专题07 光电效应与黑体辐射理论（11大考点）专项训练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 聚焦光电效应与黑体辐射，以11类题型系统覆盖从量子概念到方程应用的全链条，通过分层训练构建量子理论认知框架。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |黑体与黑体辐射|3题|物理学史与实验规律辨析|从经典物理困境引入能量子假说| |能量子|5题|能量计算与单位推导|建立量子化能量观念| |光电效应现象及解释|5题|实验装置与现象分析|现象→规律→理论解释递进| |极限频率/光电流/遏止电压|各3-5题|图像分析与定量计算|光电效应方程的多角度应用| |康普顿效应/光子动量|4题|动量能量综合应用|光的粒子性深化理解| |爱因斯坦光电效应方程|6题|方程推导与实验验证|理论与实验结合培养科学思维|

专题07 光电效应与黑体辐射理论 【全国通用】 目录 第一部分 培优专练 【题型1 黑体与黑体辐射】 2 【题型2 能量子】 3 【题型3 光电效应现象及其解释】 6 【题型4 光电效应的极限频率】 11 【题型5 光电流及其影响因素】 16 【题型6 光电子的最大初动能】 18 【题型7 康普顿效应的现象及其解释】 24 【题型8 光子的动量及其公式】 26 【题型9 遏止电压的本质及其决定因素】 29 【题型10 爱因斯坦光子说】 34 第二部分 压轴突破 【题型1 】 1．下列有关物理学史和物理定律，说法正确的是（　　） A．爱因斯坦通过提出的能量子假说，很好地解释了黑体辐射规律 B．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍 C．麦克斯韦建立了电磁场理论，并用实验捕捉到了电磁波 D．超高压带电工作的工人在工作时必须穿戴由绝缘体制成的工作服 【答案】B 【详解】A．爱因斯坦并未提出能量子假说；该假说由普朗克于1900年提出，用于解释黑体辐射规律，故A错误； B．黑体辐射的能量量子化理论由普朗克提出，其核心观点是能量不连续，只能是最小能量值（能量子）的整数倍，故B正确； C．麦克斯韦建立了电磁场理论并预言电磁波，但首次用实验捕捉到电磁波的是赫兹（1887年），麦克斯韦未参与实验，故C错误； D．超高压带电作业时，工人需穿戴由导电材料（如金属丝）制成的屏蔽服，以实现等电位防护；绝缘体制成的工作服可能引发电弧放电，增加危险，故D错误。 故选B。 2．如图所示是利用位移传感器测速度的装置，发射器A固定在被测的运动物体上，接收器B固定在桌面上。测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲。从B接收到红外线脉冲开始计时，到接收到超声波脉冲时停止计时，根据两者时间差确定A与B间距离。则下列说法正确的是（　　） A．B接收的超声波与A发出的超声波频率相等 B．超声波是纵波，能发生偏振现象 C．红外线与超声波均能在真空中传播 D．一切物体均在辐射红外线 【答案】D 【详解】A．由于A 向右运动，远离 B，根据多普勒效应，B接收的超声波频率小于 A 发出的超声波频率，故A错误； B．超声波是纵波，而偏振现象是横波特有的，纵波不能发生偏振现象，故B错误； C．红外线是电磁波，能在真空中传播；超声波是机械波，传播需要介质，不能在真空中传播，故C错误； D．一切物体均在辐射红外线，物体温度越高，辐射红外线的本领越强 ，故D正确。 故选D。 3．（多选）如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　） A．T1>T2 B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 C．普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律 D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体 【答案】AC 【详解】A．不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不同的，温度越高向外辐射的能量中，波长小的波越多，所以T1>T2，故A正确； B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，故B错误； C．普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律，故C正确； D．这样的小孔只能说近似为一个黑体，故D错误。 故选AC。 【题型2 】 4．黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随着很多新奇的物理现象。传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来，但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温度”“T”。其中T为“黑洞”的温度，h为普朗克常量，c为真空中的光速，G为万有引力常量，M为黑洞的质量。K是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”。以下几个选项中能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题干给出的公式 变形得玻尔兹曼常量 其中的单位为 的单位为 的单位为 的单位为 的单位为 代入玻尔兹曼常量的表达式可得的单位是 故选A。 5．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为，光速为，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收到的最小功率为，， 联立解得 带入数据 故选A。 6．铭记伟大历史胜利，凝聚正义和平力量。9月3日上午，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会在北京天安门广场隆重举行。如图为阅兵式上展示的激光武器，常见激光的频率为Hz至，借助已经公开OW5-50A激光武器推测，此激光武器功率可达50千瓦级。已知，根据所学知识估算该激光武器每秒可射出的光子数的数量级约为多少（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由题可知， 激光武器的功率 则激光武器每秒发射的总能量为 则每个光子的能量约为 该激光武器每秒可射出的光子数 即该激光武器每秒可射出的光子数的数量级约为。 故选C。 7．（多选）北京时间2025年10月7日，瑞典皇家科学院宣布将该年度诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克（JohnClarke）、米歇尔·H·德沃雷特（MichelH。 Devoret）和约翰·M·马蒂尼斯（JohnM。 Martinis）三位科学家。他们获奖的理由是“发现电路中的宏观量子力学隧穿效应和能量量子化”，其实验证明量子特性能在可置于掌心的宏观系统中具象呈现，该成果为量子密码学、量子计算机等下一代量子技术开辟了全新路径。在物理学发展的长河中，很多科学家做出了卓越的贡献，下列说法中正确的是（　　） A．爱因斯坦认为微观粒子的能量是量子化的，最小的能量子称为光子，利用光子成功解释了光电效应现象 B．牛顿“月地检验”。他比较的是月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度 C．伽利略首先建立了平均速度，瞬时速度以及加速度的概念 D．法拉第首先提出了电场的概念，并引入了电场线来形象地描述电场 【答案】CD 【详解】A．普朗克最早提出能量量子化假设，爱因斯坦仅在其基础上提出光子说，认为光的能量是量子化的，每份为一个光子，成功解释了光电效应，并非爱因斯坦提出微观粒子能量量子化的结论，故A错误； B．牛顿的月地检验比较的是月球绕地球公转的向心加速度和地球表面物体的重力加速度，验证二者遵循相同的平方反比引力规律，并非比较月球表面的重力加速度，故B错误； C．伽利略研究运动规律时，首次建立了平均速度、瞬时速度、加速度的运动学概念，为后续动力学发展奠定了基础，故C正确； D．法拉第提出了电场的概念，并引入电场线来直观形象地描述电场的分布，故D正确。 故选CD。 8．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．图甲是表示一定质量理想气体不同温度下的等温线，图中 B．图乙是黑体辐射的实验规律，图中 C．图丙是分子运动速率分布曲线，图中 D．图丁是闭合电路中电源输出功率与外电阻的关系，当时，电源效率最大 【答案】AB 【详解】A．根据理想气体状态方程，在图甲中两等温图线上取体积相等的两点比较，可知对应的压强关系为，则有，故A正确； B．根据黑体辐射实验规律可得，一定温度下黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较小的方向移动，则图乙中有，故B正确； C．温度越高，分子热运动越激烈，速率大的分子所占的比例大，由图丙可知对应曲线速率大的分子所占的比例比对应曲线速率大的分子所占的比例大，所以，故C错误； D．图丁是闭合电路中电源输出功率与外电阻的关系，当时，电源的输出功率最大；但电源的效率为 可知外电阻越大，电源的效率越高，故D错误。 故选AB。 【题型3 】 9．2025年2月8日，我国大科学装置——江门中微子实验开始液体闪烁体灌注。利用光电倍增管探测中微子被液体“俘获”时产生的闪烁光，并将光信号转换为电信号输出。如图为光电倍增管的原理图，在阴极K、各倍增电极和阳极A间加上电压，使阴极K、各倍增电极到阳极A的电势依次升高。当频率为v的入射光照射到阴极K上时，从K上有光电子逸出，光电子的最大初速率为，阴极K和第一倍增极间的加速电压为U，电子加速后以较大的动能撞击到电极上，从上激发出更多电子，之后激发的电子数逐级倍增，最后阳极A收集到数倍于阴极K的电子数。已知电子电荷量为e，质量为m，普朗克常量为h。下列说法正确的是（　　） A．该光电倍增管适用于各种频率的光 B．仅增大该入射光光强不影响阳极A单位时间内收集到的电子数 C．阴极材料的逸出功为 D．光电子到达第一倍增极的最小动能为 【答案】C 【详解】A．该光电倍增管仅适用于能够使阴极K发生光电效应的光，故A错误； B．仅增大该入射光的强度，则从阴极K发射的光电子增多，所以最后从阳极A收集的电子数也会增多，故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程可得 解得阴极材料的逸出功为，故C正确； D．光电子到达第一倍增极的过程，根据动能定理有 可得光电子到达第一倍增极的最大动能为，故D错误。 故选C。 10．如图为一个光电烟雾探测器，光源S发出一束波长为的红外线，当有烟雾进入探测器时，来自光源S的红外线会被烟雾散射进入光电管C，当红外线射到光电管中的金属表面时发生光电效应，光电流大于时，便会触发报警系统。已知元电荷，光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（    ） A．光电流的大小与光照强度无关 B．该金属的极限频率大于Hz C．若光源单位时间发出相同数量光子的可见光，则该装置将会失去报警功能 D．若射向光电管C的光子中有10％会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向该金属表面的光子数最少为个 【答案】D 【详解】A．光电流的大小与光照强度有关。在达到饱和电流之前，光照强度越大，光电流越大，故A错误； B．根据波长与频率的关系式，有 代入数据，可得 根据光电效应原理，可知该金属的极限频率小于，故B错误； C．根据报警器的工作原理可知，由于可见光的光子能量大于红外线的光子能量，所以若光源发出的是可见光，则该装置不会失去报警功能，故C错误； D．当光电流等于时，光电子的数目为 若射向光电管C的光子中有10%会产生光电子，故光子数最少为个，故D正确。 故选D。 11．如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，下列说法正确的是（　　） A．A光一个光子的能量小于B光一个光子的能量 B．A光的折射率大于B光的折射率 C．实验条件完全相同的情况下做双缝干涉实验，B光比A光条纹间距大 D．若用B光照射某种金属时能发生光电效应现象，则用A光照射该金属也一定能发生光电效应现象 【答案】A 【详解】AB．设在半圆形玻璃砖中光线与法线的夹角为，出射光线与法线的夹角为，光折射率满足 可知A光的折射率小于B光，所以B光的频率较大，光子的能量满足 可知B光一个光子的能量大于A光一个光子的能量，故A正确，B错误； C．双缝干涉条纹间距公式为 因为B光的频率大于A光的频率，所以B光的波长小，B光比A光条纹间距小，故C错误； D．根据光电效应方程 因B光的频率较大，能发生光电效应现象，可知 但无法确定A光一个光子的能量与逸出功的大小关系，因此A光照射该金属不一定能发生光电效应现象，故D错误。 故选A。 12．