量子概念的誕生光電效應(yīng)與光的量子說(shuō) (建議用時(shí)：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1以下關(guān)于輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的說(shuō)法中正確的是()A物體在某一溫度下只能輻射某一固定波長(zhǎng)的電磁波 B當(dāng)鐵塊呈現(xiàn)黑色時(shí)，說(shuō)明它的溫度不太高C當(dāng)鐵塊的溫度較高時(shí)會(huì)呈現(xiàn)赤紅色，說(shuō)明此時(shí)輻射的電磁波中該顏色的光強(qiáng)度最強(qiáng)D早、晚時(shí)分太陽(yáng)呈現(xiàn)紅色，而中午時(shí)分呈現(xiàn)白色，說(shuō)明中午時(shí)分太陽(yáng)溫度最高E黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)【解析】由輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化關(guān)系圖知，隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的波的輻射強(qiáng)度都增加，而熱輻射不是僅輻射一種波長(zhǎng)的電磁波，選項(xiàng)B、C、E正確【答案】BCE2在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是()A增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C改用頻率小于的光照射，仍可能發(fā)生光電效應(yīng)D改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大E改用頻率為2的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變?yōu)樵瓉?lái)的2倍【解析】增大入射光的強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)增加，光電流增大，A項(xiàng)正確減小入射光的強(qiáng)度，只是光電流減小，光電效應(yīng)現(xiàn)象是否消失與光的頻率有關(guān)，而與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤改用頻率小于的光照射，但只要光的頻率大于極限頻率0仍然可以發(fā)生光電效應(yīng)，C項(xiàng)正確由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程hW逸mv2得：光頻率增大，而W逸不變，故光電子的最大初動(dòng)能變大，但與mv2不成正比，故D正確，E錯(cuò)誤【答案】ACD3產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek，下列說(shuō)法正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：11010060】A對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)B對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的波長(zhǎng)成反比C對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的時(shí)間成正比D對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系E對(duì)于不同種金屬，若照射光頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系【解析】EkhWhW，同種金屬逸出功相同，最大初動(dòng)能與照射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，與照射光的波長(zhǎng)有關(guān)但不是反比例函數(shù)關(guān)系，最大初動(dòng)能與入射光的頻率成線性關(guān)系，不同種金屬，保持入射光頻率不變，最大初動(dòng)能Ek與逸出功成線性關(guān)系【答案】ADE4如圖416所示是某金屬在光的照射下，光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖像，由圖像可知()圖416A該金屬的逸出功等于EB該金屬的逸出功等于h0C入射光的頻率為0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為ED入射光的頻率為20時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為EE入射光的頻率為20時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E【解析】題中圖像反映了光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率的關(guān)系，根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0，知當(dāng)入射光的頻率恰為金屬的截止頻率0時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能Ek0，此時(shí)有h0W0，即該金屬的逸出功等于h0，根據(jù)圖線的物理意義，有W0E，故選項(xiàng)A、B、D正確，而選項(xiàng)C、E錯(cuò)誤【答案】ABD5能正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是_提出的能量量子化理論【解析】根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿(mǎn)意的解釋【答案】普朗克6如圖417所示為t1、t2溫度時(shí)的黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系，則兩溫度的關(guān)系為_(kāi)圖417【解析】根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可知，隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)【答案】t1t27現(xiàn)在a、b、c三束單色光，其波長(zhǎng)關(guān)系為abc123.