2019高中物理刷题首选卷 第十七章 课时1 能量量子化 2光的粒子性（对点练+巩固练）（含解析）新人教版选修3-5

课时1能量量子化 课时2光的粒子性一、选择题1能正确解释黑体辐射实验规律的是()A能量的连续经典理论B普朗克提出的能量量子化理论C以上两种理论体系任何一种都能解释D牛顿提出的能量微粒说答案B解析根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，故选B。2(多选)关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是()A振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值B带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C能量子与电磁波的频率成正比D这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的答案BC解析普朗克能量子假说认为，能量存在某一个最小值，带电微粒辐射或吸收的能量只能是这个最小能量值的整数倍，故A错误，B正确；能量子与电磁波的频率成正比，故C正确；能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不是与现实世界相矛盾，故D错误。3关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是()A热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波B温度越高，物体辐射的电磁波越强C辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关D常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色答案B解析一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，故A错误，B正确；辐射强度按波长的分布情况除与物体的温度有关，还与材料种类及表面状况有关，故C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，故D错误。4(多选)对于带电微粒辐射或吸收能量时的特点，以下说法正确的是()A以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B辐射或吸收的能量是某一最小值的整数倍C吸收的能量可以是连续的D辐射或吸收的能量是量子化的答案ABD解析带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值能量子的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的。故A、B、D正确，C错误。5关于光电效应现象，下列说法正确的是()A只有入射光的波长大于使该金属发生光电效应的极限波长，才能发生光电效应现象B在光电效应现象中，产生的光电子的最大初动能跟入射光的频率成正比C产生的光电子最大初动能与入射光的强度成正比D在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光的强度成正比答案D解析发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，也就是入射光的波长小于金属的极限波长，故A错误。由光电效应方程EkhW0知，产生的光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系，且与入射光强度无关，故B、C错误。入射光频率一定时，光强越大，光子数越多，逸出的光电子数越多，光电子数与光强成正比，故D正确。6已知某单色光的波长为，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子的值为()Ah B.C. D以上均不正确答案A解析由光速、波长的关系可得出光的频率，从而hh，故A正确。7.(多选)光电效应实验的装置如图所示，则下面说法中正确的是()A用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转B用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转C锌板带的是负电荷D使验电器指针发生偏转的是正电荷答案AD解析将擦得很亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电。这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，A、D正确，C错误；红光不能使锌板发生光电效应，B错误。8(多选)一含有光电管的电路如图甲所示，乙图是用a、b、c光照射光电管得到的IU图线，Uc1、Uc2表示遏止电压，下列说法正确的是()A甲图中光电管得到的电压为正向电压Ba、b光的波长相等Ca、c光的波长相等Da、c光的光强相等答案AC解析由图甲可知，光电管中左侧的极板与电源的正极相连，右侧与电源负极相连，电场线从左向右，电子逆着电场线运动。因此，光电管此时得到的电压为正向电压，A正确；图乙是a、b、c三种光照射光电管时得到的IU图线，由图可知，a、c两种光的遏止电压相同，说明a、c两种光照射时逸出的光电子的最大初动能相同。因此，a、c光的频率相同，a、c光在真空中的波长相等，C正确，B错误；a、c光照射在光电管上，饱和光电流不同，说明光照强度不同，D错误。9.(多选)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初动能Ek与入射光的频率的关系如图所示。由此图线可求出()A该金属的极限频率和极限波长B普朗克常量C该金属的逸出功D单位时间内逸出的光电子数答案ABC解析由图线可知Ek0时的频率为极限频率c，极限波长为0。该图线的斜率等于普朗克常量h，该金属的逸出功W0hc也可求。不能求出单位时间内逸出的光电子数，故A、B、C正确。10用波长为1和2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面。单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为WC和WD，则下列选项正确的是()A12，WCWD B12，WCWDC12，WCWD D12，WCWD答案D解析单色光B照射时，金属C产生光电效应现象，金属D不能产生光电效应现象，可以判断出金属C的逸出功WC小于金属D的逸出功WD，单色光A照射金属D能产生光电效应现象，单色光B照射金属D不能产生光电效应现象，可以判断12，故D正确。11.