（多选）大量处于 n=3能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，用这些光分别照射在如图甲所示的光电管的阴极K上，测得3条图线，如图乙所示。已知氢原子的部分能级图如图丙所示，则下列说法正确的是 （    ） A．将图甲中滑动变阻器的滑片P 向右移，则到达A极的光电子的动能将增大 B．随着图甲中滑动变阻器的滑片P 向右缓慢移动，电流表中的电流示数一定逐渐增大 C．用图乙中的c光工作的光学显微镜分辨率最高 D．由图乙可知a、b、c三种光的波长关系 【答案】AD 【详解】A．将图甲中滑动变阻器的滑片P 向右移，AK间加的是正向电压，故到达A极的光电子的动能将增大，故A正确； B．随着图甲中滑动变阻器的滑片P 向右缓慢移动，AK间正向电压增大，光电流增大，当光电流增大到饱和电流时将不再增大，故电流表中的电流示数不一定逐渐增大，故B错误； C．图乙可知c光遏止电压最小，故c光频率f最小，根据 可知c波长最大，因此其分辨率最低，故C错误； D．图乙可知频率，则波长，故D正确。 故选AD。 13．（多选）如图甲所示，在平静的水面下深处有一个点光源，它发出的两种不同颜色的光和光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由、两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为光的颜色（见图乙）。以下说法正确的是（　　） A．在同一装置的双缝干涉实验中，光条纹间距比光宽 B．两种光照射某种金属，若光能产生光电效应，则光一定能产生光电效应 C．由点光源垂直水面发出的光，光在水中的传播时间比光长 D．若在玻璃中传播，光的波长比光小 【答案】AB 【详解】a光的透光圆形区域更大，说明a光的临界角更大，根据，可得 ，所以光的频率 ，波长 A．双缝干涉条纹间距 ，a 光真空中波长更长，因此条纹间距比 b 光宽，A 正确； B．光电效应的条件是入射光频率大于金属极限频率。b光频率更高，若a光能产生光电效应，b光一定能产生光电效应，B 正确； C．光在水中的传播速度 ，因，所以 垂直入射时传播距离都是，由可知，a光传播时间比b光短，C 错误； D．在玻璃中，光的波长，真空中波长 ，且折射率，可得，D错误。 故选AB。 【题型4 】 14．如图所示为红外线光感式烟雾报警器的原理图，烟雾报警器光源发出红外线（3.0×1014 Hz~3.5×1014 Hz），在没有烟雾时，红外线沿直线传播（如图中虚线所示）；有烟雾时，红外线会散射到光电管中。当烟雾浓度增大时，报警系统中的电流随之增大，达到限定值即引发报警。已知可见光频率范围为3.8×1014 Hz~7.5×1014 Hz，关于该光电报警系统，下列说法正确的是（　　） A．阴极金属的极限频率大于3.5×1014 Hz B．若光源换成可见光，则报警器会一直报警 C．若不小心把电源反接，在浓烟中报警器也有可能报警 D．光源采用红外线的原因，是因为红外线的波长比可见光的波长更短 【答案】C 【详解】A．当有烟雾时红外线能使光电管产生光电流，说明红外线可以使阴极发生光电效应。红外线最高频率为3.5×1014 Hz，故阴极金属的极限频率小于3.5×1014 Hz，故A错误； B． 报警器的原理是无烟雾时光沿直线传播，不会进入光电管；有烟雾时光散射进入光电管，产生光电流报警。换成可见光后，无烟雾时光依然沿直线传播，不会照射光电管阴极，没有光电流，不会报警，因此报警器不会一直报警，故B错误； C．电源反接后，光电管加反向电压，只要反向电压小于入射光的遏止电压，就仍会有光电子到达阳极，形成光电流。浓烟中大量红外线散射进入光电管，光强足够大时，电流可以达到报警限定值，因此报警器仍有可能报警，故C正确； D．由光速关系可知，光源频率越低，波长越长。红外线频率小于可见光，因此红外线波长比可见光更长，故D错误。 故选C。 15．实验小组探究某金属的光电效应规律，测得遏止电压与入射光频率的关系如图所示。已知普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．该金属的逸出功为 B．增大入射光强度，也随之增大 C．光电子最大初动能与入射光频率成正比 D．只要照射时间足够长，任意频率的入射光均能使电子逸出 【答案】A 【详解】AB．根据光电效应方程可得 根据动能定理可得 联立可得 由题图可知极限频率为，该金属的逸出功为 增大入射光强度，入射光的频率不变，遏止电压不变，故A正确，B错误； C．根据可知，光电子最大初动能与入射光频率成线性关系，不成正比，故C错误； D．要使电子逸出，发生光电效应现象，入射光的频率需要大于极限频率，故D错误。 故选A。 16．某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与频率的关系图线如图甲所示，当采用绿色强光、绿色弱光、紫色弱光三种光照射同一光电管时，得到的光电流与电压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为e，结合图中数据可知（　　） A．光电管的K极材料的逸出功为 B．普朗克常量 C．a光为紫色弱光 D．c光为绿色强光 【答案】B 【详解】AB．根据光电效应方程有 根据动能定理可得 联立可得 可知图像的斜率为 解得 该实验所用光电管的 K 极材料的逸出功为 故A错误、B正确； CD．入射光频率越大，遏止电压越大，所以 a、b 为同一种光，且 a、b 的频率小于 c 的频率，则 a、b 为绿光， c 为紫光；而入射光越强，饱和光电流越大，所以 a 为强绿光，故C、D错误。 17．（多选）从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压与入射光的频率的关系，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图甲所示的装置进行实验，得到了某金属的图像如图乙所示。已知电子的电荷量为，下列说法正确的是（　　） A．该金属的截止频率约为 B．该金属的截止频率约为 C．该图像的斜率为普朗克常量 D．这种金属的逸出功约为1.79eV 【答案】AD 【详解】ABC．设金属的逸出功为，截止频率为，金属逸出功 光电子的最大初动能与遏止电压的关系是 根据光电效应方程为 联立可得 因此图像的斜率为；当时， 即金属的截止频率约为，A正确，BC错误。 D．由图可知 金属的逸出功 联立解得，D正确。 故选AD。 18．（多选）有一半径为的玻璃半球体，其底面水平，球心为点，AO为与底面垂直的半径，在OB中点放置一点光源，可发出由M和N两种单色光组成的复色光。P为一贴近半球面放置的、与底面平行的光屏。已知该种玻璃对M光的折射率为，对N光的折射率为，从点出射的M光在玻璃中传播的时间与其从点到达光屏的时间相同，则（　　） A．点到光屏的垂直距离为 B．在半球面上存在部分区域仅有M光出射 C．用同一双缝干涉装置进行实验，M光条纹间距比N光宽 D．若使用N光照射锌板，可放出光电子，则使用M光照射相同锌板，也一定能放出光电子 【答案】AC 【详解】A．M光在玻璃中的传播速度为 D到A的距离为 M光在玻璃中传播的时间 设M光从A点射出时的入射角和折射角分别为和，则有， 解得 则 设A点到光屏的垂直距离为h，则M光从点到达光屏的时间为 由题意知 解得，故A正确； B．两种光从玻璃射向空气时恰好发生全反射的临界角满足， 则， 即 设半球面上一点E到点D的距离为x，入射到该点的光线入射角为，如图所示 根据余弦定理有 故 故 故在半球面上各处M光和N光均不发生全反射，均可射出，不存在部分区域仅有M光出射，故B错误； C．折射率越大，则频率越大，波长越短，因N光折射率较大，故N光波长较短，根据可知，用同一双缝干涉装置进行实验，M光条纹间距比N光宽，故C正确； D．N光折射率较大，频率较大，若使用N光照射锌板，可放出光电子，说明N光的频率大于锌板的极限频率，但M光频率比N光小，M光频率不一定大于锌板的极限频率，则使用M光照射相同锌板，不一定能放出光电子，故D错误。 故选AC。 19．已知某种金属的逸出功为3.315eV，现用光照射该金属表面使其发生光电效应，普朗克常量，电子电荷量，求： (1)某种金属的截止频率； (2)若用10eV的光子照射该种金属，逸出的光电子的最大初动能为多少？（以eV为单位） 【详解】（1）由于金属的逸出功为3.315eV，有 解得 （2）由光电效应方程有 【题型5 】 20．如图甲所示为研究光电效应的实验装置，用频率为的单色光照射光电管的阴极，得到光电流与光电管两端电压的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为，普朗克常量为，下列说法正确的是（　　） A．测量饱和电流时，应将开关接1 B．测量遏止电压时，应将开关接2 C．只增大光照强度时，图乙中的值不会增大 D．阴极所用材料的逸出功为 【答案】D 【详解】A．测量饱和电流时，光电管加正向电压，则应将开关接2，A错误； B．测量遏止电压时，光电管加反向电压，应将开关接1，B错误； C．只增大光照强度时，则单位时间逸出光电子数增加，饱和光电流变大，则图乙中的值会增大，C错误； D．根据 可得阴极所用材料的逸出功为，D正确。 故选D。 21．关于下列四幅插图说法正确的是（　　） A．图甲时刻线圈的自感电动势正在增大 B．图乙中滑动变阻器触头向右移动时，微安表示数一定增大 C．图丙两根玻璃管中分别是水和水银，则在左侧玻璃管中的是水银 D．图丁为日光灯启动器的双金属片，是利用两种金属的热膨胀系数不同来工作的 【答案】D 【详解】A．由图中电流方向可知，此时电容器处于放电过程，电荷量减小，电路中的电流逐渐增大到最大值，根据LC震荡电路电流随时间是正弦式图像的特点可知电流增大时，其变化率逐渐减小，根据自感电动势公式 可知自感电动势逐渐减小，A错误； B．乙是光电效应实验，图中电路加的是正向电压，滑动变阻器触头右移，正向电压增大；若光电流已经达到饱和值，微安表示数不会再增大，因此不是“一定增大”，B错误； C．水对玻璃是浸润现象，液面呈凹形，管壁处液面高、中心低；水银对玻璃是不浸润现象，液面呈凸形，中心高、管壁处低，图丙中左侧液面为凹形，因此左侧是水，C错误； D．启动器的双金属片是由热膨胀系数不同的两种金属压合而成，温度变化时两种金属膨胀程度不同，使双金属片弯曲，实现电路通断，D正确。 故选D。 22．（多选）太阳能电池应用了光电效应原理，其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N型硅并抵达PN结区域,光子被吸收后激发出自由电子，这些电子在PN结内建电场作用下被推向N型硅区域，接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为 ，普朗克常量为 ，光速为 ，则（　　） A．增大入射光的波长，太阳能电池的光电流变大 B．太阳能电池工作时，通过灯泡的电流方向为从A到 C．入射光的波长小于时，太阳能电池可以对外供电 D．入射光的频率为时，逸出电子的最大初动能为 【答案】CD 【详解】A．在可以发生光电效应的前提下，光电流的大小取决于入射光单位时间内的光子数，而不是波长。如果只是单纯增大入射光的波长，若光强不变，光子数虽会增多，但光电效应却不一定能发生，故A错误； B．根据题意，电子在PN结内建电场作用下被推向N型区域，所以N型区域带负电，P型区域带正电，在外部电路中，电流从正极流向负极，即从B到A，故B错误； C．入射光的波长小于时，入射光的频率 可以发生光电现象，太阳能电池可以对外供电，故C正确； D．已知该太阳能电池材料的极限频率为 ，则该材料的逸出功为 当入射光的频率为时，根据光电效应方程 联立可得逸出电子的最大初动能，故D正确。 故选CD。 【题型6 】 23．分别用波长为2和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，h为普朗克常量，c为真空中的光速，则此金属板的逸出功为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据光电效应方程，其中光子频率，用波长为的入射光照射时，光电子最大初动能为 波长为的入射光照射时，光电子最大初动能为 由题意可知 代入两式整理可得 解得逸出功，故选A。 24．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。图甲是光电效应实验装置示意图，图乙是研究光电效应电路中a、b两束入射光照射同种金属时产生的光电流与电压的关系图像，图丙是P、Q两种金属的光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，图丁是某种金属的遏止电压与入射光频率之间的关系图像。下列说法正确的是（　　） A．在图甲实验中，改用红外线照射锌板验电器指针也会张开 B．由图乙可知，a光的频率等于b光 C．由图丙可知，金属P的逸出功大于金属Q的逸出功 D．由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量h 【答案】B 【详解】A．图甲中，当紫外线照射锌板时，验电器指针张开，由于红光的频率较小，所以用红外线照射锌板不一定有光电子飞出，验电器指针不一定会张开，故A错误； B．