提分集训(84)黑体辐射能量子(Word练习)-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

[A级　练对点·固本] 对点练1　黑体辐射　能量子 1．(2025·杭州模拟)波长约为253 nm的紫外线照射口罩可以消毒杀菌，若在一个大小约为180 cm2的口罩表面，用在每平方厘米的面积上所发射功率大小为6×10-6 W的紫外线垂直照射3 s，则3 s内照射到口罩上的紫外线光子数约为(已知普朗克常数为6.63×10-34 J·s，真空中光速为3×108 m/s)(　　) A．4×1012　　　　　　B．4×1015 C．1×1016 D．5×1018 解析：选B　3 s内每平方厘米面积上接收到的紫外线的总能量为 E＝Pt　① 设3 s内每平方厘米面积上接收到的紫外线光子数为n，则有 E＝nh　② 3 s内照射到整个口罩上的紫外线光子数为 N＝180n　③ 联立①②③并代入数据解得 N＝180n≈4×1015 故选B. 对点练2　光电效应规律的理解和应用 2．(2025·岳阳模拟)下列关于光电效应的说法正确的是(　　) A．同一频率的光照射不同的金属，如果都能发生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大 B．某种金属的逸出功为W，则该金属发生光电效应时，所产生的所有光电子克服金属束缚做的功均为W C．当某单色光照射金属表面时发生了光电效应，则单位时间内产生的光电子数随入射光的强度增大而增多 D．当某单色光照射金属表面时发生了光电效应，则产生的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 解析：选C　A．根据光电效应方程可知 mv＝hν－W逸出功 则同一频率的光照射不同的金属，如果都能发生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能越小，选项A错误； B．根据逸出功定义，可知逸出功是从金属表面逸出的电子克服金属束缚做的最小功，不是所有光电子做功相同，故B错误； C．发生光电效应时，光强越强，则单位时间内产生的光电子数目会增多，故C正确． D．根据光电效应方程知mv＝hν－W逸出功 知光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故D错误． 故选C. 3．如图所示为某实验小组研究光电效应现象的实验电路图，照射光的频率ν大于光电管阴极K的截止频率ν0，普朗克常数为h，闭合电键，调节滑动变阻器滑片，下列说法正确的是(　　) A．若发现电压表的示数增大，电流表的示数减小，则电源的左侧为正极 B．欲测量遏止电压来计算光电子的最大初动能，电源左侧应是正极 C．若调节滑动变阻器使电流表的示数刚好为零，此时电压表的示数应等于 D．若照射光的频率增大为2ν，则逸出的光电子最大初动能增大hν 解析：选D　A．若发现电压表的示数增大，电流表的示数减小，说明电源的正负极与光电效应产生的电流方向相反，则电源的左侧为负极，故A错误； B．欲测量遏止电压来计算光电子的最大初动能，应使电源的正负极与光电效应产生的电流方向相反，则电源的左侧为负极，故B错误； C．若调节滑动变阻器使电流表的示数刚好为零，则此时电压表的示数为遏止电压，根据爱因斯坦的光电效应方程可得 eUc＝hν－W0 且hν0＝W0 则电压表的示数为Uc＝ 故C错误； D．根据爱因斯坦的光电效应方程可得 Ek＝hν－W0 且hν0＝W0照射光的频率为ν时，此时逸出的光电子的最大初动能为 Ek1＝hν－hν0若照射光的频率增大为2ν，则逸出的光电子最大初动能为 Ek2＝2hν－hν0逸出的光电子最大初动能增大hν，故D正确； 故选D. 4．A、B两种光子的能量分别为εA、εB，且εA＝2εB，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB，则下列正确的是(　　) A．A光子的频率为νA，B光子的频率为νB，νA＝νB B．A光子的动量为pA，B光子的动量为pB，pA＝pB C．该金属的逸出功为EA－EB D．该金属的逸出功为EA－2EB 解析：选D　A．由 ε＝hν，εA＝2εB 可得νA＝2νB 故A错误； B．由光子动量 p＝ 又c＝λν 得p＝＝＝ 又εA＝2εB 得pA＝2pB 故B错误； CD.设金属的逸出功为W0，由光电效应方程得 EA＝hνA－W0 EB＝hνB－W0 又νA＝2νB 综合解得 W0＝EA－2EB 故C错误，D正确； 故选D. 对点练3　光电效应图像的理解 5．(多选)(2025·漳州模拟)下列四幅图是与光电效应实验有关的图，则关于这四幅图的说法正确的是(　　) A．图(a)中，如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角先变小后变大 B．图(b)中，同一频率的黄光越强，饱和光电流越大 C．图(c)中，图像的斜率为普朗克常量 D．图(d)中，E等于该金属的逸出功 解析：选ABD　题图a中，先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，由于光电效应激发电子，锌板电荷量减少，所以验电器的张角会变小，等锌板电荷量为零时，验电器就无法张开，如果紫外线灯继续照射锌板，就会使锌板带正电，验电器的张角又增大，故A正确；由题图b可知，电压相同时，光照越强，饱和光电流越大，说明饱和光电流与光的强度有关，故B正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0和动能定理－eUc＝0－Ek，联立解得Uc＝－，可知Uc－ν图像的斜率为，故C错误；由Ek＝hν－W0知，Ek－ν图线的纵轴截距为－W0＝－E，可知E等于该金属的逸出功，故D正确． 