生光電流,喇叭發(fā)出與畫面同步的聲音。電影實現(xiàn)聲音與影像同步,主要應用了光電效應的下列哪一條規(guī)律()A.光電效應的發(fā)生時間極短,光停止照耀,光電效應立即停止B.入射光的頻率必需大于金屬的極限頻率,光電效應才能發(fā)生C.光電子的最大初動能與入射光的強度無關,只隨著入射光的頻率增大而增大D.當入射光的頻率大于極限頻率時,光電流的強度隨入射光的強度增大而增大4.利用如圖所示的電路探討光電效應現(xiàn)象,滑片的位置在O點的正上方。已知入射光的頻率大于陰極K的截止頻率,且光的強度較大,則()A.減弱入射光的強度,遏止電壓變小B.滑片不移動時,微安表的示數(shù)為零C.滑片向a端移動,微安表的示數(shù)增大D.滑片向b端移動,光電子到達陽極A的最大動能增大5.(多選)(2024海南?？谀M)用如圖所示的裝置探討光電效應現(xiàn)象,閉合開關S,當用能量為2.5eV的光子照耀到光電管上時,電流表示數(shù)不為零。移動滑動變阻器的滑片,當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時,電流表示數(shù)為0,則()A.光電管陰極的逸出功為1.8eVB.開關S斷開后,沒有電流流過電流表C.光電子的最大初動能為0.7eVD.用能量為1.7eV的光子照耀,電流表有電流流過題組三光電效應中常見的四類圖像6.(2024廣東廣州模擬)老師課堂演示的光電效應試驗裝置如圖所示,關于該試驗相關表述正確的是()A.光電效應現(xiàn)象最早由愛因斯坦發(fā)覺,隨后提出光子說說明其規(guī)律B.假如用紫外光照耀鋅板能發(fā)生光電效應,運用可見光也確定能發(fā)生光電效應C.若鋅板和驗電器原本均不帶電,則發(fā)生光電效應時驗電器帶正電D.對于同一種金屬,出射光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比題組四光的波粒二象性與物質(zhì)波7.(2024江蘇蘇州二模)2024年5月17日,由中國科學院高能物理探討所牽頭的中國高海拔宇宙線觀測站(LHAASO拉索)國際合作組在北京宣布,在銀河系內(nèi)發(fā)覺大量超高能宇宙加速器,并記錄到1.4×1015eV的伽馬光子,這是人類觀測到的最高能量光子,則該光子動量約為()A.7×10-13kg·m/s B.7×10-12kg·m/sC.7×10-10kg·m/s D.7×10-9kg·m/s綜合提升練8.(多選)(2024河北唐山模擬)關于近代物理學,下列說法正確的是()A.如圖甲所示,由黑體的輻射強度與輻射光波長的關系可知,隨溫度的上升,輻射強度的極大值向波長較長方向移動B.如圖乙所示,發(fā)生光電效應時,入射光越強,光電子的最大初動能也就越大C.如圖丙所示,金屬的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的圖像中,該直線的斜率為he,橫截距為D.同一光電管在不同試驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(a光、b光、c光),如圖丁所示。則可推斷a、b、c光的頻率關系為νa=νb<νc9.一款光電煙霧探測器的原理圖如圖1所示。當有煙霧進入時,來自光源S的光被煙霧散射后進入光電管C,光射到光電管中的金屬鈉表面時會產(chǎn)生光電流。假如產(chǎn)生的光電流大于10-8A,便會觸發(fā)報警系統(tǒng)。金屬鈉的遏止電壓Uc隨入射光的頻率ν的變更規(guī)律如圖2所示,則()A.要使該探測器正常工作,光源S發(fā)出的光的波長不能小于5.0×107mB.圖2中圖像斜率的物理意義為普朗克常量hC.觸發(fā)報警系統(tǒng)時鈉表面每秒釋放出的光電子數(shù)最少是6.25×1010個D.通過調(diào)整光源發(fā)光的強度來調(diào)整光電煙霧探測器的靈敏度是不行行的10.(多選)(2024浙江卷)氫原子從高能級向低能級躍遷時,會產(chǎn)生四種頻率的可見光,其光譜如圖1所示。氫原子從能級6躍遷到能級2產(chǎn)生可見光Ⅰ,從能級3躍遷到能級2產(chǎn)生可見光Ⅱ。用同一雙縫干涉裝置探討兩種光的干涉現(xiàn)象,得到如圖2和圖3所示的干涉條紋。用兩種光分別照耀如圖4所示的試驗裝置,都能產(chǎn)生光電效應。下列說法正確的是()A.圖1中的Hα對應的是ⅠB.圖2中的干涉條紋對應的是ⅡC.Ⅰ的光子動量大于Ⅱ的光子動量D.滑片向a移動,電流表示數(shù)為零時Ⅰ對應的電壓表示數(shù)比Ⅱ?qū)碾妷罕硎緮?shù)大11.(多選)(2024廣東深圳模擬)光電倍增管的原理圖如圖所示,管內(nèi)由一個陰極K、一個陽極A和K、A間若干對倍增電極構成。運用時在陰極K、各倍增電極和陽極A間加上電壓,使陰極K、各倍增電極到陽極A的電勢依次上升。當滿意確定條件的光照耀陰極K時,就會有光電子射出,在加速電場作用下,光電子以較大的動能撞擊到第一個倍增電極上,將動能轉(zhuǎn)移給其他電子,從而激發(fā)出更多電子,最終陽極A收集到的電子數(shù)比最初從陰極放射的光電子數(shù)增加了許多倍。下列說法正確的有()A.光電倍增管適用于全部頻率的光B.