2018 - 2019高中物理第十七章波粒二象性第1节能量量子化第2节光的粒子性课时作业新人教版

第十七章 第1节 能量量子化 第2节 光的粒子性

基础夯实

一、选择题(1～5题为单选题，6、7题为多选题) 1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的( D ) A．木棒的长度 C．物体的动量

B．物体的质量 D．学生的个数

解析：所谓“量子化”应该是不连续的，一份一份的，故选项D正确。 2．温度较低的恒星，在天空中呈现( A ) A．暗红色 C．白色

B．黄色 D．蓝色

解析：恒星的颜色是由温度决定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝。故天空中呈现暗红色，故A正确，B、C、D错误。

3．下列电磁波光子能量最强的是( B ) A．紫外线 C．可见光

B．X射线 D．红外线

解析：紫外线、X射线、可见光、红外线中X射线的波长最短、频率最高，所以X射线光子的能量ε＝hν最强，所以B正确；A、C、D错误。

4．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果。假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比( D )

A．频率变大 C．光子能量变大

B．频率不变 D．波长变长

解析：运动的光子和一个静止的自由电子碰撞时，既遵守能量守恒，又遵守动量守恒。碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子的能量减少，波长变长，频率减小，D选项正确。

5．(黑龙江绥化市肇东一中2015～2016学年高二下学期期中)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是( D )

A．逸出功与ν有关 B．Ekm与入射光强度成正比 C．ν＜ν0时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关

解析：金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，其大小W＝hν，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W，可知光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关，但入射光越强，光电流越大，只要入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，故B错误；要有光电子逸出，则光电子的最大初动能Ekm＞0，即只有入射光的频率大于金属的极限频率即ν＞ν0时才会有光电子逸出。故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hνΔEkm－W，可知＝h，故D正确。

Δν

6．在实验室或工厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波波长的关系图象，则下列说法正确的是( AD )

A． T1>T2 B． T1

C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低

D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

解析：一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关。实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。从题图中可看出，λ1<λ2，则T1>T2。本题正确选项为A、D。

7．(多选)(宁波诺丁汉大学附属中学2017～2018学年度高二下学期期中)如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m，电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是( ABD )

A．入射光子的能量为h λ

B．到达A板的光电子的最大动能为h－W＋eU

λC．若增大两板间电压，B板没有光电子逸出 D．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出 解析：根据E＝hν，而ν＝

，则光子的能量为h，故A正确；光电子的逸出最大λλ

cccc动能Ekm＝h－W，根据动能定理，Ekm′－Ekm＝eU，则到达A板的光电子的最大动能为h－

λλ

ccW＋eU，故B正确；若减小入射光的波长，那么频率增大，一定会有光电子逸出，故D正确；

金属板的逸出功与极限频率有关，与板间电压无关，故C错误。

二、非选择题

8．有一个成语叫做“炉火纯青”，原意说的是道士炼丹时候的温度控制，温度高低主要是靠看火焰的颜色，温度低的时候，是偏红的，温度最高的时候，才呈现青色，所以炉火纯青表示温度已经足够高了。怎样用热辐射来解释温度与颜色的关系？

解析：黑体辐射与温度之间有着密切的关系，热辐射的光谱是连续光谱，辐射光谱的性质与温度有关，在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光。但当物体被加热到500℃左右时，开始发出暗红色的可见光，随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越多，大约在1500℃时就会变成明亮的白炽光。这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量，在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高，光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高。因此，火焰颜色也随之而改变。

能力提升

一、选择题(1～2题为单选题，3～4题为多选题)

1．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要的作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm。根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm＝2.90×10m·K。

(1)老鼠发出最强的热辐射的波长为( B ) A．7.8×10m C．1.16×10m

－4－5

－3

B．9.4×10m D．9.7×10m

－8

－6

(2)老鼠发生的最强的热辐射属于( C ) A．可见光波段 C．红外波段

B．紫外波段 D．X射线波段

解析：(1)老鼠的体温T＝(273＋37)K＝310K

由题设条件λm与T的近似关系式：λmT＝2.90×10m·K 2.90×102.90×10－6

得λm＝＝m≈9.4×10m，B正确。

T310(2)可见光的波长范围4.0×10～7.0×10m，λ

－7

－7

m

－3

－3

－3

大于此范围，所以属于红外线，C

正确。也可根据老鼠的体温不高，不能辐射可见光进行判断。

2．(湖北宜昌市葛州坝中学2015～2016学年高二下学期期中)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示。则可判断出( B )

A．甲光的频率大于乙光的频率 B．乙光的波长大于丙光的波长

C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率

D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

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解析：该题考查了光电效应问题，应根据截止电压判断频率。由eUc＝mv＝hν－W可

2知ν

丙

>ν

甲

＝ν

乙

λ

甲

＝λ

乙

>λ

丙

，所以A、D错误，B正确；由于hν0＝W，所以C错误。

3．(河北冀州中学2016～2017年学高二下学期期中)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10可知( AC )

－34

J·s，由图

A．该金属的极限频率为4.3×10Hz B．该金属的极限频率为5.5×10Hz C．该图线的斜率表示普朗克常量

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