(多选)如图所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.51014 Hz，则下列判断中正确的是()A发生光电效应时，入射光频率一定，则电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B发生光电效应时，入射光频率一定，则电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C用0.5 m的光照射光电管时，电路中有光电流产生D光照射的时间越长，电路中的光电流越大答案BC解析发生光电效应时，入射光频率一定，则电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，电路中的饱和光电流就越大，与光的照射时间长短无关，故B正确，A、D错误；频率f Hz61014 Hz4.51014 Hz，所以电路中有光电流产生，故C正确。12(多选)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为c，则()A当用频率为2c的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B当用频率为2c的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hcC当入射光的频率大于c时，若增大，则逸出功增大D当入射光的频率大于c时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍答案AB解析光的频率2c大于金属的极限频率，所以一定能发生光电效应，故A正确；根据光电效应方程，知EkhW0hhc，则用频率为2c的光照射该金属时，产生的光电子的最大初动能为hc，故B正确；逸出功的大小与入射光频率无关，由金属本身决定，故C错误；根据光电效应方程，知EkhW0hhc，照射光的频率大于c时，若频率增大一倍，则光电子的最大初动能不是增大一倍，故D错误。13关于黑体的认识，下列说法正确的是()A黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体答案C解析由于黑体本身可能辐射电磁波，所以看上去不一定是黑的，故A错误；根据黑体辐射结论，黑体热辐射电磁波的强度按照波长的分布只与温度有关，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B错误，C正确；小孔只吸收电磁波，而不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故D错误。14很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是()A人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温B仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关C被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强D被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强答案C解析根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线强度按波长的分布情况，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误。15某种光的光子能量为，这种光在某一种介质中传播时的波长为，则这种介质的折射率为()A. B. C. D.答案C解析由h，则这种光在介质中的传播速度为v，所以这种介质的折射率为n，故C正确。16入射光照在金属表面上发生光电效应，若减弱入射光的强度，而保持频率不变，则()A有可能不发生光电效应B逸出的光电子的最大初动能将减小C单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D从光照到金属表面上到发射出光电子的时间间隔明显增加答案C解析根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，可知当入射光频率不变时，金属仍能发生光电效应，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，可知当入射光频率不变时，逸出电子的最大初动能不变，与入射光的强度无关，故B错误；频率一定，光的强度影响的是单位时间内发出光电子的数目，入射光强度减小，单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目减少，故C正确；频率一定，光的强度影响的是单位时间内发出光电子的数目，并不会影响从光照到金属表面上到发射出光电子的时间间隔，故D错误。17(多选)在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是()A若ab，则一定有Uab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有Ekab，则一定有haEkahbEkb答案BC解析由爱因斯坦光电效应方程EkmhW0，由动能定理可得：EkmeU，所以当ab时，UaUb，EkaEkb，故A错误，B正确；若UaUb，则一定有EkaEkb，故C正确；由光电效应方程可得：金属的逸出功W0haEkahbEkb，故D错误。18(多选)光电效应的四条规律中，波动说不能解释的有()A入射光的频率必须大于被照金属的截止频率才能产生光电效应B光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大C入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过109 sD当入射光频率大于截止频率时，光电流强度与入射光强度成正比答案ABC解析此题应从光电效应规律与经典波动理论的矛盾着手去解答。按照经典的光的波动理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，金属中的电子必须吸收足够能量后，才能从中逸出，电子有一个能量积蓄的时间。光的强度越大，单位时间内产生的光电子数目越多。故应选A、B、C。19研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是()答案C解析用频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以遏止电压相同；饱和电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和电流越大，故C正确。20.如图所示，当开关K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零。