課時跟蹤檢測（十四） 普朗克黑體輻射理論 光電效應(yīng)

課時跟蹤檢測（十四）普朗克黑體輻射理論光電效應(yīng)Aeq\a\vs4\al()組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．對于帶電微粒輻射和吸收能量時的特點(diǎn)，以下說法錯誤的是 ()A．以某一個最小能量值一份一份地輻射B．輻射和吸收的能量是某一最小值的整數(shù)倍C．輻射和吸收的能量是量子化的D．吸收的能量可以是連續(xù)的解析：選D根據(jù)量子化的理論，帶電微粒輻射和吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍，故A、B正確；帶電粒子輻射和吸收的能量不是連續(xù)的，是量子化的，故C正確，D錯誤。2．很多地方用紅外線熱像儀監(jiān)測人的體溫，只要被測者從儀器前走過，便可知道他的體溫是多少，關(guān)于其原理，下列說法正確的是 ()A．人的體溫會影響周圍空氣溫度，儀器通過測量空氣溫度便可知道人的體溫B．儀器發(fā)出的紅外線遇人反射，反射情況與被測者的溫度有關(guān)C．被測者會輻射紅外線，輻射強(qiáng)度以及按波長的分布情況與溫度有關(guān)，溫度高時輻射強(qiáng)且較短波長的成分強(qiáng)D．被測者會輻射紅外線，輻射強(qiáng)度以及按波長的分布情況與溫度有關(guān)，溫度高時輻射強(qiáng)且較長波長的成分強(qiáng)解析：選C根據(jù)黑體輻射理論可知，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加，隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動，人的體溫的高低，直接決定了輻射的紅外線的頻率和強(qiáng)度，通過監(jiān)測被測者輻射的紅外線的情況，就可知道這個人的體溫，故C正確，A、B、D錯誤。3．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的電路。當(dāng)用強(qiáng)度一定的黃光照射到光電管上時，測得電流表的示數(shù)隨電壓變化的圖像如圖乙所示。下列說法正確的是 ()A．若改用紅光照射光電管，一定不會發(fā)生光電效應(yīng)B．若改用藍(lán)光照射光電管，圖像與橫軸交點(diǎn)在黃光照射時的右側(cè)C．若用頻率更高的光照射光電管，則光電管中金屬的逸出功變大D．若照射的黃光越強(qiáng)，飽和光電流將越大解析：選D根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，紅光的頻率小于黃光的頻率，紅光照射不一定發(fā)生光電效應(yīng)，但不是一定不會發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0知，藍(lán)光的頻率大于黃光的頻率，則光電子的最大初動能增大，所以反向遏止電壓增大，圖像與橫軸交點(diǎn)在黃光照射時的左側(cè)，故B錯誤；光電管中金屬的逸出功的大小是由材料本身決定的，與入射光的頻率無關(guān)，故C錯誤；增加入射光的強(qiáng)度，則單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目增加，飽和光電流將越大，故D正確。4．在兩種金屬a和b的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，測量反向遏止電壓Uc與入射光子頻率ν的關(guān)系，下圖中正確的是 ()解析：選D根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0，又Ekm＝eUc，解得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，則反向遏止電壓Uc與入射光子頻率ν的關(guān)系圖像是不過原點(diǎn)的直線；對于不同的金屬逸出功W0不同，則兩圖像的斜率相同，截距不同。故D正確。5．美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，用X光對靜止的電子進(jìn)行照射，照射后電子獲得速度的同時，X光的運(yùn)動方向也會發(fā)生相應(yīng)的改變，如圖是X射線的散射示意圖，下列說法中正確的是 ()A．X光散射后與散射前相比，頻率將會變小B．X光散射后與散射前相比，波長將會變短C．X光散射后與散射前相比，速度將會變小D．散射實(shí)驗(yàn)為光的波動學(xué)說提供了有力證明解析：選A由題圖可知，用X光對靜止的電子照射后，X光的運(yùn)動方向改變，且波長變大，根據(jù)λ＝eq\f(c,ν)，可知頻率ν變小，但是光速c不變，康普頓效應(yīng)說明光不但具有能量而且具有動量，證明了光的粒子性，故A正確，B、C、D錯誤。6．人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時，只要每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺。已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，光速為3.0×108m/s，則人眼能察覺到綠光時所接收到的最小功率是 ()A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18W解析：選A因每秒有6個綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺，所以察覺到綠光所接收的最小功率P＝eq\f(E,t)，式中E＝6ε，t＝1s，又ε＝hν＝heq\f(c,λ)，可解得P＝eq\f(6×6.63×10－34×3×108,530×10－9×1)W≈2.3×10－18W，A正確。7．實(shí)驗(yàn)表明：光子與速度不太大的電子碰撞發(fā)生散射時，光的波長會變長或者不變，這種現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng)，該過程遵循能量守恒定律和動量守恒定律。如果電子具有足夠大的初速度，以至于在散射過程中有能量從電子轉(zhuǎn)移到光子，則該現(xiàn)象被稱為逆康普頓效應(yīng)，這一現(xiàn)象已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。關(guān)于上述逆康普頓效應(yīng)，下列說法正確的是 ()A．該過程不遵循能量守恒定律B．該過程不遵循動量守恒定律C．散射光中存在波長變長的成分D．