第16章 微练54 能量量子化 光电效应(作业课件) -【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

微练54 能量量子化　光电效应 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 1.关于“能量量子化”，下列说法错误的是(　　) A.认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的 B.认为能量值是连续的 C.认为微观粒子的能量是量子化的 D.认为微观粒子的能量是分立的 梯级Ⅰ 基础练 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 普朗克的理论认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的，微观粒子的能量是量子化的，是分立的，A、C、D三项正确，B项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(2025·河南模拟)观察光电效应现象的演示实验装置如图所示，把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带上一定量的负电，验电器指针会张开角度θ。现用高频短波紫外线灯持续照射锌板一定时间，可能观察到验电器指针张开的角度θ的变化是(　　)  A.会一直变大 B.先变大后变小 C.先变小后变大 D.忽大忽小不断变化 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 用高频短波紫外线灯持续照射锌板，锌板会发生光电效应，逸出光电子。由于锌板原来带负电，随着带负电的光电子逸出，锌板所带负电量减少，验电器指针张开的角度θ逐渐变小。继续照射，更多的光电子逸出后，锌板开始带上正电且电荷量增加，故验电器指针张开的角度θ逐渐变大，即整个过程中验电器指针张开的角度先变小后变大，C项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.(2025·徐州模拟)如图所示是黑体的辐射强度与其辐射波长的关系图像，下列说法正确的是(　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A.温度越高，黑体辐射的电磁波的波长越大 B.温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C.黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况有关 D.普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 温度越高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，但黑体辐射的电磁波波长并不是越大，A、B两项错误；一般物体的辐射强度除去与温度有关外，还和物体的材料及表面状态有关，但黑体的辐射强度按波长的分布只与黑体的温度有关，C项错误；普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念，D项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.已知元电荷e=1.6×10-19 C，普朗克常量h=6.6×10-34 J·s，用单色光照射逸出功为W=2.2 eV的某金属时，逸出光电子的最大初动能为1.1 eV，则单色光的频率ν与金属的截止频率ν0的比值为(　　) A.= B.= C.= D.= 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据爱因斯坦光电效应方程可得Ek=hν-W，该金属的逸出功为W=2.2 eV，光电子的最大初动能为1.1 eV，解得hν=3.3 eV，根据逸出功与截止频率的关系可得W=hν0，解得=，A项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 5.(2025·周口模拟)目前的高端光刻机主要分为EUV光刻机和DUV光刻机。DUV(波长193 nm)是深紫外线，EUV(波长13.5 nm)是极深紫外线。沉浸式光刻机在透镜组和硅片之间充有液体，已知光在真空中传播速度大于在介质中传播速度。关于光刻机物理量的比较，下列说法正确的是(　　) A.真空中DUV光源光子频率比EUV光源光子频率大 B.DUV光源光子能量比EUV光源光子能量大 C.沉浸式光刻机光在液体中波长比在真空中短 D.沉浸式光刻机光在液体中频率比在真空中大 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据c=λν可知，真空中光速相等，波长大的频率低，而光在介质中传播速度变小，频率与介质无关，即光在介质中传播时频率不变，则可知光的波长变短，A、D两项错误，C项正确；根据E=hν可知，频率大的光子能量大，DUV光源的波长大，频率小，而EUV光源的波长短，频率大，因此，DUV光源光子能量比EUV光源光子能量小，B项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 6.(2025·长沙模拟)如图所示为研究光电效应的电路图。开关闭合 后，当用波长为λ0的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是(　　)  A.若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大 B.若只增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 C.若改用波长小于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大 D.若改用波长大于λ0的单色光照射光电管的阴极K，则电流表的示数一定为零 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 只让滑片P向D端移动，A、K间电压增大，所加电压为正向电 压，如果光电流达到饱和值，增加电压，电流表示数也不会增 大，A项错误；只增加单色光强度，逸出的光电子数增多，光电流增大，B项正确；阴极K的逸出功与入射光无关，C项错误；若改用波长大于λ0的单色光，能量减小，可能会发生光电效应，则电流表的示数不一定为零，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 7.(2025·西安模拟)一盏灯发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长6.0×10-7 m，在距电灯10 m远处，以电灯为球心的球面上，1 m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，光速c=3.0×108 m/s)(　　) A.2×1015个 B.2×1016个 C.2×1017个 D.2×1023个 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 在距电灯10 m远处，以电灯为球心的球面上，面积为S的区域t秒内通过的光子的能量为E=，一个光子的能量为ε=h，1 m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为n==≈2×1017，C项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 8.