2025年高考物理：图像专题 专题11近代物理中的图像问题（共5种图像类型）-学案原卷版

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知识梳理
知识点一、近代物理中的图像问题
1、黑体辐射的实验规律
(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值．
(2)随着温度的升高
①各种波长的辐射强度都有增加；
②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图所示．
2、光电效应图象四类图象
3、氢原子能级图
①能级跃迁：处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝Ceq \\al(2,n)＝eq \f(nn－1,2).
②光子的发射：原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定．
hν＝Em－En(Em、En是始末两个能级且m>n)，
能级差越大，发射光子的频率就越高．
③光子的吸收：原子只能吸收一些特定频率的光子，原子吸收光子后会从较低能级向较高能级跃迁，吸收光子的能量仍满足hν＝Em－En(m>n)．
4、结合能和比结合能
题型归类
类型1 黑体辐射的实验规律曲线
1．（2023春•湟中区校级期末）如图所示是黑体的辐射强度与其辐射波长的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A．温度越高，黑体辐射的电磁波的波长越大
B．温度越高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
C．黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况有关
D．普朗克通过对黑体辐射的研究，提出了能量子的概念
2．（2023春•东城区校级期末）某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图象如图甲所示，纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了T1、T2两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系。下列说法正确的是（ ）
A．图甲中T1＞T2
B．图乙中T1＜T2
C．图甲中温度升高，所有分子的速率都增大
D．图乙中温度升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动
3．（2021秋•临湘市期末）在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（ ）
A．T1＜T2
B．在同一温度下，波长越短的电磁波，辐射强度越大
C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低
D．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
类型2 光电效应中的最大初动能E与入射光频率的关系图
4．用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像如图所示。图像与横轴交点的横坐标为4.27×1014Hz，与纵轴交点的纵坐标为0.5eV。由图可知（ ）
A．该金属的极限频率为4.27×1014Hz
B．该金属的极限频率为5.5×1014 Hz
C．该图像的斜率的倒数表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5eV
5．已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能Ek跟入射光的频率ν的关系图像如图中的直线1所示。某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为Ek1。若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为Ek2，Ek2＜Ek1，则这种金属产生的光电子的最大初动能Ek跟入射光的频率ν的关系图像应是图中的（ ）
A．a
B．b
C．c
D．上述三条图线都不正确
6．（2023•合肥模拟）如图甲所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图象（直线与横轴的交点的横坐标为4.29，与纵轴的交点的纵坐标为0.5），如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法正确的是（ ）
A．根据该图象能求出普朗克常量
B．该金属的逸出功为0.5eV
C．该金属的极限频率为5.50×1014Hz
D．用n＝4能级的氢原子跃迁到n＝3能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应
类型3光电效应中的光电流与电压的关系图
7．（2023秋•秦淮区期中）某实验小组用图甲所示电路研究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的关系如图乙所示，由图可知（ ）
A．光电子的最大初动能Eka＞Ekb
B．若a光可以让处于基态的氢原子电离，则b光一定也可以
C．两种光照射金属K时的逸出功不一样
D．两种光的频率va＞vb
8．（2023春•永胜县校级期末）如图所示，分别用功率相同的甲光和乙光照射相同的光电管阴极，甲光的频率为ν1，乙光的频率为ν2，ν1＜ν2，产生的光电流I随阳极与阴极间所加电压U的变化规律正确的是（ ）
A．B．
C．D．
9．（2023春•梅州期末）如图甲所示，大量处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时，能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙所示电路中的阴极K，只能得到3条光电流随电压变化的关系曲线，如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A．a光照射光电管产生的光电子动能一定比c光大
