【最新版】23届高考二轮专题复习专题八 近代物理初步和物理学史

这是一份【最新版】23届高考二轮专题复习专题八 近代物理初步和物理学史，共17页。学案主要包含了拓展训练1，拓展训练2，拓展训练3，拓展训练4，拓展训练5，拓展训练6等内容，欢迎下载使用。

考向一 光电效应 波粒二象性
1.(2020·江苏卷，12)“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是( )
A.I增大，λ增大 B.I增大，λ减小
C.I减小，λ增大 D.I减小，λ减小
答案 B
解析 根据黑体辐射规律，可知随温度升高，各种波长的辐射强度都增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故人体热辐射强度I随人体温度的升高而增大，其极大值对应的波长减小，B项正确。
考向二 玻尔理论和能级跃迁
2.(2020·江苏卷，13)大量处于某激发态的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为λ1和λ2，则该激发态与基态的能量差为________，波长为λ1的光子的动量为________。(已知普朗克常量为h，光速为c)
答案 eq \f(hc,λ2) eq \f(h,λ1)
解析 该激发态向基态跃迁时产生的光子能量最大，波长最短，所以该激发态与基态的能量差ΔE＝eq \f(hc,λ2)；波长为λ1的光子的动量为p＝eq \f(h,λ1)。
考向三 核反应和核能
3.(2021·山东卷，1)在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用沉积物中半衰期较短的eq \a\vs4\al(eq \\al(210, 82)Pb)，其衰变方程为eq \\al(210, 82)Pb→eq \\al(210, 83)Bi＋X。以下说法正确的是( )
A.衰变方程中的X是电子
B.升高温度可以加快eq \\al(210, 82)Pb的衰变
C.eq \\al(210, 82)Pb与eq \\al(210, 83)Bi的质量差等于衰变的质量亏损
D.方程中的X来自eq \\al(210, 82)Pb内质子向中子的转化
答案 A
解析 根据质量数和电荷数守恒可知，X是电子，A正确；放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件无关，B错误；eq \\al(210, 82)Pb与eq \\al(210, 83)Bi 和电子X的质量差等于衰变的质量亏损，C错误；方程中的X来自eq \\al(210, 82)Pb内中子向质子的转化，D错误。
4.(2021·广东卷，1)科学家发现银河系中存在大量的放射性同位素铝26。铝26的半衰期为72万年，其衰变方程为eq \\al(26,13)Al→eq \\al(26,12)Mg＋Y。下列说法正确的是( )
A.Y是氦核
B.Y是质子
C.再经过72万年，现有的铝26衰变一半
D.再经过144万年，现有的铝26全部衰变
答案 C
解析 根据电荷数守恒与质量数守恒可知Y为正电子eq \\al(0,1)e，A、B错误；经过一个半衰期，铝26衰变一半，经过两个半衰期，铝26还剩下四分之一，C正确，D错误。
1.光电效应 波粒二象性
(1)三个关系式
①爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0
②最大初动能与遏止电压：Ek＝eUc
③逸出功与截止频率：W0＝hνc
(2)两个图象
①光电流与电压的关系图象，如图1乙所示
图1
a.Im为饱和电流，由光照强度决定。
b.Uc为遏止电压，对应光电子的最大初动能，由光的频率决定。
②用图象表示光电效应方程，如图2所示
图2
a.截止频率：图线与ν轴的交点的横坐标νc。
b.逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0。
c.普朗克常量：图线的斜率k＝h。
(3)处理光电效应问题的两条线索：光照强度和光的频率。
①光照强度大→光子数目多→发射光电子数多→光电流大。
②光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。
(4)物质波
频率ν＝eq \f(ε,h)，波长λ＝eq \f(h,p)。
2.玻尔氢原子模型
(1)玻尔理论的基本内容
①能级假设：氢原子En＝eq \f(E1,n2)(n为量子数)。
②跃迁假设：吸收或释放的能量hν＝Em－En(m＞n)。
③轨道假设：氢原子rn＝n2r1(n为量子数)。
(2)解决氢原子能级跃迁问题的四点技巧
①原子跃迁时，所吸收或释放的光子能量只能等于两能级之间的能量差。
②原子电离时，所吸收的能量可以大于或等于某一能级的绝对值。
③一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射光子的种类N＝Ceq \\al(2,n)＝eq \f(n（n－1）,2)。
④计算能级能量时应注意：因一般取无穷远处为零电势参考面，故各个能级的能量值均为负值。
3.核反应与核能
(1)半衰期公式N余＝N原·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up6(\f(t,τ))，m余＝m原·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up6(\f(t,τ))(t表示衰变时间，τ表示半衰期)，半衰期长短由核内部自身因素决定，与它所处的物理、化学状态无关。
