2019-2020年高中物理第17章第1节能量量子化练习新人教版选修3-5

1、019-2020 年高中物理 第 17 章第 1 节 能量量子化练习 新人教版选修 3-51.黑体与黑体辐射.(1) 热辐射：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的 温度有关，所以叫作热辐射物体的温度升高，热辐射中较短波长的成分越来越强.(2) 黑体：如果某种物体能够 完全吸收入射的各种波长的电磁波而 不发生反射，这种物 体就是绝对黑体，简称黑体.(3) 黑体辐射：一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关，而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.2黑体辐射的实验规律(黑体辐射的强度与波长的关系).黑体辐射实验中，随着温度的升高，一方面，各

2、种波长的辐射强度 都有增加；另一方面， 辐射强度的极大值向 波长较短的方向移动.3能量子：超越牛顿的发现.(1) 能量量子化：宏观物体的能量是 连续的；而普朗克认为微观粒子的能量是量子化的，或说微观粒子的能量是 分立的，即带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍.(2) 能量子：不可再分的最小能量值 叫作能量子，且 =hV.式中的V是电磁波的 频 率，h叫 作 普 朗 克 常 量， 其值 为h=6, 626 X 1034J s爲知能演條1)基地巩匹1.关于对黑体的认识，下列说法正确的是(C)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

3、，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，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体解析：黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的， 故选项 A 错误；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，故选项 B 错误，选项 C 正确；小孔只吸收电磁波，不反射 电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故选项D 错误.2. (多选)下列叙述正确的是(ACDA. 切物体都在辐射电磁波B. 般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C. 黑体辐射电磁波的

4、强度按波长的分布只与黑体温度有关D. 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波解析：根据热辐射定义知 A 对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的解析：黑体的辐射是指由理想放射物放射出来的辐射,在特定温度及特定波长放射最大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温度有关，B 错、C 对；根据黑体定义知 D 对.3 能正确解释黑体辐射实验规律的是（B）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. 牛顿提出的能量微粒说解析：根据黑体辐射的实验规律， 随着温度的升高, 加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短

5、的方向移动， 理论才能得到较满意的解释，故 B 正确.4. （多选）下述说法正确的是（ADA. 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5. （多选）对一束太阳光进行分析，下列说法正确的是A. 太阳光是由各种单色光组成的复合光B. 组成太阳光的各单色光中，能量最强的光为红光C. 组成太阳光的各单色光中，能量最强的光为紫光D. 组成太阳光的各单色光的能量都相同解析：由公式=hv可以知道，光的频率越大能量越强.组成太阳光的各单色光中, 紫光的频率最大，故其能量最强.6.某红光的波长为 6.35xm,求其能量子的值.解析

6、：根据公式V=c和=hv,可求得能量子的值. 入3. 13X1019(J).答案：3.13X10-19J能 2 提丄7.下列叙述错误的是（B）A. 一切物体都在辐射电磁波B. 般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D. 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波解析：一般物体辐射仅与温度有关， 而黑体辐射除与温度有关外，还与频率及波长有关.&我们周围的一切物体都在向外辐射电磁波、这种辐射与物体的温度有关，物理学家 通过实验研究方面各种波长的辐射强度都有增只能用普朗克提出的能量量子化(AC) =h = h6. 63 X 1()y3, OX 1

7、(/6. 35X 10二4黑体的辐射，得到了如图所示的辐射强度一一波长的关系图象，你通过分析该图得到的正确结论是：4E 3. 4X 10-1963X 1()3413X 1014Hz,0X10ma5. 85 X 10 m.量的辐射.同时，黑体是可以吸收所有入射辐射的物体，不会反射任何辐射，故黑体是绝对黑色的由图象可知，当波长变短，频率增大，而温度升高时，黑体的辐射就增强.答案：温度升高，黑体的辐射增强，波长变短，频率增大.9下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（A）丄編射强度1i辎射强度1辆射强度1 AX LB cc(解析：黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温

