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专题十一近代物理中的图像问题
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
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)
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\o\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mn),
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(mn).
4、结合能和比结合能
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
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
【解答】解:AB、温度越高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,但黑体辐射的电磁波波长并不是越大,故AB错误;
C、一般物体的辐射强度除去与温度有关外,还和物体的材料及表面状态有关,但黑体的辐射强度按波长的分布只与黑体的温度有关,故C错误;
D、普朗克通过对黑体辐射的研究,提出了能量子的概念,故D正确。
故选:D。
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
【解答】解:A、由图甲可知,温度为T2的图线中速率大分子占据的比例较大,则说明其对应的平均动能较大,故T2对应的温度较高,T1<T2,故A错误;
C、温度升高使得气体分子的平均速率增大,不一定每一个气体分子的速率都增大,故C错误;
BD、由图乙可以看出,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,所以有:中T1>T2,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故B错误,D正确;
故选:D。
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
【解答】解:A.不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不同的,温度越高向外辐射的能量中,频率小的波越多,所以T1>T2,故A错误;
B.由图像可知,同一温度下,辐射强度最大
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