(2)核反应的两个守恒：质量数守恒、电荷数守恒。
(3)原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力的作用下结合成原子核时放出的能量。
(4)核能的计算方法
①根据爱因斯坦质能方程，用核反应亏损的质量Δm乘真空中光速c的平方，即ΔE＝Δmc2 (J)。
②根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核反应的质量亏损的原子质量单位数乘931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 (MeV)。
③如果核反应时释放的核能是以动能形式呈现的，则核反应过程中系统动能的增量即为释放的核能。
高考题型1 光电效应的规律和波粒二象性
【例1】 (2021·江苏苏锡常镇四市5月第二次调研)在探究光电效应现象时，某同学分别用频率为ν1、ν2的两单色光照射密封真空管的钠阴极，钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了两条光电流与电压之间的关系曲线(甲、乙)，如图3所示，已知U1＝2U2，ν1>ν2，普朗克常量用h表示。则下列说法正确的是( )
图3
A.曲线甲为频率为ν1的光照射时的图象
B.频率为ν1的光在单位时间内照射到钠阴极的光子数多
C.两单色光的频率之比为2∶1
D.该金属的逸出功为h(2ν2－ν1)
答案 D
解析 根据光电效应方程Ek＝hν－W0，遏止电压与光电子最大初动能关系为eUc＝Ek，联立可得hν－W0＝eUc，则入射光的频率越大，遏止电压越大，所以曲线乙为频率为ν1的光照射时的图象，则A错误；由图象可知甲的饱和光电流比乙的大，甲的频率又比乙的频率小，所以频率为ν2的光在单位时间内照射到钠阴极的光子数多，则B错误；由于hν1－W0＝eU1，hν2－W0＝eU2，U1＝2U2，联立解得W0＝h(2ν2－ν1) ，eq \f(ν1,ν2)＝eq \f(eU1＋W0,eU2＋W0)【拓展训练1】 (2021·江苏省普通高等学校全国统一考试模拟)在如图4所示的光电效应实验中，将滑动触头P移到a端。用单色光M照射阴极K时，电流计G的指针不会发生偏转；将滑动触头P移到b端，用单色光N照射阴极K时，电流计G的指针会发生偏转，则下列说法正确的是( )
图4
A.M光的强度一定小于N光的强度
B.M光的频率一定大于N光的频率
C.用N光照射阴极K时将P移到a端，电流计G的指针一定会发生偏转
D.用M光照射阴极K时将P移到c处，电流计G的指针可能会发生偏转
答案 C
解析 滑动触头P移到a端时，A极的电势高于K极的电势，用M光照射时电流计G的指针不会发生偏转，说明M光不能使阴极K发生光电效应，即M光的频率低于阴极K的极限频率νc，P移到任何位置，电流计G的指针均不会发生偏转，D错误；滑动触头P移到b端时，A极的电势低于K极的电势，用单色光N照射阴极K时电流计G
的指针会发生偏转，说明N光照射时会产生光电效应，即N光的频率高于νc，则M光的频率低于N光的频率，B错误；能否发生光电效应与光的强度无关，A错误；滑动触头P移到a端时，加的是正向电压，用N光照射阴极K时电流计G的指针一定会发生偏转，C正确。
【拓展训练2】 (2021·河南六市第二次联合调研检)用以金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象的实验装置如图5甲所示，实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系图象如图5乙所示，图线与横坐标轴交点的坐标为5.15×1014 Hz。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则下列说法中正确的是( )
图5
A.欲测遏止电压，应选择电源左端为正极
B.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约为Ek＝1.23×10－19 J
C.增大入射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大
D.当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表的示数一定持续增大
答案 B
解析 欲测遏止电压，应选择电源右端为正极，选项A错误；由图乙可知金属铷的极限频率为ν0＝5.15×1014 Hz，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约为Ek＝hν－hν0＝1.23×10－19 J，选项B正确；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，选项C错误；当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动时，光电管所加电压增大，光电流增大。当光电流达到饱和值后，光电流不再增大，即电流表的示数先增大，后不变，选项D错误。
高考题型2 玻尔理论和能级跃迁
【例2】 (2021·江苏省第二次适应性模拟)氢原子的能级图如图6所示，大量处于n＝4的氢原子跃迁发出的光照射在金属Ag的表面上。已知Ag的逸出功为4.73 eV，则产生的光电子的初动能最大为( )
图6
