内容正文:
“四翼”检测评价(十三) 普朗克黑体辐射理论 光电效应
A组—重基础·体现综合
1.据《自然》杂志2021年5月17日报道,中国科学家在稻城“拉索”基地(如图)探测到迄今为止最高能量的γ射线,能量值为1.40×1015 eV,即( )
A.1.40×1015 V B.2.24×10-4 C
C.2.24×10-4 W D.2.24×10-4 J
解析:选D 1.40×1015eV=1.40×1015×1.6×10-19 J=2.24×10-4 J,故D正确。
2.赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现,接收电路的电极如果受到光照,就更容易产生电火花。此后许多物理学家相继证实了这一现象,即照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出。最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是( )
A.玻尔 B.康普顿
C.爱因斯坦 D.德布罗意
解析:选C 玻尔引入量子化的观念解释了氢原子光谱,与题意不符,A错误;康普顿提出康普顿效应,发现了光子不仅具有能量,还具有动量,证明了光具有粒子性,与题意不符,B错误;爱因斯坦提出光子说,从理论上解释了光电效应的实验现象,符合题意,C正确;德布罗意提出一切物质都具有波粒二象性,与题意不符,D错误。
3.下列描绘三种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是( )
解析:选B 黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量,温度越高,辐射强度越大,选项A、D错误;黑体辐射的波长分布情况也随温度而变化,温度较低时,主要以不可见的红外线进行辐射,在500 ℃以至更高的温度时,则顺次发射可见光至紫外线,即温度越高,辐射的电磁波的极大值对应的波长越短,选项C错误,B正确。
4.某金属在一束单色光的照射下发生光电效应,光电子的最大初动能为Ek,已知该金属的逸出功为W0,普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论,该单色光的频率ν为( )
A. B.
C. D.
解析:选D 根据爱因斯坦的光电效应方程可知hν=W0+Ek,解得该单色光的频率为ν=。
5.如图所示,分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究,其截止频率ν1<ν2,保持入射光不变,则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是( )
解析:选C 根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm=eU+hν-hν截止,可知Ekm U图像的斜率相同,均为e;截止频率越大,则图像在纵轴上的截距越小,因ν1<ν2,则图像C正确,A、B、D错误。
6.人眼对绿光最为敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时,只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉。已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s,光速为3.0×108 m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )
A.2.3×10-18 W B.3.8×10-19 W
C.7.0×10-10 W D.1.2×10-18 W
解析:选A 因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉,所以察觉到绿光所接收的最小功率P=,式中E=6ε,t=1 s,又ε=hν=h,可解得P= W≈2.3×10-18 W,A正确。
7.(多选)电子和光子均是自然界的基本粒子。当光子被电子散射时,如果电子具有足够大的动能,则散射光子的频率会大于入射光的频率,称为逆康普顿散射或逆康普顿效应。关于该效应,下列说法中正确的是( )
A.该效应说明光子和电子一样,具有粒子性
B.相较于入射光子,散射光子的波长更长
C.与入射光子发生作用后,电子的动能减小
D.由于散射光子的能量大于入射光子的能量,故该效应否定了能量量子化的观点
解析:选AC 由于能发生逆康普顿散射或逆康普顿效应,说明光子具有粒子性,故A正确;因为散射光子的频率大于入射光的频率,根据波长与频率的关系,可得相较于入射光子,散射光子的波长更短,故B错误;根据公式ε=hν可知,散射光子的能量增大,根据能量守恒定律可知电子的动能减小,故C正确;虽然散射光子的能量大于入射光子的能量,但该效应还是遵循能量量子化的观点,故D错误。
8.现有a、b、c三束单色光,其波长关系为λa∶λb∶λc=1∶2∶3,当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应,产生的光电子最大初动能为Ek,若改用b光束照射该金属板,产生的光电子最大初动能为Ek,当改用c光束照射该金属板时( )
A.能发生光电效应,产生的光电子最大初动能为Ek
B.能发生光电效应,产生的光电子最大初动能为Ek
C.能发生光电效应,产生的光电子最大初动能为Ek
D.由于c光束光子能量较小,该金属板不会发生光电效应
解析:选B a、b、c三束单色光,其波长关系为λa∶λb∶λc=1∶2∶3,因为光子频率ν=,知光子频率之比为6∶3∶2。设a