散射光中存在頻率變大的成分解析：選D康普頓認(rèn)為X射線的光子與電子碰撞時要遵循能量守恒定律和動量守恒定律，可以推知，在逆康普頓效應(yīng)中，同樣遵循能量守恒定律與動量守恒定律，A、B錯誤；由題可知，在逆康普頓效應(yīng)中，散射的過程中有能量從電子轉(zhuǎn)移到光子，則光子的能量增大，根據(jù)公式E＝hν＝eq\f(hc,λ)可知，散射光中存在頻率變大的成分，或者說散射光中存在波長變短的成分，C錯誤，D正確。8．現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，當(dāng)用a光束照射某種金屬板時能發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生的光電子最大初動能為Ek，若改用b光束照射該金屬板，產(chǎn)生的光電子最大初動能為eq\f(1,3)Ek，當(dāng)改用c光束照射該金屬板時()A．能發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生的光電子最大初動能為eq\f(1,6)EkB．能發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生的光電子最大初動能為eq\f(1,9)EkC．能發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生的光電子最大初動能為eq\f(1,12)EkD．由于c光束光子能量較小，該金屬板不會發(fā)生光電效應(yīng)解析：選Ba、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，因?yàn)楣庾宇l率ν＝eq\f(c,λ)，知光子頻率之比為6∶3∶2。設(shè)a光的頻率為6ν0，b光的頻率為3ν0，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0得Ek＝h·6ν0－W0，eq\f(1,3)Ek＝h·3ν0－W0，聯(lián)立解得W0＝eq\f(3,2)hν0，Ek＝eq\f(9,2)hν0，c光的頻率為2ν0,2hν0＞W(wǎng)0，能發(fā)生光電效應(yīng)，對應(yīng)有最大初動能Ek′＝h·2ν0－W0＝eq\f(1,2)hν0＝eq\f(1,9)Ek，故B正確，A、C、D錯誤。9．紅外遙感衛(wèi)星通過接收地面物體發(fā)出的紅外輻射來探測地面物體的狀況。地球大氣中的水氣(H2O)、二氧化碳(CO2)能強(qiáng)烈吸收某些波長范圍內(nèi)的紅外輻射，即地面物體發(fā)出的某些波長的電磁波，只有一部分能夠通過大氣層被遙感衛(wèi)星接收。如圖所示為水和二氧化碳對某一波段不同波長電磁波的吸收情況。在該波段遙感衛(wèi)星大致能夠接收到的電磁波波長范圍是多少？解析：由題圖可知，水對紅外輻射吸收率最低的波長范圍大致是8～13μm；二氧化碳對紅外輻射吸收率最低的波長范圍大致是5～13μm，綜上可知，該波段遙感衛(wèi)星大致能夠接收到的電磁波波長范圍是8～13μm。答案：8～13μmBeq\a\vs4\al()組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10.如圖所示為紅外線測溫儀，不同于接觸式測溫儀，便捷、精確、安全是使用紅外線測溫儀最重要的優(yōu)點(diǎn)。下列有關(guān)說法中正確的是()A．測溫儀應(yīng)用的是紅外線溫度傳感器B．玻爾提出“熱輻射是一份一份的，不連續(xù)的”C．測溫儀利用了愛因斯坦提出的黑體輻射理論D．紅外線遙感器是利用了紅外線的熱效應(yīng)，紅外線的波長比紫外線的波長短解析：選A紅外線測溫儀應(yīng)用的是紅外線溫度傳感器，故A項正確；普朗克提出“熱輻射是一份一份的，不連續(xù)的”，故B項錯誤；普朗克提出了黑體輻射理論，故C項錯誤；紅外線遙感器是利用了紅外線波長較長容易發(fā)生衍射的特點(diǎn)，紅外線的波長比紫外線的波長長，故D項錯誤。11．(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，兩個實(shí)驗(yàn)小組分別在各自的實(shí)驗(yàn)室，用相同頻率的單色光分別照射鋅板和銀板的表面，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。對于這兩組實(shí)驗(yàn)，下列判斷正確的是 ()A.因?yàn)椴牧喜煌?，逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同B．飽和光電流一定不同C．光電子的最大初動能不同D．分別用不同頻率的光照射同種金屬之后繪制Uc-ν圖像(ν為照射光頻率，圖乙為其中一個小組繪制的圖像)，兩小組繪制的圖像的斜率可能不同解析：選AC根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm可知，照射光的頻率相同，對于逸出功不同的材料，遏止電壓也不同，故A正確；雖然光的頻率相同，但光強(qiáng)不確定，所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同，即飽和光電流可能相同，故B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知，頻率相同，逸出功不同，則光電子的最大初動能也不同，故C正確；因?yàn)閁c＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，知圖像的斜率eq\f(h,e)為定值，即圖像的斜率相同，故D錯誤。12．幾種金屬的逸出功W0見下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣W0/(×10－19J)7.265.123.663.603.41用一束可見光照射上述金屬的表面，已知該可見光的波長的范圍為4.0×10－7～7.6×10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m·s－1。(1)請通過計算說明哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)？(2)照射哪種金屬時逸出的光電子最大初動能最大？最大值是多少？解析：(1)波長越小，光子頻率越大，根據(jù)最小波長求出最大的光子能量。由E＝hν，ν＝eq\f(c,λ)，聯(lián)立得E＝heq\f(c,λ)將λ＝4.0×10－7m代入，解得E≈4.97×10－19J。根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，入射光的頻率大于金屬的極限頻率可發(fā)生光電效應(yīng)，又