eV eV
eV eV
答案 B
解析 从n＝4跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量最大E41＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV，用其照射金属表面光电子的初动能最大，有Ekm＝hν－W0＝12.75 eV－4.73 eV＝8.02 eV，故B正确，A、C、D错误。
【拓展训练3】 (2021·江苏七市第二次调研)1985年华裔物理学家朱棣文成功利用激光冷冻原子，现代激光制冷技术可实现10－9 K的低温。一个频率为ν的光子被一个相向运动的原子吸收，使得原子速度减为零，已知真空中光速为c，根据上述条件可确定原子吸收光子前的( )
A.速度 B.动能
C.物质波的波长 D.物质波的频率
答案 C
解析 光子碰撞前动量p1＝heq \f(ν,c)，光子被吸收过程，动量守恒，由题意知原子碰前的动量大小与光子动量大小相等，即p2＝p1，又满足p2＝eq \f(h,λ)，联立可求得原子吸收光子前的物质波的波长λ＝eq \f(c,ν)，C正确；由E＝eq \f(peq \\al(2,2),2m)及E＝hν′可知，要求得原子吸收光子前的动能E、物质波的频率ν′，还需知道原子的质量m，B、D错误；由E＝eq \f(1,2)mv2可知无法求出原子吸收光子前的速度，A错误。
高考题型3 核反应与核能
【例3】 (2021·江苏南京市盐城市第二次模拟)下列关于放射性元素衰变的说法正确的是( )
A.eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He，钍核和α粒子的结合能之和一定大于铀核的结合能
B.钍核(eq \\al(234, 90)Th)发生β衰变时，新核中子数不变
C.铀核(eq \\al(238, 92)U)衰变为(eq \\al(206, 82)Pb)的过程中，要经过8次α衰变和4次β衰变
D.放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
答案 A
解析 钍核和α粒子比铀核稳定，则钍核和α粒子的平均结合能比铀核的大，所以钍核和α粒子的结合能之和一定大于铀核的结合能，则A正确；钍核(eq \\al(234, 90)Th)发生β衰变时，中子数减少，质子数增加，质量数不变，所以B错误；铀核(238 92U)衰变为(eq \\al(206, 82)Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变，所以C错误；放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关，所以D错误。
【拓展训练4】 (2021·江苏省普通高等学校全国统一考试模拟) eq \\al(235, 92)U俘获一个慢中子后发生裂变反应可以有多种方式，其中一种可表示为：eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(y,x)Sr＋eq \\al(139, 54)Xe＋3eq \\al(1,0)n(x，y待求)，则核反应方程中Sr的中子数为( )
A.38 B.56
C.65 D.94
答案 B
解析 根据质量数守恒和电荷数守恒可得235＋1＝y＋139＋3，92＝x＋54，解得x＝38，y＝94，所以Sr的中子数为y－x＝56，故选B。
【拓展训练5】 (2021·湖南卷，1)核废料具有很强的放射性，需要妥善处理。下列说法正确的是( )
A.放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽
B.原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒
C.改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期
D.过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害
答案 D
解析 根据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩原来的eq \f(1,4)未衰变，A错误；原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，B错误；放射性元素的半衰期由原子核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，因此改变压力、温度或浓度，放射性元素的半衰期不变，C错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，若辐射强度在安全剂量内则不会对人体组织造成伤害，D正确。
高考题型4 物理学史和物理思想方法
【例4】 (2021·天津河东区高考一模)物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，在物理学的探索和发现过程中科学家们运用了许多研究方法，例如：理想化模型法、控制变量法、极限思维法、等效法、微元法、放大法等。以下关于物理学研究方法的叙述中错误的是( )
A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是理想化模型法