图乙中，从光电流与电压的关系图中可以看出，遏止电压相同，根据可知a光的频率等于b光的频率，故B正确； C．根据光电效应方程 由图可得金属Q的极限频率大，可知金属P的逸出功小于金属Q的逸出功，故C错误； D．根据 解得 则斜率，故D错误。 故选B。 25．用频率为的单色光照射某金属表面，发生光电效应，测得光电子的最大初动能为；改用频率为的单色光照射同一金属，测得光电子的最大初动能为。已知普朗克常量为，下列说法正确的是（　　） A．该金属的截止频率为 B．增大频率为的单色光的强度，光电子的最大初动能会增大 C．若，则 D．遏止电压与的关系满足 【答案】D 【详解】A．联立两次光电效应方程、，得截止频率，A错误； B．光电子的最大初动能仅与入射光频率有关，与光强无关，增大光的强度，最大初动能不变，B错误； C．若，代入光电效应方程得，可见，C错误； D．根据 可得、 两式相减可得，D正确。 故选D。 26．（多选）某种金属材料发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像如图所示已知电子所带的电荷量大小为，则下列说法正确的是（　　） A．普朗克常量为 B．该金属的逸出功为 C．当入射光的频率为时，遏止电压为 D．当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能为 【答案】BC 【详解】AB．根据光电效应方程，有，结合图像可知，普朗克常量 该金属的逸出功，故A错误，B正确； C．当入射光频率时，最大初动能 则遏止电压，故C正确； D．当入射光的频率时，最大初动能，故D错误。 故选BC。 27．（多选）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。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（　　） A．M、N间距离增大时电场力对电子做功也增大 B．逸出的电子到达N时的最大动能 C．若增加此紫外线照射的强度，单位时间逸出的光电子数增多 D．若增加此紫外线照射的强度，逸出的光电子最大初动能增大 【答案】BC 【详解】AB．根据动能定理，有 可知逸出的电子到达N时最大动能为，电场力对电子做功只与两板间的电压有关，与两板间距无关，故A错误，B正确； CD．若增加此紫外线照射的强度，单位时间发生光电效应的粒子数目增多，则逸出的光电子数增多，根据爱因斯坦光电效应方程可知，逸出的光电子最大初动能不变，故C正确，D错误。 故选BC。 28．如图为某同学设计的光电效应研究装置，A、B为金属板，频率为的单色光照射到板A上发生光电效应，经A、B间的电场加速后，部分粒子从小孔a进入图中虚线所示的圆形匀强磁场区域，圆形匀强磁场半径为R，磁场区域的下方有一粒子选择及接收装置P。在磁场圆心O的正下方，与垂直，接收板与垂直。光电子经过电场加速后能从a孔以不同的角度进入磁场，已知元电荷为e，电子的质量为m，间的加速电压为，只有速度方向垂直接收板的粒子才能通过粒子选择器，其它粒子被粒子选择器吸收并立即导入大地，通过选择器的粒子最终打在接收板上，被接收板吸收并立即导入大地。重力忽略不计，不考虑粒子之间的相互作用力，不考虑缓慢变化的磁场产生的电场，只考虑纸面内运动的电子，普朗克常量为h。 (1)磁感应强度时，某光电子从A板离开时的速度为0，求该电子经过a进入磁场后做圆周运动的半径； (2)粒子从a孔进入时速度与角度范围，求粒子接收器上接收到粒子的长度L； (3)磁感应强度由缓慢增大到时，接收器上恰好不能再接收到粒子，求金属板A的逸出功； (4)当时，粒子接收器上受到的粒子撞击的作用力大小为F，求单位时间内接收板上接收到的粒子数n。 【详解】（1）光电子从A板离开到a进入磁场时，由动能定理可得 解得 光电子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 （2）电子以不同的入射角进入磁场，其轨迹会形成一个扇形区域，如图所示，由于入射角度范围，因此可知该扇形的张角为60°。由几何关系可知，粒子在磁场中运动的轨道半径为时，粒子射出磁场时的速度方向竖直向下，在圆磁场边缘上两粒子射出磁场时所夹的圆弧所对的圆心角为60°，则接收器上接收到粒子的长度是R。 （3）磁感应强度由缓慢增大到时，接收器上恰好不能再接收到粒子，说明初速度最大的粒子运动轨道半径都比R小，临界状态是速度最大的粒子轨道半径恰好为R 这意味着电子从A板逸出时的最大动能是 光电效应方程可得 解得 （4）当时，粒子射出磁场时的速度为 粒子接收器上受到的粒子撞击的作用力大小为F，单位时间内接收板上接收到的粒子数n，对粒子由动量定理可得 解得 【题型7 】 29．动量守恒定律和能量守恒定律不仅适用于宏观物理过程，也适用于微观领域，是解释自然现象的重要规律。在研究石墨对射线的散射时，发现在散射的射线中，有波长与入射波长不同的成分，这个现象称为康普顿效应。科学家用光子与静止（或低速）电子碰撞的模型成功解释了这种效应。逆康普顿效应可看作光子与高速运动电子碰撞的过程，其动量和能量转移的方向与康普顿效应相反。下列说法正确的是（　　） A．康普顿效应中，散射光的波长与散射角无关 B．光子与静止的电子作用可能发生逆康普顿效应 C．光子与高速电子作用后波长变大 D．可见光与高速电子作用后可能产生射线 【答案】D 【详解】A．康普顿散射的波长偏移满足公式 ，其中为散射角，可知散射光波长与散射角有关，故A错误； B．根据题干定义，逆康普顿效应是光子与高速运动电子碰撞的过程，光子与静止电子作用只会发生普通康普顿效应，故B错误； C．光子与高速电子发生逆康普顿效应时，高速电子将部分能量转移给光子，光子能量增大，由光子能量公式可知，光子波长会变小，故C错误； D．可见光光子能量较低，与高速电子作用后获得能量，频率升高、波长变短，可达到X射线的能量/波长范围，因此可能产生X射线，故D正确。 故选D。 30．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，关于散射光子的频率，下列说法正确的是（　　） A．散射前后光子的频率变大 B．散射前后光子的频率变小 C．散射前后光子的频率不变 D．条件不足，无法判断 【答案】B 【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。 故选B。 31．（多选）频率为v的光子，具有的能量为hν，动量为，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是（　　） A．光子改变原来的运动方向，传播速度变小 B．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大 C．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长大于入射光子的波长 D．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率 【答案】CD 【详解】A．光子散射后运动方向改变，但传播速度大小不变，故A错误； B．光子与电子碰撞时，光子将部分能量转移给电子，能量减小，根据可知，频率减小，故B错误； C．光子能量减小，频率减小，根据可知，波长增大，散射后光子波长大于入射光子的波长，故C正确； D．光子能量减小，频率减小，即散射后光子频率小于入射光子的频率，故D正确。 故选CD。 【题型8 】 32．如图所示，复色光a从空气射向水晶球，在球内分成b、c两束单色光，则（　　） A．b的光子能量比c的小 B．b的光子动量比c的大 C．b光在水晶球中的传播速度比c光的小 D．通过同一双缝干涉装置时，b光的相邻亮条纹间距比c光的小 【答案】A 【详解】C．由图可知，b光的偏折程度小于c光的偏折程度，则b光的折射率小于c光的折射率，根据可知，在水晶球中b光的传播速度比c光的大，故C错误； A．b光的折射率小于c光的折射率，则b光的频率小于c光的频率，由光子能量公式可知，b光的光子能量比c光的小，故A正确； B．b光的频率小，由可知，b光的波长大，根据可知，b的光子动量比c的小，故B错误； D．b光的波长大，根据双缝干涉条纹的间距公式可知，b光产生的相邻亮条纹间距比c光的大，故D错误。 故选A。 33．激光减速是一种用激光对热运动的原子进行“刹车”，将其冷却到极低温度的技术。如图甲，一质量为m的原子和波长为λ0的激光束发生正碰，原子吸收光子后，从低能级跃迁到激发态，然后随机向各个方向自发辐射出光子（如图乙，对原子动量的影响忽略不计），落回低能级。根据多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。已知该原子平均每秒吸收n个光子，忽略原子质量的变化，普朗克常量为h，下列说法不正确的是（　　） A．为使原子减速，所用激光的频率应小于原子的固有频率 B．原子每吸收一个光子后，其速度的变化量逐渐变小 C．单个光子的动量大小为 D．该原子减速的加速度大小为 【答案】B 【详解】A．根据题意可知，根据多普勒效应，当原子迎光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高，当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大，所以为了使原子有效吸收光子减速，所用激光的频率应小于原子的固有频率，故A正确，不符合题意； B．原子吸收光子时发生完全非弹性碰撞，则 所以 由此可知，原子每吸收一个光子后，其速度的变化量不变，故B错误，符合题意； C．单个激光光子的动量为，故C正确，不符合题意； D．原子平均每秒吸收n个光子，根据动量定理可得 根据牛顿第三定律可知，每秒原子受到光子的冲击力大小为 由牛顿第二定律可得加速度为，故D正确，不符合题意。 故选B。 34．（多选）康普顿的学生中国科学家吴有训测试多种较轻物质对X射线散射证实了康普顿效应。如图所示，在真空中，入射波长为的光子与静止的电子发生碰撞，碰后光子传播方向与入射方向夹角为，碰后电子运动方向与光子入射方向夹角也为，普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．康普顿效应说明光具有波动性 B．碰撞后光子的波长为 C．碰撞后电子的动量为 D．碰撞后光子的速度小于 【答案】BC 【详解】A．康普顿效应说明光具有粒子性，故A错误； C．碰撞之前光子的动量为 设碰撞之后光子的动量为，电子的动量为，由动量守恒定律和几何关系可得， 解得，故C正确； B．碰后光子的波长，故B正确； D．因为真空中光子的速度等于光速，等于，故D错误。 故选BC。 35．现代科学研究表明，光既具有波动性，又具有粒子性。某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，若已知光速为c，普朗克常量为h，求： (1)光子的能量； (2)光子的动量； (3)激光器每秒发射的光子数。 【详解】（1）光子能量的公式 结合 得 （2）由德布罗意关系式可知光子动量 （3）激光器每秒发射的总能量为P。单个光子能量为，故光子数 【题型9 】 36．用甲、乙两束不同的单色光，分别照射同一光电管得到两条光电流I与电压U之间的关系曲线，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．甲光照射时产生的光电子的最大初动能更大 B．在水中，甲光的频率比乙光的频率大 C．在水中，甲光的传播速度比乙光的传播速度大 D．照射同一狭缝装置，乙光的衍射现象更明显 【答案】C 【详解】A．由图可知，乙光的遏止电压绝对值较大，即，根据可知，乙光照射时产生的光电子的最大初动能更大，故A错误； B．根据光电效应方程乙光的最大初动能大，则乙光的频率大，光的频率由光源决定，与介质无关，故B错误； C．因为乙光的频率大，所以水对乙光的折射率大，根据可知，在水中甲光的传播速度比乙光的传播速度大，故C正确； D．根据可知，甲光的波长长，波长越长衍射现象越明显，所以甲光的衍射现象更明显，故D错误。 故选C。 37．如图为太阳光穿过六角形冰晶分解成单色光的示意图，a、b为其中两种单色光，下列说法中正确的是（    ） A．在冰晶中，a光的传播速度比b光的传播速度小 B．太阳光从空气照射在六角形冰晶表面上时，部分光线发生了全反射 C．若a、b光都能使某金属发生光电效应，则a光的遏止电压较低 D．用a、b光在相同实验条件下做双缝干涉实验，a光的条纹间距小 【答案】C 【详解】A．由题图可知，光线射入冰晶时，光的偏折程度大于光的偏折程度，则光的折射率大于光的折射率。则由可知，在冰晶中，a光的传播速度比b光的传播速度大，故A错误； B．太阳光从空气照射在六角形冰晶表面上时，是从光疏介质进入光密介质，不满足全反射的条件，所以没有光线能够发生全反射，故B错误； C．光的折射率大于光的折射率，而折射率大的光其频率也较大，故光的频率大于光的频率。由爱因斯坦的光电效应方程可知 所以若a、b光都能使某金属发生光电效应，则a光的遏止电压较低，故C正确； D．光的频率大于光的频率，由可知，光的波长小于光的波长。当用a、b光在相同实验条件下做双缝干涉实验，由可知，b光的条纹间距小，故D错误。 故选C。 38．