保持入射光不變,增大各級間電壓,陽極收集到的電子數(shù)可能增多C.保持入射光頻率和各級間電壓不變,增大入射光的強度可能影響陽極收集到的電子數(shù)D.分別用藍光和紫光照耀陰極,均逸出光電子,藍光和紫光照耀逸出的光電子的動能可能相等參考答案第十六章近代物理第1講光電效應波粒二象性1.B解析若人體溫度上升,則人體的熱輻射強度I增大,由ε=hν可知,對應的頻率ν變大,由c=λν知對應的波長λ變小,選項B正確。2.B解析本題考查光子能量計算。一個光子的能量為ε=hν,ν為光的頻率,光的波長與頻率的關系滿意c=λν,光源在時間t內(nèi)發(fā)出的光子的個數(shù)為n=Pthν=Ptλhc,P為光源的功率。以光源為原點的球面上每平方米的光子數(shù)相同,半徑為R的球的表面積為S=4πR2,則t=1s時有S=n33.A解析電影實現(xiàn)聲音與影像同步,主要應用了光電效應中的規(guī)律是光電效應的發(fā)生時間極短,光停止照耀,光電效應立即停止,依據(jù)該原理實現(xiàn)聲音與影像同步。故選A。4.D解析光電效應產(chǎn)生光電子的最大初動能與入射光的強度無關,與入射光的頻率有關,減弱入射光的強度,光電子的最大初動能不變,遏止電壓不變,故A錯誤;入射光的頻率大于陰極K的截止頻率,則能夠發(fā)生光電效應,依據(jù)光電效應方程可知這時間電子的最大初動能不等于零,所以滑片的位置在O點的正上方時,微安表的示數(shù)不等于零,故B錯誤;若將滑片向a移動,此時所加電壓為反向電壓,反向電壓會阻礙光電子向極板A運動,所以微安表內(nèi)電流將減小,微安表的示數(shù)減小,故C錯誤;若將滑片向b移動,此時所加電壓為正向電壓,正向電壓會使光電子向極板A做加速運動,所以光電子到達極板A的最大動能增大,故D正確。5.AC解析圖示電路為光電管施加了反向電壓,當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時,電流表的示數(shù)為0,則光電子的最大初動能為0.7eV,依據(jù)光電效應方程Ekm=hν-W0,可得光電管陰極的逸出功為W0=hν-Ekm=1.8eV,故A、C正確;開關S斷開后,光電管陰極受到2.5eV的光子照耀,發(fā)生了光電效應,有光電子逸出,則有電流流過電流表,故B錯誤;用能量為1.7eV的光子照耀,由于光子的能量小于逸出功,不能發(fā)生光電效應,所以電流表沒有電流流過,故D錯誤。6.C解析光電效應現(xiàn)象最早由赫茲發(fā)覺,A錯誤;假如用紫外光照耀鋅板能發(fā)生光電效應,可知紫外光的頻率大于鋅板的極限頻率,又因為可見光的頻率小于紫外光的頻率,所以可見光的頻率與鋅板的極限頻率大小未知,故運用可見光照耀時不愿定能發(fā)生光電效應,B錯誤;若鋅板和驗電器原本均不帶電,則發(fā)生光電效應時間電子從鋅板逸出,驗電器帶正電,C正確;依據(jù)光電效應方程Ek=hν-W0,可知出射光電子的最大初動能與入射光的頻率成線性關系,但是不成正比關系,D錯誤。7.A解析伽馬光子的能量為E=1.4×1015×1.6×10-19J=2.24×10-4J,依據(jù)E=mc2,可得該光子動量為p=Ec=2.24×108.CD解析如圖甲所示,由黑體的輻射強度與輻射光波長的關系可知,隨溫度的上升,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方向移動,故A錯誤;如圖乙所示,光電子的最大初動能Ek=hν-E,當入射光的頻率大于ν0時發(fā)生光電效應,入射光的頻率越大,光電子的最大初動能也就越大,最大初動能與入射光的強度大小無關,故B錯誤;如圖丙所示,由光電效應方程可得eUc=Ek=hν-W逸,遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的圖像中,該直線的斜率為he,橫截距為W逸h,故C正確;依據(jù)eUc=Ek=hν-W逸,入射光的頻率越高,對應的遏止電壓Uc越大。a光、b光的遏止電壓相等,所以a光、b光的頻率相等;c光的遏止電壓最大,所以c光的頻率最大,則可推斷a、b、c光的頻率關系為νa=νb9.C解析依據(jù)題意可知金屬鈉的截止頻率為νc=6×1014Hz,則有λ=cνc=3.0×1086.0×1014m=5.0×10-7m,所以光源S發(fā)出的光的波長不能大于5.0×10-7m,故A錯誤;依據(jù)遏止電壓與光電子的最大初動能之間的關系,同時結合愛因斯坦的光電效應方程可得eUc=Ek=hν-hνc,整理得Uc=heν-h10.CD解析依據(jù)題意可知,氫原子發(fā)生能級躍遷時,由公式可得Em-En=hν=hcλ,可知可見光Ⅰ的頻率大,波長小,可見光Ⅱ的頻率小,波長大?？芍?圖1中的Hα對應的是可見光Ⅱ,故A錯誤;干涉條紋間距為Δx=λld,由圖可知,圖2中間距較小,則波長較小,對應的是可見光Ⅰ,故B錯誤;依據(jù)題意,由光子動量為p=hνc=hλ可知,Ⅰ的光子動量大于Ⅱ的光子動量,故C正確;依據(jù)光電效應方程及動能定理可得eUc=hν-W11.BCD解析光電倍增管工作時,入射光照耀在陰極K上發(fā)生光電效應,即要求入射光的頻率不低于陰極K的截止頻率,所以光電倍增管并不適用于全部頻率的光,