6．(多选)对于钠和钙两种金属，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图所示．用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则(　　) A．钠的截止频率小于钙的截止频率 B．图中直线的斜率为h C．在得到这两条直线时，必须保证入射光的光照时间相同 D．用同一种单色光照射两种金属，都可能发生光电效应 解析：选AD　A．根据光电效应方程 Ekm＝hν－W0＝hν－hν0 又Ekm＝eUc 得Uc＝ν－ν0 当遏止电压为零时，可知钠的截止频率小于钙的截止频率，故A正确； B．由A选项可知，图线斜率为k＝ 故B错误； C．图线特点与光照时间和强度无关，故C错误； D．只要同一单色光的频率大于等于截止频率，就可以发生光电效应，故D正确． 故选AD. 对点练4　光的波粒二象性　物质波 7．(2025·广西柳州模拟)任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长λ＝，式中h为普朗克常量，p为运动物体的动量，人们把这种波叫做德布罗意波，现有一德布罗意波波长为λ1的中子和一个德布罗意波波长为λ2的氘核相向对撞后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为(　　) A．　　　　　B． C． D． 解析：选A　中子与氘核相向运动发生碰撞，满足动量守恒定律，则 ＝p3 结合λ＝ 则＝ λ3＝ 所以A正确，BCD错误． 故选A. [B级　练综合·提分] 8．(多选)(2025·海口一模)如图甲为氢原子的能级图，一群氢原子处于第3能级，将它们向低能级跃迁发出的光分别照射光电管的阴极K，只能测得a、b两种光的光电流I随光电管两端电压U变化的关系，如图乙所示．则(　　) A．阴极K的逸出功大于E3－E2 B．b光为氢原子从2能级跃迁到1能级产生的 C．a光照射时产生光电子的最大初动能比b光照射时的大 D．a光照射时单位时间内产生光电子的个数比b光照射的多 解析：选AD　A．一群氢原子处于第3能级，将它们向低能级跃迁发出的光，对应的光子能量分别为 hν1＝E3－E1，hν2＝E2－E1，hν3＝E3－E2 由题意可知辐射出3种频率光照射阴极K，只有两种产生光电效应，则阴极K的逸出功应，满足 W0>hν3＝E3－E2 故A正确； BC.根据eUc＝Ek＝hν－W0 由图乙可知，b光对应的遏止电压较大，则b光的光子能量较大，b光为氢原子从3能级跃迁到1能级产生的，b光照射时产生光电子的最大初动能比a光照射时的大，故BC错误； D．由图乙可知，a光照射时对应的饱和电流大于b光照射时对应的饱和电流，则a光照射时单位时间内产生光电子的个数比b光照射的多，故D正确． 故选AD. 9．(多选)(2025·绍兴模拟)如图甲所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像(直线与横轴的交点的横坐标为4.29，与纵轴的交点的纵坐标为0.5)，如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法正确的是(　　) A．根据该图像能求出普朗克常量 B．该金属的逸出功为1.82 eV C．该金属的极限频率为5.50×1014 Hz D．用n＝4能级的氢原子跃迁到n＝2能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应 解析：选AD　A．根据爱因斯坦光电效应方程 Ekm＝hν－W 知该图线的斜率表示普朗克常量，得普朗克常量为 h＝J·s≈6.61×10-34J·s 故A正确； BC.根据爱因斯坦光电效应方程 Ekm＝hν－W＝hν－hν0 可知Ekm－ν图像的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为 ν0＝4.29×1014 Hz 逸出功为 W＝hν0＝6.61×10-34×4.29×1014 J≈2.836×10-19 J≈1.77 eV 故BC错误； D．n＝4能级的氢原子跃迁到n＝2能级时所辐射的光子能量为 ΔE＝E4－E2＝2.55 eV 明显ΔE>W 得所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应，故D正确． 故选AD. 10．(2023·江苏高考)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线．硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ.若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子．已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求： (1)每个光子的动量p和能量E； (2)太阳辐射硬X射线的总功率P. 解析：(1)根据德布罗意波长公式，可得每个光子的动量为p＝ 每个光子的频率为ν＝ 每个光子的能量为E＝hν 故每个光子的能量为E＝h. (2)卫星离太阳中心的距离为R，离太阳中心距离为R的球面的表面积为S球＝4πR2 单位面积上的功率为P0＝ 太阳辐射硬X射线的总功率P＝S球P0 联立解得P＝＝. 答案：(1)　h　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $$