微練54　能量量子化　光電效應(yīng)-2026版大一輪高中物理（解析版）

微練54能量量子化光電效應(yīng)梯級Ⅰ基礎(chǔ)練1.關(guān)于“能量量子化”，下列說法錯誤的是(B)A.認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時，是一份一份的B.認(rèn)為能量值是連續(xù)的C.認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的D.認(rèn)為微觀粒子的能量是分立的解析普朗克的理論認(rèn)為帶電微粒輻射或吸收能量時，是一份一份的，微觀粒子的能量是量子化的，是分立的，A、C、D三項正確，B項錯誤。2.(2025·河南模擬)觀察光電效應(yīng)現(xiàn)象的演示實驗裝置如圖所示，把一塊鋅板連接在驗電器上，并使鋅板帶上一定量的負(fù)電，驗電器指針會張開角度θ?，F(xiàn)用高頻短波紫外線燈持續(xù)照射鋅板一定時間，可能觀察到驗電器指針張開的角度θ的變化是(C)A.會一直變大 B.先變大后變小C.先變小后變大 D.忽大忽小不斷變化解析用高頻短波紫外線燈持續(xù)照射鋅板，鋅板會發(fā)生光電效應(yīng)，逸出光電子。由于鋅板原來帶負(fù)電，隨著帶負(fù)電的光電子逸出，鋅板所帶負(fù)電量減少，驗電器指針張開的角度θ逐漸變小。繼續(xù)照射，更多的光電子逸出后，鋅板開始帶上正電且電荷量增加，故驗電器指針張開的角度θ逐漸變大，即整個過程中驗電器指針張開的角度先變小后變大，C項正確。3.(2025·徐州模擬)如圖所示是黑體的輻射強度與其輻射波長的關(guān)系圖像，下列說法正確的是(D)A.溫度越高，黑體輻射的電磁波的波長越大B.溫度越高，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動C.黑體的輻射強度按波長的分布與材料的表面狀況有關(guān)D.普朗克通過對黑體輻射的研究，提出了能量子的概念解析溫度越高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，但黑體輻射的電磁波波長并不是越大，A、B兩項錯誤；一般物體的輻射強度除去與溫度有關(guān)外，還和物體的材料及表面狀態(tài)有關(guān)，但黑體的輻射強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，C項錯誤；普朗克通過對黑體輻射的研究，提出了能量子的概念，D項正確。4.已知元電荷e=1.6×10-19C，普朗克常量h=6.6×10-34J·s，用單色光照射逸出功為W=2.2eV的某金屬時，逸出光電子的最大初動能為1.1eV，則單色光的頻率ν與金屬的截止頻率ν0的比值為(A)A.νν0=32 B.C.νν0=23 D.解析根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可得Ek=hν-W，該金屬的逸出功為W=2.2eV，光電子的最大初動能為1.1eV，解得hν=3.3eV，根據(jù)逸出功與截止頻率的關(guān)系可得W=hν0，解得νν0=325.(2025·周口模擬)目前的高端光刻機主要分為EUV光刻機和DUV光刻機。DUV(波長193nm)是深紫外線，EUV(波長13.5nm)是極深紫外線。沉浸式光刻機在透鏡組和硅片之間充有液體，已知光在真空中傳播速度大于在介質(zhì)中傳播速度。關(guān)于光刻機物理量的比較，下列說法正確的是(C)A.真空中DUV光源光子頻率比EUV光源光子頻率大B.DUV光源光子能量比EUV光源光子能量大C.沉浸式光刻機光在液體中波長比在真空中短D.沉浸式光刻機光在液體中頻率比在真空中大解析根據(jù)c=λν可知，真空中光速相等，波長大的頻率低，而光在介質(zhì)中傳播速度變小，頻率與介質(zhì)無關(guān)，即光在介質(zhì)中傳播時頻率不變，則可知光的波長變短，A、D兩項錯誤，C項正確；根據(jù)E=hν可知，頻率大的光子能量大，DUV光源的波長大，頻率小，而EUV光源的波長短，頻率大，因此，DUV光源光子能量比EUV光源光子能量小，B項錯誤。6.(2025·長沙模擬)如圖所示為研究光電效應(yīng)的電路圖。開關(guān)閉合后，當(dāng)用波長為λ0的單色光照射光電管的陰極K時，電流表有示數(shù)。下列說法正確的是(B)A.若只讓滑片P向D端移動，則電流表的示數(shù)一定增大B.若只增加該單色光的強度，則電流表示數(shù)一定增大C.若改用波長小于λ0的單色光照射光電管的陰極K，則陰極K的逸出功變大D.若改用波長大于λ0的單色光照射光電管的陰極K，則電流表的示數(shù)一定為零解析只讓滑片P向D端移動，A、K間電壓增大，所加電壓為正向電壓，如果光電流達到飽和值，增加電壓，電流表示數(shù)也不會增大，A項錯誤；只增加單色光強度，逸出的光電子數(shù)增多，光電流增大，B項正確；陰極K的逸出功與入射光無關(guān)，C項錯誤；若改用波長大于λ0的單色光，能量減小，可能會發(fā)生光電效應(yīng)，則電流表的示數(shù)不一定為零，D項錯誤。7.(2025·西安模擬)一盞燈發(fā)光功率為100W，假設(shè)它發(fā)出的光向四周均勻輻射，光的平均波長6.0×10-7m，在距電燈10m遠(yuǎn)處，以電燈為球心的球面上，1m2的面積每秒通過的光子(能量子)數(shù)約為(普朗克常量h=6.63×10-34J·s，光速c=3.0×108m/s)(C)A.2×1015個 B.2×1016個C.2×1017個 D.2×1023個解析在距電燈10m遠(yuǎn)處，以電燈為球心的球面上，面積為S的區(qū)域t秒內(nèi)通過的光子的能量為E=PtS4πR2，一個光子的能量為ε=hcλ，1m2的面積每秒通過的光子(能量子)數(shù)約為n=Eε=PtSλ8.