1、2015_2016學年高中物理17.1能量量子化課后習題新人教版選修3_5第十七章波粒二象性1能量量子化A組1.以下宏觀概念,哪些是“量子化”的()A.木棒的長度B.物體的質量C.物體的動量D.學生的個數解析:所謂“量子化”是指不連續的情況,而選項A、B、C作為宏觀物體的特性,具有連續性,學生個數不具有連續性。答案:D2.對于帶電微粒的輻射和吸收能量時的特點,以下說法正確的是()A.以某一個最小能量值一份一份地輻射或吸收B.輻射和吸收的能量是某一最小值的整數倍C.吸收的能量可以是連續的D.輻射和吸收的能量是量子化的解析:根據普朗克能量子假說,帶電粒子的能量只能是某一最小能量值的整數倍,能量的輻

2、射、吸收要一份份地進行,故選項A、B、D正確。答案:ABD3.關于對熱輻射的認識,下列說法中正確的是()A.熱的物體向外輻射電磁波,冷的物體只吸收電磁波B.溫度越高,物體輻射的電磁波越強C.輻射強度按波長的分布情況只與物體的溫度有關,與材料種類及表面狀況無關D.常溫下我們看到的物體的顏色就是物體輻射電磁波的顏色解析:一切物體都不停地向外輻射電磁波,且溫度越高,輻射的電磁波越強,選項A錯誤,選項B正確;選項C是黑體輻射的特性,選項C錯誤;常溫下看到的物體的顏色是反射光的顏色,選項D錯誤。答案:B4.某種光的光子能量為E,這種光在某一種介質中傳播時的波長為,則這種介質的折射率為()A.B.C.D.

3、解析:這種光的頻率為=,則這種光在介質中的傳播速度為v=,則這種介質的折射率為n=。選項C正確。答案:C5.某激光器能發射波長為的激光,發射功率為P,c表示光速,h為普朗克常量,則激光器每秒發射的能量子數為()A.B.C.D.Phc解析:每個能量子=h=,每秒發射的總能量為P,則n=。答案:A6.2006年度諾貝爾物理學獎授予了兩名美國科學家,以表彰他們發現了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化。他們的出色工作被譽為是宇宙學研究進入精密科學時代的起點。下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關的說法中正確的是()A.微波是指波長在10-3 m到10 m之間的電磁波B.微波和聲波一樣

4、都只能在介質中傳播C.黑體的熱輻射實際上是電磁輻射D.普朗克在研究黑體的熱輻射問題時提出了能量子假說解析:微波的波長范圍是1 mm到10 m,選項A正確。微波能在真空中傳播,選項B不正確。黑體熱輻射實際上是電磁輻射,選項C正確。普朗克在研究黑體的熱輻射問題時提出了能量子假說,選項D正確。答案:ACD7.正負電子對撞后湮沒成兩個頻率相同的光子。普朗克常量為h,電子質量為m,電荷量為e,電磁波在真空中的傳播速度為c,則生成的光子射入折射率為的水中,其波長為()A.B.C.D.解析:根據愛因斯坦的質能方程,有2mc2=2h,得光子的頻率=,再由公式v=及n=,因在不同的介質中頻率是不變的,所以光在水

5、中的波長為=。答案:BB組1.黑體輻射的實驗規律如圖所示,由圖可知()A.隨溫度升高,各種波長的輻射強度都有所增加B.隨溫度降低,各種波長的輻射強度都有所增加C.隨溫度升高,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動D.隨溫度降低,輻射強度的極大值向波長較長的方向移動解析:由題圖可知,隨溫度的升高,各種波長的輻射強度都有所增加,且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動,當溫度降低時,上述變化相反。故正確選項為A、C、D。答案:ACD2.在自然界生態系統中,蛇與老鼠和其他生物通過營養關系構成食物鏈,在維持生態平衡方面發揮著重要作用。蛇是老鼠的天敵,它是通過接收熱輻射來發現老鼠的。假設老鼠的體溫約37 ,

6、它發出的最強的熱輻射的波長為min。根據熱輻射理論,min與輻射源的絕對溫度T的關系近似為Tmin=2.90×10-3 m·K。則老鼠發出最強的熱輻射的波長為()A.7.8×10-5 mB.9.4×10-6 mC.1.16×10-4 mD.9.7×10-8 m解析:min=9.4×10-6 m。答案:B3.紅外遙感衛星通過接收地面物體發出的紅外輻射來探測地面物體的狀況。地球大氣中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能強烈吸收某些波長范圍的紅外輻射,即地面物體發出的某些波長的電磁波,只有一部分能夠通過大氣層被遙感衛星接收。如圖

