2022届高考物理选择题专题强化训练：能量量子化 光电效应 光子 爱因斯坦光电效应方程(广东使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：能量量子化 光电效应 光子 爱因斯坦光电效应方程(广东使用)，共11页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共22小题；共88分）
1. 爱因斯坦提出“光子说”并成功解释了光电效应现象，关于光子的能量下列说法正确的是
A. 与其波长成正比B. 与其频率成正比
C. 与其速度成正比D. 与其速度平方成正比

2. 下列说法正确的是
A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
C. 汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构
D. 按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加

3. 物理知识在科技上具有非常广泛的应用，下列说法正确的是
A. 根据法拉第电磁感应定律 E=nΔΦΔt，可以解释理想变压器的变压原理
B. 根据欧姆定律 I=UR，可知远距离高压输电线上的电流随输送电压的提升而增大
C. 根据爱因斯坦光电效应方程，可以解释霓虹灯的发光现象
D. 根据玻尔的原子模型理论，可以计算所有核反应中释放出的核能

4. 据报道，“墨子号”洲际量子密钥分发成果入选 2018 年度国际物理学十大进展。关于量子论的建立及其发展，以下说法正确的是
A. 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
B. 爱因斯坦的光电效应方程成功解释了光电效应现象，揭示光具有粒子性
C. 密立根通过油滴实验证明了光电效应方程，测量了普朗克常量
D. 康普顿效应表明光子只具有能量，但没有动量

5. 氢原子能级如图甲所示，一群处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁，产生的光照射到图乙所示的真空管。阴极 K 材料为钠，其逸出功为 2.29 eV，发射出的光电子被阳极 A 吸收，在电路中形成光电流，则
A. 跃迁产生的光中，由 n=3 能级跃迁到 n=2 能级产生的光子频率最大
B. 跃迁产生的光中，只有一种频率的光可以使阴极 K 发生光电效应
C. 当滑片 P 调至最左端时，电流表的示数不为 0
D. 当电源 a 端为负极，无论滑片 P 调至何位置，电流表的示数均为 0

6. 下列说法正确的是
A. 借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好
B. 德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，并用实验证实了实物粒子也具有波动性
C. 结合能越大的原子核越稳定
D. 任意两个核子间都存在核力作用，这种性质称为核力的饱和性

7. 关于光电效应实验现象及解释，下列说法正确的是
A. 光电流随着入射光频率的升高
B. 遏止电压随着入射光的强度增强而增大
C. 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D. 入射光的波长大于极限波长时不能发生光电效应

8. 用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关 S，用频率为 ν 的光照射光电管时发生了光电效应，图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 ν 的关系图象，图线与横轴的交点坐标为 (a,0)，与纵轴的交点坐标为 (0,−b)，下列说法中正确的是
A. 普朗克常量为 h=ba
B. 断开开关 S 后，电流表 G 的示数一定为零
C. 仅增加入射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D. 保持入射光强度不变，仅提高入射光频率，电流表 G 的示数一定增大

9. 用频率是 ν1 的光照射某金属的表面时，正好发生光电效应。如果改用强度相同，但频率是 ν2 的另一种光（已知 ν1νb，则一定有 Uaνb，则一定有 Eka>Ekb
C. 若 Uahνb−Ekb

三、多项选择题（共2小题；共8分）
29. 如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于 n=4 的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为 1.90 eV 的金属铯，下列说法正确的是
n=4 ⋯⋯−0.85 eV
n=3 ⋯⋯−1.51 eV
n=2 ⋯⋯−3.40 eV
n=1 ⋯⋯−13.60 eV
A. 这群氢原子最多能发出 6 种频率不同的光子
B. 氢原子从 n=4 跃迁到 n=1 所发出的光频率最高
C. 金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为 12.75 eV
D. 金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为 10.85 eV

