黑体辐射和光电效应 单元综合复习提升练习题 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

黑体辐射和光电效应单元综合复习提升练习题 一、知识点填空题 1．热辐射 （1）一切物体都在以________的形式向外辐射能量，而且辐射强度随波长如何分布与物体的________相关，物理学上把这种辐射称为热辐射。 （2）物体辐射的电磁波除与________有关外，还与材料的________及________有关。 （3）物体除了向外辐射电磁波，其表面还会________和________外界射来的电磁波。 2．黑体与黑体辐射 （1）黑体：如果某物体能够__________外来的电磁波而不发生________，这种物体就称为绝对黑体，简称黑体。 （2）黑体辐射 ①定义：加热腔体，黑体表面就向外______电磁波，这就是黑体辐射。 ②黑体辐射特点：黑体辐射能量按波长分布的情况只与黑体的________有关。 3．黑体辐射的实验规律：黑体辐射的能谱密度按波长分布的情况（如图所示） （1）随着温度的升高，各种波长的辐射能谱密度都________。 （2）随着温度的升高，辐射能谱密度的极大值向波长________的方向移动。 （3）温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。 4．光量子 爱因斯坦认为：光本身就是不连续的，而是由单个的能量子组成的，这些能量子称为________，简称光子。每一个光子的能量为ε＝________，其中h为普朗克常量，ν为光的频率。因此，不同频率的光子具有________的能量。 5．逸出功 电子由金属内逸出________时所需做的功W，叫作逸出功。不同种类的金属，其逸出功的大小________（填“相同”或“不相同”）。 6．爱因斯坦光电效应方程 （1）表达式：hν＝__________。 （2）意义：光电效应方程实质上是能量守恒方程，金属板内的电子从入射光中吸收了一个光子的能量hν之后，一部分消耗于逸出功，另一部分转化为________________。 7．光电效应方程对光电效应实验现象的解释 （1）截止频率与逸出功：光电效应方程表明光电子的最大初动能和入射光的频率成________关系，当最大初动能等于零时，金属表面不再有光电子逸出，这时入射光的频率就是截止频率ν0，即ν0＝________。 （2）当入射光的频率不变，而光的强度增加时，单位时间内照射到阴极上的光子数________，因而饱和电流增大。 （3）当光照射到金属上时，光子的全部能量立刻被金属中的电子吸收，不需要积累能量的时间，光电效应发生的时间极短，光电流几乎是瞬时产生的。 2、 单选题 题型一：黑体辐射的理解 8．（24-25高二下·浙江杭州·期中）关于热辐射，下列说法正确的是（　　） A．只有高温物体才辐射电磁波 B．物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C．黑体的温度越高，辐射出的电磁波总功率越大 D．黑体不能完全吸收入射的各种波长的电磁波 9．（24-25高二下·安徽合肥·期末）普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，下列关于描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是 A． B． C． D． 10．（25-26高二上·江苏盐城·期中）关于黑体辐射，下列说法正确的是（　　） A．黑体辐射规律除与温度有关之外，还与材料及表面状况有关 B．黑体吸收了绝大部分电磁波 C．普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律 D．黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动 11．（25-26高二上·山东枣庄·期中）近年来，物理学家在“宏观量子电路”领域做出了开创性工作。他们通过精巧的实验设计，利用超导材料制成的电路和一种名为“约瑟夫森结”的关键结构，成功地在一个肉眼可见、甚至可以握在手中的电路系统中，观测到了两种典型的量子现象。关于超导材料和能量量子化以下说法正确的是（　　） A．超导体中的超导电流不会产生焦耳热 B．所谓超导体，是当其温度降低到某个临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大 C．由量子化观点可知“宏观量子电路”中各物理量一定是“连续变化”的 D．普朗克把能量子引入物理学，进一步完善了“能量连续变化”的传统观念 12．（25-26高二上·浙江杭州·期中）第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”由普朗克常数来定义。普朗克常数作为一个自然常数，源自于普朗克提出的能量子概念，即，其中表示能量，表示频率，则的单位用国际单位制基本单位表示为（　　） A． B．N·m/s C． D． 题型二：光电效应的基本认识和理解 13．（24-25高二下·辽宁丹东·期末）如图所示，将验电器与一块不带电的锌板连接，此时验电器指针张角闭合，现用紫外线照射锌板，发现验电器指针张角张开，下列说法正确的是（　　） A．用紫外线照射锌板时，锌板带负电荷 B．用紫外线照射锌板时，验电器指针带正电荷 C．若紫外线光照强度减弱，则光电子的最大初动能增加 D．若紫外线光照强度减弱，则光电子的最大初动能减少 14．（22-23高二下·山东青岛·期中）如图所示，某同学用一定频率的入射光照射锌板来研究光电效应，则（　　） A．