7、所示為水和二氧化碳對某一波段不同波長電磁波的吸收情況。由圖可知,在該波段紅外遙感大致能夠接收到的波長范圍為()A.2.53.5 mB.44.5 mC.57 mD.813 m解析:由圖象可知,813 m波段的紅外線,水和CO2均不吸收,A、B、C錯誤,故選D。答案:D4.神光“”裝置是我國規模最大,國際上為數不多的高功率固體激光系統,利用它可獲得能量為2 400 J、波長為0.35 m的紫外激光,已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,則該紫外激光所含光子數為多少個?(取兩位有效數字)解析:每個激光光子的能量為=h,該紫外激光中所含光子數為n=個4.2×10

8、21個。答案:4.2×1021個5.太陽的輻射功率(太陽每秒輻射的能量)為38.6×1025 J/s,已知射到大氣層的太陽能只有45%到達地面,另有55%被大氣層吸收和反射,而未到達地面。若射到地球上的太陽光可視為垂直于地球表面,把太陽光看成是頻率為5×1014 Hz的單色光,求地球表面上1 cm2的面積每秒接收到多少個光了?已知太陽到地球的距離為R=1.5×1011 m。(最后結果保留兩位有效數字)解析:設想有一個以太陽中心為圓心,以太陽到地球表面距離(近似等于太陽到地球的距離R)為半徑的大球,這個大球面上單位面積每秒接收到輻射的功率為P0'=

9、(式中P為太陽的輻射功率),則地球表面上1 cm2的面積每秒接收到的能量P0=P0'×45%×10-4=38.6×1025× J=6.15×10-2 J。設地球表面上1 cm2的面積每秒接收到的光子數為n,由于光子的能量E=h,則n=個1.9×1017個。答案:1.9×1017個2015_2016學年高中物理17.2光的粒子性課后習題新人教版選修3_52光的粒子性A組1.下列利用光子說對光電效應的解釋正確的是()A.金屬表面的一個電子只能吸收一個光子B.電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出,成為光電子C.金屬表面的一個

10、電子吸收若干個光子,積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出D.無論光子能量大小如何,電子吸收光子并積累能量后,總能逸出成為光電子解析:根據光子說,金屬中的一個電子一次只能吸收一個光子,只有所吸收的光子頻率大于金屬的截止頻率,電子才能逃離金屬表面,成為光電子,且光子的吸收是瞬時的,不需時間的積累,故只有選項A正確。答案:A2.已知能使某金屬產生光電效應的極限頻率為0,則下列說法正確的是()A.當用頻率為20的單色光照射該金屬時,一定能產生光電子B.當用頻率為20的單色光照射該金屬時,所產生的光電子的最大初動能為h0C.當照射光的頻率大于0時,若增大,則逸出功增大D.當照射光的頻率大于0時,若增大一倍

11、,則光電子的最大初動能也增大一倍解析:本題考查對光電效應現象的認識、對逸出功概念的理解、對光電效應方程的應用。該金屬的極限頻率為0,則可知逸出功W0=h0,逸出功由金屬自身性質決定,與照射光的頻率無關,因此C選項錯誤;由光電效應的規律可知A正確;由光電效應方程Ekm=h-W0,將W0=h0代入可知B正確,D錯誤。因此本題正確選項為A、B。答案:AB3.用黃光照射某金屬時不能產生光電效應,則下列措施中可能使該金屬產生光電效應的是()A.延長黃光的照射時間B.增大黃光的照射強度C.換用波長較大的光照射D.換用紫外線照射解析:光電效應的規律表明:入射光的頻率決定著是否發生光電效應以及發生光電效應時產

12、生的光電子的最大初動能的大小;當入射光頻率增加后,產生的光電子最大初動能也增加;而照射光的強度增加,只會使單位時間內逸出的光電子數增加,紫外線頻率高于黃光,故題述選項正確的有D。答案:D4.在做光電效應的實驗時,某金屬被光照射發生了光電效應,實驗測得光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率的關系如圖所示,由實驗圖象可求出()A.該金屬的極限頻率和極限波長B.普朗克常量C.該金屬的逸出功D.單位時間內逸出的光電子數解析:金屬中電子吸收光子的能量為h,根據愛因斯坦光電效應方程有Ek=h-W0。任何一種金屬的逸出功W0一定,說明Ek隨的變化而變化,且是線性關系,所以直線的斜率等于普朗克常量,直線與橫軸的