研究光电效应规律的实验装置如图甲所示，用波长分别为、的单色光1、2照射同一阴极K，测得电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示，电子电荷量为e。下列说法正确的是（　　） A．单色光2照射阴极K后，电子逸出的初动能大小一定为eUc2 B． C．测量遏止电压Uc时，开关应该闭合到1 D．光电效应实验证实了光具有波动性 【答案】C 【详解】A．遏止电压满足 即逸出光电子的最大初动能为，并非所有电子的初动能都等于该值，故A错误； B．由光电效应方程 可知遏止电压越大，频率越大，波长越小，结合题图可得，故B错误； C．测量遏止电压时，需加反向电压使光电子做减速运动，开关应闭合到1，故C正确； D．光电效应实验证实了光具有粒子性，故D错误。 故选C。 39．（多选）如图所示，半球形均匀玻璃砖过球心的截面为，与底面垂直。由红、蓝两种单色光组成的一束细光束从点以45°入射，折射光分为、两束光。下列说法正确的是（　　） A．光为红色光 B．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压 C．、两束光从点到底面所用的时间关系为 D．光与光遇到尺寸较小的障碍物时，光衍射现象更明显 【答案】AC 【详解】A．由光路可知，光偏折程度较小，则a光折射率较小，频率较小，即a光为红色光，A正确； B．这两束光都能使某种金属发生光电效应，根据 因，则遏止电压，B错误； C．设两束光的折射角为，则，，， 联立解得 由于，可知、两束光从点到底面所用的时间关系为，C正确； D．因a光频率较小，则波长较大，则光与光遇到尺寸较小的障碍物时，a光衍射现象更明显，D错误。 故选AC。 40．（多选）如图1所示是研究光电效应的实验装置。滑动变阻器总长度为2L，a、b为滑动变阻器的两端，O点位于ab的中点。滑动变阻器电阻在ab间均匀分布。现以O点为坐标原点，Ob为正方向建立坐标轴Ox（图中未画出）。当用频率为v的单色光束照射阴极K时，移动滑片P，测得光电流i与的关系如图2所示，其中x为滑片P对应位置的坐标。图线与横轴交点的横坐标为。已知电源电动势为E、内阻不计，饱和电流为，电子的电荷量为e。下列说法正确的是（    ）    A．直流电源左端为正极 B．单位时间到达阳极A的电子个数的最大值为 C．光电子最大初动能为 D．增大照射光的强度，随之增大 【答案】AC 【详解】A．滑片P从中间O点向右移动时，产生的正向电流变大，则正向电压变大，说明电源左端电势高，即左端为正极，A正确； B．单位时间内逸出的光电子数最多时，光电流最大。设光电子数为N，最大光电流为Im，根据，又 解得，B错误； C．根据图2可知，当光电流减为0时，对应的遏止电压为 当光电子从K极逸出后，在K、A间做减速运动，根据动能定理 得，C正确； D．遏止电压与光强无关，D错误。 故选AC。 41．如图所示，△ABC是玻璃三棱镜的截面，D为AC面上的点。现让一波长λ=441nm的单色光PD沿与CA面的夹角为θ的方向从D点射入三棱镜，经AB面时恰好发生全反射，垂直BC面射出三棱镜后进入光电管，射到阴极K并发生光电效应。已知 (1)求该玻璃的折射率和cosθ的值。 (2)若光电管阴极材料的逸出功普朗克常量元电荷光速求遏止电压。（保留两位有效数字） 【详解】（1）光的传播路径如图所示 光经面发生全反射的临界角 又由 解得 单色光经AC面折射，由几何关系可知，折射角 根据折射定律可得 解得 （2）根据光电效应方程有 根据动能定理有 又 解得 【题型10 】 42．某同学设计实验研究光的折射现象，如图所示，一束复合光在O点由玻璃折射进入空气后分解为，两束单色光。根据此现象下列说法正确的是（    ） A．玻璃对光的折射率更大 B．光的波长更长 C．增大复合光的入射角，光先发生全反射现象 D．光光子能量更大 【答案】A 【详解】A．由光路图可知，光的偏折程度大于光，可知玻璃对光的折射率小于对光的折射率，故A正确； B．光的折射率大，则光的频率大，根据可知，光在真空中的波长短，故B错误； C．根据可知，因光的折射率大，发生全反射的临界角小，可知当增大复合光的入射角，光先发生全反射现象，故C错误； D．根据光子能量公式可知，光在真空中的波长短，光光子能量更大，故D错误。 故选A。 43．a、b两种光子的能量之比为，用这两种光子照射相同的金属，均发生了光电效应，逸出光电子的最大初动能分别为、，则（　　） A．a的波长是b波长的2倍 B．a照射时金属的逸出功是b照射时的2倍 C． D． 【答案】D 【详解】A．光子能量，a、b两种光子的能量之比为，所以a、b两种光子的波长之比为，故A错误； B．逸出功由金属材料决定，与入射光无关，相同金属逸出功相同，故B错误； CD．， ，又，所以，故C错误，D正确。 故选D。 44．“光帆”是一种利用太阳光照射时产生的光压来给航天器提供动力的装置。设想一颗光帆卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道平面与赤道面垂直，如图所示。太阳光看成与轨道平面垂直的平行光，垂直照射到光帆上，产生一个持续的冲量，导致轨道圆心O'与地心O不重合。已知卫星离地心的距离为r=6.4×108m，地球的半径为R=6.4×106m，地球质量为6×1024kg，卫星的质量为10kg，光帆面积为10m2。为简化起见，设太阳光是波长为λ=660nm的单色光，打在板上的光子有一半被吸收，一半被反弹。光帆吸收的光子能量可以转化为电能，转化效率为20%。设单位时间内照射在单位光帆面积上的光子能量为2000J，引力常量为，普朗克常量为，则下列说法正确的是（   ） A．卫星的轨道圆心O'正好在地球表面赤道附近 B．每秒打在光帆上的光子数为6.67×1018个 C．卫星每秒获得的电能为400J D．卫星的周期约为T=5×105s 【答案】A 【详解】AB． 单位时间内照射在单位光帆面积上的光子能量为2000J，光帆面积为10m2，每秒打在光帆上的光子数为N，有 解得每秒打在光帆上的光子数为 打在光帆的光子有一半被吸收，一半被反弹，单个光子动量为p，由动量定理 解得对光帆持续压力为 卫星的质量为m=10kg，地球质量为M=6×1024kg，如上图，光压力与地球对卫星的引力的合力提供向心力，由几何关系有 解得卫星的轨道圆心O'距地心距离，故A正确，B错误； C．打在光帆的光子有一半被吸收，一半被反弹，光帆吸收的光子能量可以转化为电能，转化效率为20%； 卫星每秒获得的电能为，故C错误； D．光压力与地球对卫星的引力的合力提供向心力，但光压力很小，故可近似为 解得卫星的周期约为T=5×106s，故D错误。 故选A。 45．（多选）关于物理学史，下列说法正确的是（　　） A．牛顿第二定律确定了物体的加速度与质量及其所受的力的关系，是牛顿运动力学的核心 B．普朗克受到爱因斯坦能量子假说启发，提出光子说，成功地解释了光电效应规律 C．美国物理学家库仑通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量，获得诺贝尔物理学奖 D．查德威克发现了中子的存在 【答案】AD 【详解】A．牛顿第二定律的内容是物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，它确定了加速度与力、质量之间的定量关系，是牛顿力学的核心规律之一，A正确； B．普朗克为了解释黑体辐射现象，提出了能量子假说，认为能量是一份一份的。而爱因斯坦受到普朗克能量子假说的启发，提出光子说，成功地解释了光电效应规律，不是普朗克提出光子说，B错误； C．密立根通过油滴实验精确测定了元电荷 e的电荷量，而不是库仑。库仑主要贡献是发现了库仑定律，C错误； D．查德威克通过实验发现了中子的存在，D正确； 故选AD。 46．（多选）彩虹是因阳光照射到空中的小水滴，发生折射、色散及反射形成的。如图所示，一束太阳光从P点射入球形水滴后，经一次反射，形成M、N两条出射光线。下列说法正确的是（    ） A．从P点射入时M光的折射角比N光的小 B．M光光子的能量比N光光子的能量小 C．N光在小水滴中传播的速度大于M光在小水滴中传播的速度 D．N光在小水滴中传播的速度小于M光在小水滴中传播的速度 【答案】AC 【详解】A．画出光线在小水滴中的光路图如图所示 从P点射入时M光的偏折程度较大，可知M光的折射角比N光的小，故A正确； B．因M光的折射率大于N光，可知M光的频率大于N光，根据可知，M光光子的能量比N光光子的能量大，故B错误； CD．光在小水滴中的速度为 可知N光在小水滴中传播的速度大于M光在小水珠中传播的速度，故C正确，D错误。 故选AC。 47．截面为半圆形的透明体水平放置，半径R=3cm，圆心为O，直径上有一点A， 圆弧最低点为B，如图所示。用某激光笔发出的红光照射A点，当激光与直径的夹角为时，经透明体折射后激光恰好从B点射出。已知激光笔的功率为5mW，产生650 nm的红光，光在真空中的传播速度 普朗克常量 求： (1)激光在透明体内的折射率； (2)该激光笔1min内发射的光子个数（保留一位有效数字）。 【详解】（1）激光在A点折射的光路图如图所示 由几何关系可知， 由折射定律有 （2）该红光的光子能量 激光笔1min内释放出来的能量 解得该激光笔1min内发射的光子个数 【题型11 】 48．根据玻尔氢原子理论，处于n能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率的光。从n能级跃迁至能级分别产生频率为v31、v32的光，从n能级跃迁至n能级产生频率为v21的光。分别表示相应能级的能量。已知普朗克常量为h，光速为c，电子电量为e。则（　　） A．频率为的光，其光子动量为 B．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其遏止电压之差为 C．频率为和的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为 D．若原子从n跃迁至n能级，入射光的频率 【答案】B 【详解】A．光子能量，光子动量，选项表达式为，符号错误，故A错误； B．根据光电效应方程，得遏止电压。同一光电装置逸出功相同，遏止电压差，代入，得，故B正确； C．双缝干涉条纹间距，，故，两种光的条纹间距差为，与选项表达式不符，故C错误； D．根据玻尔理论，原子吸收光子跃迁时，光子能量必须恰好等于能级差，即，故，并非大于该值，故D错误。 故选B。 49．美国物理学家密立根于1916年利用光电效应实验第一次测定了普朗克常量。某同学也想通过光电效应实验测定普朗克常量。实验装置如图所示，光电管金属的截止频率为，用不同频率的光照射，移动滑动变阻器的滑片P，使表的示数均刚好为零时，记录电压表的示数。当照射光的频率增大时，电压表的示数增大，已知光电子电量为，则测得普朗克常量等于（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据光电效应方程可得 根据动能定理可得 联立可得 则有 即 解得。 故选A。 50．在某光学实验室中，研究小组正在进行一项关于“金属光电效应”的实验，旨在探索不同频率光对金属表面逸出光电子的影响。实验装置如图甲所示，他们使用频率不同的单色激光照射同一块金属阴极K，测得相应的遏止电压U0，并绘制了如图乙所示的图像。已知电子电荷量为e，、U0均为已知量，则下列说法正确的是（　　） A．电源左侧应为负极 B．当入射光的频率时，逸出光电子的最大初动能为eU0 C．普朗克常量 D．增大入射光的强度，金属的逸出功会减小 【答案】B 【详解】光电效应方程： 遏止电压与最大初动能的关系： 联立得：，这是图像的函数式，斜率为，截距为。 A．要测量遏止电压，需要给光电管加反向电压（即阴极K接高电势，阳极A接低电势），使光电子减速。因此电源右侧应为负极，左侧为正极，A错误。 B．当入射光的频率时，逸出光电子的最大初动能为 由图像可知，截止频率为，因此逸出功 当时，；当时，，代入得： ，因此 当时，最大初动能，B正确。 C．由，可得，C错误。 D．金属的逸出功由金属本身的性质决定，与入射光的频率、强度均无关，D错误。 故选B。 51．（多选）先用波长为，频率为的单色可见光照射杨氏双缝干涉实验装置；再加上波长为，频率为的单色可见光照射同一杨氏双缝干涉实验装置。观察到波长为的光干涉条纹的1、2级亮纹之间原本是暗纹的位置出现了波长为的光的干涉条纹的1级亮纹，下列说法中正确的是（　　） A． B．光的光子动量大 C．以相同的入射角斜射入同一三棱镜，光的偏折角大 D．和两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，光产生光电子速率一定大 【答案】BC 【详解】A．由题可知，波长为的光的1、2级间暗纹与中央亮条纹间的距离 其中d为双缝间距，L为屏到双缝的水平距离，波长为的光的1级间亮纹与中央亮条纹间的距离 又因为 联立解得，故A错误； B．根据上述分析可得，结合可知，光的光子动量大，故B正确； C．由上述分析可知，a光的波长短，频率大，以相同的入射角斜射入同一三棱镜，光的偏折角大，故C正确； D．根据光电效应方程 可知，光子的频率越大，同等条件下，产生光电子的最大初动能越大，根据上述分析可知，a光的频率大，产生光电子的最大初速率大，但不是说所有的速率都比b光产生的光电子速率大，故D错误。 故选BC。 52．