物理1 普朗克黑体辐射理论练习题

这是一份物理1 普朗克黑体辐射理论练习题，共6页。试卷主要包含了下表给出了一些金属材料的逸出功，物理学家金斯说过等内容，欢迎下载使用。
1．对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，以下说法错误的是( )
A．以某一个最小能量值一份一份地辐射
B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
C．辐射和吸收的能量是量子化的
D．吸收的能量可以是连续的
解析：选D 根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，故A、B正确。带电粒子辐射和吸收的能量不是连续的，是量子化的，故C正确，D错误。本题选不正确的，故选D。
2．很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是( )
A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温
B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关
C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强
D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强
解析：选C 根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，人的体温的高低，直接决定了辐射的红外线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误。
3．[多选]一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )
A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加
C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应
D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
解析：选AD 光电效应的规律表明：入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能大小，当入射光频率增加时，产生的光电子最大初动能增加；而入射光的强度增加，会使单位时间内逸出的光电子数增加，紫光频率高于绿光，故选项A、D正确。
4．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光的运动方向也会发生相应的改变，如图是X射线的散射示意图，下列说法中正确的是( )
A．X光散射后与散射前相比，频率将会变小
B．X光散射后与散射前相比，波长将会变短
C．X光散射后与散射前相比，速度将会变小
D．散射实验为光的波动学说提供了有力证明
解析：选A 用X光照射石墨，出射的X光中除了有原波长的X光外，还有比原波长的X光波长要长的光，根据λ＝eq \f(c,ν)，可知频率ν变小，但是光速c不变，康普顿效应说明光不但具有能量而且具有动量，证明了光的粒子性，故A正确，B、C、D错误。
5．下表给出了一些金属材料的逸出功。现用波长为400 nm的单色光照射这些材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.00×108 m/s)( )
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
解析：选A 由题意可知，给定光子的能量为E＝hν＝eq \f(hc,λ)＝4.95×10－19 J，大于表中所给的铯、钙的逸出功，光照射到这两种金属上能产生光电效应，故A正确。
6．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )
A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 W
C．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W
解析：选A 因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝eq \f(E,t)，式中E＝6ε，t＝1 s，又ε＝hν＝heq \f(c,λ)，可解得P＝eq \f(6×6.63×10－34×3×108,530×10－9×1) W＝2.3×10－18 W，A正确。
7．分别用波长为λ和eq \f(2,3)λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2。以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( )
A.eq \f(hc,2λ) B．eq \f(3hc,2λ)
C.eq \f(3hc,4λ) D．eq \f(4hc,5λ)
解析：选A 由光电效应方程得Ek1＝heq \f(c,λ)－W0，Ek2＝heq \f(c,\f(2,3)λ)－W0，又Ek2＝2Ek1，联立得W0＝eq \f(hc,2λ)，A正确。
8.用如图所示的光电管研究光电效应，当滑动变阻器的滑片位于某一位置，开关S闭合时，用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，用单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，则( )
