第16章 微练83 能量量子化 光电效应(教用Word)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习（粤教版）

微练83　能量量子化　光电效应 　 一、选择题(1~7题为单项选择题,8~9题为多项选择题) 1.关于“能量量子化”,下列说法错误的是(B) 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 解析　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。 2.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(C) 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 解析　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。 3.(2025·广州模拟)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(D) 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 解析　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。 4.(2025·汕头模拟)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(B) 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 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 解析　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。 5.(2025·深圳模拟)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)(C) A.2×1015个 B.2×1016个 C.2×1017个 D.2×1023个 解析　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个,C项正确。 6. 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(B) A.,b B.a,b C.a, D., 解析　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。 7.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(B) A.　　　B.　　　C.　　　D. 解析　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。 8.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(CD) 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 解析　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。 9.(2025·广州模拟)图甲是利用光电效应工作的一种光电传感器,可以将可见光信号转换为电信号,主要用在自动控制电路中,其原理电路如图乙所示。正常工作时,可见光照在阴极K上,电路导通,电信号由电阻R两端输出,下列说法正确的是(CD) A.正常工作时,A端接电源负极,B端接电源正极 B.换用紫外线照射光电管时,电路不会有电信号输出 C.正常工作时,光照强度越大,电阻R两端的电压越大 D.正常工作时,电阻R上的电流方向是自上而下的 解析　正常工作时,光电管阴极K上逸出光电子,因此A端接电源正极,B端接电源负极,电阻R上的电流方向自上而下,A项错误,D项正确;紫外线的频率比可见光大,则换用紫外线照射光电管时有光电效应发生,电路有电信号输出,B项错误;正常工作时,光照强度越大,光电流越大,电阻R两端的电压越大,C项正确。 二、非选择题 10.(2025·广州模拟)氢原子的能级图如图甲所示,一群处于n=3的激发态的氢原子自发跃迁,辐射出的光子中仅有a、b两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流,测量得到的光电流I与电压U的关系曲线如图丙所示。求: (1)b光产生的光电子的最大初动能Ek(结果用eV为单位); (2)阴极K的逸出功W(结果用eV为单位); (3)反向遏止电压Uc2。 解析　(1)对b光产生的光电子分析有 -eUc1=0-Ek, 解得Ek=8.9 eV。 (2)对b光的光子,有 hνb=E3-E1=12.09 eV, 所以逸出功为W0=hνb-Ek=3.19 eV。 (3)对a光的光子,有 hνa=E2-E1=10.2 eV, Ek'=hνa-W0, Ek'=eUc2, 联立解得Uc2=7.01 V。 答案　(1)8.9 eV　(2)3.19 eV　(3)7.01 V 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$