22.普朗克黑體輻射與愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)-2024年高二物理寒假通關(guān)鞏固練(人教版2019)(原卷版)

22.普朗克黑體輻射與愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)（原卷版）一、知識(shí)點(diǎn)梳理1．黑體與黑體輻射（1）黑體：某種物體能夠入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體．（2）黑體輻射①定義：黑體雖然不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波，這樣的輻射叫作黑體輻射．②黑體輻射特點(diǎn)：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的有關(guān)．2．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（1）隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有；（2）隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)的方向移動(dòng)。3．能量子（1）定義：組成黑體的振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，這個(gè)不可再分的ε叫作能量子．（2）表達(dá)式：ε＝hν.其中ν是帶電微粒的振動(dòng)頻率，即帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率．h稱為．h＝6.62607015×10－34J·s.（3）能量的量子化：微觀粒子的能量是的，或者說(shuō)微觀粒子的能量是的．（4）可見(jiàn)光波長(zhǎng)的大致范圍為400～760nm，波長(zhǎng)為500nm的能量子ε＝J.4．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（1）光電效應(yīng)：照射到金屬表面的光，能使金屬中的從表面逸出的現(xiàn)象。（2）光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來(lái)的。（3）光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律①存在頻率：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)（填“能”或“不”）發(fā)生光電效應(yīng)。②存在電流：在光的頻率不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越。③存在電壓：使光電流減小到0的反向電壓Uc，且滿足。④光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的。5．愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論（1）光子：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為，其中h為普朗克常量．這些能量子后來(lái)稱為．（2）愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程①表達(dá)式：或Ek＝②物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，在這些能量中，一部分大小為W0的能量被電子用來(lái)脫離金屬，剩下的是逸出后電子的③與、W0的關(guān)系a、表達(dá)式：b、圖像：圖像是一條斜率為的直線．6．某金屬的逸出功為W0，則這種金屬的截止頻率νc＝，用波長(zhǎng)為λ的光照射該金屬的表面，光電子的最大初動(dòng)能Ek＝。（已知普朗克常量為h，光速為c）7．光電效應(yīng)經(jīng)典解釋中的疑難(1)逸出功：使電子脫離某種金屬，外界對(duì)它做功的值，用W0表示。不同種類的金屬，其逸出功的大小（填“相同”或“不相同”）。(2)光電效應(yīng)經(jīng)典解釋①不應(yīng)存在頻率。②遏止電壓Uc應(yīng)該與光的強(qiáng)弱有關(guān)。③電子獲得逸出表面所需的能量需要的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生光電流的時(shí)間。8．康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量（1）康普頓效應(yīng)：在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)。（2）康普頓效應(yīng)的意義：康普頓效應(yīng)表明光子不僅具有能量而且具有動(dòng)量。（3）光子的動(dòng)量a.表達(dá)式：。b.說(shuō)明：在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射的光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，要把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動(dòng)量可能變小。因此，有些光子散射后波長(zhǎng)。9．光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)表明光具有性，光既具有波動(dòng)性，又具有性，即光具有性。二、黑體輻射10．許多科學(xué)家在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中做出了重要貢獻(xiàn)，下列表述正確的是（

