（全國通用版）2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性 第1節(jié) 能量量子化 第2節(jié) 光的粒子性課時作業(yè) 新人教版選修3-5.doc

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第十七章　第1節(jié) 能量量子化 第2節(jié) 光的粒子性 基礎(chǔ)夯實 一、選擇題(1～5題為單選題，6、7題為多選題) 1．以下宏觀概念，哪些是“量子化”的(　D　) A．木棒的長度 B．物體的質(zhì)量 C．物體的動量 D．學(xué)生的個數(shù) 解析：所謂“量子化”應(yīng)該是不連續(xù)的，一份一份的，故選項D正確。 2．溫度較低的恒星，在天空中呈現(xiàn)(　A　) A．暗紅色 B．黃色 C．白色 D．藍色 解析：恒星的顏色是由溫度決定的，溫度越低，顏色越偏紅，溫度越高，顏色越偏藍。故天空中呈現(xiàn)暗紅色，故A正確，B、C、D錯誤。 3．下列電磁波光子能量最強的是(　B　) A．紫外線 B．X射線 C．可見光 D．紅外線 解析：紫外線、X射線、可見光、紅外線中X射線的波長最短、頻率最高，所以X射線光子的能量ε＝hν最強，所以B正確；A、C、D錯誤。 4．白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對太陽光散射的結(jié)果。假設(shè)一個運動的光子和一個靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一個方向運動，光子沿另一方向散射出去，則這個散射光子跟原來的光子相比(　D　) A．頻率變大 B．頻率不變 C．光子能量變大 D．波長變長 解析：運動的光子和一個靜止的自由電子碰撞時，既遵守能量守恒，又遵守動量守恒。碰撞中光子將能量hν的一部分傳遞給了電子，光子的能量減少，波長變長，頻率減小，D選項正確。 5．(黑龍江綏化市肇東一中2015～2016學(xué)年高二下學(xué)期期中)愛因斯坦提出了光量子概念并成功地解釋光電效應(yīng)的規(guī)律而獲得1921年的諾貝爾物理學(xué)獎。某種金屬逸出光電子的最大初動能Ekm與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示，其中ν0為極限頻率。從圖中可以確定的是(　D　) A．逸出功與ν有關(guān) B．Ekm與入射光強度成正比 C．ν＜ν0時，會逸出光電子 D．圖中直線的斜率與普朗克常量有關(guān) 解析：金屬的逸出功是由金屬自身決定的，與入射光頻率無關(guān)，其大小W＝hν，故A錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W，可知光電子的最大初動能Ekm與入射光的強度無關(guān)，但入射光越強，光電流越大，只要入射光的頻率不變，則光電子的最大初動能不變，故B錯誤；要有光電子逸出，則光電子的最大初動能Ekm＞0，即只有入射光的頻率大于金屬的極限頻率即ν＞ν0時才會有光電子逸出。故C錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W，可知＝h，故D正確。 6．在實驗室或工廠的高溫爐子上開一個小孔，小孔可看做黑體，由小孔的熱輻射特征，就可以確定爐內(nèi)的溫度，如圖所示，就是黑體的輻射強度與其輻射光波波長的關(guān)系圖象，則下列說法正確的是(　AD　) A． T1>T2 B． T1T2。本題正確選項為A、D。 7．(多選)(寧波諾丁漢大學(xué)附屬中學(xué)2017～2018學(xué)年度高二下學(xué)期期中)如圖所示，兩平行金屬板A、B板間電壓恒為U，一束波長為λ的入射光射到金屬板B上，使B板發(fā)生了光電效應(yīng)，已知該金屬板的逸出功為W，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，已知普朗克常量為h，真空中光速為c，下列說法中正確的是(　ABD　) A．入射光子的能量為h B．到達A板的光電子的最大動能為h－W＋eU C．若增大兩板間電壓，B板沒有光電子逸出 D．若減小入射光的波長一定會有光電子逸出 解析：根據(jù)E＝hν，而ν＝，則光子的能量為h，故A正確；光電子的逸出最大動能Ekm＝h－W，根據(jù)動能定理，Ekm′－Ekm＝eU，則到達A板的光電子的最大動能為h－W＋eU，故B正確；若減小入射光的波長，那么頻率增大，一定會有光電子逸出，故D正確；金屬板的逸出功與極限頻率有關(guān)，與板間電壓無關(guān)，故C錯誤。 二、非選擇題 8．有一個成語叫做“爐火純青”，原意說的是道士煉丹時候的溫度控制，溫度高低主要是靠看火焰的顏色，溫度低的時候，是偏紅的，溫度最高的時候，才呈現(xiàn)青色，所以爐火純青表示溫度已經(jīng)足夠高了。怎樣用熱輻射來解釋溫度與顏色的關(guān)系？ 解析：黑體輻射與溫度之間有著密切的關(guān)系，熱輻射的光譜是連續(xù)光譜，輻射光譜的性質(zhì)與溫度有關(guān)，在室溫下，大多數(shù)物體輻射不可見的紅外光。但當(dāng)物體被加熱到500℃左右時，開始發(fā)出暗紅色的可見光，隨著溫度的不斷上升，輝光逐漸亮起來，而且波長較短的輻射越來越多，大約在1500℃時就會變成明亮的白熾光。這說明同一物體在一定溫度下所輻射的能量，在不同光譜區(qū)域的分布是不均勻的，而且溫度越高，光譜中與能量最大的輻射相對應(yīng)的頻率也越高。