B.在探究加速度与力、质量三者之间的关系时，先保持质量不变，研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验运用了控制变量法
C.根据速度定义式v＝eq \f(Δx,Δt)，当Δt→0时，eq \f(Δx,Δt)就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法
D.在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了等效法
答案 D
解析 在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是理想化模型法，故A正确；在探究加速度与力、质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验运用了控制变量法，故B正确；根据速度定义式v＝eq \f(Δx,Δt)，当Δt→0时，eq \f(Δx,Δt)就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法，故C正确；在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了微元法，故D错误。
【拓展训练6】 [2021·广东省学业水平选择考模拟(二)]下列物理学历史事件与观点符合事实的是( )
A.伽利略在第谷的观察数据的基础上总结了行星运动定律
B.居里夫人发现了天然放射性现象，打开了原子核的大门
C.法拉第引入“电场线”“磁感线”等形象的方法来描述场
D.爱因斯坦首先提出能量量子化的观点，成功解释了光电效应现象
答案 C
解析 开普勒在第谷的观察数据的基础上总结了行星运动定律，故A错误；贝克勒尔发现了天然放射性现象，打开了原子核的大门，故B错误；法拉第引入“电场线”“磁感线”等形象的方法来描述场，故C正确；普朗克首先提出能量量子化的观点，成功解释了黑体辐射实验规律，爱因斯坦首先提出光量子的观点，成功解释了光电效应现象，故D错误。
(限时30分钟)

1.(2021·广西柳州市第三次模拟)下列有关物理学史的说法正确的是( )
A.普朗克发现了光电效应现象，并用光子说进行解释
B.玻尔通过α粒子散射实验提出玻尔原子结构模型
C.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子
D.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了中子
答案 C
解析 爱因斯坦发现了光电效应现象，并用光子说进行解释；普朗克通过研究黑体辐射规律，提出了能量子的概念，故A错误；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型；玻尔在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子的概念的启发下，把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说，故B错误；汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，故C正确；查德威克用α粒子轰击铍原子核发现了中子，故D错误。
2. (2021·河北卷，1)银河系中存在大量的铝同位素26Al。26Al核β＋衰变的衰变方程为eq \\al(26,13)Al→eq \\al(26,12)Mg＋eq \\al(0,1)e，测得26Al核的半衰期为72万年。下列说法正确的是( )
A.26Al核的质量等于26Mg核的质量
B.26Al核的中子数大于26Mg核的中子数
C.将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变
D.银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年后全部衰变为26Mg
答案 C
解析 26Al发生衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数n1＝26－13＝13，而26Mg核的中子数n2＝26－12＝14，所以26Al核的中子数小于26Mg 核的中子数，故B错误；半衰期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下eq \f(1,4)没有衰变，故D错误。
3.(2021·广东潮州市第二次教学质检)2020年11月27日00时41分，华龙一号全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功。华龙一号全球首堆并网成功，标志着我国打破了国外核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列。结合你所学知识，下列说法正确的是( )
A.华龙一号涉及核反应可能为：eq \\al(4,2)He＋eq \\al(27,13)Al→eq \\al(30,15)P＋eq \\al(1,0)n
B.华龙一号涉及核反应可能为：eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(131, 53)I＋eq \\al(103, 39)Y＋2eq \\al(1,0)n
C.在核反应过程中，原子核平均核子质量增加
D.在核反应过程中，原子核比结合能减小
答案 B