任意光照射锌板都有光电子逸出 B．若发生光电效应，入射光频率越高，光电子的最大初动能越大 C．电子吸收光子的能量，需要积累能量的时间 D．入射光越强，单位时间内逸出的光电子数目一定越多 15．（24-25高二下·安徽合肥·期末）用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为的光照射到光电管上时发生了光电效应，毫安表的示数不为零；移动变阻器的触头，发现当电压表的示数大于或等于时，毫安表示数为0，则下列说法正确的是（　　） A．光电管阴极的逸出功为 B．光电子的最大初动能为 C．相同频率下，入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大 D．实验中用光子能量为的光照射到光电管阴极上也能发生光电效应 题型三：光电效应中的图像理解 16．（25-26高三上·安徽蚌埠·期末）光电效应实验电路如图甲所示，用三束光分别照射同一阴极，电流表示数与电压表示数之间的关系如图乙所示。下列关于入射光频率大小关系的判断正确的是（    ） A． B． C． D． 17．（25-26高二上·山东枣庄·期末）A、B两种光子的频率之比为2：1，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。该金属的逸出功为（　　） A． B． C． D． 18．（24-25高二下·吉林长春·期末）太阳能电池是利用太阳光产生电能的装置，它通常由一层薄膜组成，在太阳光照射下，薄膜内的硅原子会受到光照射而产生电子，这些电子可以通过导电体被收集起来，从而产生电能．现用如图甲所示的电路研究太阳能电池的工作原理，依次用太阳光中的七种颜色的光照射相同的阴极K，并根据电流表和电压表测得的示数，研究电流和电压的关系，其中黄光的电流与电压的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（    ） A．太阳能电池的发电原理是康普顿效应 B．若要测量的大小，电源的左边为电源的正极 C．若使饱和光电流增大，必须改用频率更大的光照射 D．用黄光照射某金属时能够产生光电效应，则用红光照射该金属一定能够产生光电效应 19．（2025·湖北·一模）爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象，在物理学发展历程中具有重大意义。如图所示为四个与光电效应有关的图像，下列说法正确的是（　　） A．在图甲装置中，改用强度更大的红光照射锌板也一定有光电子飞出 B．由图乙可知，当正向电压增大时，光电流一定增大 C．由图丙可知，入射光的频率越高，金属的逸出功越大 D．由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量 20．（23-24高二下·河南新乡·期末）物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，部分波长发生改变，这个现象称为康普顿效应，我国物理学家吴有训进一步证实了该效应的普遍性。如图所示，一个光子和一个静止的电子相互碰撞后，电子向某一个方向运动，光子沿另一个方向散射出去，下列说法正确的是（　　） A．散射光子的速度变小 B．散射光子的速度可能变大 C．散射光子的频率变小 D．散射光子的波长变短 21．（22-23高二下·山东青岛·期中）下列关于光的本性的说法中正确的是（　　） A．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性 B．光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子 C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性 D．频率低、波长长的光，粒子性特征显著；频率高、波长短的光，波动性特征显著 三、多选题 22．（22-23高二下·北京海淀·期末）研究光电效应的电路如图甲所示，用蓝光、较强的黄光和较弱的黄光分别照射密封真空管中的金属极板K，极板发射出的光电子在电路中形成的光电流I与A、K之间的电压U的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．甲图中此时通过电流计G的电流方向由d流向c B．1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线1对应的黄光较强 C．光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应 D．用同频率的光照射K极，光电子的最大初动能与光的强弱无关 23．（23-24高二下·甘肃兰州·期末）太阳能电池板是利用光电效应将光能转化为电能的设备，如图所示是研究制作电池板的材料发生光电效应的电路图。用波长为的光照射阴极K，保持滑动变阻器的下滑片不动，调节滑动变阻器的上滑片P，测得流过灵敏电流计的电流I与AK之间的电势差满足如图乙所示的规律，已知电子的电荷量大小为e，阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A．用图甲实验电路研究光电效应，要测量遏止电压，滑片P应向b端滑动 B．将滑动变阻器的滑片P由a端向右移动的过程中电流I逐渐增大 C．若用波长为的光照射阴极K，则遏止电压将变为 D．不改变入射光的波长，只增加入射光的光照强度，饱和电流不变 四、解答题 24．（24-25高二下·江苏淮安·期末）如图所示为研究光电效应的实验装置。