（多选）某学校兴趣小组应用如图甲所示的实验装置研究光电效应规律，用光子能量为10.34eV的光持续照射光电管的极板K，得到光电流与A、K两极间电压的关系如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．光电管K极材料的逸出功为4.54eV B．增大入射光强度，饱和电流不变 C．滑片P由图示位置向b端移动过程中光电流变小 D．当电压U=1.2V时，到达A极板的光电子的最大动能为7.0eV 【答案】AD 【详解】A．由图乙可知，遏止电压为Uc=5.8V，根据光电效应方程和动能定理可得 可得光电管K极材料的逸出功为，故A正确； B．增大入射光强度，饱和电流随着增大，故B错误； C．滑片P由图示位置向b端移动过程中，所加的电压为正向电压，光电流先变大，若达到饱和电流，则之后光电流保持不变，故C错误； D．根据动能定理可知，光电子从K板逸出时的最大初动能为 当电压U=1.2V时，根据动能定理可得 解得到达A极板的光电子的最大动能为，故D正确。 故选AD。 53．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h=6.63×10-34J·s。结合图像，求（以下所求结果均保留2位有效数字）： (1)每秒钟阴极发射的光电子数； (2)光电子飞出阴极K时的最大动能为多少焦耳； (3)该阴极材料的极限频率。 【详解】（1）每秒发射的光电子个数 （2）光电子飞出阴极K时的最大动能 （3）由光电效应方程可得 代入数据可得该阴极材料的极限频率 1．下列说法正确的是（　　） A．磁感线总是从磁铁的极出发，终止于极 B．由公式可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，则说明此处一定无磁场 C．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波 D．紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒 【答案】D 【详解】A．磁感线是闭合曲线，在磁铁外部从N极指向S极，但在磁铁内部从S极指向N极，并非总是从N极出发终止于S极，故A错误； B．由公式 定义的磁感应强度要求导线与磁场方向垂直；若导线与磁场方向平行，则 ，此时不受力但磁场存在，故B错误； C．黑体吸收所有入射电磁波，但会向外辐射电磁波（如黑体辐射），故C错误； D．紫外线波长范围（10-400 nm）比可见光紫光波长（约380-450 nm）更短，且具有灭菌消毒作用，故D正确。 故选D。 2．如图所示，S是一功率为5W的点光源，向空间各个方向均匀发射波长约为600nm的光子，在距离光源处，与连线垂直的方向上，每平方厘米每秒通过的光子数约为（已知光在真空中的传播速度，普朗克常量，）（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由可知发出光子的频率，每个光子的能量 则光源1s内释放的光子数 所以在距离光源处，与连线垂直的方向上单位面积（1平方米）上每秒通过的光子数 每平方厘米每秒通过的光子数约为 解得 故选B。 3．某班物理兴趣小组在实验室为了研究光的性质，让、两种单色光组成的复色光由边垂直射入玻璃砖内，其光路图如图所示，从边射出时只有一条光线，从边射出时有两条光线，分别为、。已知光的频率小于光的频率。下列说法正确的是（　　） A．从边射出的为光 B．为光、为光 C．用同一装置做双缝干涉实验，光比光的干涉条纹宽 D．若光能使某金属发生光电效应，则光不可以使该金属发生光电效应 【答案】A 【详解】A．由于光的频率小于光的频率，则光的折射率小于光的折射率，由临界角公式 可知，光的临界角大于光的临界角，光在边上发生全反射，光发生折射和反射，故从边射出的为光，故A正确； B．光的折射角小于光的折射角，光的折射率大于光的折射率，为光、为光，故 B错误； C．由于光的频率小于光的频率，则光的波长大于光的波长，由公式 可知光比光的干涉条纹宽，故C错误； D．由于光的频率小于光的频率，则若光能使某金属发生光电效应，则光也可以使该金属发生光电效应，故 D错误。 故选A。 4．如图所示，当彗星运动到A处，部分尘埃粒子被释放出来，它们不再沿着彗星运行轨道运动，一种观点认为太阳光产生的辐射压强把它们沿径向向外推开，假设尘埃粒子都是实心球体，并且它们所截取的太阳光全都被吸收，如果探测发现，半径为的尘埃粒子的运动路径为图中b所示，Ab为直线，Aa、Ac为曲线。假设太阳的辐射功率恒定不变，A处小范围内太阳风等其它力的作用可忽略不计，则下列说法错误的是（   ） A．半径的大小与尘埃粒子离太阳的距离无关 B．沿Aa路径运动的尘埃粒子半径大于 C．沿Ac路径运动的尘埃粒子半径大于 D．沿Ab路径运动的尘埃粒子所受太阳的引力等于太阳光对它的辐射压力 【答案】B 【详解】D．依题意，沿Ab路径运动的尘埃粒子受力平衡，所受太阳的引力等于太阳光对它的辐射压力。故D正确，与题意不符； ABC．设半径为R0的粒子运动到距离太阳r处时，时间内接受到的太阳光能量为 时间内接受到的光的动量为 设粒子受到的辐射压力为，根据动量定理有 解得 设尘埃粒子的密度为，该粒子的质量为 该粒子运动到距离太阳r处时所受的引力为 解得 运动路径Ab为直线的尘埃粒子受力平衡，即 由上式可见，二者的比值与尘埃粒子到太阳的距离r无关，也与速度大小无关，仅由尘埃粒子的半径决定。由于Ac路径向内弯曲，说明 即该尘埃粒子的半径 由于Aa路径向外弯曲，说明 即该尘埃粒子的半径 故AC正确，与题意不符；B错误，与题意相符。 本题选错误的，故选B。 5．图甲为某种光电烟雾探测器装置示意图，光源S发出频率为的光束，当有烟雾进入该探测器时，光束会被烟雾散射进入光电管C，当光照射到光电管中的金属钠表面时会产生光电子，进而在光电管中形成光电流，当光电流大于某临界值时，便会触发报警系统报警。用如图乙所示的电路（光电管K极是金属钠）研究光电效应规律，得到钠的遏止电压与入射光频率之间的关系，如图丙所示，元电荷为e。下列说法不正确的是（　　） A．由图丙知，普朗克常量 B．由图丙知，金属钠的逸出功为 C．图甲中，光源S发出的光越强，探测器的灵敏度就越高，光电子的最大初动能就不变 D．图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，探测器的灵敏度就越高 【答案】D 【详解】A．由光电效应方程和动能定理可知，在光电管加反向电压时 整理可得 可知钠的遏止电压与入射光频率的图像斜率 解得 A正确，不符合题意； B．由光电效应方程，可知当时，对应的光照频率是极限频率，由图丙可得 则有金属钠的逸出功为 B正确，不符合题意； C．图甲中，在光源频率不变的条件下，光源S发出的光越强，在相同时间内，相同烟雾浓度下散射到光电管上的光电子数越多，产生光电流越大，即探测器的灵敏度就越高，但光电子的最大初动能不变，C正确，不符合题意； D．图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，则从光电管射出的光电子的最大初动能就越小，探测器的灵敏度就越低，D错误，符合题意。 故选D。 6．（多选）激光束可视为大量同向动量的粒子流，当其照射到介质小球时，除发生反射、折射和吸收外，还会对物体施加作用力（如光镊效应）。如图，一束激光从点分出两细光束①和②，入射时与球心的夹角均为，经折射后出射方向均与连线平行。已知小球折射率大于周围介质，忽略反射和吸收，试通过折射、动量变化分析两束光对小球产生的合力情况（　　） A．若光束①和②强度相同，两光束因折射对小球产生的作用力水平向左 B．若光束①比②的强度小，两光束因折射对小球的作用力的方向指向左上方 C．若只增大激光的频率，则光对小球的作用一定变大 D．若激光束不变，只增大小球的半径，光对小球的作用会变小 【答案】AD 【详解】A．仅考虑光的折射，设时间内每束光穿过小球的粒子数为n，每个粒子动量的大小为p，这些粒子进入小球前的总动量为 从小球出射时的总动量为 的方向均沿SO向右。根据动量定理 可知，小球对这些粒子的作用力F的方向沿SO向右；根据牛顿第三定律，两光束对小球的合力的方向沿SO向左，故A正确； B．若光束①比②的强度小，可知时间内②束光穿过小球的粒子数比①束光的粒子数多，这些粒子进入小球前竖直方向总动量（方向竖直向下） 从小球出射时竖直方向总动量 根据定理定理可知 小球对这些粒子竖直方向的作用力竖直向上，根据牛顿第三定律，两光束对小球的竖直方向的作用力竖直向下；由A选项可知，两光束对小球的水平方向的作用力的方向沿SO向左，平行四边形定则可知两光束因折射对小球的作用力的方向指向左下方，故B错误； C．若只增大激光的频率，即增大光子动量，由于不知道光束①、②的强度大小关系，则光对小球的作用力不一定增大，故C错误； D．当小球半径增大，更多光线进入球内，在各方向发生折射。由于激光束方向不变，进出的光线在小球内的折射趋于对称，使动量变化方向趋于均衡，左右分力更容易相互抵消，导致小球所受合力减小。故D正确。 故选AD。 7．（多选）如图所示，真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为λ1和λ2）制成，板的面积均为S，板间距离为d。现用波长为λ（λ1<λ<λ2）的激光持续照射两板内表面，则（　　） A．稳定后铂板带负电，钾板带正电 B．电容器最终带电量Q正比于 C．保持入射激光波长不变，增大入射激光的强度，板间电压将增大 D．改用λ0 （λ1<λ0<λ）激光照射，板间电压将增大 【答案】AD 【详解】A．根据题意，由公式 可知，波长越大，频率越小，现用波长为λ（λ1<λ<λ2）的单色光持续照射两板内表面时，只能使钾金属板发生光电效应，钾金属板失去电子成为电容器的正极板，光电子运动到铂金属板上后使铂金属板成为电容器的负极板，故A正确； BC．根据光电效应方程有 又有 光电子不断从钾金属板中飞出到铂金属板上，两金属板间电压逐渐增大，且使光电子做减速运动，当增大到一定程度，光电子不能到达铂金属板，即到达铂金属板时速度恰好减小到零，此时，两极板间的电压为U，极板的带电量最大为Q，则有 根据平行板电容器的决定式 可知，真空中平行板电容器的电容 根据电容器的定义式 可得，极板上的带电量为 联立可得 电容器最终带电量Q正比于 ，板间电压与入射激光的强度无关，故BC错误； D．根据 改用λ0 （λ1<λ0<λ）激光照射，板间电压将增大，故D正确。 故选AD。 8．（多选）如图所示是利用光电管研究光电效应的实验原理图，用一定强度的某频率的可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则（　　） A．若将滑动变阻器的滑动触头置于b端，电流表中一定有电流通过 B．若改用紫外线照射阴极K，电流表中一定有电流通过 C．若将电源反接，光电管中可能有电流通过 D．若减小可见光的光照强度，电流表中一定无电流通过 【答案】ABC 【详解】A．将滑动变阻器的滑动触头置于b端，光电管两端电压增大，电流表中一定有电流通过，选项A正确； B．改用紫外线照射阴极K，入射光频率增大，光子能量增大，光电子的最大初动能增大，电流表中一定有电流通过，选项B正确； C．用某频率的可见光照射光电管的阴极K，光电子从阴极K射出，具有的最大初动能，若将电源反接,且光电子最大初动能满足，则光电子仍可到达A，光电管中仍可能有电流通过，选项C正确； D．光电管中场强的方向是由A到K，光电子出射后被加速，所以电流表中有电流通过，若只减小可见光的光照强度，仍有光电子从阴极K射出，电流表中一定有电流通过，选项D错误。 故选ABC。 9．（多选）对于甲和乙两种金属，其遏制电压与入射光频率v的关系，如图所示，用h和e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则（　　） A．两图线的斜率均为h B．甲的逸出功为，乙的逸出功为 C．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射乙的入射光频率较高 D．若要两种金属都发生光电效应，照射乙的入射光强度必须大于照射甲的入射光强度 【答案】BC 【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程有 遏止电压与最大初动能的关系为 可得 可知两图线的斜率均为，故A错误； B．设甲、乙的逸出功分别为、，由 可知 求得 故B正确； C．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，设照射到甲、乙的入射光频率分别为、，根据以上分析有 可得 因为、则 综上可得 故C正确； D．金属能否发生光电效应与入射光强度无关，与入射光的频率有关，故D错误。 故选BC。 10．如图所示，Ⅰ区两块足够大平行金属板竖直正对放置，板接地，板电势为，板中心有一小孔；Ⅱ区为一水平通道，两端各有小孔和，通道内充满竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度大小为，磁感应强度大小为；Ⅲ区为磁场区，竖直边界右侧充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可调，一长为收集板水平放置在图中位置，、、、均位于同一水平线上。现用频率为ν的单色光照射截止频率为的金属板，有电子从板逸出，电子的质量为，电荷量为。