“四翼”檢測評價（十三）普朗克黑體輻射理論光電效應A組—重基礎·體現綜合1.據《自然》雜志2021年5月17日報道，中國科學家在稻城“拉索”基地(如圖)探測到迄今為止最高能量的γ射線，能量值為1.40×1015eV，即()A．1.40×1015V B．2.24×10－4CC．2.24×10－4W D．2.24×10－4J解析：選D1.40×1015eV＝1.40×1015×1.6×10－19J＝2.24×10－4J，故D正確。2．赫茲在研究電磁波的實驗中偶然發現，接收電路的電極如果受到光照，就更容易產生電火花。此后許多物理學家相繼證實了這一現象，即照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出。最初用量子觀點對該現象給予合理解釋的科學家是()A．玻爾B．康普頓C．愛因斯坦 D．德布羅意解析：選C玻爾引入量子化的觀念解釋了氫原子光譜，與題意不符，A錯誤；康普頓提出康普頓效應，發現了光子不僅具有能量，還具有動量，證明了光具有粒子性，與題意不符，B錯誤；愛因斯坦提出光子說，從理論上解釋了光電效應的實驗現象，符合題意，C正確；德布羅意提出一切物質都具有波粒二象性，與題意不符，D錯誤。3．下列描繪三種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中，符合黑體輻射實驗規律的是()解析：選B黑體輻射以電磁輻射的形式向外輻射能量，溫度越高，輻射強度越大，選項A、D錯誤；黑體輻射的波長分布情況也隨溫度而變化，溫度較低時，主要以不可見的紅外線進行輻射，在500℃以至更高的溫度時，則順次發射可見光至紫外線，即溫度越高，輻射的電磁波的極大值對應的波長越短，選項C錯誤，B正確。4．某金屬在一束單色光的照射下發生光電效應，光電子的最大初動能為Ek，已知該金屬的逸出功為W0，普朗克常量為h。根據愛因斯坦的光電效應理論，該單色光的頻率ν為()A.eq\f(Ek,h)B.eq\f(W0,h)C.eq\f(Ek－W0,h)D.eq\f(Ek＋W0,h)解析：選D根據愛因斯坦的光電效應方程可知hν＝W0＋Ek，解得該單色光的頻率為ν＝eq\f(Ek＋W0,h)。5.如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應探究，其截止頻率ν1<ν2，保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變化關系的圖像是()解析：選C根據愛因斯坦光電效應方程可知光電子到達A極時動能的最大值Ekm＝eU＋hν－hν截止，可知Ekm-U圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因ν1<ν2，則圖像C正確，A、B、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．(多選)電子和光子均是自然界的基本粒子。當光子被電子散射時，如果電子具有足夠大的動能，則散射光子的頻率會大于入射光的頻率，稱為逆康普頓散射或逆康普頓效應。關于該效應，下列說法中正確的是()A．該效應說明光子和電子一樣，具有粒子性B．相較于入射光子，散射光子的波長更長C．與入射光子發生作用后，電子的動能減小D．由于散射光子的能量大于入射光子的能量，故該效應否定了能量量子化的觀點解析：選AC由于能發生逆康普頓散射或逆康普頓效應，說明光子具有粒子性，故A正確；因為散射光子的頻率大于入射光的頻率，根據波長與頻率的關系，可得相較于入射光子，散射光子的波長更短，故B錯誤；根據公式ε＝hν可知，散射光子的能量增大，根據能量守恒定律可知電子的動能減小，故C正確；雖然散射光子的能量大于入射光子的能量，但該效應還是遵循能量量子化的觀點，故D錯誤。8．現有a、b、c三束單色光，其波長關系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，當用a光束照射某種金屬板時能發生光電效應，產生的光電子最大初動能為Ek，若改用b光束照射該金屬板，產生的光電子最大初動能為eq\f(1,3)Ek，當改用c光束照射該金屬板時()A．能發生光電效應，產生的光電子最大初動能為eq\f(1,6)EkB．能發生光電效應，產生的光電子最大初動能為eq\f(1,9)EkC．能發生光電效應，產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，該金屬板不會發生光電效應解析：選Ba、b、c三束單色光，其波長關系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，因為光子頻率ν＝eq\f(c,λ)，知光子頻率之比為6∶3∶2。