高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 普朗克黑体辐射理论学案及答案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 普朗克黑体辐射理论学案及答案，共7页。
(建议用时：25分钟)
◎考点一 黑体辐射、能量子的理解
1．(多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是( )
A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波
B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高
C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强
D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高
BC [由辐射强度随波长变化关系图知，随着温度的升高，各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波，选项B、C正确。]
2．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h表示普朗克常量，则激光器每秒发射的能量子数为( )
A．eq \f(Pc,hλ) B．eq \f(hc,λ)
C．eq \f(λP,hc) D．eq \f(λc,hP)
C [每个激光光子的能量为ε＝heq \f(c,λ)，则激光器的发射功率为P＝nε，其中n为激光器每秒钟发射的能量子数，所以n＝eq \f(λP,hc)，故选项C正确。]
◎考点二 对光电效应现象的理解
3．(多选)已知钙的逸出功是3.20 eV，对此理解正确的是( )
A．钙中的电子脱离钙需做功3.20 eV
B．钙表面的电子脱离钙需做功3.20 eV
C．钙只需吸收3.20 eV的能量就有电子逸出
D．入射光子的能量必须大于3.20 eV才能发生光电效应
BD [逸出功是使电子脱离某种金属所做功的最小值，它等于金属表面的电子脱离金属所做的功，故A错误，B正确；钙中的电子至少吸收3.20 eV的能量才可能逸出，C错误；由光电效应发生的条件知，D正确。]
4．(多选)如图所示为一光电管的工作原理图，光电管能把光信号转变为电信号。当有波长为λ0的光照射光电管的阴极K时，电路中有电流通过灵敏电流计，则( )
A．用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极时，电路中一定没有电流
B．用波长为λ2(λ2λ0)的光照射阴极时，电路中可能有电流
D．将电源的极性反接后，电路中一定没有电流
BC [波长为λ1(λ1>λ0)的光的频率有可能大于极限频率，电路中可能有光电流，A错误，C正确；波长为λ2(λ2U2，则三种色光的频率为ν乙＝ν丙>ν甲，故丙光子能量大于甲光子能量，C错误；同时判断乙光对应光电子的最大初动能等于丙光对应光电子的最大初动能，A正确，D错误；由ν＝eq \f(c,λ)知，λ乙＝λ丙＜λ甲，B错误。]
11．(多选)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用波长为λ、2λ的单色光照射某金属，逸出的光电子的最大速度之比为2∶1，普朗克常量用h表示，光在真空中的速度用c表示。则( )
A．光电子的最大初动能之比为2∶1
B．该金属的截止频率为eq \f(c,3λ)
C．该金属的截止频率为eq \f(c,λ)
D．用波长为eq \f(5,2)λ的单色光照射该金属时能发生光电效应
BD [在两种单色光照射下，逸出的光电子的最大速度之比为2∶1，由Ek＝eq \f(1,2)mv2可知，光电子的最大初动能之比为4∶1，A错误；又由hν＝W＋Ek知，heq \f(c,λ)＝W＋eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)，heq \f(c,2λ)＝W＋eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)，又v1＝2v2，解得W＝heq \f(c,3λ)，则该金属的截止频率为eq \f(c,3λ)，B正确，C错误；光的波长小于或等于3λ时就能发生光电效应，D正确。]
12．小明用阴极为金属铷的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。(计算结果保留3位有效数字)
(1)图甲中电极A为光电管的什么极？
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc和逸出功W0分别是多少？
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek是多少？
[解析] (1)由光电管的结构知，A为阳极。
(2)Uc­ν图像中横轴的截距表示截止频率，则
νc＝5.20×1014 Hz，逸出功W0＝hνc≈3.45×10－19 J。
(3)由爱因斯坦的光电效应方程得Ek＝hν－W0≈1.19×10－19 J。
[答案] (1)阳极 (2)5.20×1014 Hz 3.45×10－19 J (3)1.19×10－19 J
13.光电管是应用光电效应实现光信号与电信号之间相互转换的装置，其广泛应用于光功率测量、光信号记录、电影、电视和自动控制等诸多方面。如图所示，C为光电管，B极由金属钠制成(钠的极限波长为5.0×10－7 m)。现用波长为4.8×10－7 m的某单色光照射B极。
(1)电阻R上电流的方向是向左还是向右？
(2)求出从B极发出的光电子的最大初动能；
(3)若给予光电管足够大的正向电压时，电路中光电流为10 μA，则每秒射到光电管B极的光子数至少为多少个？
[解析] (1)B极板上逸出光电子，相当于电源的正极，A为负极，故流过R的电流向左。
(2)Ekm＝heq \f(c,λ)－heq \f(c,λ0)＝6.63×10－34×3×108×eq \f(1,4.8×10－7)－eq \f(1,5.0×10－7) J＝1.66×10－20 J。
(3)每秒电路中流过的电子电荷量
q＝It＝10×10－6×1 C＝1×10－5 C
n＝eq \f(q,e)＝eq \f(1×10－5,1.6×10－19)个＝6.25×1013个。
[答案] (1)向左 (2)1.66×10－20 J
(3)6.25×1013个