13、截距OA表示 Ek=0時的頻率0,即該金屬的極限頻率。根據h0-W0=0,求得逸出功W0=h0。已知極限頻率,根據波速公式可求出極限波長0=。由Ek-圖象并不能知道在單位時間內逸出的光子數。答案:ABC5.如圖所示,用綠光照射光電管的陰極時,電流表有一定的讀數。若改用強度大一倍的紫光照射陰極,將出現()A.電流表讀數為零B.電流表讀數增大C.逸出光電子的最大初動能減小D.逸出光電子的最大初動能增大解析:根據光電效應規律,光電子的最大初動能與入射光頻率有關,光電流的大小與入射光的強度相關。因紫光頻率大于綠光頻率,所以改用強度大一倍的紫光照射陰極,逸出光電子的最大初動能增大、電流表讀數增大。本題正

14、確選項為B、D。答案:BD6.一束綠光照射某金屬發生了光電效應,則下列說法正確的是()A.若增加綠光的照射強度,則單位時間內逸出的光電子數目不變B.若增加綠光的照射強度,則逸出的光電子將具有更大的初動能C.若改用紫光照射,則逸出的光電子將具有更大的初動能D.若改用紫光照射,則單位時間內逸出的光電子數目增加解析:光電效應的規律表明:入射光的頻率決定著是否發生光電效應以及發生光電效應時產生的光電子的最大初動能的大小;當入射光頻率增加后,產生的光電子最大初動能也增加;而照射光的強度增加,會使單位時間內逸出的光電子數增加,紫光頻率高于綠光,故選項C正確。答案:C7.研究光電效應的電路如圖所示。用頻率相

15、同、強度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K),鈉極板發射出的光電子被陽極A吸收,在電路中形成光電流。下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關系圖象中,正確的是()解析:入射光的頻率相同,則光電子的最大初動能相同,由-eU=知,兩種情況下遏止電壓相同,故選項A、B錯誤;光電流的強度與入射光的強度成正比,所以強光的光電流比弱光的光電流大,故選項C正確,選項D錯誤。答案:C8.科學研究證明,光子有能量也有動量,當光子與電子碰撞時,光子的一些能量轉移給了電子。假設光子與電子碰撞前的波長為,碰撞后的波長為',則碰撞過程中()A.能量守恒,動量守恒,且='B.能量不守恒,動量不守恒

16、,且='C.能量守恒,動量守恒,且 <'D.能量守恒,動量守恒,且>'解析:能量守恒和動量守恒是自然界的普遍規律,適用于宏觀世界也適用于微觀世界。光子與電子碰撞時遵循這兩個守恒規律,光子與電子碰撞前光子的能量=h=h,當光子與電子碰撞時,光子的一些能量轉移給了電子,光子的能量'=h'=h,由>',可知<',選項C正確。答案:C9.用紅光照射光電管陰極發生光電效應時,光電子最大初動能為Ek,飽和光電流為I,若改用強度相同的綠光照射同一光電管,產生的光電子最大初動能和飽和電流分別為Ek'和I',則下面說

17、法正確的是()A.Ek'<Ek,I'>IB.Ek'>Ek,I'>IC.Ek'<Ek,I'=ID.Ek'>Ek,I'<I解析:由愛因斯坦光電效應方程Ek=h-W0及紅<綠可知,Ek紅<Ek綠,即Ek<Ek'。又紅光和綠光的強度相同,即E=nh紅=n'h綠,因為紅<綠,所以n>n',即單位時間內入射的紅光的光子數多,逸出的光電子數也多,飽和光電流也大,I>I',綜上可知答案為D。答案:DB組1.如圖所示是用光照射某種金屬時逸出

18、的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖象,直線與橫軸的交點坐標(4.27,0),與縱軸交點坐標(0,0.5)。由圖可知()A.該金屬的截止頻率為4.27×1014 HzB.該金屬的截止頻率為5.5×1014 HzC.該圖線的斜率表示普朗克常量D.該金屬的逸出功為0.5 eV解析:圖線在橫軸上的截距為截止頻率,選項A正確,選項B錯誤;由光電效應方程Ek=h-W0,可知圖線的斜率為普朗克常量,選項C正確;金屬的逸出功為W0=h0= eV=1.77 eV,選項D錯誤。答案:AC2.用同一頻率的光照射到甲、乙兩種不同的金屬上,它們釋放的光電子在磁感應強度為B的勻強磁場中做勻速圓周運動,它們的軌道半徑之比為R甲R乙=31,則下列說法中正確的是()A.兩種金屬的逸出功之比為31B.兩種光電子的速度大小之比為31C.兩種金屬的逸出功之比為13D.兩種光