2019年人教版高中物理选修3-5《第十七章第1节第2节 能量量子化 光的粒子性》随堂随练（含答案）

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1、第十七章第 1 节第 2 节 能量量子化 光的粒子性随堂检测 1关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有( )A随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动C黑体辐射的强度与波长无关D黑体辐射无任何实验规律解析：选 A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2用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能 Ek 随入射光频率 变化的 Ek 图象已知钨的逸出功是 3.28 eV，锌的逸出功是3.24 eV，若将二者的图线画在一个 Ek 坐标图中，用实线表示钨，用虚线

2、表示锌，则正确反映这一过程的图是 ( )解析：选 B依据光电效应方程 Ekh W 0 可知，E k 图线的斜率代表了普朗克常量 h，因此钨和锌的 Ek 图线应该平行图线的横轴截距代表了截止频率 c，而c ，因此钨的 c 大些综上所述，B 图正确W0h3以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实光电效应实验装置示意图如图所示用频率为 的普通光源照射阴极 K，没有发生光电效应，换用同样频

3、率 的强激光照射阴极 K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压 U，即将阴极 K 接电源正极，阳极 A 接电源负极，在KA 之间就形成了使光电子减速的电场逐渐增大 U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压 U 可能是下列的( 其中 W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量)( )AU BU he We 2he WeCU2hW DU 5h2e We解析：选 B以从阴极 K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得：Ue0 mv 12 2m由光电效应方程得：nh mv W( n2，3，4)12 2m由式解得：U (n2，3，4)nhe We故选项 B 正确4

4、(多选) 现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生下列说法正确的是( )A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生解析：选 AC根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项 A 正确；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项 B 错误，C 正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于

5、极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项 D 错误5在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为 0，该金属的逸出功为_若用波长为 (4.51014 c 31080.510 6Hz，可发生光电效应所以选项 B、C 正确10(2017涟水中学月考)美国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，除了与入射波长 0 相同的成分外，还有波长大于 0 的成分，这个现象称为康普顿效应关于康普顿效应，以下说法正确的是( )A康普顿效应现象说明光具有波动性B康普顿效应现象说明光具有粒子性C当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加D当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少

6、解析：选 BD康普顿效应说明光具有粒子性，A 项错误，B 项正确；光子与晶体中的电子碰撞时满足动量守恒和能量守恒，故二者碰撞后，光子要把部分能量转移给电子，光子的能量会减少，C 项错误， D 项正确三、非选择题11某广播电台发射功率为 10 kW，在空气中波长为 187.5 m 的电磁波，则：(1)该电台每秒钟从天线发射多少个光子？(2)若发射的能量子四面八方视为均匀的，试求在离天线 2.5 km 处直径为 2 m 的环状天线每秒钟接收的光子个数以及接收功率解析：(1)每个能量子的能量hh J1.061027 J，c 6.6310 343108187.5则每秒钟电台发射上述波长的光子数N 个1

7、10 31 个Pt 10411.0610 27(2)设环状天线每秒钟接收的光子数为 n 个，以电台发射天线为中心 ，则半径为 R2.5 km 的球面积 S4R 2，而环状天线的面积 Sr 2，所以 n N410 23 个，接收(r24R2)功率 P 收 P410 4 W.(r24R2)答案：(1)110 31 个 (2)4 1023 个 410 4 W12从 1907 年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压 Uc 与入射光频率 作出Uc 的图象，由此算出普朗克常量 h，并与普朗克根据黑体辐射测出的 h 相比较以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性图乙中频率 1、 2、遏止电压 Uc1、U c2 及电子的电荷量 e均为已知，求：(1)普朗克常量 h；(2)该金属的截止频率 0.解析：根据爱因斯坦光电效应方程 EkhW 0 及动能定理 eUcE k 得 Uc 0he he结合题图乙有 k he Uc2 Uc12 1 Uc11 0解得普朗克常量 h ， 0 .e(Uc2 Uc1)2 1 Uc21 Uc12Uc2 Uc1答案：(1) (2)e(Uc2 Uc1)2 1 Uc21 Uc12Uc2 Uc1