當(dāng)用a光束照射某種金屬板時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek，若改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek，當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)_(選填“能”或“不能”)發(fā)生光電效應(yīng)，若能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子的最大初動(dòng)能為_(kāi)【解析】對(duì)a、b、c三束光由光電效應(yīng)方程可得：WEk，WEk，由以上兩式可解得：Ek，WEk，當(dāng)用c光束照射該金屬板時(shí)WEkcc3a，可解得：Ek>W，EkcEk.【答案】能Ek8紫光在真空中的波長(zhǎng)為4.5107 m，問(wèn)：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射極限頻率為04.621014 Hz的金屬鉀時(shí)能否產(chǎn)生光電效應(yīng)？(3)若能產(chǎn)生，則光電子的最大初動(dòng)能為多少？(h6.631034 Js)【解析】(1)紫光光子的能量Ehh4.421019 J.(2)紫光頻率6.671014 Hz，因?yàn)?gt;0，所以能產(chǎn)生光電效應(yīng)(3)光電子的最大初動(dòng)能為EkmhWh(0)1.361019 J.【答案】(1)4.421019 J(2)能 (3)1.361019 J能力提升9在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)用同一實(shí)驗(yàn)裝置，如圖418(a)所示，在甲、乙、丙三種光的照射下得到了三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線，如圖(b)所示則正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：11010061】圖418A乙光的頻率大于甲光的頻率B甲光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C丙光的光子能量小于甲光的光子能量D乙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能E乙、丙兩種光對(duì)應(yīng)的光電子的最大初動(dòng)能相等【解析】由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0及遏止電壓的含義可知，hW0eUc，結(jié)合題意與圖像可以判斷，W0相同，U1>U2，則三種色光的頻率為乙丙>甲，故丙光子能量大于甲光子能量，C錯(cuò)誤，同時(shí)判斷乙光對(duì)應(yīng)光電子的最大初動(dòng)能等于丙光對(duì)應(yīng)光電子的最大初動(dòng)能，A、E正確，D錯(cuò)誤，由知，乙丙甲，B正確【答案】ABE10以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí)，用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖419所示用頻率為的普通光源照射陰極K，沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)換用同樣頻率的強(qiáng)激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽(yáng)極A接電源負(fù)極，在K、A之間就形成了使光電子減速的電場(chǎng)逐漸增大U，光電流會(huì)逐漸減?。划?dāng)光電流恰好減小到零時(shí)，所加反向電壓U可能是(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電荷量)()圖419AUBUCU2hWDUE.【解析】由題意知，一個(gè)電子吸收一個(gè)光子不能發(fā)生光電效應(yīng)，換用同樣頻率為的強(qiáng)激光照射，則發(fā)生光電效應(yīng)，即吸收的光子能量為nh，n2,3,4，.則由光電效應(yīng)方程可知：nhWmv2(n2,3,4，)在減速電場(chǎng)中由動(dòng)能定理得eU0mv2聯(lián)立得：U(n2,3,4，)，選項(xiàng)B、D、E正確【答案】BDE11經(jīng)測(cè)量，人體表面輻射本領(lǐng)的最大值落在波長(zhǎng)為940 m處根據(jù)電磁輻射的理論得出，物體最強(qiáng)輻射的波長(zhǎng)與物體的絕對(duì)溫度的關(guān)系近似為T(mén)m2.90101 mK，由此估算人體表面的溫度和輻射的能量子的值各是多少？(h6.631034 Js)【解析】人體表面的溫度為T(mén) K309 K36 .人體輻射的能量子的值為h6.631034 J2.121022 J.【答案】36 2.121022 J12光電管是應(yīng)用光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)與電信號(hào)之間相互轉(zhuǎn)換的裝置，其廣泛應(yīng)用于光功率測(cè)量、光信號(hào)記錄、電影、電視和自動(dòng)控制等諸多方面如圖4110所示，C為光電管，B極由金屬鈉制成(鈉的極限波長(zhǎng)為5.0107 m)現(xiàn)用波長(zhǎng)為4.8107 m的某單色光照射B極(1)電阻R上電流的方向是向左還是向右？(2)求出從B極發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能(3)若給予光電管足夠大的正向電壓時(shí)，電路中光電流為10 A，則每秒射到光電管B極的光子數(shù)至少為多少個(gè)？圖4110【解析】(1)B極板上逸出光電子，相當(dāng)于電源的正極，A為負(fù)極，故流過(guò)R的電流向左(2)Ekmhh6.6310343108 J1.661020 J.(3)每秒電路中流過(guò)的電子電荷量qIt101061 C1105 Cn個(gè)6.251013個(gè)【答案】(1)向左(2)1.661020 J(3)6.251013個(gè)