2024-2025学年高中物理专题07能量量子化和光的粒子性练习含解析

PAGEPAGE14课时07能量量子化和光的粒子性1．以下宏观概念中,哪些是“量子化”的（）A．物体的长度 B．人的个数 C．物体的动能 D．物体所受的重力【答案】B【解析】人的个数是“量子化”的；而物体的长度、物体的动能以及物体所受的重力，都不是“量子化”的，故选B.2．第26届国际计量大会于2024年11月通过决议，正式更新了千克、安培、开尔文和摩尔四个基本单位的定义，国际测量界的百年夙愿最终实现﹣﹣国际测量体系将全部建立在基本物理常数上，大大提高了计量的稳定性和精确性。比如，最受关注的“千克”，不再以详细实物的质量来定义，而将以量子力学中的普朗克常数h为基准，经过一系列物理换算，算出质量。已知普朗克常数与频率的乘积可以表示能量，下列属于用国际单位制的基本单位来表示普朗克常数h单位的是（）A．J/s B．Kg．m2/s C．Kg•m2/s3 D．N•m•s【答案】B【解析】依据公式E＝hv，因能量E的单位为J，频率v的单位为s﹣1，那么普朗克h单位：J⋅s=N⋅m⋅s=kg⋅ms2⋅m⋅s=kg⋅3．下列关于热辐射和黑体辐射说法不正确的是（）A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的状况只与温度有关C．随着温度的上升，黑体辐射强度的极大值像波长较短的方向移动D．黑体能够完全汲取入射的各种波长的电磁波【答案】B【解析】一切物体都在辐射电磁波，故A正确。物体辐射电磁波的状况不仅与温度有关，还与其它因素有关。故B错误。黑体辐射的强度的极大值随温度上升向波长较短的方向移动，故C正确。能100%地汲取入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故D正确。此题选择不正确的选项，故选B。4．关于热辐射，下列说法中正确的是（）A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关B．黑体只汲取电磁波，不反射电磁波，所以黑体肯定是黑的C．肯定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值D．温度上升时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动【答案】C【解析】A、辐射强度依据波长的分布状况随物体的温度而有所不同,这是热辐射的一种特性,故A错误.

B、黑体只汲取电磁波，不反射电磁波，但不是所黑体肯定是黑的，故B错误；C、依据黑体辐射规律可以知道肯定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，故C正确；D、温度上升时,黑体辐射强度的极大值向波长减小的方向移动，故D错误；故选C5．用某色光照耀金属表面时，有光电子从金属表面飞出，假如改用频率更大的光照耀该金属表面，则（）A．金属的逸出功增大B．金属的逸出功减小C．光电子的最大初动能增大D．光电子的最大初动能不变【答案】C【解析】依据爱因斯坦光电效应方程：可知，假如改用频率更大的光照耀该金属表面，则光电子的最大初动能增大，对同种金属，逸出功不变，所以本题选择C。考点：爱因斯坦光电效应方程6．用一束紫光照耀某金属时不能产生光电效应，下列可能使该金属产生光电效应的措施是（）A．改用紫外线照耀B．改用红外线照耀C．延长紫光的照耀时间D．增大紫光的照耀强度【答案】A【解析】依据光电效应的条件，要产生光电效应，必需用能量更大，即频率更高的粒子．能否发生光电效应与光的强度和照耀时间无关．故A正确。考点：考查了光电效应7．对爱因斯坦光电效应方程EK=hν-W0，下面的理解正确的有（）A.用相同频率的光照耀同一金属，逸出的全部光电子都具有相同的初动能EkB遏止电压与逸出功的关系是UCe=W0C逸出功W和极限频率ν0之间满意关系式W=hν0D光电子的最大初动能和入射光的频率成正比【答案】C【解析】用相同频率的光照耀同一金属，逸出的光电子的最大初动能Ekm都相同，选项A错误；遏止电压与逸出功的关系是，选项B错误；逸出功W和极限频率ν0之间满意关系式W=hν0，选项C正确；光电子的最大初动能和入射光的频率满意，故光电子的最大初动能和入射光的频率不是正比关系，选项D错误。8．（多选）关于热辐射，下列说法正确的是（）A．只有温度高的物体才会有热辐射B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C．