第4章 第1节 普朗克黑体辐射理论&第2节 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（人教版）

第四章原子结构和波粒二象性 课时作业 物课时 第四章 原子结构和波粒二象性 理作业 第一节 普朗克黑体辐射理论 第二节 光电效应 纠错空间 [基础达标练] 4.硅光电池是利用光电效应将光辐射的 1.对黑体辐射电磁波的强度按波长的分 能量转化为电能，若有V个波长为入。 布有影响的因素是 ( 的光子打在硅光电池极板上，这些光子 A.温度 B.材料 的总能量为(h为普朗克常量)( C.表面状况 D.以上都正确 A经 品N关 2.(多选)下列关于黑体辐射的实验规律 C.Nhλ D.2NhAo 叙述正确的是 ( 5.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成， A.随着温度的升高，各种波长的辐射强 若在结两端加恒定电压U,则它会辐射 度都有所增加 频率为的电磁波，且与U成正比， B.随着温度的升高，辐射强度的极大值 即v=U.已知比例系数k仅与元电荷e 向波长较短的方向移动 的2倍和普朗克常量h有关.运用物理 方法总结 C.黑体热辐射的强度与波长无关 学中常用的方法推断出比例系数的 D.黑体辐射无任何规律 值可能为 3.（多选)在实验室或 工厂的高温炉子上 会 开一小孔，小孔可看 C.2he 1 D.Zhe 作黑体，由小孔的热 波长 6.在做光电效应的实 ↑E/ev 辐射特性，就可以确定炉内的温度.黑 验时，某金属被光照 体的辐射强度与其辐射光波长的关系 v/Hz 射发生了光电效应， 图像，如图所示.则下列说法正确的是 实验测得光电子的 最大初动能E与入射光的频率的关 A.T>T2 系如图所示，由实验图像不能求出 B.T <T2 C.随着温度的升高，黑体的辐射强度都 A.该金属的逸出功 有所降低 B.该金属的极限频率 D.随着温度的升高，辐射强度的极大值 C.单位时间内逸出的光电子数 向波长较短方向移动 D.普朗克常量 ·217· 世物理 选择性必修第三册 7. 在光电效应实验中，分别用频率为。。 [能力提升练] 的单色光a、b照射到同种金属上，测得 9.分别用波长为入和子入的单色光照射同 纠错空间 相应的遏止电压分别为U。和U6、光电 一金属板，发出的光电子的最大初动能 子的最大初动能分别为E和E,h为 之比为1：2。以h表示普朗克常量，( 普朗克常量.下列说法正确的是( 表示真空中的光速，则此金属板的逸出 A.若>%，则一定有U。<U 功为 ( ) B.若y。>6,则一定有Eka>Ekb hc C.若U。<U6,则一定有Eka>Ek A.2入 D.若n>b,则一定有hy,一Ea>h% c警 一Ekb 10.某同学设计了如图 8.光电管是一种利用光照射产生电流的 G 所示的电路来研究 光电管 装置，当入射光照在管中金属板上时， 光电效应现象，结 P 可能形成光电流.表中给出了6次实验 点Q位于滑动变阻 的结果 器的中点，初始状 态时，滑动触头P也恰好位于滑动变 逸出光电子 方法总结 入射光子 相对 光电流大 次 的最大动能 阻器的中点.实验过程中，当该同学用 的能量/eV 光强 小/mA /eV 绿光照射光电管时，灵敏电流计有示 数，下列说法正确的是 ( ) 2 4.0 弱 29 0.9 A.若换用紫光照射光电管，则电流计 第 一组 4.0 中 43 0.9 的示数一定增大 4.0 60 0.9 B.若增大绿光的光照强度，则电流计 6.0 弱 2 2.9 的示数一定增大 第二组 6.0 中 40 2.9 C.若将滑动触头P向右滑动，则电流 6 6.0 强 55 2.9 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 由表中数据得出的论断中不正确的是 计的示数一定能减小为0 ( 11.关于光电效应，以下说法正确的是 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 A.用紫光照射某金属有光电子逸出， C.若入射光子的能量为5.0eV,逸出光 则用蓝光照射该金属也一定有光电 电子的最大动能为1.9eV 子逸出 D.若入射光子的能量为5.0eV,相对 B.对于某种金属，只要入射光的强度 光强越强，光电流越大 足够大，就会发生光电效应 ·218· 第四章原子结构和波粒二象性 课时作业 C.光电效应的发生基本不需要时间积 [创新应用练] 累，只要入射光的波长小于金属的 13.有的微光夜视仪、光电鼠标是应用光 极限波长即可 电效应原理制成的.某实验小组对金 纠错空间 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 属钙的光电效应现象进行了研究，用 12.几种金属的逸出功W。见下表： 描点法绘出的遏止电压U,随入射光 金属 钨钙 钠 钾 铷 W。/(10-19J) 7.265.12 3.66 3.60 3.41 频率变化的图像如图示，图线与 用一束可见光照射上述金属的表面， 横轴的交点数值为7.73，已知普朗克常 已知该可见光的波长的范围为4.0× 量h=6.63×1034J·s,电子电荷量e= 107~7.6×107m,普朗克常数h= 1.6×10C,则图线与纵轴交点的纵 6.63×10-34J·s,光速c=3×103m/s. (结果保留3位有效数字) 坐标a约为 (1)请通过计算说明哪些金属能发生 UIV 光电效应？ (2)照射哪种金属时逸出的光电子最 /7.73×104Hz) 大初动能最大？最大值是多少？ 方法总结 A.-1.2 B.-1.6 C.-2.0 D.-3.2 14.在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用 激光的波长为入，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.激光的频率为入 C激光光子的动量为分 D.每个激光脉冲的能量为mh分 ·219·参考答案 正确；在过程b中，温度不变，内能不变，体积增大，气 体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体要从外 界吸收热量，故D正确.] 9.A[A→B为等温过程，气体的内能不变，故A正确： BC为绝热过程，气体没有与外界热交换，体积增 大，气体对外界做功，内能减少，所以B→C过程中，气 体分子的平均动能减小，故B错误；C·D为等温过 程，气体体积减小，单位时间内碰撞单位面积器壁的 分子数增多，故C错误：D→A过程中，气体与外界无 热量交换，体积减小，外界对气体做功，外界对气体做 的功等于气体内能的增加量，故D错误.] 10.解析：)气体做等客变化，由查理定律得号号 代入数值解得T1=600K,t1=327℃ (2)由理想气体状态方程，得V-0V T To 代入数值解得V1=0.5m (3)在整个过程中，汽缸内气体对外界做负功，汽缸 内气体放出的热量大于气体内能的减少量。 答案：(1)327℃(2)0.5m3(3)做负功大于 11.解析：(1)由题图可知，从状态A到状态B为等温变 化过程，状态B时气体压强为p1=3,设体积为 玻意耳定律得poV=p1V1,解得V (2)由题图可知，从状态B到状态C为等压变化过 程，状态C时气体温度为T2=3T。,设体积为V2,由 _盖吕萨克定律得T=,解得V2Vo· (3)由状态B经状态C回到状态A,外界对气体做的 总功为W;从状态B到状态C,设外界对气体做功为 WBC,WBC=P2 (V1-V2), 联立解得WC=-2poVo: 从状态C回到状态A,由图线知为等容过程，外界对 气体不做功，所以W=W=一2pV0, 从状态B经状态C回到状态A,内能增加量为U=0, 气体从外界吸收的热量为Q,内能增加量为U,由热 力学第一定律得U=Q十W,解得Q=2V0,即气体 从外界吸收热量2p,V0. 答案：1(2V。(3)气体吸收热量2pV 3 ·26 课时作业剑 12.解析：(1)下潜过程中温度降低，则△U<0,气体体积 减小，则W>0,由△U=Q十W知，Q<0,放 热，且Q>W. (2)当汽缸下潜至990m时，设封闭气体的压强为p, 温度为T,体积为V,由题意可知p=100atm 根据理想气体状态方程得PV=Y TT 代入数据得V=2.8×102m3 答案：(1)放热大于(2)2.8×10-2m3 13.解析：(1)初态时，对活塞受力分析，可求气体压强 P-po ① 体积V1=1.8hgS,温度T1=T0 要使两边水银面相平，汽缸内气体的压强p2=p, 此时活塞下端一定与汽缸底接触，V2=1.2h0S 设此时温度为T2,由理想气体状态方程有 PiVPiV2 T T2 © 2poToS 得T2=3(poS+mg (2)从开始至活塞竖直部分恰与汽缸底接触，气体压 强不变，外界对气体做功 w=phAY=(p+号）X0.6hgs ③ 由热力学第一定律得△U=0.6(p+h0S-Q 苦案0家 20.6(A+'hS-Q 第四章原子结构和波粒二象性 第一节善朗克黑体辐射理论 第二节光电效应 1.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.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.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，入1<入2，T1> T2,故A、D正确.] 3 巴物理 4.B[一个光子的能量e=hv=hC,则N个光子的总 入0 能量E=Nh￡，故B正确.] 5.B[根据公式y=kLJ可知，比例系数k的单位应该是 分析可知，名的单位是=Vs=Vs, 1 C 会的手位光8=V8。女2业的率位足 C CVs的单位是cV,s故B正A.CD 错误.] 6,C[根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hv一W。可知， 任何一种金属的逸出功W。是一定的，说明E随y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= |引D不特合超意：国 像与纵轴的截距的绝对值等于该金属的逸出功，A不 符合题意；因为W。和h均能求出，由-W知， W,B不符合题意：单位时间内远出的光电子数与入 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符合题意.] 7.B[根据光电效应方程Ek=hv一Wo,知a>h,逸出 功相同，则Eka>Ew,又Ek=eU,则Ua>U6,故A错 误，B正确；根据Ek=eU。知，若U。<Ub,则一定有 Eka<Ew,故C错误；逸出功W。=hy一Ek,由于同种金 属的逸出功相同，则有hya一Eka=h%一Ew,故D错误.] 8.B[光子的能量e=v,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v=W。十Ek,可求出两组实验的逸出 功W。均为3.1eV,故两组实验所用的金属板材质相 同，B不正确.