【备战2022】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

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【备战2022】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 一、单项选择题（共19小题；共76分）1. 关于光电效应，下列说法正确的是   A. 光电效应说明光具有粒子性 B. 光电效应说明光具有波动性 C. 金属的逸出功和入射光的频率有关 D. 入射光越强，单位时间内产生的光电子数越少 2. 对黑体的认识，下列说法中正确的是   A. 黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的 B. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与黑体的温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 C. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及表面状况无关 D. 如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体 3. 普朗克常量是自然界的一种基本常数，它的数值是   A. 6.02×10−23 mol B. 6.625×10−3 mol⋅s C. 6.626×10−34 J⋅s D. 1.38×10−16 mol⋅s 4. 对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是   A. 温度 B. 材料 C. 表面状况 D. 以上都正确 5. 已知某种单色光的波长为 λ，在真空中光速为 c，普朗克常量为 h，则电磁波辐射的能量子 ɛ 的值为   A. hcλ B. hλ C. chλ D. 以上均不正确 6. 热辐射是指所有物体都要向外辐射电磁波的现象。辐射强度指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量。在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线，图中横轴 λ 表示电磁波的波长，纵轴 Mλ 表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由 Mλ−λ 图线可知，同一物体在不同温度下   A. 向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同 B. 向外辐射的电磁波的波长范围是相同的 C. 向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小 D. 辐射强度的极大值随温度升高而向波长较短的方向移动 7. 十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展，以下关于 4 幅图中涉及的物理知识说法正确的是   A. 图 1 是黑体辐射实验规律，爱因斯坦为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念 B. 强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，这已被实验证实。如图 2 所示，若用波长为 λ 的光照射锌板，验电器指针不偏转；则换用波长也为 λ 的强激光照射锌板，验电器指针可能偏转 C. 如图 3 所示，一个处于 n=5 能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以放出 10 种不同频率的光 D. 图 4 为天然放射现象中产生的三种射线在匀强电场中的偏转情况，其中③线代表的是 β 射线 8. 电子是组成原子的基本粒子之一。下列对电子的说法中正确的是   A. 密立根发现电子，汤姆孙最早测量出电子的电荷量为 1.6×10−19 C B. 氢原子的电子由激发态向基态跃迁时，向外辐射光子，原子能量增加 C. 金属中的电子吸收光子逸出成为光电子，光电子的最大初动能等于入射光子的能量 D. 天然放射现象中的 β 射线实际是高速电子流，穿透能力比 α 射线强 9. 硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能，若有 N 个频率为 ν 的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为（h 为普朗克常量）   A. hν B. 12Nhν C. Nhν D. 2Nhν 10. 普朗克能量子假说是为了解释   A. 光电效应的实验规律而提出的 B. 康普顿效应而提出的 C. 光的波粒二象性而提出的 D. 黑体辐射的实验规律而提出的 11. 关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是   A. 热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波 B. 温度越高，物体辐射的电磁波越强 C. 辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关 D. 常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁彼的颜色 12. 能正确解释黑体辐射实验规律的是   A. 能量的连续经典理论 B. 普朗克提出的能量量子化理论 C. 以上两种理论体系任何一种都能解释 D. 牛顿提出的微粒说 13. 如图所示是光电管使用原理图，则下列说法不正确的是   A. 该装置可实现光信号与电信号的转变 B. 如果灵敏电流表不显示读数，可能是因为入射光频率过低 C. 如果把电源反接，电流表示数肯定为零 D. 如果断开开关 S，电流表示数不一定为零 14. 根据爱因斯坦光子说，光子能量 E 等于（h 为普朗克常量，c 、 λ 为真空中的光速和波长）   A. hcλ B. hλc C. hλ D. hλ 15. 红、橙、黄、绿四种光的频率逐渐增大，那么这四种光每份能量最小的是   A. 红光 B. 橙光 C. 黄光 D. 绿光 16. 在研究光电效应现象时，先后用两种不同色光照射同一光电管，所得的光电流 I 与光电管两端所加电压 U 间的关系曲线如图所示，下列说法正确的是   A. 色光乙的频率小、光强大 B. 色光乙的频率大、光强大 C. 若色光乙的强度减为原来的一半，无论电压多大，色光乙产生的光电流一定比色光甲产生的光电流小 D. 若另一光电管所加的正向电压不变，色光甲能产生光电流，则色光乙一定能产生光电流 17. 在如图所示的光电效应实验中，光电管阴极 K 的极限频率为 ν0，现用频率为 ν(ν>ν0) 的光照射在阴极上，若在 A 、 K 之间加一数值为 U 的反向电压时，光电流恰好为零，则下列判断错误的是   A. 阴极材料的逸出功等于 hν0 B. 有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为 eU C. 有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为 hν−hν0 D. 无光电子逸出，因为光电流为零 18. 爱因斯坦因提出了光电效应理论而获得 1921 年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能 Ekm 与入射光频率 ν 的关系如图所示，其中 ν0 为极限频率。从图中可以确定的是   A. 逸出功与 ν 有关 B. Ekm 与入射光强度成正比 C. 当 ν<ν0 时，会逸出光电子 D. 图中直线的斜率数值上等于普朗克常量 19. 某实验小组用图甲所示的电路研究 a 、 b 两种单色光的光电效应规律，通过实验得到的光电流 I 与电压 U 的关系如图乙所示。则   A. a 、 b 两种光的频率 νa<νb B. 金属 K 对 a 、 b 两种光的逸出功 Wa>Wb C. a 、 b 两种光照射出的光电子的最大初动能 Eka=Ekb D. a 、 b 两种光对应的遏止电压 Ua>Ub 二、双项选择题（共8小题；共32分）20. 下列说法正确的是   A. 微观粒子的能量变化是跳跃式的 B. 能量子与电磁波的频率成正比 C. 红光的能量子比绿光大 D. 电磁波波长越长，其能量子越大 21. 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 22. 关于对黑体的认识，下列说法正确的是   A. 黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的 B. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 C. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关 D. 如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个空腔就可以近似为一个绝对黑体 23. 以下宏观概念中，哪些是“量子化”的   A. 物体的带电荷量 B. 物体的质量 C. 物体的动量 D. 学生的个数 24. 对光电效应的理解正确的是   A. 金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属 B. 在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子 C. 如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应 D. 发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 25. 19 世纪后半叶，欧洲的冶金工业迅速发展，人们渴望了解热辐射的规律。如果知道了辐射强度、波长分布与辐射体的温度的关系，就可以通过物体发出的光谱推知温度。假设如图所示为某次实验时 T1 、 T2 温度下的黑体辐射强度与波长的关系，则下列说法正确的是   A. T1>T2 B. T1ν0，则能发生光电效应，有光电子逸出，选项D错误；A 、 K 间加的是反向电压，电子逸出后要做减速运动，当速度最大的光电子运动到 A 端速度为零时，光电流恰好为零，由动能定理得 −eU=0−Ekm，则 Ekm=eU，选项B正确；由爱因斯坦光电效应方程 Ekm=hν−W0，可得 Ekm=hν−hν0，选项C正确。18. D【解析】金属的逸出功只和金属本身有关，与入射光的频率无关，A错误；由图可知，光电子的最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错误；由图可知，只有 ν>ν0 时才会发生光电效应，C错误；由爱因斯坦光电效应方程得 Ekm=hν−W0，可见图象的斜率大小等于普朗克常量，D正确。19. A【解析】由光电效应方程 Ekm=hν−W0，由题图可得 b 光照射光电管时反向截止电压大，其频率大，即 νa<νb，故A正确；金属的逸出功由金属本身决定，与光的频率无关，故B错误；由题图可得 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，故C错误；由题图可得 b 光照射光电管时反向截止电压大，故D错误。第二部分20. A， B【解析】微观粒子的能量变化是跳跃式的，选项A正确；由 ɛ=hν 可知，能量子与电磁波的频率成正比，选项B正确；红光的频率比绿光小，由 ɛ=hν 可知，红光的能量子比绿光小，选项C错误；电磁波波长越长，其频率越小，能量子越小，选项D错误。21. B， C【解析】物体在某一温度下能辐射不同波长的电磁波，故A错误；黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，则辐射强度的极大值也就越大，铁块呈现黑色，是由于它的辐射强度的极大值对应波长段在红外部分，甚至波长更长，说明它的温度不太高，故B正确；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，故C正确。早晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，是由于大气吸收与反射了部分光，不能说明中午时分太阳温度最高，故D错误。22. C， D【解析】黑体可以向外辐射电磁波，看上去不一定是黑的，故A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关，故B错误，C正确；如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个空腔就可以近似为一个绝对黑体，故D正确。23. A， D【解析】所谓“量子化”应该是不连续的，是一份一份的，故A、D正确。24. B， C【解析】按照爱因斯坦的理论，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子脱离金属，电子必须具有足够的能量，而电子增加的能量只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于金属的逸出功时便不能产生光电效应现象，逸出功等于金属表面的电子克服原子核的引力向外逸出所做的最小功。25. A， D【解析】由黑体辐射的实验规律可知，温度越高黑体辐射的各种波长的电磁波的强度都有增加，选项A正确，B、C错误；黑体温度越高辐射强度的极大值向短波长方向移动，选项D正确。26. A， C【解析】用一定频率的 A 单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，知 νA 大于极限频率，用另一频率的 B 单色光照射时不发生光电效应，知 νB 小于极限频率，所以 A 光的频率大于 B 光的频率，故A正确，B错误；发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表 G 的电流方向是 a 流向 b，故C正确，D错误。27. A， C【解析】A.光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得：−eU1=0−12mvm12，则得光电子的最大初速度 vm1=2eU1m。故A正确；B、C根据爱因斯坦光电效应方程得： hν1=eU1+W ⋯⋯① hν2=eU2+W ⋯⋯② 由①得：金属的逸出功 W=hν1−eUl ⋯⋯③ 联立①②得：h=e(U1−U2)ν1−ν2 ⋯⋯④ 将④代入③可得：W=e(U1ν2−U2ν1)ν1−ν2。故B错误，C正确；D.阴极 K 金属的极限频率 ν0=Wh=hν1−eU1e(U1−U2)ν1−ν2=(hν1−eU1)(ν1−ν2)e(U1−U2)，故D错误。第三部分28. A， C， D【解析】根据热辐射的定义，A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误；普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，故C、D正确。29. A， B， D【解析】根据普朗克的量子理论，能量是不连续的，其辐射和吸收的能量只能是某一最小能量单位的整数倍，故A、B、D均正确，C错误。30. B， C， D【解析】一个能完全吸收热辐射而不反射热辐射的物体，称之为黑体，黑体是一种理想化物理模型。