随着黑体的温度上升，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动D．一般材料的物体，辐射电磁波的状况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关【答案】BD【解析】A．一切物体都有热辐射，温度较高的物体热辐射越强，故A错误；B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B正确；C．黑体辐射的试验表明，随着温度的上升，辐射强度的极大值向波长较短方向，故C错误；D．一般材料的物体，辐射电磁波的状况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关，故D正确。9.（多选）如图所示，与锌板相连的验电器的铝箔原来是张开的，现在让弧光灯发出的光照耀到锌板，发觉与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，此试验事实说明E.验电器的铝箔原来带正电A．光具有波动性B．光具有粒子性C．铝箔张角大小与光照时间无关D．若改用激光器发出的红光照耀锌板，视察到验电器的铝箔张角则肯定会变得更大【答案】BCE【解析】光电效应说明光具有粒子性，A错误，B正确；在发生光电效应的频率条件下，放射的电子数与光照强度有关，与光照时间无关，C正确；D正确；锌板因光电效应失去电子而带正电，所以验电器的铝箔带正电，E正确。10.下列说法中正确的有（）A．用同种频率的光照耀同一种金属，发生光电效应，则金属中逸出的全部光电子都会具有同样的初动能EB．发生光电效应时，光电子的最大初动能和入射光的频率成正比C．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振D．用单色光做双缝干涉试验，只减小双缝间的距离，相邻明条纹间的距离Δx将增大【答案】CD【解析】据题意，用同种频率的光照耀同种金属，金属中不同位置的电子汲取能量后从金属不同深度位置逃逸而出成为光电子，其具有的初动能不相同，故A选项错误；据hλ-w=12m11.（多选）在光电效应试验中，用同一种单色光，先后照耀锌和银的表面，都能产生光电效应。对于这两个过程。下列四个物理量中，肯定不同的是__________。A．遏制电压B．饱和光电流C．光电子的最大初动能D．逸出功【答案】ACD【解析】不同的金属具有不同的逸出功，遏制电压为，光电子的最大初动能为，饱和光电流由单位时间内的入射光子数确定，综上可知ACD正确。12．（多选）在光电效应试验中，某同学用同一种材料在不同试验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示．则可推断出（）A．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．甲光、乙光波长相等D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能【答案】BC【解析】A．依据光电效应方程可得：eUc=12mB．丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长；故B正确；C．甲光、乙光的频率相等，则甲、乙波长相等，故C正确；D．丙光的截止电压大于甲光的截止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于于丙光的光电子最大初动能，故D错误。13．铝的逸出功是4.2eV，现在用波长为200nm的光照耀铝的表面，求：（h=6.626×10-34J•s）（1）光电子的最大初动能；（2）遏止电压；（3）铝的截止频率。【答案】（1）光电子的最大初动能是3.2×10-19J；（2）遏止电压是2V；（3）铝的截止频率是1.0×1015Hz。【解析】（1）依据光电效应方程：EK=hγ-W0=hcλ-W0代入数据解得：E（2）光电子动能减小到0时，反向电压即遏制电压，依据动能定理：eU=EK得：U=3.2×10（3）依据据逸出功W0=hγ0得截止频率：γ0=W14．用能量为50eV的光子照耀到光电管阴极后，测得光电流与电压的关系如图所示，已知电子的质量m＝9.0×10－31kg、电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。试求：①光电管阴极金属的逸出功W；②光电子的最大动量和对应物质波的波长λ。