）A．借助于能量子的假說(shuō)，普朗克得出了黑體輻射公式，與實(shí)驗(yàn)符合得非常好B．伽利略通過(guò)著名的扭秤實(shí)驗(yàn)測(cè)出了引力常量的數(shù)值C．法拉第發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，首次揭示了電與磁的聯(lián)系D．牛頓運(yùn)動(dòng)定律既適應(yīng)于物體的低速運(yùn)動(dòng)，也適應(yīng)于物體的高速運(yùn)動(dòng)11．關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，看上去是黑的B．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān)，與材料的種類及表面狀況無(wú)關(guān)D．如果在一個(gè)空腔壁上開(kāi)一個(gè)很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體12．關(guān)于電磁波的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用、能量量子化，下列說(shuō)法正確的是（）A．普朗克提出了能量子假說(shuō)，解決了黑體輻射的理論困難，提出了“量子”概念B．X射線具有輻射性，可用來(lái)通信和廣播C．能量量子化指能量的連續(xù)性，微觀粒子的能量值可以是任意值D．利用紅外線的熱效應(yīng)能殺菌消毒，夜視儀利用了紅外成像技術(shù)13．關(guān)于“能量量子化”，下列說(shuō)法正確的是（）A．認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，是一份一份的B．認(rèn)為能量值是連續(xù)的C．認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的D．認(rèn)為微觀粒子的能量是分立的三、光電效應(yīng)14．如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)探究，其截止頻率，保持入射光不變，則光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值隨電壓U變化關(guān)系的圖像是（）A． B． C． D．15．不同波長(zhǎng)的電磁波具有不同的特性，在科研、生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。a、b兩單色光在電磁波譜中的位置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（）A．若a、b光均由氫原子能級(jí)躍遷產(chǎn)生，產(chǎn)生a光的能級(jí)能量差大B．若a、b光分別照射同一小孔發(fā)生衍射，a光的衍射現(xiàn)象更明顯C．若a、b光分別照射同一光電管發(fā)生光電效應(yīng)，a光的遏止電壓高D．若a、b光分別作為同一雙縫干涉裝置光源時(shí)，a光的干涉條紋間距大16．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線（甲光、乙光、丙光），如圖所示。則可判斷出（）A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C．乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能17．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說(shuō)法正確的是（）A．若νa>νb，則一定有Ua＜UbB．若νa>νb，則一定有Eka>EkbC．若Ua＜Ub，則一定有Eka＜EkbD．若νa>νb，則一定有hνa-Eka>hνb-Ekb18．被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的大口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡已發(fā)現(xiàn)660余顆新脈沖星，領(lǐng)先世界。天眼對(duì)距地球?yàn)長(zhǎng)的天體進(jìn)行觀測(cè)，其接收光子的橫截面半徑為R。若天體射向天眼的輻射光子中，有倍被天眼接收，天眼每秒接收到該天體發(fā)出的頻率為v的N個(gè)光子。普朗克常量為h，則該天體發(fā)射頻率為v光子的功率為（）A． B． C． D．19．如圖是密立根于1916年發(fā)表的鈉金屬光電效應(yīng)的遏止電壓與入射光頻率的實(shí)驗(yàn)曲線，該實(shí)驗(yàn)直接證明了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，并且第一次利用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了普朗克常量h。由圖像可知（）A．鈉的逸出功為 B．鈉的截止頻率為C．圖中直線的斜率為普朗克常量h D．遏止電壓與入射光頻率成正比20．用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖．則這兩種光A．照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大B．從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角大C．通過(guò)同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大D．通過(guò)同一玻璃三棱鏡時(shí)，a光的偏折程度大四、康普頓效應(yīng)21．如圖所示，美國(guó)物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射后有的射線波長(zhǎng)發(fā)生了改變?？灯疹D的學(xué)生，中國(guó)留學(xué)生吳有訓(xùn)測(cè)試了多種物質(zhì)對(duì)X射線的散射，證實(shí)了該效應(yīng)的普遍性。以下說(shuō)法正確的是（）

A．散射后，射線的頻率變大，光子的能量也變大B．光子與電子碰撞時(shí)，不遵守動(dòng)量守恒定律C．如果兩個(gè)光子的動(dòng)量相等，則這兩個(gè)光子的能量也相等D．康普頓效應(yīng)否定了光是電磁波22．用強(qiáng)黃光、弱黃光和藍(lán)光分別照射如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置的K極，其飽和電流隨電壓的變化關(guān)系如圖乙所示，而光與電子發(fā)生碰撞前后速度方向發(fā)生改變，如圖丙所示。根據(jù)這些圖像分析，下列說(shuō)法中正確的是（

）

A．圖乙說(shuō)明光子具有能量，且光強(qiáng)越強(qiáng)，單個(gè)光子能量越大B．根據(jù)圖乙分析可知，若用紅光照射同一實(shí)驗(yàn)裝置，一定有光電流產(chǎn)生C．在圖丙的現(xiàn)象中，有部分光子碰撞后的波長(zhǎng)大于碰撞前的波長(zhǎng)D．圖甲的現(xiàn)象不僅可以說(shuō)明光具有粒子性，而且說(shuō)明光子具有動(dòng)量23．波長(zhǎng)為和的兩束可見(jiàn)光入射到雙縫，在光屏上觀察到干涉條紋，其中波長(zhǎng)為的光的條紋間距大于波長(zhǎng)為的條紋間距。