(2025·安順模擬)愛因斯坦提出了光子概念并成功地解釋了光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年的諾貝爾物理學(xué)獎。某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，金屬材料的極限頻率和逸出功分別為(B)A.ba，bB.a，b C.a，ba解析根據(jù)光電效應(yīng)方程可得Ekm=hν-W0=hν-hν0，由題圖可知金屬材料的極限頻率為a；根據(jù)題中圖像的斜率可知h=ba，解得逸出功為W0=hν0=b，B梯級Ⅱ能力練9.(2025·濟南模擬)圖甲所示裝置用以測量發(fā)生光電效應(yīng)時的遏止電壓。用同一入射光依次照射不同金屬材料的K極，發(fā)生光電效應(yīng)時分別測得對應(yīng)的遏止電壓，圖乙為所測遏止電壓Uc與金屬材料逸出功W的關(guān)系。已知普朗克常量為h，則入射光的頻率為(B)A.ahB.bh C.abh解析根據(jù)光電效應(yīng)方程與遏止電壓的規(guī)律有Ekmax=hν-W，eUc=Ekmax，解得Uc=hνe-We，結(jié)合題圖乙有hνe=a，1e=ab，解得ν10.地鐵靠站時列車車體和屏蔽門之間安裝有光電傳感器。如圖甲所示，若光線被乘客阻擋，電流發(fā)生變化，工作電路立即報警。如圖乙所示，光線發(fā)射器內(nèi)大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，輻射出的光中只有a、b兩種可以使該光電管陰極逸出光電子，如圖丙所示為a、b光單獨照射光電管時產(chǎn)生的光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖線。測得飛出陰極的光電子最大初動能為9.54eV，可見光能量范圍為1.64~3.19eV。下列說法正確的是(A)A.光線發(fā)射器中發(fā)出的光有1種為可見光B.光電管陰極材料的逸出功為0.66eVC.題述a光為氫原子從n=3能級躍遷到n=2能級時發(fā)出的光D.若部分光線被遮擋，光電子飛出陰極時的最大初動能變小解析n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時釋放的能量為E1=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV，E2=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV，E3=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV，可見光能量的范圍為1.64~3.19eV，所以只有E1在可見光光子能量范圍內(nèi)，A項正確；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0，解得W0=hν-Ekm=2.55eV，B項錯誤；根據(jù)題圖丙可知a光的遏止電壓小于b光的遏止電壓，根據(jù)hν=Ekm+W0，eUc=Ekm得a光子的能量小于b光子的能量，所以a光為氫原子從n=2能級躍遷到n=1能級時發(fā)出的光，C項錯誤；部分光線被遮擋，不改變光子的能量，則光電子飛出陰極時的最大初動能不變，D項錯誤。11.(2024·浙江卷)如圖所示，金屬極板M受到紫外線照射會逸出光電子，最大速率為vm。正對M放置一金屬網(wǎng)N，在M、N之間加恒定電壓U。已知M、N間距為d(遠(yuǎn)小于板長)，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，則(C)A.M、N間距離增大時電子到達N的動能也增大B.只有沿x方向逸出的電子到達N時才有最大動能12mvmC.電子從M到N過程中y方向位移大小最大為vmd2mD.M、N間加反向電壓mv解析根據(jù)動能定理，從金屬板M上逸出的光電子到達金屬網(wǎng)N時，eU=Ekm-12mvm2，則到達金屬網(wǎng)N時的動能為Ekm=eU+12mvm2，與M、N間距離無關(guān)，與電子從金屬板中逸出的方向無關(guān)，A、B兩項錯誤；平行極板M射出的電子到達金屬網(wǎng)N時在y方向的位移最大，則電子從M到N過程中y方向最大位移為y=vmt，d=12Uedmt2，解得y=vmd2meU，C項正確；M、N間加反向電壓，電流表示數(shù)恰好為零時，則eUc=12梯級Ⅲ創(chuàng)新練12.(多選)(2025·舟山模擬)如圖甲所示是一款光電煙霧探測器的原理圖。當(dāng)有煙霧進入時，來自光源S的光被煙霧散射后進入光電管C，光射到光電管中的鈉表面時會產(chǎn)生光電流。如果產(chǎn)生的光電流大于10-8A，便會觸發(fā)報警系統(tǒng)。金屬鈉的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν的變化規(guī)律如圖乙所示，則(CD)A.要使該探測器正常工作，光源S發(fā)出的光波波長不能小于5.0×10-7mB.圖乙中圖像斜率的物理意義為普朗克常量hC.觸發(fā)報警系統(tǒng)時鈉表面每秒釋放出的光電子數(shù)最少是N=6.25×1010個D.通過調(diào)節(jié)光源發(fā)光的強度來調(diào)整光電煙霧探測器的靈敏度是可行的解析根據(jù)題意可知金屬的截止頻率為νc=6×1014Hz，則有λ=cνc=3.0×1086.0×1014m=5.0