【答案】（1）30eV（2）2.4×【解析】（1）由图可知，遏止电压为-20eV，由动能定理可知，e由爱因斯坦光电效应方程可知，Ek=hν-W代入数据解得：W=30eV；（2）由公式Ek整理得：mv=2me由公式λ=实力实力提高之百尺竿头1．右图为黑体辐射的强度与波长的关系图象，从图象可以看出，随着温度的上升，则（）A．各种波长的辐射强度都有削减B．只有波长短的辐射强度增加C．辐射电磁波的波长先增大后减小D．辐射强度的极大值向波长较短的方向移动【答案】D【解析】由图象可以看出，随着温度的上升，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故AB错误，D正确。随着温度的上升，黑体的辐射增加，波长变短，频率增大，故C错误。故选D。点睛：通过黑体辐射的强度与波长的关系图象，考生应牢记两大特点：①随着温度的上升，各种波长的辐射强度都有增加；②随着温度的上升，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．2．在物理学发展的过程中，很多物理学家的科学发觉推动了人类历史的进步。对以下几位物理学家所做科学贡献的表述中，与事实不相符的是（）A．汤姆逊通过对阴极射线的探讨发觉了电子B．卢瑟福通过α粒子散射试验发觉了质子C．普朗克把“能量子”引入物理学，正确地破除了“能量连续变更”的传统思想D．爱因斯坦创立“光子说”并建立了“光电效应方程”，运用这些理论圆满说明了光电效应的试验规律【答案】B【解析】A．汤姆逊发觉被加热的金属飞出的粒子成分为-10e，从而发觉这种阴极射线是电子；AB．卢瑟福通过α粒子散射试验提出了原子的核式结构模型；而卢瑟福通过α粒子轰击氮原子核的人工核反应发觉质子；故B错误.C．普朗克说明黑体辐射的原理提出了能量子观点，认为光是一份一份的能量子构成的，否定了“能量连续变更”的观点；故C正确.D．爱因斯坦为了说明光电效应的现象，提出了光子说和光电效应方程Ekm=hν-W0，胜利说明3．用同一光电管探讨、两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光的说法正确的有（）A．用光照耀该光电管时逸出的光电子最大初动能大B．单位时间内光照耀到光电管上的光子数少C．光的光子频率大于光的光子频率D．光的遏止电压小于光的遏止电压【答案】AD【解析】由光电效应方程，由题图可得b光照耀光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大．故A正确；由图可知，a光的光强大于b光，则单位时间内a光照耀到光电管上的光子数多．故B错误；由A的分析可得b光照耀光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b的频率大．故C错误；由图可得，b光照耀光电管时反向截止电压大．故D正确．4．如图所示是探讨光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0，元电荷为e，普朗克常量为h．现将频率为ν（大于ν0）的光照耀在阴极上，则下列方法肯定能够增加饱和光电流的是（）A．照耀光强度不变，增加光的频率B．照耀光频率不变，增加照耀光强度C．增加A、K电极间的电压D．减小A、K电极间的电压【答案】B【解析】照耀光强度不变，增加光的频率，则入射光的光子数目削减，导致光电流的饱和值减小，故A错误；照耀光频率不变，增加光强，则入射光的光子数目增多，导致光电流的饱和值增大，故B正确；增加A、K电极间的电压，会导致光电流增大，但饱和值不变，故C错误；减小A、K电极间的电压，会导致光电流减小，但饱和值不变，故D错误；11．四种金属的逸出功W0如表所示，以下说法正确的是（）金属钙钠钾铷W0/eV3.202.292.252.13A．逸出功就是使电子脱离金属所做的功B．四种金属中，钙的极限频率最小C．若某种光照耀钠时有光电子逸出，则照耀钙时也肯定有光电子逸出D．若某种光照耀四种金属时均发生光电效应，则铷逸出电子的最大初动能最大【答案】D【解析】A．逸出功是每个电子从这种金属中飞出过程中，克服金属中正电荷引力所做的功的最小值。故A错误；B．四种金属中，钙的逸出功最大，依据W=hν0可知，极限频率最大，选项C．因钙的逸出功大于钠的逸出功，则若某种光照耀钠时有光电子逸出，则照耀钙时不肯定有光电子逸出，选项C错误；D．若某种光照耀四种金属时均发生光电效应，因铷的逸出功最小，则逸出电子的最大初动能最大，选项D正确.12．下图是探讨光电效应的电路图，乙图是用a、b、c光照耀光电管得到的I﹣U图线，Uc1、Uc2表示遏止电压，下列说法正确的是（）