因此，火焰顏色也隨之而改變。 能力提升 一、選擇題(1～2題為單選題，3～4題為多選題) 1．在自然界生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠和其他生物通過營養(yǎng)關(guān)系構(gòu)成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮重要的作用。蛇是老鼠的天敵，它是通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的。假設(shè)老鼠的體溫約37℃，它發(fā)出的最強的熱輻射的波長為λm。根據(jù)熱輻射理論，λm與輻射源的絕對溫度T的關(guān)系近似為Tλm＝2.9010－3mK。 (1)老鼠發(fā)出最強的熱輻射的波長為(　B　) A．7.810－5m B．9.410－6m C．1.1610－4m D．9.710－8m (2)老鼠發(fā)生的最強的熱輻射屬于(　C　) A．可見光波段 B．紫外波段 C．紅外波段 D．X射線波段 解析：(1)老鼠的體溫T＝(273＋37)K＝310K 由題設(shè)條件λm與T的近似關(guān)系式：λmT＝2.9010－3mK 得λm＝＝m≈9.410－6m，B正確。 (2)可見光的波長范圍4.010－7～7.010－7m，λm大于此范圍，所以屬于紅外線，C正確。也可根據(jù)老鼠的體溫不高，不能輻射可見光進行判斷。 2．(湖北宜昌市葛州壩中學(xué)2015～2016學(xué)年高二下學(xué)期期中)在光電效應(yīng)實驗中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示。則可判斷出(　B　) A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長大于丙光的波長 C．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能 解析：該題考查了光電效應(yīng)問題，應(yīng)根據(jù)截止電壓判斷頻率。由eUc＝mv2＝hν－W可知ν丙>ν甲＝ν乙　λ甲＝λ乙>λ丙，所以A、D錯誤，B正確；由于hν0＝W，所以C錯誤。 3．(河北冀州中學(xué)2016～2017年學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線，普朗克常量h＝6.6310－34Js，由圖可知(　AC　) A．該金屬的極限頻率為4.31014Hz B．該金屬的極限頻率為5.51014Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功為0.5eV 解析：由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W知圖線與橫軸交點為金屬的極限頻率，即ν0＝4.31014Hz，A正確，B錯誤；該圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功W＝hν0＝6.6310－344.31014/1.610－19eV≈1.8eV，D錯誤。 4．(江西省南康中學(xué)2016～2017學(xué)年高二下學(xué)期期中)用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)用光子能量為2.75eV的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應(yīng)，電流表G的示數(shù)不為零；移動變阻器的觸頭c，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7V時，電流表示數(shù)為0，則下列說法正確的是(　BD　) A．光電子的最大初動能始終為1.05eV B．光電管陰極的逸出功為1.05eV C．當(dāng)滑動觸頭向a端滑動時，反向電壓增大，電流增大 D．改用能量為2.5eV的光子照射，移動變阻器的觸頭c，電流表G中也可能有電流 解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，同種金屬的逸出功相同，所以光電子逸出后的初動能取決于獲得的能量，A錯誤；當(dāng)電壓表示數(shù)大于或等于1.7V時，電流表無示數(shù)，說明遏止電壓為1.7V，由eU＝mv2，可求得光電管的逸出功為1.05eV，B正確；若光的頻率不變，反向電壓大于遏止電壓后電路中就不再有電流，C錯誤；當(dāng)入射光頻率超過截止頻率，且反向電壓小于遏止電壓，電路中就會有電流，D正確。 二、非選擇題 5．如圖所示，當(dāng)電鍵S斷開時，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零。 (1)求此時光電子的最大初動能的大小。 (2)求該陰極材料的逸出功。 答案：(1)0.6eV　(2)1.9eV 解析：設(shè)用光子能量為2.5eV的光照射時，光電子的最大初動能為Ek，陰極材料逸出功能為W0。 當(dāng)反向電壓達到U＝0.60V以后，具有最大初動能的光電子達不到陽極，因此eU＝Ek 由光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0 由以上二式：Ek＝0.6eV，W0＝1.9eV。