不计电子重力及电子间的相互作用，电子打在收集板上被吸收且被即时导走。 (1)求从射出电子的动能的范围； (2)从射出的电子分布在一顶角为的圆锥内，求； (3)若进入水平通道后，只有做直线运动的电子才能通过进入Ⅲ区，单位时间内进入Ⅲ区的电子数为，讨论电子束对收集板垂直冲击力大小与磁感应强度大小的关系。 【详解】（1）电子从金属板a逃逸出来，具有的动能在范围在0和最大初动能之间，即 电子在Ⅰ区域电场力做正功，两极板之间的电势差为φ，根据动能定理，有 解得 （2）在O1位置角度最大，则电子以最大初动能平行于金属板a逃逸出来，到达O1位置时，在竖直方向，有 在水平方向，有 根据牛顿第二定律，有 根据几何关系，有 联立解得 （3）做直线运动通过水平通道，有 解得 在Ⅲ区，电子受到的洛伦兹力提供向心力，有 电子恰打在收集板点时，如下图有 联立解得 电子恰打在收集板点时，如上图有 解得 联立解得 ①当时， ②当时， ③当时，如下图所示，有 根据动量定理，有 联立解得 11．真空中一对半径均为R1的圆形金属板M、N圆心正对平行放置，两板距离为d，N板中心镀有一层半径为R2的圆形锌金属薄膜。N板受到波长为λ的紫外线持续照射，锌薄膜表面有大量方向各异的电子逸出。现将两金属板M、N与两端电压UMN可调的电源、灵敏电流计G连接成如图所示的电路。实验发现，当时，电流计示数恰好为零。已知电子的质量为m，电荷量为e，普朗克常数为h。 (1)求锌的逸出功W； (2)当UMN≥U2时，电流计示数始终为恒定值，求U2的值。 【详解】（1）当时，电流计示数恰好为零，有 得锌的逸出功 （2）当UMN≥U2时，电流计示数始终为恒定值，即达到了饱和光电流，也就是所有从锌薄膜表面逸出的电子都到达金属板M，电子的最大初动能为 又 只要以沿平行于N板方向由圆形锌金属薄膜边缘逸出的电子能到达M板，则所有电子都能到达M板，该电子恰好到达M板对应的即等于，根据类平抛运动知识有， 又， 联立解得 12．如图所示为一研究导体棒在磁场中运动的装置。两平行光滑金属轨道倾角为30°，导轨间距。导轨上端通过单刀双掷开关可以分别与1、2相连，其中1连接光电管，2连接一个电容的电容器。两平行导轨间存在着垂直于轨道平面向上的矩形有界匀强磁场，磁感应强度，矩形磁场区域长度。现利用光电管把光信号转换为电信号，A和K分别是光电管的阳极和阴极，电源电压为U。用发光功率为P的激光器发出频率为的光全部照射在K上，开关与1接通，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为。普朗克常量为h，电子电荷量的绝对值为e。初始时导体棒恰好能静止在磁场上边缘D处，导体棒垂直导轨放置，各处电阻均不计，重力加速度。求： (1)光电子到达A时的最大动能；（答案用字母表示） (2)假设每个入射的光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，且光电流已达到饱和值，激光器发光功率，，，，求导体棒的质量m； (3)把开关快速搬到位置2，导体棒向下运动，在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，求导体棒运动到E处时的速度大小。（导体棒的质量以（2）中结果计算） 【详解】（1）根据光电效应方程可知 逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理 联立解得 （2）每秒钟到达K极的光子数量为n，则 每秒钟逸出电子个数为n个，则回路的电流强度 得 由平衡条件知，初始时刻 解得 （3）开关拨向2后，导体棒开始在磁场中运动，当速度为v时，由牛顿运动定律得 由满足 ，， 联立代入数据可解得 所以从D到E处做匀加速运动= 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 光电效应与黑体辐射理论 【全国通用】 目录 第一部分 培优专练 【题型1 黑体与黑体辐射】 2 【题型2 能量子】 2 【题型3 光电效应现象及其解释】 4 【题型4 光电效应的极限频率】 6 【题型5 光电流及其影响因素】 9 【题型6 光电子的最大初动能】 10 【题型7 康普顿效应的现象及其解释】 12 【题型8 光子的动量及其公式】 13 【题型9 遏止电压的本质及其决定因素】 15 【题型10 爱因斯坦光子说】 18 第二部分 压轴突破 【题型1 】 1．下列有关物理学史和物理定律，说法正确的是（　　） A．爱因斯坦通过提出的能量子假说，很好地解释了黑体辐射规律 B．黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍 C．麦克斯韦建立了电磁场理论，并用实验捕捉到了电磁波 D．超高压带电工作的工人在工作时必须穿戴由绝缘体制成的工作服 2．如图所示是利用位移传感器测速度的装置，发射器A固定在被测的运动物体上，接收器B固定在桌面上。测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲。从B接收到红外线脉冲开始计时，到接收到超声波脉冲时停止计时，根据两者时间差确定A与B间距离。则下列说法正确的是（　　） A．B接收的超声波与A发出的超声波频率相等 B．超声波是纵波，能发生偏振现象 C．红外线与超声波均能在真空中传播 D．一切物体均在辐射红外线 3．（多选）如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　） A．T1>T2 B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 C．普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律 D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体 【题型2 】 4．黑洞是一类特殊的天体，质量极大，引力极强，在它附近（黑洞视界）范围内，连光也不能逃逸，并伴随着很多新奇的物理现象。传统上认为，黑洞“有进无出”，任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来，但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析，认为黑洞也在向外发出热辐射，此即著名的“霍金辐射”，因此可以定义一个“黑洞温度”“T”。其中T为“黑洞”的温度，h为普朗克常量，c为真空中的光速，G为万有引力常量，M为黑洞的质量。K是一个有重要物理意义的常量，叫做“玻尔兹曼常量”。以下几个选项中能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是（　　） A． B． C． D． 5．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为，光速为，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（　　） A． B． C． D． 6．铭记伟大历史胜利，凝聚正义和平力量。9月3日上午，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会在北京天安门广场隆重举行。如图为阅兵式上展示的激光武器，常见激光的频率为Hz至，借助已经公开OW5-50A激光武器推测，此激光武器功率可达50千瓦级。已知，根据所学知识估算该激光武器每秒可射出的光子数的数量级约为多少（　　） A． B． C． D． 7．（多选）北京时间2025年10月7日，瑞典皇家科学院宣布将该年度诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克（JohnClarke）、米歇尔·H·德沃雷特（MichelH。 Devoret）和约翰·M·马蒂尼斯（JohnM。 Martinis）三位科学家。他们获奖的理由是“发现电路中的宏观量子力学隧穿效应和能量量子化”，其实验证明量子特性能在可置于掌心的宏观系统中具象呈现，该成果为量子密码学、量子计算机等下一代量子技术开辟了全新路径。在物理学发展的长河中，很多科学家做出了卓越的贡献，下列说法中正确的是（　　） A．爱因斯坦认为微观粒子的能量是量子化的，最小的能量子称为光子，利用光子成功解释了光电效应现象 B．牛顿“月地检验”。他比较的是月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度 C．伽利略首先建立了平均速度，瞬时速度以及加速度的概念 D．法拉第首先提出了电场的概念，并引入了电场线来形象地描述电场 8．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．图甲是表示一定质量理想气体不同温度下的等温线，图中 B．图乙是黑体辐射的实验规律，图中 C．图丙是分子运动速率分布曲线，图中 D．图丁是闭合电路中电源输出功率与外电阻的关系，当时，电源效率最大 【题型3 】 9．2025年2月8日，我国大科学装置——江门中微子实验开始液体闪烁体灌注。利用光电倍增管探测中微子被液体“俘获”时产生的闪烁光，并将光信号转换为电信号输出。如图为光电倍增管的原理图，在阴极K、各倍增电极和阳极A间加上电压，使阴极K、各倍增电极到阳极A的电势依次升高。当频率为v的入射光照射到阴极K上时，从K上有光电子逸出，光电子的最大初速率为，阴极K和第一倍增极间的加速电压为U，电子加速后以较大的动能撞击到电极上，从上激发出更多电子，之后激发的电子数逐级倍增，最后阳极A收集到数倍于阴极K的电子数。已知电子电荷量为e，质量为m，普朗克常量为h。下列说法正确的是（　　） A．该光电倍增管适用于各种频率的光 B．仅增大该入射光光强不影响阳极A单位时间内收集到的电子数 C．阴极材料的逸出功为 D．光电子到达第一倍增极的最小动能为 10．如图为一个光电烟雾探测器，光源S发出一束波长为的红外线，当有烟雾进入探测器时，来自光源S的红外线会被烟雾散射进入光电管C，当红外线射到光电管中的金属表面时发生光电效应，光电流大于时，便会触发报警系统。已知元电荷，光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（    ） A．光电流的大小与光照强度无关 B．该金属的极限频率大于Hz C．若光源单位时间发出相同数量光子的可见光，则该装置将会失去报警功能 D．若射向光电管C的光子中有10％会产生光电子，当报警器报警时，每秒射向该金属表面的光子数最少为个 11．如图所示，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，下列说法正确的是（　　） A．A光一个光子的能量小于B光一个光子的能量 B．A光的折射率大于B光的折射率 C．实验条件完全相同的情况下做双缝干涉实验，B光比A光条纹间距大 D．若用B光照射某种金属时能发生光电效应现象，则用A光照射该金属也一定能发生光电效应现象 12．（多选）大量处于 n=3能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，用这些光分别照射在如图甲所示的光电管的阴极K上，测得3条图线，如图乙所示。已知氢原子的部分能级图如图丙所示，则下列说法正确的是 （    ） A．将图甲中滑动变阻器的滑片P 向右移，则到达A极的光电子的动能将增大 B．随着图甲中滑动变阻器的滑片P 向右缓慢移动，电流表中的电流示数一定逐渐增大 C．用图乙中的c光工作的光学显微镜分辨率最高 D．由图乙可知a、b、c三种光的波长关系 13．（多选）如图甲所示，在平静的水面下深处有一个点光源，它发出的两种不同颜色的光和光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由、两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为环状区域，且为光的颜色（见图乙）。以下说法正确的是（　　） A．在同一装置的双缝干涉实验中，光条纹间距比光宽 B．两种光照射某种金属，若光能产生光电效应，则光一定能产生光电效应 C．由点光源垂直水面发出的光，光在水中的传播时间比光长 D．若在玻璃中传播，光的波长比光小 【题型4 】 14．如图所示为红外线光感式烟雾报警器的原理图，烟雾报警器光源发出红外线（3.0×1014 Hz~3.5×1014 Hz），在没有烟雾时，红外线沿直线传播（如图中虚线所示）；有烟雾时，红外线会散射到光电管中。当烟雾浓度增大时，报警系统中的电流随之增大，达到限定值即引发报警。已知可见光频率范围为3.8×1014 Hz~7.5×1014 Hz，关于该光电报警系统，下列说法正确的是（　　） A．阴极金属的极限频率大于3.5×1014 Hz B．若光源换成可见光，则报警器会一直报警 C．若不小心把电源反接，在浓烟中报警器也有可能报警 D．光源采用红外线的原因，是因为红外线的波长比可见光的波长更短 15．实验小组探究某金属的光电效应规律，测得遏止电压与入射光频率的关系如图所示。已知普朗克常量为h，下列说法正确的是（　　） A．该金属的逸出功为 B．增大入射光强度，也随之增大 C．光电子最大初动能与入射光频率成正比 D．只要照射时间足够长，任意频率的入射光均能使电子逸出 16．