解析 华龙一号涉及核反应可能为铀核裂变，即eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(131, 53)I＋eq \\al(103, 39)Y＋2eq \\al(1,0)n，选项A错误，B正确；裂变反应由重核裂变为两个或多个中等质量的核，因此原子核平均核子质量减少，选项C错误；裂变反应由不稳定的重核裂变为两个或多个中等质量相对稳定的核，所以原子核比结合能增大，选项D错误。
4.(2021·四川德阳二诊)太阳内部持续不断地发生着4个质子(eq \\al(1,1)H)聚变为1个氦核(eq \\al(4,2)He)的热核反应，核反应方程是4eq \\al(1,1)H→eq \\al(4,2)He＋2X，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c。下列说法中正确的是( )
A.方程中的X表示中子eq \\al(1,0)n
B.方程中的X表示电子eq \\al(eq \a\vs4\al(0),－1)e
C.这个核反应中质量亏损Δm＝m1－m2－m3
D.这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2
答案 D
解析 由核反应质量数守恒、电荷数守恒可推断出X为eq \\al(0,1)e，故A、B错误；这个核反应中质量亏损为Δm＝4m1－m2－2m3，释放的核能为ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，故C错误，D正确。
5.(2021·江苏南京一中阶段性检测)关于核反应方程，下列说法中错误的是( )
A.eq \\al(3,1)H＋eq \\al(2,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n是核聚变反应
B.铀核裂变的核反应为eq \\al(235, 92)U→eq \\al(141, 56)Ba＋eq \\al(92,36)Kr＋2eq \\al(1,0)n
C.在衰变方程eq \\al(239, 94)Pu→X＋eq \\al(4,2)He＋γ中，X原子核的质量数是235
D.卢瑟福发现质子的核反应方程为eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H
答案 B
解析 eq \\al(3,1)H＋eq \\al(2,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n是核聚变反应，A正确；铀核裂变的核反应需要中子的参与，B错误；根据质量数守恒得，X原子核的质量数是235，C正确；卢瑟福发现质子的核反应方程为eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H，D正确。
6.(2021·江苏省新高考质量检测模拟)下列说法正确的是( )
A.英国物理学家查德威克发现了中子，质子和中子统称为核子
B.α粒子轰击氮原子核的核反应方程式为eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(16, 8)O＋eq \\al(1,1)H
C.两个轻核结合成较重的单个原子核时要吸收能量
D.只要入射光的强度足够大就一定能发生光电效应
答案 A
解析 英国物理学家查德威克发现了中子，质子和中子统称为核子，A正确；α粒子轰击氮原子核的核反应方程式为eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H，B错误；两个轻核结合成较重的单个原子核时要放出能量，C错误；只要入射光的频率大于金属的截止频率就能发生光电效应，D错误。
7.(2021·四川遂宁市第三次诊断)光电效应实验，得到光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图1所示。普朗克常量、金属材料的逸出功分别为( )
图1
A.eq \f(b,a)，b B.eq \f(b,a)，eq \f(1,b)
C.eq \f(a,b)，b D.eq \f(a,b)，eq \f(1,b)
答案 A
解析 根据Ek＝hν－W0得，Ek－ν图象的纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功W0＝b，图象的斜率表示普朗克常量h＝eq \f(b,a)，故A正确，B、C、D错误。
8.(2021·福建莆田市4月模拟)智能手机带有光线传感功能，可以自动调整亮度，光线传感器的工作原理是光电效应。下面关于光电效应的说法正确的是( )
A.发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B.在研究光电效应饱和电流时，由I＝neSv可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度v越大，饱和电流越大
C.入射光频率为ν时，刚好发生光电效应现象，将入射光频率变为3ν时，此时光电流的遏止电压为eq \f(2hν,e)
D.用一束单色光分别照射A、B两种金属，若照射A得到光电子的最大初动能比照射B得到光电子的最大初动能大，则金属A的截止频率比金属B的截止频率高
答案 C
