（全國(guó)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(shí)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(shí) 一、選擇題(1～5題為單選題，6、7題為多選題) 1．以下宏觀(guān)概念，哪些是“量子化”的(　D　) A．木棒的長(zhǎng)度 B．物體的質(zhì)量 C．物體的動(dòng)量 D．學(xué)生的個(gè)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(xiàng)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(lán)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(lán)。故天空中呈現(xiàn)暗紅色，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 3．下列電磁波光子能量最強(qiáng)的是(　B　) A．紫外線(xiàn) B．X射線(xiàn) C．可見(jiàn)光 D．紅外線(xiàn) 解析：紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)中X射線(xiàn)的波長(zhǎng)最短、頻率最高，所以X射線(xiàn)光子的能量ε＝hν最強(qiáng)，所以B正確；A、C、D錯(cuò)誤。 4．白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對(duì)太陽(yáng)光散射的結(jié)果。假設(shè)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，光子沿另一方向散射出去，則這個(gè)散射光子跟原來(lái)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(zhǎng)變長(zhǎng) 解析：運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)靜止的自由電子碰撞時(shí)，既遵守能量守恒，又遵守動(dòng)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(zhǎng)變長(zhǎng)，頻率減小，D選項(xiàng)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(ài)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(jiǎng)。某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)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(qiáng)度成正比 C．ν＜ν0時(shí)，會(huì)逸出光電子 D．圖中直線(xiàn)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(wú)關(guān)，其大小W＝hν，故A錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W，可知光電子的最大初動(dòng)能Ekm與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，但入射光越強(qiáng)，光電流越大，只要入射光的頻率不變，則光電子的最大初動(dòng)能不變，故B錯(cuò)誤；要有光電子逸出，則光電子的最大初動(dòng)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(shí)才會(huì)有光電子逸出。故C錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W，可知＝h，故D正確。 6．在實(shí)驗(yàn)室或工廠(chǎng)的高溫爐子上開(kāi)一個(gè)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(qiáng)度與其輻射光波波長(zhǎng)的關(guān)系圖象，則下列說(shuō)法正確的是(　AD　) A． T1>T2 B． T1T2。本題正確選項(xiàng)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(zhǎng)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(shuō)法中正確的是(　ABD　) A．入射光子的能量為h B．到達(dá)A板的光電子的最大動(dòng)能為h－W＋eU C．若增大兩板間電壓，B板沒(méi)有光電子逸出 D．若減小入射光的波長(zhǎng)一定會(huì)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(dòng)能Ekm＝h－W，根據(jù)動(dòng)能定理，Ekm′－Ekm＝eU，則到達(dá)A板的光電子的最大動(dòng)能為h－W＋eU，故B正確；若減小入射光的波長(zhǎng)，那么頻率增大，一定會(huì)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(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤。 二、非選擇題 8．有一個(gè)成語(yǔ)叫做“爐火純青”，原意說(shuō)的是道士煉丹時(shí)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(shí)候，是偏紅的，溫度最高的時(shí)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(lái)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(jiàn)的紅外光。但當(dāng)物體被加熱到500℃左右時(shí)，開(kāi)始發(fā)出暗紅色的可見(jiàn)光，隨著溫度的不斷上升，輝光逐漸亮起來(lái)，而且波長(zhǎng)較短的輻射越來(lái)越多，大約在1500℃時(shí)就會(huì)變成明亮的白熾光。這說(shuō)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(duì)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(guò)營(yíng)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(guò)接收熱輻射來(lái)發(fā)現(xiàn)老鼠的。假設(shè)老鼠的體溫約37℃，它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長(zhǎng)為λm。根據(jù)熱輻射理論，λm與輻射源的絕對(duì)溫度T的關(guān)系近似為T(mén)λm＝2.9010－3mK。 (1)老鼠發(fā)出最強(qiáng)的熱輻射的波長(zhǎng)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(qiáng)的熱輻射屬于(　C　) A．可見(jiàn)光波段 B．紫外波段 C．紅外波段 D．X射線(xiàn)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(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍4.010－7～7.010－7m，λm大于此范圍，所以屬于紅外線(xiàn)，C正確。也可根據(jù)老鼠的體溫不高，不能輻射可見(jiàn)光進(jìn)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(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(xiàn)(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(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C．乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子最大初動(dòng)能 解析：該題考查了光電效應(yīng)問(wèn)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(cuò)誤，B正確；由于hν0＝W，所以C錯(cuò)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(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(xiàn)，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(xiàn)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(xiàn)與橫軸交點(diǎn)為金屬的極限頻率，即ν0＝4.31014Hz，A正確，B錯(cuò)誤；該圖線(xiàn)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(cuò)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(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，電流表G的示數(shù)不為零；移動(dòng)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(shí)，電流表示數(shù)為0，則下列說(shuō)法正確的是(　BD　) A．光電子的最大初動(dòng)能始終為1.05eV B．光電管陰極的逸出功為1.05eV C．當(dāng)滑動(dòng)觸頭向a端滑動(dòng)時(shí)，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(dòng)變阻器的觸頭c，電流表G中也可能有電流 解析：由愛(ài)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(dòng)能取決于獲得的能量，A錯(cuò)誤；當(dāng)電壓表示數(shù)大于或等于1.7V時(shí)，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)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(cuò)誤；當(dāng)入射光頻率超過(guò)截止頻率，且反向電壓小于遏止電壓，電路中就會(huì)有電流，D正確。 二、非選擇題 5．如圖所示，當(dāng)電鍵S斷開(kāi)時(shí)，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(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，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(shí)，電流表讀數(shù)為零。 (1)求此時(shí)光電子的最大初動(dòng)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(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek，陰極材料逸出功能為W0。 當(dāng)反向電壓達(dá)到U＝0.60V以后，具有最大初動(dòng)能的光電子達(dá)不到陽(yáng)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。