闭合开关，某单色光源发出的光能全部照射在阴极上，回路中形成电流。移动滑动变阻器的滑片，分别测得遏止电压为、饱和电流为。已知阴极金属的逸出功为，电子的电荷量为，普朗克常量为，光源发光功率恒定。 (1)求从阴极逸出时光电子的最大动能； (2)求单位时间内到达阳极的光电子数的最大值； (3)若每入射一光子会产生一个光电子，所有的光电子都能到达阳极，求光源的发光功率P。 25．（22-23高二下·北京西城·期末）如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板竖直平行放置，间距为，将金属板与电源相连，两板间的电压大小恒为。可看作平行板电容器。用一束单色平行光照射金属板恰好发生光电效应。已知金属板的逸出功为，普朗克常量为。 已知单色平行光均匀照射到整个金属板上，照射到金属板上的功率为，能引起光电效应的概率为（概率指被金属板吸收并使电子逸出的光子占总光子数的比例），光电子从金属板逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板上形成稳定的光电流电子的电量为（忽略光电子之间的相互作用）。求： (1)该单色光的频率； (2)电子到达金属板时的动能； (3)稳定时的光电流大小。 题号 难度系数 详细知识点 一、知识点填空题 1-3 较易 黑体与黑体辐射 4-7 较易 爱因斯坦光子说；爱因斯坦光电效应方程；光电效应的极限频率；光电流及其影响因素；光电效应的瞬时性 二、单选题 8 较易 黑体与黑体辐射 9 容易 黑体与黑体辐射 10 容易 黑体与黑体辐射 11 适中 能量子 12 容易 能量子 13 适中 光电效应现象及其解释 14 较易 光电效应的极限频率；光电效应的瞬时性；爱因斯坦光电效应方程 15 较易 光电效应的极限频率；爱因斯坦光电效应方程；遏止电压的本质及其决定因素 16 适中 遏止电压的本质及其决定因素 17 较易 爱因斯坦光电效应方程 18 较易 遏止电压的本质及其决定因素；光电效应现象及其解释；光电效应的极限频率；光电流及其影响因素 19 适中 爱因斯坦光电效应方程；光电效应现象及其解释；光电效应的极限频率 20 较易 康普顿效应的现象及其解释 21 较易 德布罗意波的公式；光电效应现象及其解释 三、多选题 22 适中 遏止电压的本质及其决定因素；光电效应现象及其解释 23 适中 爱因斯坦光电效应方程；遏止电压的本质及其决定因素；饱和电流的本质及其决定因素 四、解答题 24 较难 爱因斯坦光电效应方程；遏止电压的本质及其决定因素；电流强度的定义及单位 25 适中 爱因斯坦光电效应方程；带电粒子在匀强电场中做直线运动 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《黑体辐射和光电效应单元综合复习提升练习题》参考答案 题号 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 答案 C D C A D B B D C A 题号 18 19 20 21 22 23 答案 B D C C BD AC 1． 电磁波 温度 温度 种类 表面状况 反射 吸收 2． 完全吸收 反射 辐射 温度 3． 增加 较短 4． 光量子 不同 5． 金属表面 不相同 6． 光电子的最大初动能 7． 线性 增多 8．C 【详解】A．自然界所有物体无论温度高低都在向外辐射电磁波，温度越高辐射电磁波的本领越强，并非只有高温物体才辐射，故A错误； B．一般物体辐射电磁波的情况与温度、材料种类、表面状况均有关，仅黑体的辐射情况只由温度决定，故B错误； C．黑体辐射的总功率随温度升高而增加，温度越高，黑体辐射出的电磁波总功率越大，故C正确； D．黑体的定义是能够完全吸收入射的各种波长的电磁波、不发生反射的理想物体，故D错误。 故选C。 9．D 【详解】黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故AC错误．黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射．即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故B错误，D正确．故选D． 10．C 【详解】A．根据黑体辐射规律：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，与材料及表面状况无关，故A错误。 B．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，故B错误。 C．普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律，故C正确。 D．黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较短的方向移动，故D错误。 故选C。 11．A 【详解】A．超导体的电阻为零，由焦耳定律可知，当时，焦耳热，因此超导电流不会产生焦耳热，故A正确。 B．超导体在温度降至临界温度时，电阻率突变为零，而非无穷大（无穷大电阻对应绝缘体），故B错误。 C．量子化观点指物理量（如能量）离散变化，不连续；“宏观量子电路”能观测到量子现象（如能级分立），表明物理量并非连续变化，故C错误。 D．普朗克引入能量子概念，提出能量量子化（离散取值），颠覆了经典物理学中“能量连续变化”的传统观念，而非完善，故D错误。 故选A。 12．D 【详解】AB．单位J与N均为导出单位，不是国际单位制中的基本单位，故AB错误； CD．