30. 在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对于这两个过程，可能相同的物理量是 。
A. 遏止电压B. 饱和光电流
C. 光电子最大初动能D. 逸出功
答案
第一部分
1. B
【解析】根据 E=hν 知，光子的能量与它的频率成正比，故B正确，ACD错误。
2. D
【解析】太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，又称热核反应。故A错误。
一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为光子频率较小，波长太长。故B错误。
汤姆生发现了电子，认为原子是枣糕式模型，卢瑟福根据 α 粒子散射实验的现象，提出了原子核式结构模型。故C错误。
氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子能量增大，根据 ke2r2=mv2r 知，动能减小。故D正确。
3. A
4. B
【解析】普朗克把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；
爱因斯坦的光电效应方程成功解释了光电效应现象，揭示光具有粒子性，故B正确；
密立根通过油滴实验测量了电子所带的电荷量，故C错误；
康普顿效应表明光子不仅具有能量还具有动量，故D错误。
故选：B。
5. C
6. A
7. D
8. A
9. B
【解析】BC. 某金属在一束频率为 ν1 的光照射下，恰能发生光电效应。改用频率为 ν2 的光照射时，由于 ν1n) 得知，从 n=3 跃迁到 n=1 所发出的光能量最大，
由 E=hν=hcλ 得知，频率最高，波长最短。故A错误，B错误；
从 n=3 跃迁到 n=1 辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为 13.6−1.51 eV=12.09 eV，根据光电效应方程得，Ekm=hν−W0=12.09−2.49 eV=9.60 eV。故C错误，D正确。
14. C
15. B
16. A
【解析】根据光电效应方程知，Ekm=hν−W0，可知光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故D错误；图线的斜率表示普朗克常量 h，图线斜率相同，故B错误；横轴截距表示金属的极限频率，故C错误；虚线表示锌，则锌的极限频率较大，可知锌的逸出功较大，故A正确。
17. B
【解析】A．从 n=3、4、5、6 能级向 n=2 能级跃迁，从 n=6 向 n=2 能级跃迁，辐射的光子能量最大，频率最大，而红光的频率最小，故选项A错误；
B．在四条谱线中，紫光的频大于蓝光的频率，蓝光的频率大于红光，所以两条紫色光谱线是氢原子从 n=6 和 n=5 能级向 n=2 能级跃迁时产生的，故选项B正确；
C．因为 n=6 向 n=1 能级跃迁产生的光子频率大于 n=6 向 n=2 能级跃迁产生的紫光的光子频率，所以从 n=6 能级向 n=1 能级跃迁时，则能够产生紫外线，故选项C错误；
D．因为 n=6 向 n=2 能级跃迁产生的光子频率大于 n=6 向 n=3 能级跃迁产生的光子频率，所以原子从 n=6 能级向 n=2 能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则原子从 n=6 能级向 n=3 能级跃迁时一定不能使该金属发生光电效应，故选项D错误。
18. C
【解析】根据爱因斯坦质能方程可知，裂变时释放能量是因为发生了质量亏损，ΔE=Δmc2，故A错误；
发生光电效应时，入射光的频率越高，光子的能量越大，由：Ekm=hν−W 得，逸出的光电子的最大初动能就越大，而与入射光的强度无关，故B错误；
通过人工核反应，人们用 α 粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核，都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分，故C正确；
11.0 eV 的能量不等于基态与其它能级间的能级差，所以不能吸收而发生跃迁，故D错误。
19. D
【解析】由公式 Ek=hf−W 知，入射光的频率为：f=(1+1.9)×1.6×10−196.7×10−34 Hz≈7.0×1014 Hz，故ABC错误，D正确。
20. A
【解析】根据光电效应方程有：Ek=hν−W
其中 W 为金属的逸出功：W=hν0
由此可知在的 Ek−ν 图象中，斜率表示普朗克常数 h，横轴截距大小表示该金属极限频率的大小，由题意可知锌的逸出功大于钨的逸出功，故由 ν0=Wh 可知锌的极限频率大于钨的极限频率，故BCD错误，A正确。
21. B
【解析】光子能量为：E=hcλ ⋯⋯①
根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：Ek=hcλ−W ⋯⋯②
根据题意：λ1=λ，λ2=34λ，Ek1:Ek2=1:2 ⋯⋯③
联立 ①②③ 可得逸出 W=2hc3λ，故ACD错误，B正确。
22. C
【解析】设用光子能量为 2.5 eV 的光照射时，光电子的最大初动能为 E km0，阴极材料逸出功为 W0，
当反向电压达到 U=0.60 V 以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，
因此 eU=E km0
由光电效应方程：E km0=hν−W0
由以上二式：E km0=0.6 eV，W0=1.9 eV。
所以此时最大初动能为 0.6 eV，该材料的逸出功为 1.9 eV。
当电压表读数为 2 V 时，根据动能定理：E km−E km0=eU
代入数据：E km−0.6 eV=2 eV
则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为 E km=0.6 eV+2 eV=2.6 eV，故C正确，ABD错误。
第二部分
23. A， C
24. A， B
【解析】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确；
玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确；
卢瑟福通过分析 α 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故C错误；
根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D错误。
25. B， C
【解析】由 Ek=hν−W0 知 B 、C正确，A 、D错误.
26. A， D
【解析】发生光电效应时，入射光的强度增大，单位时间照射到金属表面的光子数增加，产生的光电子数增加，因此光电流增大，选项 A 正确；
​因为光电效应产生的条件是由光的频率决定的，所以减小光强，光电效应依然发生，选项 B 错误；
​减小入射光的频率，若入射光频率仍大于极限频率，光电效应还能发生，选项 C 错误；
​根据光电效应方程 hν=W0+Ekm 可知，选项 D 正确。
27. B， D
28. B， C
第三部分
29. A， B， D
30. A， C， D
【解析】同一束光照射不同的金属，由 ɛ=hv 可知，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程 Ekm=hv−W0 知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一束光照射，光中的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的，故ACD正确，B错误。