第四章 第一、二节 普朗克黑体辐射理论 光电效应-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂课时作业word（人教版）

[基础达标练] 1．对黑体辐射电磁波的强度按波长的分布有影响的因素是(　　) A．温度　　　　　　 B．材料 C．表面状况 D．以上都正确 解析：A　[黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，A正确，B、C、D错误．] 2．(多选)下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的是(　　) A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加 B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 C．黑体热辐射的强度与波长无关 D．黑体辐射无任何规律 解析：AB　[黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A、B正确，C、D错误．] 3．(多选)在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，如图所示．则下列说法正确的是(　　) A．T1>T2 B．T1<T2 C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低 D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动 解析：AD　[根据黑体辐射实验规律可知，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．从题图可以看出，λ1<λ2，T1>T2，选项A、D正确．] 4．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能，若有N个波长为λ0的光子打在硅光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)(　　) A．h B．Nh C．Nhλ0 D．2Nhλ0 解析：B　[一个光子的能量ε＝hν＝h，则N个光子的总能量E＝Nh，选项B正确．] 5．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成，若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且 ν与U成正比，即ν＝kU.已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．运用物理学中常用的方法推断出比例系数k的值可能为(　　) A. B. C．2he D. 解析：B　[根据公式ν＝kU可知，比例系数k的单位应该是，分析可知，的单位是＝＝V·s，的单位是＝＝，2he的单位是C2Vs，的单位是，故选项B正确，A、C、D错误．] 6.在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图像不能求出(　　) A．该金属的逸出功 B．该金属的极限频率 C．单位时间内逸出的光电子数 D．普朗克常量 解析：C　[根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，任何一种金属的逸出功W0是一定的，说明Ek随ν的变化而变化，且是线性关系，直线的斜率等于普朗克常量，A、C为已知量，则h＝，D正确；图像与纵轴的截距的绝对值等于金属的逸出功，A正确；因为W0和h均能求出，由h＝知ν0＝，B正确；单位时间内逸出的光电子数与入射光强度有关，与入射光频率无关，入射光强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，由图无法得知入射光强度，C错误．] 7．在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb，h为普朗克常量．下列说法正确的是(　　) A．若νa>νb，则一定有Ua<Ub B．若νa>νb，则一定有Eka>Ekb C．若Ua<Ub，则一定有Eka>Ekb D．若νa>νb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb 解析：B　[根据光电效应方程Ek＝hν－W0，知νa>νb，逸出功相同，则Eka>Ekb，又Ek＝eUc，则Ua>Ub，故A错误，B正确；根据Ek＝eUc知，若Ua<Ub，则一定有Eka<Ekb，故C错误；逸出功W0＝hν－Ek，由于同种金属的逸出功相同，则有hνa－Eka＝hνb－Ekb，故D错误．] 8．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果. 组 次 入射光子 的能量/eV 相对 光强 光电流大 小/mA 逸出光电子 的最大动能 /eV 第一组 1 4.0 弱 29 0.9 2 4.0 中 43 0.9 3 4.0 强 60 0.9 第二组 4 6.0 弱 27 2.9 5 6.0 中 40 2.9 6 6.0 强 55 2.9 由表中数据得出的论断中不正确的是(　　) A．两组实验采用了不同频率的入射光 B．两组实验所用的金属板材质不同 C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大 解析：B　[光子的能量ε＝hν，两组实验中入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A正确．