解析 发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，A错误；在研究光电效应饱和电流时，光电管所加电压与饱和电流无关，饱和电流与光照强度有关，光照强度越大，饱和电流越大，B错误；入射光频率为ν时，刚好发生光电效应现象，由光电效应规律可知W0＝hν，将入射光频率变为3ν时，由爱因斯坦光电效应方程可得Ek＝3hν－W0，解得Ek＝2hν，由动能定理可得Ek＝eUc，解得此时光电流的遏止电压为Uc＝eq \f(2hν,e)，C正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，光子能量一定，光电子的最大初动能大，说明金属的截止频率低，D错误。
9.(2021·江苏南京市、盐城市第二次模拟)某实验小组用图2甲所示电路研究a、b两种单色光的光电效应现象，通过实验得到光电流I与电压U的关系如图2乙所示，由图可知( )
图2
A.光电子的最大初动能EkaB.两种光的频率νa>νb
C.两种光照射金属K时的逸出功不一样
D.若b光可以让处于基态的氢原子电离，则a光一定也可以
答案 A
解析 由题图乙可得b光照射光电管时反向截止电压大，其逸出的光电子最大初动能大，即Eka10.(2021·江苏镇江市丹阳中学适应性考试)为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图3为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62 eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处于n＝2激发态的氢原子提供的能量为( )
图3
eV eV
eV eV
答案 C
解析 处于n＝2能级的原子不能吸收10.20 eV、2.89 eV的能量，则选项A、B错误； 处于n＝2能级的原子吸收2.55 eV的能量而跃迁到n＝4的能级，然后向低能级跃迁时辐射光子，其中从n＝4到n＝3的跃迁辐射出的光子的能量小于1.62 eV可被红外测温仪捕捉，选项C正确；处于n＝2能级的原子能吸收1.89 eV的能量而跃迁到n＝3的能级，从n＝3到低能级跃迁时辐射光子的能量均大于1.62 eV，不能被红外测温仪捕捉，选项D错误。
11.(2021·江苏镇江市丹阳中学适应性考试)我国初、高中学生及大学生近视眼率超过70%，现在医学上治疗近视眼时，用激光“焊接”视网膜，所用激光的波长λ＝660 nm，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，则该激光中每个光子的能量为( )
A.3.0×10－19 J B.1.6×10－19 J
C.1.0×10－19 J D.1.0×10－18 J
答案 A
解析 根据公式E＝hν＝eq \f(hc,λ)，解得E＝3.0×10－19 J，故选A。
12.(2021·安徽马鞍山市第二次质量监测)金属钾的逸出功为2.0 eV，氢原子的能级图如图4所示。一群氢原子处于量子数为n＝4的能级状态，下列说法中正确的是( )
图4
A.这群氢原子跃迁时，只能辐射5种频率的光子
B.这群氢原子跃迁时，只有3种频率的光子能使钾发生光电效应
C.用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
D.用能量为12.75 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离
答案 C
解析 这群氢原子跃迁时，能辐射Ceq \\al(2,4)＝6种频率的光子，选项A错误；这群氢原子跃迁时，能级差大于2 eV的跃迁有4→1，3→1，2→1，4→2，则有4种频率的光子能使钾发生光电效应，选项B错误；用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到n＝2的激发态，选项C正确；只有用大于13.6 eV的光子照射，才可使处于基态的氢原子电离，选项D错误。
13.(2021·天津市等级性考试模拟)下列说法正确的是( )
A.图甲中，当弧光灯发出的光照射到锌板上时，与锌板相连的验电器铝箔有张角，发生光电效应，证明光具有粒子性
B.如图乙所示为某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，当入射光的频率为2ν0时，光电子逸出的初动能一定等于hν0
C.图丙中，用从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂，不能发生光电效应
D.图丁是放射性元素发出的射线在垂直于纸面向里的磁场中偏转示意图，射线c是β粒子流，它产生的机理是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
答案 A
解析 与锌板相连的验电器的铝箔相互张开，说明光照射到锌板上发生光电效应，有光电子逸出，光电效应说明光具有粒子性，故A正确；根据光电效应方程有Ek＝hν－W0，当入射光的频率为2ν0时，光电子逸出的最大初动能等于hν0，而光电子逸出的初动能不一定等于hν0，故B错误；图丙中，用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量为ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6)eV＝10.2 eV，大于金属铂的逸出功，所以能发生光电效应，故C错误；图丁是放射线在磁场中偏转示意图，根据左手定则可知，射线c是β粒子流，它是原子核发生β衰变的过程中，由中子转化为一个质子与一个电子时形成的，故D错误。