某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与频率的关系图线如图甲所示，当采用绿色强光、绿色弱光、紫色弱光三种光照射同一光电管时，得到的光电流与电压的关系如图乙所示。已知电子的电荷量为e，结合图中数据可知（　　） A．光电管的K极材料的逸出功为 B．普朗克常量 C．a光为紫色弱光 D．c光为绿色强光 17．（多选）从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压与入射光的频率的关系，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图甲所示的装置进行实验，得到了某金属的图像如图乙所示。已知电子的电荷量为，下列说法正确的是（　　） A．该金属的截止频率约为 B．该金属的截止频率约为 C．该图像的斜率为普朗克常量 D．这种金属的逸出功约为1.79eV 18．（多选）有一半径为的玻璃半球体，其底面水平，球心为点，AO为与底面垂直的半径，在OB中点放置一点光源，可发出由M和N两种单色光组成的复色光。P为一贴近半球面放置的、与底面平行的光屏。已知该种玻璃对M光的折射率为，对N光的折射率为，从点出射的M光在玻璃中传播的时间与其从点到达光屏的时间相同，则（　　） A．点到光屏的垂直距离为 B．在半球面上存在部分区域仅有M光出射 C．用同一双缝干涉装置进行实验，M光条纹间距比N光宽 D．若使用N光照射锌板，可放出光电子，则使用M光照射相同锌板，也一定能放出光电子 19．已知某种金属的逸出功为3.315eV，现用光照射该金属表面使其发生光电效应，普朗克常量，电子电荷量，求： (1)某种金属的截止频率； (2)若用10eV的光子照射该种金属，逸出的光电子的最大初动能为多少？（以eV为单位） 【题型5 】 20．如图甲所示为研究光电效应的实验装置，用频率为的单色光照射光电管的阴极，得到光电流与光电管两端电压的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为，普朗克常量为，下列说法正确的是（　　） A．测量饱和电流时，应将开关接1 B．测量遏止电压时，应将开关接2 C．只增大光照强度时，图乙中的值不会增大 D．阴极所用材料的逸出功为 21．关于下列四幅插图说法正确的是（　　） A．图甲时刻线圈的自感电动势正在增大 B．图乙中滑动变阻器触头向右移动时，微安表示数一定增大 C．图丙两根玻璃管中分别是水和水银，则在左侧玻璃管中的是水银 D．图丁为日光灯启动器的双金属片，是利用两种金属的热膨胀系数不同来工作的 22．（多选）太阳能电池应用了光电效应原理，其简化结构如图所示。太阳光穿过顶层N型硅并抵达PN结区域,光子被吸收后激发出自由电子，这些电子在PN结内建电场作用下被推向N型硅区域，接通外部电路后即可对外供电。已知该太阳能电池材料的极限频率为 ，普朗克常量为 ，光速为 ，则（　　） A．增大入射光的波长，太阳能电池的光电流变大 B．太阳能电池工作时，通过灯泡的电流方向为从A到 C．入射光的波长小于时，太阳能电池可以对外供电 D．入射光的频率为时，逸出电子的最大初动能为 【题型6 】 23．分别用波长为2和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，h为普朗克常量，c为真空中的光速，则此金属板的逸出功为（　　） A． B． C． D． 24．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。图甲是光电效应实验装置示意图，图乙是研究光电效应电路中a、b两束入射光照射同种金属时产生的光电流与电压的关系图像，图丙是P、Q两种金属的光电子最大初动能与入射光频率的关系图像，图丁是某种金属的遏止电压与入射光频率之间的关系图像。下列说法正确的是（　　） A．在图甲实验中，改用红外线照射锌板验电器指针也会张开 B．由图乙可知，a光的频率等于b光 C．由图丙可知，金属P的逸出功大于金属Q的逸出功 D．由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量h 25．用频率为的单色光照射某金属表面，发生光电效应，测得光电子的最大初动能为；改用频率为的单色光照射同一金属，测得光电子的最大初动能为。已知普朗克常量为，下列说法正确的是（　　） A．该金属的截止频率为 B．增大频率为的单色光的强度，光电子的最大初动能会增大 C．若，则 D．遏止电压与的关系满足 26．（多选）某种金属材料发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像如图所示已知电子所带的电荷量大小为，则下列说法正确的是（　　） A．普朗克常量为 B．该金属的逸出功为 C．当入射光的频率为时，遏止电压为 D．当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能为 27．（多选）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。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（　　） A．M、N间距离增大时电场力对电子做功也增大 B．逸出的电子到达N时的最大动能 C．若增加此紫外线照射的强度，单位时间逸出的光电子数增多 D．若增加此紫外线照射的强度，逸出的光电子最大初动能增大 28．如图为某同学设计的光电效应研究装置，A、B为金属板，频率为的单色光照射到板A上发生光电效应，经A、B间的电场加速后，部分粒子从小孔a进入图中虚线所示的圆形匀强磁场区域，圆形匀强磁场半径为R，磁场区域的下方有一粒子选择及接收装置P。在磁场圆心O的正下方，与垂直，接收板与垂直。光电子经过电场加速后能从a孔以不同的角度进入磁场，已知元电荷为e，电子的质量为m，间的加速电压为，只有速度方向垂直接收板的粒子才能通过粒子选择器，其它粒子被粒子选择器吸收并立即导入大地，通过选择器的粒子最终打在接收板上，被接收板吸收并立即导入大地。重力忽略不计，不考虑粒子之间的相互作用力，不考虑缓慢变化的磁场产生的电场，只考虑纸面内运动的电子，普朗克常量为h。 (1)磁感应强度时，某光电子从A板离开时的速度为0，求该电子经过a进入磁场后做圆周运动的半径； (2)粒子从a孔进入时速度与角度范围，求粒子接收器上接收到粒子的长度L； (3)磁感应强度由缓慢增大到时，接收器上恰好不能再接收到粒子，求金属板A的逸出功； (4)当时，粒子接收器上受到的粒子撞击的作用力大小为F，求单位时间内接收板上接收到的粒子数n。 【题型7 】 29．动量守恒定律和能量守恒定律不仅适用于宏观物理过程，也适用于微观领域，是解释自然现象的重要规律。在研究石墨对射线的散射时，发现在散射的射线中，有波长与入射波长不同的成分，这个现象称为康普顿效应。科学家用光子与静止（或低速）电子碰撞的模型成功解释了这种效应。逆康普顿效应可看作光子与高速运动电子碰撞的过程，其动量和能量转移的方向与康普顿效应相反。下列说法正确的是（　　） A．康普顿效应中，散射光的波长与散射角无关 B．光子与静止的电子作用可能发生逆康普顿效应 C．光子与高速电子作用后波长变大 D．可见光与高速电子作用后可能产生射线 30．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，关于散射光子的频率，下列说法正确的是（　　） A．散射前后光子的频率变大 B．散射前后光子的频率变小 C．散射前后光子的频率不变 D．条件不足，无法判断 31．（多选）频率为v的光子，具有的能量为hν，动量为，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是（　　） A．光子改变原来的运动方向，传播速度变小 B．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大 C．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长大于入射光子的波长 D．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率 【题型8 】 32．如图所示，复色光a从空气射向水晶球，在球内分成b、c两束单色光，则（　　） A．b的光子能量比c的小 B．b的光子动量比c的大 C．b光在水晶球中的传播速度比c光的小 D．通过同一双缝干涉装置时，b光的相邻亮条纹间距比c光的小 33．激光减速是一种用激光对热运动的原子进行“刹车”，将其冷却到极低温度的技术。如图甲，一质量为m的原子和波长为λ0的激光束发生正碰，原子吸收光子后，从低能级跃迁到激发态，然后随机向各个方向自发辐射出光子（如图乙，对原子动量的影响忽略不计），落回低能级。根据多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。已知该原子平均每秒吸收n个光子，忽略原子质量的变化，普朗克常量为h，下列说法不正确的是（　　） A．为使原子减速，所用激光的频率应小于原子的固有频率 B．原子每吸收一个光子后，其速度的变化量逐渐变小 C．单个光子的动量大小为 D．该原子减速的加速度大小为 34．（多选）康普顿的学生中国科学家吴有训测试多种较轻物质对X射线散射证实了康普顿效应。如图所示，在真空中，入射波长为的光子与静止的电子发生碰撞，碰后光子传播方向与入射方向夹角为，碰后电子运动方向与光子入射方向夹角也为，普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ） A．康普顿效应说明光具有波动性 B．碰撞后光子的波长为 C．碰撞后电子的动量为 D．碰撞后光子的速度小于 35．现代科学研究表明，光既具有波动性，又具有粒子性。某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，若已知光速为c，普朗克常量为h，求： (1)光子的能量； (2)光子的动量； (3)激光器每秒发射的光子数。 【题型9 】 36．用甲、乙两束不同的单色光，分别照射同一光电管得到两条光电流I与电压U之间的关系曲线，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．甲光照射时产生的光电子的最大初动能更大 B．在水中，甲光的频率比乙光的频率大 C．在水中，甲光的传播速度比乙光的传播速度大 D．照射同一狭缝装置，乙光的衍射现象更明显 37．如图为太阳光穿过六角形冰晶分解成单色光的示意图，a、b为其中两种单色光，下列说法中正确的是（    ） A．在冰晶中，a光的传播速度比b光的传播速度小 B．太阳光从空气照射在六角形冰晶表面上时，部分光线发生了全反射 C．若a、b光都能使某金属发生光电效应，则a光的遏止电压较低 D．用a、b光在相同实验条件下做双缝干涉实验，a光的条纹间距小 38．研究光电效应规律的实验装置如图甲所示，用波长分别为、的单色光1、2照射同一阴极K，测得电流表示数I与电压表示数U的关系如图乙所示，电子电荷量为e。下列说法正确的是（　　） A．单色光2照射阴极K后，电子逸出的初动能大小一定为eUc2 B． C．测量遏止电压Uc时，开关应该闭合到1 D．光电效应实验证实了光具有波动性 39．（多选）如图所示，半球形均匀玻璃砖过球心的截面为，与底面垂直。由红、蓝两种单色光组成的一束细光束从点以45°入射，折射光分为、两束光。下列说法正确的是（　　） A．光为红色光 B．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压 C．、两束光从点到底面所用的时间关系为 D．光与光遇到尺寸较小的障碍物时，光衍射现象更明显 40．（多选）如图1所示是研究光电效应的实验装置。滑动变阻器总长度为2L，a、b为滑动变阻器的两端，O点位于ab的中点。滑动变阻器电阻在ab间均匀分布。现以O点为坐标原点，Ob为正方向建立坐标轴Ox（图中未画出）。当用频率为v的单色光束照射阴极K时，移动滑片P，测得光电流i与的关系如图2所示，其中x为滑片P对应位置的坐标。图线与横轴交点的横坐标为。已知电源电动势为E、内阻不计，饱和电流为，电子的电荷量为e。下列说法正确的是（    ）    A．直流电源左端为正极 B．单位时间到达阳极A的电子个数的最大值为 C．光电子最大初动能为 D．增大照射光的强度，随之增大 41．如图所示，△ABC是玻璃三棱镜的截面，D为AC面上的点。现让一波长λ=441nm的单色光PD沿与CA面的夹角为θ的方向从D点射入三棱镜，经AB面时恰好发生全反射，垂直BC面射出三棱镜后进入光电管，射到阴极K并发生光电效应。已知 (1)求该玻璃的折射率和cosθ的值。 (2)若光电管阴极材料的逸出功普朗克常量元电荷光速求遏止电压。（保留两位有效数字） 【题型10 】 42．某同学设计实验研究光的折射现象，如图所示，一束复合光在O点由玻璃折射进入空气后分解为，两束单色光。根据此现象下列说法正确的是（    ） A．玻璃对光的折射率更大 B．光的波长更长 C．增大复合光的入射角，光先发生全反射现象 D．光光子能量更大 43．a、b两种光子的能量之比为，用这两种光子照射相同的金属，均发生了光电效应，逸出光电子的最大初动能分别为、，则（　　） A．a的波长是b波长的2倍 B．