表示频率，国际单位制中的基本单位为1/s，表示能量，单位为J，该单位也可以表示为N·m，而单位N也可以表示为，根据，整理得 利用单位运算可知，h的国际单位制中的基本单位为。 故选D。 13．B 【详解】AB．用紫外线照射锌板时，锌板发生光电效应，从锌板中有电子逸出，则锌板带正电，则验电器指针带正电荷，A错误，B正确； CD．发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光强无关，则若紫外线光照强度减弱，则光电子的最大初动能不变，CD错误。 故选B。 14．B 【详解】A．每种金属都有各自的极限频率，只有当入射光的频率大于金属的极限频率，才能发生光电效应，所以并不是任意光照射锌板都有电子逸出，A错误； B．若发生光电效应，根据光电效应方程 可知，入射光的频率越高，光电子的最大初动能越大，B正确； C．光子的能量不能积累，所以电子吸收光子的能量，不需要积累能量的时间，C错误； D．光照强度是指单位时间内照射到单位面积上的光子的能量，本题是用一定频率的光照射锌板，所以入射光越强，单位时间内照射到锌板上的光子数越多，但是只有在光电效应发生时，逸出的光电子数目一定越多，D错误。 故选B。 15．D 【详解】AB．该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于时，电流表示数为，可知道光电子的最大初动能为，根据光电效应方程 其中 联立解得，故AB错误 C．根据爱因斯坦光电效应方程 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故C错误 D．改用能量为的光子照射，大于逸出功，可以发生光电效应，故D正确。 故选D。 16．C 【详解】根据爱因斯坦光电效应方程可知 又 求得 又相同，故越大则越大，由图乙可知， 故，故选C。 17．A 【详解】根据光电效应方程 其中为光电子最大初动能，为光子能量，为逸出功。对于光子A： 对于光子B： 已知频率之比 即 解得 故选A。 18．B 【详解】A．在太阳光照射下，薄膜内的硅原子会受到光照射而产生电子，这是利用的光电效应，故A错误； B．为遏止电压，为测量其大小，应接反向电压，让电子减速，故电源的左边为电源的正极，故B正确； C．饱和光电流的大小只与入射光的强度有关，与入射光的频率无关。若使饱和光电流增大，应增加入射光的强度，故C错误； D．用黄光照射某金属时能够产生光电效应，可知黄光的频率大于金属的极限频率，因为红光的频率小于黄光频率，所以用红光照射不一定能产生光电效应，故D错误。 故选B。 19．D 【详解】A．由于红光的频率较小，所以在图甲装置中，改用强度更大的红光照射锌板不一定有光电子飞出，故A错误； B．当达到饱和电流时，增大正向电压，则光电流不变，故B错误； C．金属的逸出功与入射光的频率无关，故C错误； D．根据爱因斯坦光电效应方程，所以该图线的斜率为普朗克常量，故D正确。 故选D。 20．C 【详解】散射后的光子速度不变，但能量减小，根据可知光子的频率变小，根据可知光子的波长变长，故选C。 21．C 【详解】AB．光具有波粒二象性，不能把光看成宏观概念上的波，故AB错误； C．干涉和衍射是波的特有现象，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故C正确； D．频率低、波长长的光，波动性特征显著，频率高、波长短的光，粒子性特征显著，故D错误。 故选C。 22．BD 【详解】A．甲图中此时电子向右运动，电流的方向向左，通过电流计G的电流方向由c流向d，A错误； B．根据动能定理得 根据光电效应方程 解得 1、3的遏止电压相同，所以1、3的频率相同，所以1、3为用黄光照射时得到的曲线； 入射光的强度越大，光子数越多，打出的光电子数越多，饱和光电流越大，所以曲线1对应的黄光较强，B正确； C．如果入射光的频率大于金属极板K的极限频率，光电管两端电压U为零时也能发生光电效应，C错误； D．根据光电效应方程 用同频率的光照射K极，光电子的最大初动能与光的强弱无关，与入射光的频率有关，D正确。 故选BD。 23．AC 【详解】A．滑动变阻器中电流由a到b，电势逐渐降低，要测量遏止电压，应在光电管两端加载反向电压，应使P处于低电势，所以要将P向b端滑动，故A正确； B．a端电势高，b端电势低，将滑动变阻器的滑片P由a端向右移动的过程中，加在光电管两端的正向电压逐渐增大，则流过灵敏电流计的电流I逐渐增大，当达到饱和电流时，电流I保持不变，故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程得 若用波长为的光照射阴极K，有 联立，可得遏止电压将变为 故C正确； D．不改变波长，只增加入射光的光照强度，相当于增加了入射光单位时间内的光子个数，则单位时间逸出的光电子的个数增加，饱和电流将增加，故D错误。 故选 AC。 24．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据动能定理有 解得 （2）由 可得 （3）光源发出的光的能量 根据光电效应方程有 解得 25．(1) (2) (3) 【详解】（1）金属板的逸出功为，用一束单色平行光照射金属板恰好发生光电效应，根据爱因斯坦光电效应方程，可知该单色光的频率满足，解得 （2）电子逸出后，在电场力作用做加速运动，根据动能定理，即电子到达金属板时的动能 （3）设时间内入射的光子数目为，根据能量守恒可得 根据电流定义式可得 联立解得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $