【步步高】2022学年高中物理 2.1-2.2 拨开黑体辐射的疑云 涅槃凤凰再飞翔每课一练 沪科版选修3-5

【步步高】2022-2022学年高中物理2.1-2.2拨开黑体辐射的疑云涅槃凤凰再飞翔每课一练沪科版选修3-5[基础题]1．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是(　　)A．红光B．橙光C．黄光D．绿光答案　A解析　按照爱因斯坦的光子说，光子的能量E＝hν，h为普朗克常量，说明光子的能量与光的频率成正比，而上述四种单色光中，绿光的频率最大，红光的频率最小，故光子能量最小的是红光，所以选项A正确．2．2022年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点．下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是(　　)A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假设答案　ACD解析　根据热辐射的定义，A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，B错误，普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假设，他认为能量是一份一份的，一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，故C、D正确．3．关于光电效应的规律，下列说法中正确的是(　　)A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生B．光电子的最大动能跟入射光强度成正比C．发生光电效应的反应时间一般都大于10－7sD．发生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光强度成正比答案　D解析　由E＝hν＝h知，当入射光波长小于极限波长时，才能发生光电效应，故A错．由Ekm＝hν－W知，最大动能由入射光频率决定，与光强度无关，故B错．发生光电效应的时间一般不超过10－9s，故C错．4．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中(　　)A．能量守恒，动量不守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′答案　C解析　能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个规律．光子与电子碰撞前光子的能量E＝hν＝h4，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量E′＝hν′＝h，由E>E′可知λ<λ′，选项C正确．5．如图1所示，画出了四种温度下黑体辐射的本领与波长的关系图像，从图像可以看出，随着温度的升高，则(　　)图1A．各种波长的辐射本领都有增加B．只有波长短的辐射本领增加C．辐射本领的最大值向波长较短的方向移动D．辐射电磁波的波长先增大后减小答案　AC解析　根据黑体辐射的实验规律和辐射本领与波长的关系可判断A、C正确．6．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．若有N个波长为λ0的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)(　　)A．h·B．Nh·C．N·hλ0D．2Nhλ0答案　B解析　一个光电子的能量E＝hν＝h，则N个光子的总能量N·E＝Nh.选项B正确．7．某金属的逸出功为2.3eV，这意味着(　　)A．这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3eV的功即可脱离表面B．这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3eV的功即可脱离表面C．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必须大于2.3eVD．这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3eV答案　B解析　逸出功指原子的外层电子脱离原子核克服引力所做的功．8．用绿光照射一光电管，产生了光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大动能增加，下列做法可取的是(　　)A．改用红光照射B．增大绿光的强度C．增大光电管上的加速电压4D．改用紫光照射答案　D解析　由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋Ekm，在逸出功一定时，只有增大光的频率，才能增加最大动能，与光的强度无关，故D项正确．[能力题]9．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν0(　　)A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大动能为hν0C．当入射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大D．当入射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大动能也增大一倍答案　AB解析　因入射光的频率大于极限频率时产生光电效应，所以A正确；因为金属的极限频率为ν0，所以逸出功W＝hν0，再由Ekm＝hν－W得，Ekm＝2hν0－hν0＝hν0，B正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故C项错误；由Ekm＝hν－W＝hν－hν0＝h(ν－ν0)，可得当ν加倍时：＝≠2，故D项错．图210.在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大动能Ekm与入射光的频率ν的关系如图2所示，由实验图线可求出(　　)A．该金属的极限频率B．普朗克常量C．该金属的逸出功D．单位时间逸出的光电子数答案　ABC解析　依据光电效应方程Ekm＝hν－W可知，当Ekm＝0时，ν＝ν0，即图像中横轴的截距在数值上等于金属的极限频率．图线的斜率在数值上等于普朗克常量h.当ν＝0时，Ekm＝－W，即图像中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功．11．(2022·浙江自选·14)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图3甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s4图3(1)图中电极A为光电管的____________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝____Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J.答案　(1)阳极(2)(5.12～5.18)×1014　(3.39～3.43)×10－19(3)(1.21～1.25)×10－19[探究与拓展题]12．铝的逸出功是4.2eV，现用波长为200nm的光照射铝的表面．求：(1)光电子的最大动能；(2)遏止电压；(3)铝的极限频率．答案　(1)3.225×10－19J　(2)2.016V(3)1.014×1015Hz解析　(1)根据光电效应方程Ekm＝hν－W有Ekm＝－W＝J－4.2×1.6×10－19J＝3.225×10－19J(2)由Ekm＝eU0可得U0＝＝V＝2.016V.(3)hν0＝W知ν0＝＝Hz＝1.014×1015Hz.4