高中物理 第17章 波粒二象性 1 能量量子化 2 光的粒子性學(xué)業(yè)分層測評 新人教選修3-5

1 能量量子化 2 光的粒子性 (建議用時：45分鐘) 學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1以下關(guān)于輻射強度與波長關(guān)系的說法中正確的是()A物體在某一溫度下只能輻射某一固定波長的電磁波 B當(dāng)鐵塊呈現(xiàn)黑色時，說明它的溫度不太高C當(dāng)鐵塊的溫度較高時會呈現(xiàn)赤紅色，說明此時輻射的電磁波中該顏色的光強度最強D早、晚時分太陽呈現(xiàn)紅色，而中午時分呈現(xiàn)白色，說明中午時分太陽溫度最高E黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)【解析】由輻射強度隨波長變化關(guān)系圖知，隨著溫度的升高，各種波長的波的輻射強度都增加，而熱輻射不是僅輻射一種波長的電磁波，選項B、C、E正確【答案】BCE2頻率為的光子，具有的能量為h，動量為，將這個光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上，光子將偏離原運動方向，這種現(xiàn)象稱為光子的散射，下列關(guān)于光子散射的說法正確的是()A光子改變原來的運動方向，且傳播速度變小B光子改變原來的傳播方向，但傳播速度不變C光子由于在與電子碰撞中獲得能量，因而頻率增大D由于受到電子碰撞，散射后的光子波長大于入射光子的波長E由于受到電子碰撞，散射后的光子頻率小于入射光子的頻率【解析】碰撞后光子改變原來的運動方向，但傳播速度不變，A錯誤，B正確；光子由于在與電子碰撞中損失能量，因而頻率減小，即，再由c12，得到1<2，C錯誤，D、E正確【答案】BDE3如圖1729所示是某金屬在光的照射下，光電子最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖象，由圖象可知()圖1729A該金屬的逸出功等于EB該金屬的逸出功等于h0C入射光的頻率為0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為ED入射光的頻率為20時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為EE入射光的頻率為20時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E【解析】題中圖象反映了光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0，知當(dāng)入射光的頻率恰為金屬的截止頻率0時，光電子的最大初動能Ek0，此時有h0W0，即該金屬的逸出功等于h0，根據(jù)圖線的物理意義，有W0E，故選項A、B、D正確，而選項C、E錯誤【答案】ABD4美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長0相同的成分外，還有波長大于0的成分，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)關(guān)于康普頓效應(yīng)，以下說法正確的是 ()A康普頓效應(yīng)說明光子具動量B康普頓效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有波動性C康普頓效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性D當(dāng)光子與晶體中的電子碰撞后，其能量增加E當(dāng)光子與晶體中的電子碰撞后，其能量減少【解析】康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，B項錯誤，A、C項正確；光子與晶體中的電子碰撞時滿足動量守恒和能量守恒，故二者碰撞后，光子要把部分能量轉(zhuǎn)移給電子，光子的能量會減少，D項錯誤，E項正確【答案】ACE5能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是_提出的能量量子化理論【解析】根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都增加；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋【答案】普朗克6如圖17210所示為t1、t2溫度時的黑體輻射強度與波長的關(guān)系，則兩溫度的關(guān)系為_圖17210【解析】根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律可知，隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強度都有增加；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動【答案】t1t27醫(yī)生用紅外熱像儀監(jiān)測人的體溫，只要被測者從儀器前走過，便可知他的體溫是多少，你知道其中的道理嗎？【解析】根據(jù)熱輻射的實驗規(guī)律可知，人的體溫升高，人體輻射的紅外線的頻率和強度就會增加，通過監(jiān)測被測者輻射的紅外線的頻率和強度，就可以知道該人的體溫了【答案】見解析8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)揮著重要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min.根據(jù)熱輻射理論， min與輻射源的絕對溫度T的關(guān)系近似為Tmin2.90103mK.求老鼠發(fā)出最強的熱輻射的波長【解析】由Tmin2.90103mK可得，老鼠發(fā)出最強的熱輻射的波長為minmm9.4106m.【答案】9.4106 m能力提升9在光電效應(yīng)實驗中，小明同學(xué)用同一實驗裝置，如圖17211(a)所示，在甲、乙、丙三種光的照射下得到了三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線，如圖(b)所示則正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：66390019】圖17211A乙光的頻率大于甲光的頻率B甲光的波長大于丙光的波長C丙光的光子能量小于甲光的光子能量D乙光對應(yīng)的光電子最大初動能小于丙光的光電子最大初動能E乙、丙兩種光對應(yīng)的光電子的最大初動能相等【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0及遏止電壓的含義可知，hW0eUc，結(jié)合題意與圖象可以判斷，W0相同，U1>U2，則三種色光的頻率為乙丙>甲，故丙光子能量大于甲光子能量，C錯誤，同時判斷乙光對應(yīng)光電子的最大初動能等于丙光對應(yīng)光電子的最大初動能，A、E正確，D錯誤，由知，乙丙甲，B正確【答案】ABE10經(jīng)測量，人體表面輻射本領(lǐng)的最大值落在波長為940 m處根據(jù)電磁輻射的理論得出，物體最強輻射的波長與物體的絕對溫度的關(guān)系近似為Tm2.90101 mK，由此估算人體表面的溫度和輻射的能量子的值各是多少？(h6.631034 Js)【解析】人體表面的溫度為T K309 K36 .人體輻射的能量子的值為h6.631034 J2.121022 J.【答案】36 2.121022 J11光電管是應(yīng)用光電效應(yīng)實現(xiàn)光信號與電信號之間相互轉(zhuǎn)換的裝置，其廣泛應(yīng)用于光功率測量、光信號記錄、電影、電視和自動控制等諸多方面如圖17212所示，C為光電管，B極由金屬鈉制成(鈉的極限波長為5.0107 m)現(xiàn)用波長為4.8107 m的某單色光照射B極(1)電阻R上電流的方向是向左還是向右？(2)求出從B極發(fā)出的光電子的最大初動能(3)若給予光電管足夠大的正向電壓時，電路中光電流為10 A，則每秒射到光電管B極的光子數(shù)至少為多少個？ 【導(dǎo)學(xué)號：66390020】圖17212【解析】(1)B極板上逸出光電子，相當(dāng)于電源的正極，A為負(fù)極，故流過R的電流向左(2)Ekmhh6.6310343108 J1.661020 J.(3)每秒電路中流過的電子電荷量qIt101061 C1105 Cn個6.251013個【答案】(1)向左(2)1.661020 J(3)6.251013個