A．在光照条件不变的状况下，随着所加电压的增大，光电流始终会增加。B．a、c光的频率相等C．光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关D．a光的波长大于b光的波长【答案】AD【解析】在光照条件不变的状况下，随着所加电压的增大，光电流会先增加后不变，故A错误；当光电流为零时，光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，依据eUC=hν-W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压UC越大。ac两光的遏止电压相等，且小于b的遏制电压，所以a、c两光的频率相等且小于b的频率，依据λ=cν，可知a光的波长大于b13．在某次光电效应试验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率υ的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和﹣b，电子电荷量的肯定值为e，则（）A．普朗克常量h=keB．若更换材料再试验，得到的图线的k变更，b不变更C．所用材料的逸出功wD．入射光频率越高，K值越大【答案】AC【解析】依据光电效应方程Ekm=hv-W0，以及EA、图线的斜率k=he，则普朗克常量h=ke，故C、纵轴截距的肯定值b=W0e

，则逸出功WD、图线的斜率k=he，与入射光频率无关，故B、更换材料再试验，由于逸出功变更，可知图线的斜率k不变，纵轴截距b变更，故B错误；14．金属钙的逸出功为W0=4.3×10－10J，普朗克常量h＝6.6×10－31J・s，光速c＝3.00×108m／s，以下说法正确的是（）A．用波长为400nm的单色光照耀金属钙，其表面有光电子逸出B．用波长为400nm的单色光照耀金属钙，不能产生光电效应现象C．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，增大光的强度将会使光电子的最大初动能増大D．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会使单位时间内放射的光电子数削减【答案】AD【解析】波长为400nm的单色光的光子能量：E=hcλ=6.6×10-34×3.0×108400×10-9=4.95×10×10-19J＞4.3×10-19J，故用波长为400nm的单色光照耀15．如图所示,阴极K用极限波长λ0=0.66μm的金属铯制成,用波长λ=0.50μm的绿光照耀阴极K,调整两极板电压,当A板电压比阴极高处（1）求每秒阴极放射的电子数和电子飞出阴极时的最大初动能;

（2）假如把照耀到阴极的绿光光照强度增大为原来的2倍,求每秒钟阴极放射的电子数和电子飞出阴极时的最大初动能.【答案】（1）4.0×1012个，光电子最大初动能Ekm=9.6×【解析】（1）光电流达到饱和时，阴极放射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟放射的光电子个数n=I依据光电效应方程,光电子最大初动能：E代入数据解得：E（2）假如照耀光的频率不变,光强加倍,依据光电效应试验规律,阴极每秒钟放射的光电子数:n'=2n=8.0×1012光电子的最大初动能仍旧是E16．我国自行研制的一种大型激光器，能发出频率为ν、功率为P0的高纯度和高亮度激光．如图所示，光电管的阴极K用某金属制成，闭合开关S，当该激光射向阴极，产生了光电流．移动变阻器的滑片P，当光电流恰为零时，电压表的示数为Uc，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为c．求：①激光器发出的光子的动量p；②光电管阴极K的截止频率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．如图所示是探讨光电效应试验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内，K为阴极（用金属铯制成）发生光电效应的逸出功为1.9eV，A为阳极。当a、b间不接任何电源，用频率为v（高于铯的极限频率）的单色光照耀阴极K时，会发觉电流表指针有偏转；若在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极，并使a、b