8、度越高，辐射越强越大，故B、D错误.黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在 500C以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射即温度越高，辐射 的电磁波的波长越短，故C 错误 A 正确.10. （多选）某光源放出波长在 500600 nm 之间的各种光子， 若已知该光源的发光功率 为 1 mW则它每秒钟发射的光子数可能是（BCA. 2.0XB.3.0XC. 2.6XD.1.5XPthe解析：每秒发出的光子数与发光功率和波长之间的关系为n=，故光子数的范围在个入之间.11.二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.4X10 51

9、.6X10 5 m,相应的频率范围是_,相应的光子能量范围是_. “温室效应”使大气全年的平均温度升高，_ 空气温度升高，从微观上看 就是空气中分子的 _ .（已知普朗克常量h= 6.63X10 34 J s,真空中的光速c= 3.0X108 m s 1.结果取两位有效数字.）c解析：本题给出了波长范围，运用V=公式代入计算，得到频率范围为 1.9X2.1X入Hz,再由=hV代入计算得到光子能量范围为1.3X1.4XJ ,温度在微观上是反映物质分子无规则热运动的剧烈程度，因此空气温度升高，从微观上看就是空气分子的无规则运动（热运动）加剧.答案：2.1X1.9XHz（写成 1.9X2.1XHz

10、也可）1. 4X1.3XJ（写成 1.3X1.4XJ 或将 1.3 写成 1.2 也可）无规则运动（热运动）加剧或无规则运动（热运动）平均动能更大12 .对应于 3.4XJ 的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？解析：根据公式 =hV和V= 得:5, 13X1014Hz 5.85X107m2019-2020 年高中物理 第 17 章 第 2 节 光的粒子性练习 新人教版选修 3-51. 光电效应的实验规律.(1) 光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这种现象被称为光电效应，这种电子叫 光电子.(2) 光电效应的实验规律.用如下图所示的电路研究光电效应中光电流与光照强度

11、、光的频率等物理量的关系， 阴极 K 和阳极 A 在密封的真空玻璃内， 阴极 K 在受到光照时会发射光电子， 阳极 A 吸收光电子 而形成光电流实验结果表明：1存在饱和电流.如上图所示实验中， 在光照条件不变情况下， 阳极 A 与阴极 K 之间电 压增大，光电流趋于一个 饱和值，即使再增大电压，电流 不会增大，入射光越强，饱和电流 越大这表明入射光越强，阴极 K 在单位时间内发出的光电子数目 越多.2存在遏止电压如上图所示实验中，若A 接负极，K 接正极，在光电管两极间形成使光电子减速的电场，这时，使光电流减小到零的反向电压UC 称为遏止电压，根据动能定理有=eUC.3存在截止频率.当入射光的

12、频率小到某一数值vc 时，遏止电压UC 减小到零时，也没有光电流，即没有 光电子产生，即没有发生光电效应，vC 称为截止频率 或极限频率这就是说，当入射光的频率vV0 时，才有光电子逸出，vc=四是光电效应的截止频率.h2电子一次性吸收光子的 全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然是瞬时发生的.3光强较大时，包含的光子数 较多，照射金属时产生的光电子 多，因而饱和电流 大，所 以饱和电流与光强成正比.4. 康普顿效应.(1) 光的散射：光在介质中与物质微粒的相互作用，使光的传播方向发生 改变，这种现象叫作光的散射.(2) 康普顿效应：在光的散射时，除有与入射波长相同的光，还有波长比入射波长

13、 大的光，这种现象称为康普顿效应.康普顿的学生：中国留学生 吴有训证实了康普顿效应的普遍性.光电效应表明光子具有 能量，康普顿效应表明光子还具有 动量，两种效应深入地揭示了 光的粒子性的一面.5. 光子的动量.光子的动量p=入.在康普顿效应中，由于入射光子与物质微粒的碰撞，光子的动量变小，因此波长变大.基地巩里1.(多选)光电效应实验的装置如图所示，用弧光的灯照射锌板，验电器指针张开一个 角度.则下列说法中正确的是(ADA. 用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B. 用绿光照射锌板，验电器指针会发生偏转C. 锌板带的是负电荷D. 使验电器指针发生偏转的是正电荷解析：将锌板与验电器连接， 用弧

14、光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开 一个角度，说明锌板带了电，进一步研究表明锌板带正电.这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，带正电，选项A、D 正确.绿光不能使锌板发生光电效应.2.(多选)下列关于光子的说法中，正确的是(ACA.在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子B. 光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大C. 光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比D. 光子可以被电场加速解析：按照爱因斯坦的光子说， 在空间传播的光不是连续的， 而是一份一份的，每一份 叫做一个光子，光子的能量=hv,与光的强度

15、无关，故 A、C 正确，B 错误，光子不带电, 不能被电场加速，D 错误.3.当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时（C）A. 锌板带负电B. 有正离子从锌板逸出C. 有电子从锌板逸出D. 锌板会吸附空气中的正离子解析：当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电,选项 C 正确，ABD 错误.4.（多选）光电效应的实验结论是：对于某种金属（ADA. 无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B. 无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C. 超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D. 超过极限频率的入射光频率

16、越高，所产生的光电子的最大初动能就越大解析：每种金属都有它的极限频率v0，只有入射光子的频率大于等于频率v0 时，才会发生光电效应，且入射光的强度越大则产生的光子数越多，光电流越强；由光电效应方程&= hvW=hvhv0，可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大， 与入射光的强度无关，所以 A、D 正确.5.（多选）如图所示电路的全部接线及元件均完好.用光照射光电管的K 极板，发现电A. A、K 间加的电压不够高B. 电源正负极接反了C. 照射光的频率不够高D. 照射光的强度不够大解析：若照射光的频率很低，则不能发生光电效应；如果发生光电效应，但是电源正负 极接反了，流计

17、无电流通过，可能的原因是且电压高于遏止电压，电流表中也不会有电流，故B C 选项正确.6.（多选）已知能使某金属产生光电效应的极限频率为v0,则（ADA. 当用频率为 2v0 的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B.当用频率为 2v0 的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hv0C.当照射光的频率v大于v0 时，若v增大，则逸出功增大D.当照射光的频率v大于v0 时，若v增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 解析：当入射光的频率大于等于金属的极限频率时，就会发生光电效应，A 选项正确;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

18、遵循这两个守恒定律光子与电子碰撞前光子的能量当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量由 可知入V入，选项 C 正确.（多选）某金属的逸出功为 2.3 eV，这意味着（BC这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3 eV 的功即可脱离表面这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3 eV 的功即可脱离表面要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必须大于2.3 eV这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于解析：逸出功指原子的最外层电子脱离原子核克服引力做的功，选B、C.9.某光电管的阴极是用金属制成的，它的逸出功为2.21 eV，用波长为 2.5xm 的紫外线照

19、射阴极，已知真空中光速为 3.0 xm/s，元电荷为 1.6xC,普朗克常量为 6.63xJs, 求得该金属的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是（B）由于金属材料一定，极限频率一定，逸出功0逸=hV0 一定，V0 为极限频率，V增大，逸 出功不变，C 选项错误.由爱因斯坦光电效应方程Ekm=hVW逸，得V= 2V0 时，Ekm=hVW逸= 2hV0hV0 =hV0,当V增大一倍，V= 4V0 时，Ekm=hVW逸= 4hV0 hv0 = 3hV0，所以 B 选项正确，D 选项错误.7.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

20、电子碰撞前的波长为A.B.C.D.能量守恒，动量不守恒，且 能量不守恒，动量不守恒，且 能量守恒，动量守恒，且 入 能量守恒，动量守恒，且 入入=入v入入入，碰撞后的波长为 入，则碰撞过程中入=入/(C)A. 5. 3X IO14B 5. 3X1014H2.2 JHZ.4.4X10-19JC3, 3X IO33Hz,2. 2 J =hVc=hv=hx，&A.B.C.D.2.3 eVD. UhHz,4. 4X10代入数据2. 21X 1. 6X 10-19门 (XI。Hz = x 3X10hlHz.又由光电效应方程rkm=kvwQ.解析：:10.用不同频率的光分别照射钨和锌，19产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能E随入射光频率v变化的Ek-v图线.已知钨的逸出功是 3.28 eV,锌的逸出功为 3.34 eV,若将二者的图线画在同一个Ek-v坐标系中，则正确的图是(A解