2015_2016学年高中物理17.1能量量子化课后习题新人教版选修3_5+2015_2016学年高中物理17.2光的粒子性课后习题新人教版选修3_5

1、2015_2016学年高中物理17.1能量量子化课后习题新人教版选修3_5第十七章波粒二象性1能量量子化A组1.以下宏观概念,哪些是“量子化”的()A.木棒的长度B.物体的质量C.物体的动量D.学生的个数解析:所谓“量子化”是指不连续的情况,而选项A、B、C作为宏观物体的特性,具有连续性,学生个数不具有连续性。答案:D2.对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点,以下说法正确的是()A.以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B.辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍C.吸收的能量可以是连续的D.辐射和吸收的能量是量子化的解析:根据普朗克能量子假说,带电粒子的能量只能是某一最小能量值的整数倍,能量的辐

2、射、吸收要一份份地进行,故选项A、B、D正确。答案:ABD3.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波的颜色解析:一切物体都不停地向外辐射电磁波,且温度越高,辐射的电磁波越强,选项A错误,选项B正确;选项C是黑体辐射的特性,选项C错误;常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色,选项D错误。答案:B4.某种光的光子能量为E,这种光在某一种介质中传播时的波长为,则这种介质的折射率为()A.B.C.D.

3、解析:这种光的频率为=,则这种光在介质中的传播速度为v=,则这种介质的折射率为n=。选项C正确。答案:C5.某激光器能发射波长为的激光,发射功率为P,c表示光速,h为普朗克常量,则激光器每秒发射的能量子数为()A.B.C.D.Phc解析:每个能量子=h=,每秒发射的总能量为P,则n=。答案:A6.2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家,以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是()A.微波是指波长在10-3 m到10 m之间的电磁波B.微波和声波一样

4、都只能在介质中传播C.黑体的热辐射实际上是电磁辐射D.普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说解析:微波的波长范围是1 mm到10 m,选项A正确。微波能在真空中传播,选项B不正确。黑体热辐射实际上是电磁辐射,选项C正确。普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说,选项D正确。答案:ACD7.正负电子对撞后湮没成两个频率相同的光子。普朗克常量为h,电子质量为m,电荷量为e,电磁波在真空中的传播速度为c,则生成的光子射入折射率为的水中,其波长为()A.B.C.D.解析:根据爱因斯坦的质能方程,有2mc2=2h,得光子的频率=,再由公式v=及n=,因在不同的介质中频率是不变的,所以光在水

5、中的波长为=。答案:BB组1.黑体辐射的实验规律如图所示,由图可知()A.随温度升高,各种波长的辐射强度都有所增加B.随温度降低,各种波长的辐射强度都有所增加C.随温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.随温度降低,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动解析:由题图可知,随温度的升高,各种波长的辐射强度都有所增加,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,当温度降低时,上述变化相反。故正确选项为A、C、D。答案:ACD2.在自然界生态系统中,蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链,在维持生态平衡方面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天敌,它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37 ,

6、它发出的最强的热辐射的波长为min。根据热辐射理论,min与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tmin=2.90×10-3 m·K。则老鼠发出最强的热辐射的波长为()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.红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况。地球大气中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能强烈吸收某些波长范围的红外辐射,即地面物体发出的某些波长的电磁波,只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收。如图

7、所示为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况。由图可知,在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为()A.2.53.5 mB.44.5 mC.57 mD.813 m解析:由图象可知,813 m波段的红外线,水和CO2均不吸收,A、B、C错误,故选D。答案:D4.神光“”装置是我国规模最大,国际上为数不多的高功率固体激光系统,利用它可获得能量为2 400 J、波长为0.35 m的紫外激光,已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,则该紫外激光所含光子数为多少个?(取两位有效数字)解析:每个激光光子的能量为=h,该紫外激光中所含光子数为n=个4.2×10

8、21个。答案:4.2×1021个5.太阳的辐射功率(太阳每秒辐射的能量)为38.6×1025 J/s,已知射到大气层的太阳能只有45%到达地面,另有55%被大气层吸收和反射,而未到达地面。若射到地球上的太阳光可视为垂直于地球表面,把太阳光看成是频率为5×1014 Hz的单色光,求地球表面上1 cm2的面积每秒接收到多少个光了?已知太阳到地球的距离为R=1.5×1011 m。(最后结果保留两位有效数字)解析:设想有一个以太阳中心为圆心,以太阳到地球表面距离(近似等于太阳到地球的距离R)为半径的大球,这个大球面上单位面积每秒接收到辐射的功率为P0'=

9、(式中P为太阳的辐射功率),则地球表面上1 cm2的面积每秒接收到的能量P0=P0'×45%×10-4=38.6×1025× J=6.15×10-2 J。设地球表面上1 cm2的面积每秒接收到的光子数为n,由于光子的能量E=h,则n=个1.9×1017个。答案:1.9×1017个2015_2016学年高中物理17.2光的粒子性课后习题新人教版选修3_52光的粒子性A组1.下列利用光子说对光电效应的解释正确的是()A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子B.电子吸收光子后一定能从金属表面逸出,成为光电子C.金属表面的一个

10、电子吸收若干个光子,积累了足够的能量才能从金属表面逸出D.无论光子能量大小如何,电子吸收光子并积累能量后,总能逸出成为光电子解析:根据光子说,金属中的一个电子一次只能吸收一个光子,只有所吸收的光子频率大于金属的截止频率,电子才能逃离金属表面,成为光电子,且光子的吸收是瞬时的,不需时间的积累,故只有选项A正确。答案:A2.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0,则下列说法正确的是()A.当用频率为20的单色光照射该金属时,一定能产生光电子B.当用频率为20的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为h0C.当照射光的频率大于0时,若增大,则逸出功增大D.当照射光的频率大于0时,若增大一倍

11、,则光电子的最大初动能也增大一倍解析:本题考查对光电效应现象的认识、对逸出功概念的理解、对光电效应方程的应用。该金属的极限频率为0,则可知逸出功W0=h0,逸出功由金属自身性质决定,与照射光的频率无关,因此C选项错误;由光电效应的规律可知A正确;由光电效应方程Ekm=h-W0,将W0=h0代入可知B正确,D错误。因此本题正确选项为A、B。答案:AB3.用黄光照射某金属时不能产生光电效应,则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是()A.延长黄光的照射时间B.增大黄光的照射强度C.换用波长较大的光照射D.换用紫外线照射解析: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

12、生的光电子的最大初动能的大小;当入射光频率增加后,产生的光电子最大初动能也增加;而照射光的强度增加,只会使单位时间内逸出的光电子数增加,紫外线频率高于黄光,故题述选项正确的有D。答案:D4.在做光电效应的实验时,某金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率的关系如图所示,由实验图象可求出()A.该金属的极限频率和极限波长B.普朗克常量C.该金属的逸出功D.单位时间内逸出的光电子数解析:金属中电子吸收光子的能量为h,根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=h-W0。任何一种金属的逸出功W0一定,说明Ek随的变化而变化,且是线性关系,所以直线的斜率等于普朗克常量,直线与横轴的

13、截距OA表示 Ek=0时的频率0,即该金属的极限频率。根据h0-W0=0,求得逸出功W0=h0。已知极限频率,根据波速公式可求出极限波长0=。由Ek-图象并不能知道在单位时间内逸出的光子数。答案:ABC5.如图所示,用绿光照射光电管的阴极时,电流表有一定的读数。若改用强度大一倍的紫光照射阴极,将出现()A.电流表读数为零B.电流表读数增大C.逸出光电子的最大初动能减小D.逸出光电子的最大初动能增大解析:根据光电效应规律,光电子的最大初动能与入射光频率有关,光电流的大小与入射光的强度相关。因紫光频率大于绿光频率,所以改用强度大一倍的紫光照射阴极,逸出光电子的最大初动能增大、电流表读数增大。本题正

14、确选项为B、D。答案:BD6.一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,则单位时间内逸出的光电子数目不变B.若增加绿光的照射强度,则逸出的光电子将具有更大的初动能C.若改用紫光照射,则逸出的光电子将具有更大的初动能D.若改用紫光照射,则单位时间内逸出的光电子数目增加解析: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的大小;当入射光频率增加后,产生的光电子最大初动能也增加;而照射光的强度增加,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C正确。答案:C7.研究光电效应的电路如图所示。用频率相

15、同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中,正确的是()解析:入射光的频率相同,则光电子的最大初动能相同,由-eU=知,两种情况下遏止电压相同,故选项A、B错误;光电流的强度与入射光的强度成正比,所以强光的光电流比弱光的光电流大,故选项C正确,选项D错误。答案:C8.科学研究证明,光子有能量也有动量,当光子与电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子。假设光子与电子碰撞前的波长为,碰撞后的波长为',则碰撞过程中()A.能量守恒,动量守恒,且='B.能量不守恒,动量不守恒

16、,且='C.能量守恒,动量守恒,且 <'D.能量守恒,动量守恒,且>'解析:能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律,适用于宏观世界也适用于微观世界。光子与电子碰撞时遵循这两个守恒规律,光子与电子碰撞前光子的能量=h=h,当光子与电子碰撞时,光子的一些能量转移给了电子,光子的能量'=h'=h,由>',可知<',选项C正确。答案:C9.用红光照射光电管阴极发生光电效应时,光电子最大初动能为Ek,饱和光电流为I,若改用强度相同的绿光照射同一光电管,产生的光电子最大初动能和饱和电流分别为Ek'和I',则下面说

17、法正确的是()A.Ek'<Ek,I'>IB.Ek'>Ek,I'>IC.Ek'<Ek,I'=ID.Ek'>Ek,I'<I解析:由爱因斯坦光电效应方程Ek=h-W0及红<绿可知,Ek红<Ek绿,即Ek<Ek'。又红光和绿光的强度相同,即E=nh红=n'h绿,因为红<绿,所以n>n',即单位时间内入射的红光的光子数多,逸出的光电子数也多,饱和光电流也大,I>I',综上可知答案为D。答案:DB组1.如图所示是用光照射某种金属时逸出

18、的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图象,直线与横轴的交点坐标(4.27,0),与纵轴交点坐标(0,0.5)。由图可知()A.该金属的截止频率为4.27×1014 HzB.该金属的截止频率为5.5×1014 HzC.该图线的斜率表示普朗克常量D.该金属的逸出功为0.5 eV解析:图线在横轴上的截距为截止频率,选项A正确,选项B错误;由光电效应方程Ek=h-W0,可知图线的斜率为普朗克常量,选项C正确;金属的逸出功为W0=h0= eV=1.77 eV,选项D错误。答案:AC2.用同一频率的光照射到甲、乙两种不同的金属上,它们释放的光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动,它们的轨道半径之比为R甲R乙=31,则下列说法中正确的是()A.两种金属的逸出功之比为31B.两种光电子的速度大小之比为31C.两种金属的逸出功之比为13D.两种光