(2025·安顺模拟)爱因斯坦提出了光子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，金属材料的极限频率和逸出功分别为(　　)   A.，b　　 B.a，b C.a，　　 D. 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据光电效应方程可得Ekm=hν-W0=hν-hν0，由题图可知金属材料的极限频率为a；根据题中图像的斜率可知h=，解得逸出功为W0=hν0=b，B项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 9.(2025·济南模拟)图甲所示装置用以测量发生光电效应时的遏止电压。用同一入射光依次照射不同金属材料的K极，发生光电效应时分别测得对应的遏止电压，图乙为所测遏止电压Uc与金属材料逸出功W的关系。已知普朗克常量为h，则入射光的频率为(　　) A. B. C. D. 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 梯级Ⅱ 能力练 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据光电效应方程与遏止电压的规律有Ekmax=hν-W，eUc=Ekmax，解得Uc=-，结合题图乙有=a，=，解得ν=，B项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁 时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，如图丙所示为a、b光单独照射光电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。测得飞出阴极的光电子最大初动能为9.54 eV，可见光能量范围为1.64~3.19 eV。下列说法正确的是(　　) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A.光线发射器中发出的光有1种为可见光 B.光电管阴极材料的逸出功为0.66 eV C.题述a光为氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光 D.若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时释放的能量为E1=-1.51 eV- (-3.4 eV)=1.89 eV，E2=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV，E3=-1.51 eV- (-13.6 eV)=12.09 eV，可见光能量的范围为1.64~3.19 eV，所以只有E1在可见光光子能量范围内，A项正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν-W0，解得W0=hν-Ekm=2.55 eV，B项错误；根据题图丙可知a光的遏止电压小于b光的遏止电压，根据hν=Ekm+W0，eUc=Ekm得a光子的能量小于b光子的能量，所以a光为氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时发出的光，C项错误；部分光线被遮挡，不改变光子的能量，则光电子飞出阴极时的最大初动能不变，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 11.(2024·浙江卷)如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为vm。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d(远小于板长)，电子的质量为m，电荷量为 e，则(　　)  1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大 B.只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能m+eU C.电子从M到N过程中y方向位移大小最大为vmd D.M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据动能定理，从金属板M上逸出的光电子到达金属网N时，eU=Ekm-m，则到达金属网N时的动能为Ekm=eU+m，与 M、N间距离无关，与电子从金属板中逸出的方向无关，A、B两项错误；平行极板M射出的电子到达金属网N时在y方向的位移最大，则电子从M到N过程中y方向最大位移为y=vmt，d=t2，解得y=vmd，C项正确；M、N间加反向电压，电流表示数恰好为零时，则eUc=m，解得Uc=，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(多选)(2025·舟山模拟)如图甲所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾进入时，来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于10-8 A，便会触发报警系统。金属钠的遏止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图乙所示，则(　　) 梯级Ⅲ 创新练 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A.要使该探测器正常工作，光源S发出的光波波长不能小于5.0×10-7 m B.图乙中图像斜率的物理意义为普朗克常量h C.触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是N=6.25×1010个 D.通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据题意可知金属的截止频率为νc=6×1014 Hz，则有λ== m=5.0×10-7m，所以光源S发出的光波波长不能大于5.0×10-7 m，A项错误；根据遏制电压与光电子的最大初动能之间的关系，同时结合爱因斯坦的光电效应方程可得eUc=Ek=hν-hνc，整理得Uc=ν-νc，由此可得图像的斜率为， B项错误；当光电流等于10-8 A时，根据电流的定义式可知每秒产生的光电子的个数为 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 N== 个=6.25×1010个，C项正确；当光源S发出的光能使光电管发生光电效应，则光源越强，被烟雾散射进入光电管的光就越多，越容易探测到烟雾，也就是说光电烟雾探测器灵敏度越高，即通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的，D项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 $$