由爱因斯坦的光电效应方程hν＝W0＋Ek，可求出两组实验的逸出功W0均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B不正确．由hν＝W0＋Ek知W0＝3.1 eV；当hν＝5.0 eV时，Ek＝1.9 eV，C正确．相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D正确．] [能力提升练] 9．分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2。以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为(　　) A. B. C. D. 解析：A　[由光电效应方程得Ek1＝h－W0，Ek2＝h－W0，又Ek2＝2Ek1，联立得W0＝，A正确．] 10.某同学设计了如图所示的电路来研究光电效应现象，结点Q位于滑动变阻器的中点，初始状态时，滑动触头P也恰好位于滑动变阻器的中点．实验过程中，当该同学用绿光照射光电管时，灵敏电流计有示数，下列说法正确的是(　　) A．若换用紫光照射光电管，则电流计的示数一定增大 B．若增大绿光的光照强度，则电流计的示数一定增大 C．若将滑动触头P向右滑动，则电流计的示数一定不断增大 D．若将滑动触头P向左滑动，则电流计的示数一定能减小为0 解析：B　[光的强弱影响单位时间内发出光电子的数目，所以换用紫光照射光电管，电流计的示数不一定增大，故A错误；增大入射光强度则单位时间内产生的光电子增加，所以发生光电效应时，保持滑动变阻器触头位置不变，若增大绿光的光照强度，则电流计的示数一定增大，故B正确；将滑动触头P向右滑动，光电管两侧接入的是正向电压，光电流增大，当电路中的光电子达到饱和电流时，电流表的示数不再发生变化，故C错误；将滑动触头P向左滑动，光电管两侧接入的是反向电压，则电流计的示数一定能减小，但只有当反向电压大于遏止电压时，电流才能减小到0，故D错误．] 11．关于光电效应，以下说法正确的是(　　) A．用紫光照射某金属有光电子逸出，则用蓝光照射该金属也一定有光电子逸出 B．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应 C．光电效应的发生基本不需要时间积累，只要入射光的波长小于金属的极限波长即可 D．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 解析：C　[当入射光的频率不小于金属的极限频率时，才能发生光电效应现象，用紫光照射某金属有光电子逸出，由于蓝光的频率小于紫光，则用蓝光照射该金属不一定有光电子逸出，故A错误；光电效应发生条件与光的强度无关，只与入射光的频率有关，故B错误；对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应，且光电效应的发生几乎不需要时间积累，故C正确；根据Ek＝hν－W0知，光电子最大初动能与入射光的频率成线性关系，不成正比，故D错误．] 12．几种金属的逸出功W0见下表： 金属 钨 钙 钠 钾 铷 W0/(10－19 J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41 用一束可见光照射上述金属的表面，已知该可见光的波长的范围为4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常数h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m·s－1.(结果保留3位有效数字) (1)请通过计算说明哪些金属能发生光电效应？ (2)照射哪种金属时逸出的光电子最大初动能最大？最大值是多少？ 解析：(1)波长越小，光子频率越大，根据最小波长求出最大的光子能量ε＝hν＝h 将λ＝4.0×10－7 m代入，解得ε≈4.97×10－19 J. 根据Ek＝hν－W0可知，入射光的光子能量大于金属的逸出功时可发生光电效应，则可见光能使钠、钾、铷发生光电效应． (2)根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，入射光的光子能量hν越大，且金属的逸出功W0越小时，逸出的光电子初动能越大． 已知照射金属铷时，逸出的光电子最大初动能最大． 将ε＝4.97×10－19 J和W0＝3.41×10－19 J代入，解得Ek＝1.56×10－19 J. 答案：(1)能使钠、钾、铷发生光电效应 (2)铷　1.56×10－19 J [创新应用练] 13．有的微光夜视仪、光电鼠标是应用光电效应原理制成的．某实验小组对金属钙的光电效应现象进行了研究，用描点法绘出的遏止电压U，随入射光频率ν变化的图像如图所示，图线与横轴的交点数值为7.73，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，则图线与纵轴交点的纵坐标a约为(　　) A．－1.2 B．－1.6 C．－2.0 D．－3.2 解析：D　[光电子最大初动能Ek＝eUc，由Ek＝hν－W0，得Uc＝ν－，图线斜率＝，又e＝1.6×10－19 C，代入得a≈－3.2，故选D.] 14．在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长为λ，每个激光脉冲中的光子数目为n，已知普朗克常量为h，光速为c，则(　　) A．用激光“焊接”视网膜是因为激光具有高度的相干性 B．激光的频率为 C．激光光子的动量为 D．每个激光脉冲的能量为nh 解析：D　[用激光“焊接”剥落的视网膜利用了激光频率高、能量高的特点，故A错误； 根据c＝νλ可知激光的频率为ν＝，故B错误；根据λ＝得，激光光子的动量为p＝，故C错误；根据ε＝hν和c＝νλ可知，则单个光子的能量为h，则每个激光脉冲的能量为nh，故D正确．] 学科网（北京）股份有限公司 $