A．a光的强度一定大于b光的强度
B．a光的频率一定大于阴极K的极限频率
C．b光的频率一定小于阴极K的极限频率
D．开关S断开后，用单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针一定不会发生偏转
解析：选B 用某种单色光照射金属能否发生光电效应与光的强度无关，所以无法判断a、b光的强度，故A错误；用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转，知a光频率大于阴极K的极限频率，故B正确；由于在光电管两端加了反向电压，用b光照射时，电流计G指针不发生偏转，所以无法判断是否发生光电效应，即无法判断b光的频率与阴极K的极限频率大小关系，故C错误；由于在光电管两端加了反向电压时，电流计G的指针发生偏转即电子能从阴极运动到阳极，所以断开开关即不加反向电压时，电子一定能从阴极运动到阳极，即电流计G一定发生偏转，故D错误。
9．美国物理学家密立根用精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，这项工作成了爱因斯坦光电效应方程式在很小误差范围内的直接实验证据。密立根的实验目的是：测量金属的遏止电压Uc、入射光频率ν，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程式的正确性。如图所示是根据某次实验作出的Uc­ν图像，电子的电荷量e＝1.6×10－19 C。试根据图像和题目中的已知条件：
(1)写出爱因斯坦光电效应方程(用Ekm、h、ν、W0表示)。
(2)由图像求出这种金属的截止频率νc。
(3)若图像的斜率为k，写出普朗克常量h的表达式，并根据图像中的数据求出普朗克常量h。
解析：(1)光电效应方程：Ekm＝hν－W0。
(2)由图像可知，当Uc＝0时，
该金属的截止频率：νc＝4.27×1014 Hz。
(3)由光电效应方程可知eUc＝hν－W0，则Uc＝eq \f(hν,e)－eq \f(W0,e)，故k＝eq \f(h,e)，可得h＝ke，即：
h＝eq \f(0.878－0,6.501－4.27×1014)×1.6×10－19J·s
＝6.3×10－34 J·s。
答案：(1)Ekm＝hν－W0 (2)4.27×1014 Hz
(3)h＝ke 6.3×10－34 J·s
B级—选考提能
10．物理学家金斯说过：“虽然h的数值很小，但是我们应当承认，它是关系到保证宇宙存在的。如果说h严格等于0，那么宇宙的物质、宇宙的物质能量，将在十亿万分之一秒的时间内全部变为辐射。”其中h是普朗克常量。关于h的单位，用国际单位制的基本单位表示，正确的是( )
A．J·s B．J/s
C．kg·m2/s D．kg·m2·s3
解析：选C J不是基本单位，根据功的公式W＝Fl，牛顿第二定律F＝ma，可知1 J＝1 kg·m·s－2·m＝1 kg·m2·s－2，根据每一份能量子等于普朗克常量乘辐射电磁波的频率，即E＝hν，可得：1eq \f(kg·m2·s－2,s－1)＝1 kg·m2·s－1，h用国际单位制的基本单位表示为kg·m2·s－1，故C正确，A、B、D错误。
11.[多选]如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应。已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m，电荷量为e，普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是( )
A．入射光子的能量为heq \f(c,λ)
B．到达A板的光电子的最大动能为heq \f(c,λ)－W＋eU
C．若增大两板间电压，B板没有光电子逸出
D．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出
解析：选ABD 根据E＝hν，而ν＝eq \f(c,λ)，则光子的能量为heq \f(c,λ)，故A正确；光电子逸出的最大动能Ekm＝heq \f(c,λ)－W，根据动能定理，Ekm′－Ekm＝eU，则到达A板的光电子的最大动能为Ekm′＝heq \f(c,λ)－W＋eU，故B正确；若增大两板间电压，不会影响光电效应现象，仍有光电子逸出，故C错误；若减小入射光的波长，那么频率增大，一定会有光电子逸出，故D正确。
12．几种金属的逸出功W0见下表：
用一束可见光照射上述金属的表面，已知该可见光的波长的范围为4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m·s－1。
(1)请通过计算说明哪些金属能发生光电效应。
(2)照射哪种金属时逸出的光电子最大初动能最大？最大值是多少？
解析：(1)波长越小，光子频率越大，根据最小波长求出最大的光子能量。
由E＝hν，ν＝eq \f(c,λ)
联立得E＝heq \f(c,λ)
将λ＝4.0×10－7 m代入，
解得E＝4.97×10－19 J。
根据光电效应规律可知，入射光的频率大于金属的极限频率可发生光电效应，则可见光能使钠、钾、铷发生光电效应。
(2)根据光电效应方程可知，Ekm＝E－W0，入射光的光子能量E越大，金属的逸出功W0越小，则逸出的光电子初动能越大。
照射金属铷时，逸出的光电子最大初动能最大。
将E＝4.97×10－19 J和W0＝3.41×10－19 J代入，解得Ekm＝1.56×10－19 J。
答案：(1)能使钠、钾、铷发生光电效应
(2)铷 1.56×10－19 J
材料
铯
钙
镁
铍
钛
逸出功/(×10－19 J)
3.0
4.3
5.9
6.2
6.6
金属
钨
钙
钠
钾
铷
W0(×10－19 J)
7.26
5.12
3.66
3.60
3.41