2024-2025学年高中物理第十七章波粒二象性1+2光的粒子性课时作业含解析新人教版选修3-5

PAGE5-光的粒子性[A组素养达标]1．下列说法正确的是()A．黑体辐射规律是爱因斯坦提出来的B．光子说是普朗克提出来的C．光子说是爱因斯坦提出来的D．爱因斯坦在1900年把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续改变”的传统观念解析：黑体辐射规律及能量子概念的引入是普朗克的贡献，光子说是爱因斯坦提出的．答案：C2．(多选)关于热辐射，下列说法正确的是()A．只有高温物体才辐射电磁波B．任何物体辐射电磁波的状况只与温度有关C．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D．黑体能完全汲取入射的各种波长的电磁波解析：自然界的任何物体都向外辐射电磁波，温度越高，辐射电磁波的本事越强，故A错误．一般材料的物体辐射电磁波的状况与温度、表面状况、材料都有关，黑体辐射电磁波的状况只与温度有关，故B错误．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，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C正确．能完全汲取入射的各种波长的电磁波的志向物体叫作黑体，故D正确．答案：CD3．(多选)光电效应的试验结论是：对于某种金属()A．无论光照多么强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多么低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大解析：依据光电效应规律知，选项A对，B错；依据光电效应方程hν＝W0＋Ek知，对于某种金属(W0不变)，ν越大，光电子的最大初动能越大，选项C错，D对．答案：AD4．某激光器能放射波长为λ的激光，放射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒放射的光量子数为()A.eq\f(λP,hc) B.eq\f(hP,λc)C.eq\f(cPλ,h) D．λPhc解析：每个光量子的能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，每秒钟放射的总能量为P，则n＝eq\f(P,ε)＝eq\f(λP,hc).答案：A5．(多选)现用某一光电管进行光电效应试验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是()A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生解析：由光电效应规律可知，当频率低于截止频率时无论光照强度多大，都不会有光电流，因此D错误；在发生光电效应时，入射光频率不变，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确；饱和光电流大小与入射光的频率无关，因此B错误；依据Ek＝hν－W0可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，当频率变高，最大初动能Ek变大，因此C正确．答案：AC6．普朗克通过探讨黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一．如图所示为黑体辐射的试验规律图，下列说法正确的是()A．黑体热辐射的强度与波长无关B．黑体热辐射只能是高温下才能进行，低温下不辐射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．从图象看出随着温度的上升，各种波长的辐射强度是先增加后减小解析：黑体热辐射的强度与波长有关，故A错误；任何温度下的物体都会发出肯定的热辐射，B错误；依据黑体辐射试验规律可得，肯定温度下黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，黑体热辐射强度的极大值随温度的上升向波长较小的方向移动，故C正确，D错误．答案：C7.在光电效应试验中，飞飞同学用同一光电管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．乙光的频率大于丙光的频率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解析：当光电管两端加上遏止电压光电流为零时，有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝eUc，对同一光电管(逸出功W0相同)运用不同频率的光照耀，有hν－W0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，两式联立可得hν－W0＝eUc，丙光的遏止电压最大，则丙光的频率最大，甲光的频率等于乙光的频率，A、C错误；由λ＝eq\f(c,ν)可见λ丙＜λ乙，B正确；又由hν－W0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)或由eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)－0＝eUc可知丙光对应的最大初动能最大，D错误．答案：B8．小明用阴极为金属铷的光电管，观测光电效应现象，试验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(计算结果保留3位有效数字)(1)图甲中电极A为光电管的什么极？(2)试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和逸出功W0分别是多少？(3)假如试验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek是多少？解析：(1)由光电管的结构知，A为阳极．(2)Uc­ν图象中横轴的截距表示截止频率νc＝5.20×1014Hz，逸出功W0＝hνc≈3.45×10－19J(3)由爱因斯坦的光电效应方程得Ek＝hν－W0≈1.19×10－19J答案：见解析[B组素养提升]9．用不同频率的紫外线分别照耀钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν改变的Ek­ν图象．已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.24eV，若将二者的图线画在一个Ek­ν坐标图中，用实线表示钨，用虚线表示锌，则正确反映这一过程的图是()解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek­ν图线的斜率代表了普朗克常量h，因此钨和锌的Ek­ν图线应当平行．图线的横轴截距代表了截止频率νc，而νc＝eq\f(W0,h)，因此钨的νc大些．综上所述，B图正确．答案：B10.探讨光电效应规律的试验装置如图所示，以频率为ν的光照耀光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K放射后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出．反向电压U由电压表V测出，且遏止电压为Uc.在下列表示光电效应试验规律的图象中，错误的是()解析：当反向电压U和入射光频率ν肯定时，发生光电效应产生的光电子数与光强成正比，则单位时间到达阳极A的光电子数与光强也成正比，故光电流i与光强I成正比，所以选项A正确．由动能定理得－eUc＝0－Ek，又因Ek＝hν－W0，所以Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，可知遏止电压Uc与频率ν是线性关系，但不是正比例关系，故选项B错误．当光强与入射光频率肯定时，单位时间内逸出的光电子数及其最大初动能是肯定的，所形成的光电流强度会随反向电压的增大而减小，选项C正确．依据光电效应的瞬时性规律，可知选项D正确．答案：B11．铝的逸出功是4.2eV，现在将波长为200nm的光照耀铝的表面．(已知h＝6.63×10－34J·s)(1)求光电子的最大初动能；(2)求遏止电压；(3)求铝的截止频率．解析：(1)依据光电效应方程，有Ek＝eq\f(hc,λ)－W0＝eq\f(6.63×10－34×3.0×108,200×10－9)J－4.2×1.6×10－19J＝3.225×10－19J.(2)由动能定理Ek＝eUc，可得Uc＝eq\f(Ek,e)＝eq\f(3.225×10－19,1.6×10－19)V≈2.016V.(3)由hνc＝W0可得νc＝eq\f(W0,h)＝eq\f(4.2×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz≈1.014×1015Hz.答案：(1)3.225×10－19J(2)2.016V(3)1.014×1015Hz[C组学霸冲刺]12．铝的逸出功W0＝6.72×10－19J，现将波长λ＝200nm的光照耀铝的表面．若射出的具有最大初动能的光电子与一静止的电子发生正碰，则碰撞中两电子电势能增加的最大值是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，结果保留两位有效数字)解析：依据爱因斯坦光电效应方程得：光电子的最大初动能为Ek＝hν－W0＝heq\f(c,λ