設a光的頻率為6ν0，b光的頻率為3ν0，根據光電效應方程Ekm＝hν－W0得Ek＝h·6ν0－W0，eq\f(1,3)Ek＝h·3ν0－W0，聯立解得W0＝eq\f(3,2)hν0，Ek＝eq\f(9,2)hν0，c光的頻率為2ν0,2hν0＞W0，能發生光電效應，對應有最大初動能Ek′＝h·2ν0－W0＝eq\f(1,2)hν0＝eq\f(1,9)Ek，故B正確，A、C、D錯誤。9．紅外遙感衛星通過接收地面物體發出的紅外輻射來探測地面物體的狀況。地球大氣中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能強烈吸收某些波長范圍內的紅外輻射，即地面物體發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星接收。如圖所示為水汽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，水汽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，該波段遙感衛星大致能夠接收到的電磁波波長范圍是8～13μm。答案：8～13μmeq\a\vs4\al(B)組—重應用·體現創新10.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點。下列有關說法中正確的是()A．測溫儀應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，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生衍射的特點，紅外線的波長比紫外線的波長長，故D項錯誤。11.(多選)一光電管的陰極K用截止頻率為ν0的金屬銫制成，并接入如圖所示的電路中。當用頻率為ν的單色光射向陰極K時，能產生光電流。移動變阻器的滑片，當電壓表的示數為U時，電流計的示數達到飽和電流I。已知普朗克常量為h，電子的質量為m，電子的電荷量為e，真空中的光速為c。下列說法正確的是()A．該單色光的光子的能量為hν0B．在Δt時間內陰極K逸出的光電子數為eq\f(IΔt,e)C．每個單色光的光子的動量大小為eq\f(hν,c)D．光電子到達陽極時的最大速率為eq\f(\r(2eU＋hν－hν0),m)解析：選BC該單色光的光子的能量為hν，A錯誤；根據電流定義式可知q＝IΔt＝ne，則在Δt時間內陰極K逸出的光電子數為n＝eq\f(IΔt,e)，B正確；每個單色光的光子的動量大小為p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(hν,c)，C正確；根據動能定理，光電子到達陽極時有Ue＝eq\f(1,2)mv2－(hν－hν0)，解得v＝eq\r(\f(2eU＋hν－hν0,m))，D錯誤。12．(多選)圖甲是光電效應的實驗裝置圖，圖乙是用同一光電管在不同實驗條件下得到的光電流與加在陰極K和陽極A之間的電壓的關系圖像，下列說法正確的是()A．由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，若能發生光電效應，則入射光越強，飽和光電流越大B．由圖線①、②、③可知對某種確定的金屬來說，其遏止電壓只由入射光的頻率決定C．當入射光的頻率大于極限頻率時，頻率增大為原來的2倍，光電子最大初動能也增大為原來的2倍D．遏止電壓越大，說明從該金屬中逸出的光電子的最大初動能越大解析：選ABD由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和光電流越大，故A正確；根據光電效應方程Ek＝hν－W0＝eUc，可知當逸出功W0一定時，入射光頻率越大，光電子最大初動能越大，則遏止電壓越大，所以對于確定的金屬，其遏止電壓由入射光的頻率決定，故B正確；根據Ek＝hν－W0可知，當入射光的頻率大于極限頻率時，頻率增大為原來的2倍，光電子最大初動能并不是增大為原來的2倍，故C錯誤；根據Ek＝eUc知遏止電壓越大，說明從該金屬中逸出的光電子的最大初動能越大，故D正確。13.如圖所示，陰極K用極限波長λ0＝0.66μm的金屬銫制成，用波長λ＝0.50μm的綠色光照射陰極K，調整兩極板間電壓，當A極板電壓比陰極K高出2.5V時，光電流達到飽和，電流表示數為0.64μA，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。e＝1.6×10－19C。(1)求每秒陰極K發射的光電子數和光電子飛出陰極K時的最大初動能；(結果保留兩位有效數字)(2)如果把照射到陰極K的綠光光照強度增大為原來的2倍，求每秒鐘陰極K發射的光電子數和光電子飛出陰極K時的最大初動能。解析：(1)光電流達到飽和時，陰極K發射的光電子全部到達陽極A，根據電流定義式可知q＝IΔt＝ne，則陰極K每秒發射的光電子的個數為n＝eq\f(IΔt,e)＝eq\f(0.64×10－6×1,1.6×10－