由hv=Wo十Ek知Wo=3.1eV,当hv= 5.0eV时，Ek=1.9eV,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.] 9.A[由光电效应方程得E=九无-W,E2=h 3入 -Wg,又Ee=2E,联立得W。-货A正确.] ·261 选择性必修第三册 10.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過止电压时，电流才 能减小到0，故D错误.] 11.C[只有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=hy一W。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.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e=创=h会 将入=4.0×107m代入，解得e≈4.97×10-19J. 根据Ek=h一W。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、 钩蜘发生光电效应， (2)根据光电效应方程Ek=y一W。可知，入射光的 光子能量hy越大，且金属的逸出功W。越小时，逸出 的光电子初动能越大， 已知照射金属钩铷时，逸出的光电子最大初动能最大 将e=4.97×10-19J和W。=3.41×10-19J代入，解 得Ek=1.56×10-19J. 答案：(1)能使钠、钾、铷发生光电效应 (2)铷1.56×10-19J 参考答案 l3.D[光电子最大初动能Eks=eUc,由Ek=hv-Wo, 得U,=上，-，图线针率冬=8D e 又e=1.6×1019C,代入得a≈-3.2，故选D.] 14D[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=以可知激光的频率为 =云，故B错误：根据入乃得，激光光子的动量为D= 会，故C错误：根据E=加和6=以可知，则单个光子的 能量为方无，则每个激光脉冲的能量为无，故D 正确.门 第三节原子的核式结构模型 1.B[借助阴极射线管，我们看到的是电子束的运动轨迹， 即所有电子整体的运动轨迹，故B正确.] 2.AD[由于原子的体积远远大于原子核的体积，当α粒 子穿越某一个原子的空间时，其他原子核距α粒子相对 较远，而且其他原子核对α粒子的作用力也可以近似相 互抵消，所以散射角度大的这个《粒子并不是由于受到 多个原子核作用造成的，C错：由库仑定律可知，Q粒子受 到的斥力与距离的平方成反比，α粒子距原子核越近，斥 力越大，运动状态改变越大，即散射角度越大，A对，B错； 当α粒子受到原子核较大的冲量作用时，动量的变化量 就大，即速度的变化量就大，则散射角度就大，D对.] 3.D[电子的质量很小，《粒子与电子相碰，运动方向不会 发生明显的改变，所以Q粒子和电子的碰撞可以忽略，A、 BC错误，D正确.] 4.C[α粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两 者距离减小时，库仑力做负功，故《粒子动能减小，电势 能增加，A、B错误，C正确：《粒子与金原子核组成的系统 能量守恒，D错误.] 5.CD[a粒子由A经B运动到C,由于受到库仑力的作 用，Q粒子先减速后加速，A错误，D正确；库仑斥力对a 粒子先做负功后做正功，使动能先减小后增大，电势能先 增大后减小，B错误；A、C处于同一个等势面上，从A到 C库仑力不做功，X粒子在A、C两处的速度大小相等，C 正确.] ·26 课时作业乡 6.C[α粒子（氦原子核）和重金属原子核都带正电，距离 较近时互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相 同，带电粒子的加速度方向沿相应点与重金属原子核所 处位置的连线且指向曲线的凹侧，故只有C正确.] 7.C[题图中发生大角度偏转的《粒子所受的库仑力先做 负功后做正功，电势能先增大后减小，故A错误；α粒子 反弹是因为受金原子核的库仑斥力作用，并未发生碰撞， 故B错误；绝大多数：粒子沿原方向前进，说明带正电的 原子核占据的空间很小，C正确：当α粒子最靠近原子核 时，可以估算原子核的大小，无法估算原子的大 小，D错误.] 8.AC「偏转线圈中没有电流，阴极射线沿直线运动，打在 O点，A正确：由阴极射线的电性及左手定则可知B错 误，C正确：由谔知，B越小，越大，此磁感应强度应 先由大变小，再由小变大，D错误.] 9.C[没有施加磁场时，电子束受到电场力作用，做加速直 线运动，A错误：电子束在阴极射线管中从左到右运动， 根据左手定则可知，电子在洛伦兹力的作用下轨迹向下 偏转，B错误；根据轨迹和左手定则即可判断阴极射线管 两个电极的极性，C正确；施加磁场后，结合阴极射线管 的两个电极的极性和电子束在磁场中运动的径迹，可以 判断出磁场的方向，根据轨迹弯曲程度可以判断出磁场 的强弱，D错误.] 10.解析：(1)(2)平行金属板间存在匀强电场，油滴恰好处于 静止状态，电场力与重力平衡，则有mg=gE=9四， d 得g”警，所以需要测出的物理量有油滴质量m,两板 间的电压U、两板间的距离d. (3)元电荷的值大约为e=1.6×10-19C. 答案：(1)ABC(2)m (3)1.6X1019 11.解析：《粒子离核最近时受到的库仑力为 F=k919=k79e,2e=9X109× 2 r2 (79×1.6×1019)×(2X1.6X10-1)N≈3.64N (10-13)2 5