a照射时金属的逸出功是b照射时的2倍 C． D． 44．“光帆”是一种利用太阳光照射时产生的光压来给航天器提供动力的装置。设想一颗光帆卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道平面与赤道面垂直，如图所示。太阳光看成与轨道平面垂直的平行光，垂直照射到光帆上，产生一个持续的冲量，导致轨道圆心O'与地心O不重合。已知卫星离地心的距离为r=6.4×108m，地球的半径为R=6.4×106m，地球质量为6×1024kg，卫星的质量为10kg，光帆面积为10m2。为简化起见，设太阳光是波长为λ=660nm的单色光，打在板上的光子有一半被吸收，一半被反弹。光帆吸收的光子能量可以转化为电能，转化效率为20%。设单位时间内照射在单位光帆面积上的光子能量为2000J，引力常量为，普朗克常量为，则下列说法正确的是（   ） A．卫星的轨道圆心O'正好在地球表面赤道附近 B．每秒打在光帆上的光子数为6.67×1018个 C．卫星每秒获得的电能为400J D．卫星的周期约为T=5×105s 45．（多选）关于物理学史，下列说法正确的是（　　） A．牛顿第二定律确定了物体的加速度与质量及其所受的力的关系，是牛顿运动力学的核心 B．普朗克受到爱因斯坦能量子假说启发，提出光子说，成功地解释了光电效应规律 C．美国物理学家库仑通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量，获得诺贝尔物理学奖 D．查德威克发现了中子的存在 46．（多选）彩虹是因阳光照射到空中的小水滴，发生折射、色散及反射形成的。如图所示，一束太阳光从P点射入球形水滴后，经一次反射，形成M、N两条出射光线。下列说法正确的是（    ） A．从P点射入时M光的折射角比N光的小 B．M光光子的能量比N光光子的能量小 C．N光在小水滴中传播的速度大于M光在小水滴中传播的速度 D．N光在小水滴中传播的速度小于M光在小水滴中传播的速度 47．截面为半圆形的透明体水平放置，半径R=3cm，圆心为O，直径上有一点A， 圆弧最低点为B，如图所示。用某激光笔发出的红光照射A点，当激光与直径的夹角为时，经透明体折射后激光恰好从B点射出。已知激光笔的功率为5mW，产生650 nm的红光，光在真空中的传播速度 普朗克常量 求： (1)激光在透明体内的折射率； (2)该激光笔1min内发射的光子个数（保留一位有效数字）。 【题型11 】 48．根据玻尔氢原子理论，处于n能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率的光。从n能级跃迁至能级分别产生频率为v31、v32的光，从n能级跃迁至n能级产生频率为v21的光。分别表示相应能级的能量。已知普朗克常量为h，光速为c，电子电量为e。则（　　） A．频率为的光，其光子动量为 B．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其遏止电压之差为 C．频率为和的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为 D．若原子从n跃迁至n能级，入射光的频率 49．美国物理学家密立根于1916年利用光电效应实验第一次测定了普朗克常量。某同学也想通过光电效应实验测定普朗克常量。实验装置如图所示，光电管金属的截止频率为，用不同频率的光照射，移动滑动变阻器的滑片P，使表的示数均刚好为零时，记录电压表的示数。当照射光的频率增大时，电压表的示数增大，已知光电子电量为，则测得普朗克常量等于（　　） A． B． C． D． 50．在某光学实验室中，研究小组正在进行一项关于“金属光电效应”的实验，旨在探索不同频率光对金属表面逸出光电子的影响。实验装置如图甲所示，他们使用频率不同的单色激光照射同一块金属阴极K，测得相应的遏止电压U0，并绘制了如图乙所示的图像。已知电子电荷量为e，、U0均为已知量，则下列说法正确的是（　　） A．电源左侧应为负极 B．当入射光的频率时，逸出光电子的最大初动能为eU0 C．普朗克常量 D．增大入射光的强度，金属的逸出功会减小 51．（多选）先用波长为，频率为的单色可见光照射杨氏双缝干涉实验装置；再加上波长为，频率为的单色可见光照射同一杨氏双缝干涉实验装置。观察到波长为的光干涉条纹的1、2级亮纹之间原本是暗纹的位置出现了波长为的光的干涉条纹的1级亮纹，下列说法中正确的是（　　） A． B．光的光子动量大 C．以相同的入射角斜射入同一三棱镜，光的偏折角大 D．和两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，光产生光电子速率一定大 52．（多选）某学校兴趣小组应用如图甲所示的实验装置研究光电效应规律，用光子能量为10.34eV的光持续照射光电管的极板K，得到光电流与A、K两极间电压的关系如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．光电管K极材料的逸出功为4.54eV B．增大入射光强度，饱和电流不变 C．滑片P由图示位置向b端移动过程中光电流变小 D．当电压U=1.2V时，到达A极板的光电子的最大动能为7.0eV 53．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ=0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h=6.63×10-34J·s。结合图像，求（以下所求结果均保留2位有效数字）： (1)每秒钟阴极发射的光电子数； (2)光电子飞出阴极K时的最大动能为多少焦耳； (3)该阴极材料的极限频率。 1．下列说法正确的是（　　） A．磁感线总是从磁铁的极出发，终止于极 B．由公式可知，一小段通电导线在某处若不受磁场力，则说明此处一定无磁场 C．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波 D．紫外线是一种波长比紫光更短的电磁波，能够灭菌消毒 2．如图所示，S是一功率为5W的点光源，向空间各个方向均匀发射波长约为600nm的光子，在距离光源处，与连线垂直的方向上，每平方厘米每秒通过的光子数约为（已知光在真空中的传播速度，普朗克常量，）（　　） A． B． C． D． 3．某班物理兴趣小组在实验室为了研究光的性质，让、两种单色光组成的复色光由边垂直射入玻璃砖内，其光路图如图所示，从边射出时只有一条光线，从边射出时有两条光线，分别为、。已知光的频率小于光的频率。下列说法正确的是（　　） A．从边射出的为光 B．为光、为光 C．用同一装置做双缝干涉实验，光比光的干涉条纹宽 D．若光能使某金属发生光电效应，则光不可以使该金属发生光电效应 4．如图所示，当彗星运动到A处，部分尘埃粒子被释放出来，它们不再沿着彗星运行轨道运动，一种观点认为太阳光产生的辐射压强把它们沿径向向外推开，假设尘埃粒子都是实心球体，并且它们所截取的太阳光全都被吸收，如果探测发现，半径为的尘埃粒子的运动路径为图中b所示，Ab为直线，Aa、Ac为曲线。假设太阳的辐射功率恒定不变，A处小范围内太阳风等其它力的作用可忽略不计，则下列说法错误的是（   ） A．半径的大小与尘埃粒子离太阳的距离无关 B．沿Aa路径运动的尘埃粒子半径大于 C．沿Ac路径运动的尘埃粒子半径大于 D．沿Ab路径运动的尘埃粒子所受太阳的引力等于太阳光对它的辐射压力 5．图甲为某种光电烟雾探测器装置示意图，光源S发出频率为的光束，当有烟雾进入该探测器时，光束会被烟雾散射进入光电管C，当光照射到光电管中的金属钠表面时会产生光电子，进而在光电管中形成光电流，当光电流大于某临界值时，便会触发报警系统报警。用如图乙所示的电路（光电管K极是金属钠）研究光电效应规律，得到钠的遏止电压与入射光频率之间的关系，如图丙所示，元电荷为e。下列说法不正确的是（　　） A．由图丙知，普朗克常量 B．由图丙知，金属钠的逸出功为 C．图甲中，光源S发出的光越强，探测器的灵敏度就越高，光电子的最大初动能就不变 D．图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，探测器的灵敏度就越高 6．（多选）激光束可视为大量同向动量的粒子流，当其照射到介质小球时，除发生反射、折射和吸收外，还会对物体施加作用力（如光镊效应）。如图，一束激光从点分出两细光束①和②，入射时与球心的夹角均为，经折射后出射方向均与连线平行。已知小球折射率大于周围介质，忽略反射和吸收，试通过折射、动量变化分析两束光对小球产生的合力情况（　　） A．若光束①和②强度相同，两光束因折射对小球产生的作用力水平向左 B．若光束①比②的强度小，两光束因折射对小球的作用力的方向指向左上方 C．若只增大激光的频率，则光对小球的作用一定变大 D．若激光束不变，只增大小球的半径，光对小球的作用会变小 7．（多选）如图所示，真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾（其极限波长分别为λ1和λ2）制成，板的面积均为S，板间距离为d。现用波长为λ（λ1<λ<λ2）的激光持续照射两板内表面，则（　　） A．稳定后铂板带负电，钾板带正电 B．电容器最终带电量Q正比于 C．保持入射激光波长不变，增大入射激光的强度，板间电压将增大 D．改用λ0 （λ1<λ0<λ）激光照射，板间电压将增大 8．（多选）如图所示是利用光电管研究光电效应的实验原理图，用一定强度的某频率的可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则（　　） A．若将滑动变阻器的滑动触头置于b端，电流表中一定有电流通过 B．若改用紫外线照射阴极K，电流表中一定有电流通过 C．若将电源反接，光电管中可能有电流通过 D．若减小可见光的光照强度，电流表中一定无电流通过 9．（多选）对于甲和乙两种金属，其遏制电压与入射光频率v的关系，如图所示，用h和e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则（　　） A．两图线的斜率均为h B．甲的逸出功为，乙的逸出功为 C．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射乙的入射光频率较高 D．若要两种金属都发生光电效应，照射乙的入射光强度必须大于照射甲的入射光强度 10．如图所示，Ⅰ区两块足够大平行金属板竖直正对放置，板接地，板电势为，板中心有一小孔；Ⅱ区为一水平通道，两端各有小孔和，通道内充满竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度大小为，磁感应强度大小为；Ⅲ区为磁场区，竖直边界右侧充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小可调，一长为收集板水平放置在图中位置，、、、均位于同一水平线上。现用频率为ν的单色光照射截止频率为的金属板，有电子从板逸出，电子的质量为，电荷量为。不计电子重力及电子间的相互作用，电子打在收集板上被吸收且被即时导走。 (1)求从射出电子的动能的范围； (2)从射出的电子分布在一顶角为的圆锥内，求； (3)若进入水平通道后，只有做直线运动的电子才能通过进入Ⅲ区，单位时间内进入Ⅲ区的电子数为，讨论电子束对收集板垂直冲击力大小与磁感应强度大小的关系。 11．真空中一对半径均为R1的圆形金属板M、N圆心正对平行放置，两板距离为d，N板中心镀有一层半径为R2的圆形锌金属薄膜。N板受到波长为λ的紫外线持续照射，锌薄膜表面有大量方向各异的电子逸出。现将两金属板M、N与两端电压UMN可调的电源、灵敏电流计G连接成如图所示的电路。实验发现，当时，电流计示数恰好为零。已知电子的质量为m，电荷量为e，普朗克常数为h。 (1)求锌的逸出功W； (2)当UMN≥U2时，电流计示数始终为恒定值，求U2的值。 12．如图所示为一研究导体棒在磁场中运动的装置。两平行光滑金属轨道倾角为30°，导轨间距。导轨上端通过单刀双掷开关可以分别与1、2相连，其中1连接光电管，2连接一个电容的电容器。两平行导轨间存在着垂直于轨道平面向上的矩形有界匀强磁场，磁感应强度，矩形磁场区域长度。现利用光电管把光信号转换为电信号，A和K分别是光电管的阳极和阴极，电源电压为U。用发光功率为P的激光器发出频率为的光全部照射在K上，开关与1接通，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为。普朗克常量为h，电子电荷量的绝对值为e。初始时导体棒恰好能静止在磁场上边缘D处，导体棒垂直导轨放置，各处电阻均不计，重力加速度。求： (1)光电子到达A时的最大动能；（答案用字母表示） (2)假设每个入射的光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，且光电流已达到饱和值，激光器发光功率，，，，求导体棒的质量m； (3)把开关快速搬到位置2，导体棒向下运动，在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，求导体棒运动到E处时的速度大小。（导体棒的质量以（2）中结果计算） 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $