2024高中物理第十七章波粒二象性课时作业六含解析新人教版选修3-5

PAGEPAGE5课时作业(六)eq\a\vs4\al([全员参加·基础练])1．能正确说明黑体辐射试验规律的是()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说明D．牛顿提出的能量微粒说【解析】依据黑体辐射的试验规律，随着温度的上升，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满足的说明，故B正确．【答案】B图17­1­122．(多选)(2014·南京高二检测)黑体辐射的试验规律如图17­1­12所示，以下推断正确的是()A．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大B．在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间C．温度越高，辐射强度的极大值就越大D．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短【解析】依据题图中黑体辐射强度与波长的关系知选项B、C、D正确．【答案】BCD3．(多选)(2014·东城区高二检测)2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发觉了宇宙微波背景辐射的黑体谱形态及其温度在不同方向上的微小变更．他们的精彩工作被誉为是宇宙学探讨进入精密科学时代的起点．下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是()A．微波是指波长在10－3m到10B．微波和声波一样都只能在介质中传播C．黑体的热辐射事实上是电磁辐射D．普朗克在探讨黑体的热辐射问题中提出了能量子假说【解析】微波是一种电磁波，波长在10－3m到10m之间，传播不须要介质，A正确，B错误；由于分子和原子的热运动引起一切物体不断向外辐射电磁波，又叫热辐射，C正确．能量子假说是普朗克在探讨黑体的热辐射问题时提出的，【答案】ACD4．硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是()A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B．硅光电池中汲取了光子能量的电子都能逸出C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D．随意频率的光照耀到硅光电池上都能产生光电效应【解析】硅光电池是把光能转化为电能的一种装置，A正确；硅光电池中汲取的光子能量大于逸出功的电子才能逸出，B错误；逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关，C错误；当照耀到硅光电池上的光的频率大于极限频率时，才能产生光电效应，D错误．【答案】A5．(多选)频率为ν的光子，具有的能量为hν，动量为eq\f(hν,c)，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是()A．光子变更原来的运动方向，且传播速度变小B．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大C．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长大于入射光子的波长D．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率【解析】碰撞后光子变更原来的运动方向，但传播速度不变，A错误；光子由于在与电子碰撞中损失能量，因而频率减小，即ν＞ν′，再由c＝λ1ν＝λ2ν′，得到λ1<λ2，B错误，C、D正确．【答案】CD6．(2014·重庆一中高二检测)在如图17­1­13所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为ν0，现用频率为ν(ν>ν0)的光照耀在阴极上，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，则下列推断错误的是()图17­1­13A．阴极材料的逸出功等于hν0B．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为eUC．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为hν－hν0D．无光电子逸出，因为光电流为零【解析】阴极材料的逸出功W0＝hν0，选项A正确．由于入射光的频率ν＞ν0，则能发生光电效应，有光电子逸出，选项D错误．但是AK间加的是反向电压，电子飞出后要做减速运动，当速度最大的光电子减速到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．故选D.【答案】D图17­1­147．(多选)如图17­1­14所示是某金属在光的照耀下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，由图象可知()A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E【解析】题中图象反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，依据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，知当入射光的频率恰为金属的截止频率ν0时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确，依据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误．【答案】AB8．二氧化碳能很好地汲取红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围是1.43×10－3～1.6×10－3m，相应的光子能量的范围是________________，“温室效应”使大气全年的平均温度上升，空气温度上升，从微观上看就是空气中分子的____________．(已知普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108【解析】由c＝λν，得ν＝eq\f(c,λ)，代入数据得频率范围为1.88×1011～2.1×1011Hz，又由ε＝hν得能量范围为1.2×10－22～1.4×10－22J.由分子动理论可知，温度上升，物体分子无规则运动更猛烈，因此分子平均动能增大．【答案】1.2×10－22～1.4×10－22J无规则运动(或热运动)更猛烈，或无规则运动(或热运动)的平均动能增大eq\a\vs4\al([超越自我·提升练])图17­1­159．(2013·北京高考)以往我们相识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能汲取到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的相识，用强激光照耀金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内汲取多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被试验证明．光电效应试验装置示意如图17­1­15.用频率为ν的一般光源照耀阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照耀阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场．渐渐增大U，光电流会渐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)()A．U＝eq\f(hν,e)－eq\f(W,e) B．U＝eq\f(2hν,e)－eq\f(W,e)C．U＝2hν－W D．U＝eq\f(5hν,2e)－eq\f(E,e)【解析】由题意可知一个电子汲取多个光子仍旧遵守光电效应方程，设电子汲取了n个光子，则逸出的光电子的最大初动能为Ek＝nhν－W(n＝2，3，4…)，逸出的光电子在遏止电压下运动时应有Ek＝eU，由以上两式联立得U＝eq\f(nhν－W,e)，若取n＝2，则B正确．【答案】B10．分别用波长为λ和eq\f(2,3)λ的单色光照耀同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为()A.eq\f(1,2)eq\f(hc,λ)B.eq\f(3,2)eq\f(hc,λ)C.eq\f(3,4)eq\f(hc,λ)D.eq\f(4,5)eq\f(hc,λ)【解析】依据光电效应方程得Ek1＝heq\f(c,λ)－W0①Ek2＝heq\f(c,\f(2,3)λ)－W0②又Ek2＝2Ek1③联立①②③得W0＝eq\f(1,2)eq\f(hc,λ)，A正确．【答案】A11．用波长为λ的光照耀金属的表面，当遏止电压取某个值时，光电流便被截止；当光的波长改为原波长的eq\f(1,n)后，已查明使电流截止的遏止电压必需增大到原值的η倍，试计算原入射光的波长λ.(已知该金属的逸出功为W0)【解析】由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的初动能Ek＝hν－W0，设遏止电压为Ue，eUe＝Ek，故eUc＝hν－W0.由题意得eUc＝heq\f(c,λ)－W0①ηeUc＝heq\f(nc,λ)－W0②将①代入②，解得λ＝eq\f(hc（η－n）,W0（η－1）).【答案】eq\f(hc（η－n）,W0（η－1）)12．(2014·武汉模拟)如图甲所示是探讨光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50μm的绿光照耀阴极K，试验测得流过eq\a\vs4\al()G表电流I与AK之间电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s.结合图象，求：(结果保留两位有效数字)图17­1­16(1)每秒钟阴极放射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能；(2)该阴极材料的极限波长．【解析】(1)光电流达到饱和时，阴极放射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟放射的光电子的个数n＝eq