当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为()A1.9 eV B0.6 eVC2.5 eV D3.1 eV答案A解析由题意知光电子的最大初动能为EkeUc0.60 eV，所以根据光电效应方程EkhW0可得W0hEk(2.50.6) eV1.9 eV。21下列利用光子说对光电效应的解释正确的是()A金属表面的一个电子只能吸收一个光子B电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出D无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累能量后，总能逸出成为光电子答案A解析根据光子说，金属中的一个电子一次只能吸收一个光子，只有所吸收的光子频率大于金属的截止频率，电子才能逃离金属表面，成为光电子，且光子的吸收是瞬时的，不需时间的积累，故A正确。22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，碰撞后的波长为，则碰撞过程中()A能量守恒，动量守恒，且B能量不守恒，动量不守恒，且C能量守恒，动量守恒，且答案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守恒定律。光子与电子碰撞前光子的能量Ehh，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Ehh，由EE，可知，故C正确。二、非选择题23康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，图中给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向_(从“1”“2”“3”中选择)运动，并且波长_(选填“不变”“变小”或“变长”)。答案1变长解析因光子与电子碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰撞前的方向一致，可见碰撞后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由Eh知，频率变小，再根据c知，波长变长。24光电效应实验装置示意图如图所示。(1)若要使发生光电效应的电子不能到达A极，则电源的a端应为_极(选填“正”或“负”)。(2)用频率为的普通光源照射K极，没有发生光电效应，用频率大于的光照射K极，则立即发生了光电效应；此实验说明发生光电效应的条件是：_。(3)若KA加上反向电压U，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的_(其中W0为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)。AU BUCU2hW0 DU答案(1)正(2)只有入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应(3)A解析(1)若想使发生光电效应的电子不能到达A极，应加反向电压，即a端应接正极。(2)用频率为的光照射K没有发生光电效应，用频率大于的光照射K，立即发生光电效应，说明发生光电效应的条件是入射光频率大于金属的极限频率。(3)由光电效应方程知EkhW0，当反向电压为U时，光电流恰好为零，则有eU0Ek，联立得eUhW0，则U，故A正确。25分别用波长为和的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为13。以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？答案解析设此金属的逸出功为W0，根据光电效应方程得如下两式：当用波长为的光照射时：Ek1W0当用波长为的光照射时：Ek2W0又解组成的方程组得：W0。26铝的逸出功是4.2 eV，现在用波长为100 nm的光照射铝的表面，已知普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s，求：(1)光电子的最大初动能；(2)铝的遏止电压(保留三位有效数字)；(3)铝的截止频率(保留三位有效数字)。答案(1)1.3171018 J(2)8.23 V(3)1.011015 Hz解析(1)由光电效应方程，得EkhW0 J4.21.61019 J 1.3171018 J。(2)由eUcEk得，遏止电压Uc8.23 V。(3)由W0hc得，截止频率c Hz1.011015 Hz。27在半径r10 m的球壳中心有一盏功率为P40 W的钠光灯(可视为点光源)，发出的钠黄光的波长为0.59 m，已知普朗克常量h6.631034 Js，真空中光速c3108 m/s。试求每秒钟穿过S1 cm2球壳面积的光子数目。答案9.41012个解析钠黄光的频率 Hz5.11014 Hz则一个光子的能量E0h6.6310345.11014 J3.41019 J又钠光灯在t1 s内发出光能EPt401 J40 J那么在t1 s内穿过S1 cm2球壳面积的光能量E1 J3.2106 J则每秒钟穿过该球壳1 cm2面积的光子数n9.41012(个)。28用波长为2.0107 m的紫外线照射某金属的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.71019 J。求该金属的极限频率是多少？(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s，结果保留两位有效数字)答案7.91014 Hz解析由光电效应方程得EkmhW0，W0hc知c，代入数据得7.91014 Hz。29.如图所示，一光电管的阴极用极限波长0500 nm的某金属制成，用波长300 nm的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电压U2.1 V，饱和光电流的值I0.56 A。(1)求每秒内由K极发射的光电子数；(2)求光电子到达A极时的最大动能；(3)如果电压U不变，而照射光的强度增加到原值的三倍，此时光电子到达A极时最大动能是多少？(普朗克常量h6.631034 Js)答案(1)3.51012个(2)6.0121019 J(3)6.0121019 J解析(1)每秒内由K极发射的光电子数n个3.51012个。(2)由光电效应方程可知Ek0hW0hhhc。在A、K间加电压U时，设光电子到达阳极时的最大动能为Ek，由动能定理得eUEkEk0则EkEk0eUhceU，代入数值，得Ek6.0121019 J。(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，如果电压U不变，则光电子到达A极的最大动能不变，Ek6.0121019 J。13