B．该氢原子共发出3种频率的光
C．滑动变阻器滑片滑到最左端时，电流表示数一定为0
D．阴极K材料的逸出功为5.75eV
10．（2023•津市市校级开学）用图甲所示电路可以研究光电效应中电子的发射情况与光照强弱、光频率等物理量间的关系（图中电源极性可对调）。图乙所示为a、b、c三种光照下得到的三条光电流I与A极、K极间电压UAK的关系图线。下列说法正确的是（ ）
A．若开关闭合时电流表有示数，则开关断开时电流表示数为0
B．若想测量饱和电流，则图甲中电源极性需要对调
C．若b是黄光，则a可能是蓝光
D．b、c是同种颜色的光，b的光强比c的光强大
类型4 玻尔理论和能级跃迁图
11．（2023•亭湖区校级模拟）氢原子在可见光区的4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线（记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ）分别对应着氢原子从n＝3、4、5、6能级向n＝2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是（选项图中长度标尺的刻度均匀分布，刻度值从左至右增大）（ ）
A．B．
C．D．
12．（2023春•西城区校级月考）如图所示为氢原子的能级示意图，则下列说法正确的是（ ）
A．n＝2能级的氢原子电离至少需要10.20eV的能量
B．n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级需要吸收0.85eV的能量
C．大量处于基态的氢原子吸收某频率的光子跃迁到n＝3能级时，可向外辐射两种不同频率的光子
D．用氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为2.25eV的金属时，逸出的光电子的最大初动能为10.5eV
13．（2023•忻州开学）氢原子的能级图如图甲所示，大量处在n＝4能级的氢原子在向低能级跃迁的过程中会释放出多种能量的光子，用其中所释放出的光照射如图乙所示的光电管阴极K，合上开关，当电压表的示数为8.50V时，电流表的示数恰好为零。下列说法正确的是（ ）
A．氢原子能产生8种不同的光子
B．光电子的最大初动能为12.75eV
C．光电管阴极K的逸出功为4.25eV
D．氢原子释放的所有光子都能使阴极K发生光电效应
14．（2023春•靖江市校级期末）玻尔氢原子能级如图所示，一群处于n＝4的氢原子，当它们自发地跃迁到较低能级时，以下说法符合玻尔理论的有（ ）
A．电子运行轨道的半径是任意的
B．氢原子跃迁时可发出连续光谱
C．电子的动能增加势能减小
D．电子由第二激发态跃迁到第一基态放出光子的能量为10.2eV
类型5 核反应与核能中的比结合能与质量数关系图像
15．（2023春•吉林期末）如图是原子核的比结合能曲线，下列说法正确的是（ ）
A．从曲线上分析，两个 12H核合成 24He释放约6MeV的能量
B．两个 12H核结合成 24He，因为质量数未变，所以不释放或吸收能量
C． 92235U裂变成 3689Kr和 56144Ba的方程为： 92235U+ 01n→ 56144Ba+ 3689Kr+3 01n
D．从曲线上分析， 92235U的结合能小于 5614Ba的结合能
16．（2023春•辽宁期末）原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有（ ）
A． 24He核的结合能约为7MeV
B． 24He核比 36Li核的比结合能大，所以 24He核更不稳定
C．两个 12H核结合成 24He核时释放能量
D． 92235U核中核子的比结合能比 3689Kr核中的大
17．（2023春•海淀区校级期末）核能的发现是人们探索微观物质结构的一个重大成果，核能的利用可以有效缓解常规能源的短缺。原子核的比结合能（平均结合能）曲线如图所示，下列说法正确的有（ ）
A． 24He核比 36Li核更稳定
B． 56144Ba核比 92235U的结合能更大
C． 12H核的结合能约为1MeV
D．两个 12H核结合成 24He核时吸收能量
18．（2023春•海淀区期末）原子核的比结合能（平均结合能）曲线如图所示，下列说法正确的是（ ）
A． 12H核的结合能约为1MeV
B． 56144Ba核比 92235U的结合能更大
C． 24He核比 36Li核更稳定
D．两个 12H核结合成 24He核时吸收能量图象名称
图线形状
由图线直接(间接)得到的物理量
最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图线
①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc
②逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的值的绝对值W0＝|－E|＝E
③普朗克常量：图线的斜率k＝h
颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc：图线与横轴的交点
②饱和光电流Im：光电流的最大值
③最大初动能：Ek＝eUc
颜色不同时，光电流与电压的关系
①遏止电压Uc1、Uc2
②饱和光电流
③最大初动能Ek1＝eUc1，Ek2＝eUc2
遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线
①极限频率νc：图线与横轴的交点
②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大
③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电荷量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)
结合能
把原子核分成核子时吸收的能量或核子结合成原子核时放出的能量
比结合能
等于原子核的结合能与原子核中核子个数的比值，它反映了原子核的稳定程度
比结合能曲线
不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图所示
从图中可看出，中等大小的核的比结合能最大，轻核和重核的比结合能都比中等大小的核的比结合能要小