2022年高中物理 第17章 第1、2節(jié) 能量量子化 光的粒子性同步練習(xí) 新人教版選修3-5

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1、2022年高中物理 第17章 第1、2節(jié) 能量量子化 光的粒子性同步練習(xí) 新人教版選修3-5 一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題) 1．以下宏觀概念，哪些是“量子化”的(　　) A．木棒的長度　　　　 B．物體的質(zhì)量 C．物體的動(dòng)量 D．學(xué)生的個(gè)數(shù) 答案：D 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．關(guān)于黑體輻射的強(qiáng)度與波長的關(guān)系，下圖正確的是(　　) 答案：B 解析：根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：隨溫度升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加，故圖線不會(huì)有交點(diǎn)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值會(huì)向波長較短方向移動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。

2、 3．白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對(duì)太陽光散射的結(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)散射光子跟原來的光子相比(　　) A．頻率變大 B．頻率不變 C．光子能量變大 D．波長變長 答案：D 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，波長變長，頻率減小，D選項(xiàng)正確。 4．(清遠(yuǎn)市xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)。如果僅減小光的強(qiáng)度而頻率保持不變，下列說法正確的是(　　)

3、A．光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 B．金屬的逸出功減小 C．光電子的最大初動(dòng)能變小 D．光電流減小 答案：D 解析：根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律易判選項(xiàng)D正確。 5．(昌樂二中xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置如圖所示，則下列說法中正確的是(　　) A．用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．用紅色光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) C．鋅板帶的是負(fù)電荷 D．使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷 答案：AD 解析：將擦得很亮的鋅板連接驗(yàn)電器，用弧光燈照射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線)，驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度， 說明鋅板帶了電。進(jìn)一步研究表明鋅板帶正電，這說明在紫外光的照射下，鋅板中有一

4、部分自由電子從表面飛出來，鋅板中缺少電子，于是帶正電，A、D選項(xiàng)正確，紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)。 6．在做光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得光電子的最大動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示，由實(shí)驗(yàn)圖線可求出(　　) A．該金屬的極限頻率和極限波長 B．普朗克常量 C．該金屬的逸出功 D．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù) 答案：ABC 解析：依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，當(dāng)Ek＝0時(shí)，ν＝ν0，即圖線橫坐標(biāo)的截距在數(shù)值上等于金屬的極限頻率。 圖線的斜率k＝，可見圖線的斜率在數(shù)值上等于普朗克常量。 二、非選擇題 7．用同一束單色光，在同一條件下，先后

5、照射鋅片和銀片，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，這兩個(gè)過程中，對(duì)下列四個(gè)量，一定相同的是________，可能相同的是________，一定不相同的是________。 A．光子的能量　　　　 B．金屬的逸出功 C．光電子動(dòng)能 D．光電子最大初動(dòng)能 答案：A　C　BD 解析：光子的能量由光的頻率決定，同一束單色光頻率相同，因而光子能量相同，逸出功等于電子脫離原子核束縛需要做的最小的功，因此只由材料決定，鋅片和銀片的逸出功一定不相同。由Ek＝hν－W，照射光子能量hν相同，逸出功W不同，則電子最大初動(dòng)能也不同，由于光電子吸收光子后到達(dá)金屬表面的路徑不同，途中損失的能量也不同，因而脫離金屬時(shí)的動(dòng)能可能分

6、布在零到最大初動(dòng)能之間，所以，兩個(gè)不同光電效應(yīng)的光電子中，動(dòng)能是可能相等的。 8.如圖所示，當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，用光子能量為2.5 eV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0.60 V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0.60 V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)0.6 eV　(2)1.9 eV 解析：設(shè)用光子能量為2.5 eV的光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek，陰極材料逸出功為W0。 當(dāng)反向電壓達(dá)到U＝0.60 V以后，具有最大初動(dòng)能的光電子達(dá)不

7、到陽極，因此eU＝Ek 由光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0 由以上二式：Ek＝0.6 eV，W0＝1.9 eV。 能力提升 一、選擇題(1～3題為單選題，4、5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(qiáng)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(duì)溫度T的關(guān)系近似為Tλm＝2.90×10－3m·K。 (1)老鼠發(fā)出最強(qiáng)的熱輻射的波長為(　　) A．7.8×10－5m B．9.4×10－6m C．1.16×10－4m

8、D．9.7×10－8m (2)老鼠發(fā)生的最強(qiáng)的熱輻射屬于(　　) A．可見光波段 B．紫外波段 C．紅外波段 D．X射線波段 答案：(1)B　(2)C 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＝2.90×10－3m·K 得λm＝＝m≈9.4×10－6m，B正確。 (2)可見光的波長范圍4.0×10－7～7.0×10－7m，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(jìn)行判斷。 2.如圖所示，為一光電管電路，滑動(dòng)變阻器觸頭位于ab上某點(diǎn)，用光照射光電管陰極，電表無偏轉(zhuǎn)，要使電表指針偏轉(zhuǎn)，可采取

9、的措施有(　　) A．加大照射光的強(qiáng)度 B．換用波長短的光照射 C．將P向b滑動(dòng) D．將電源正、負(fù)極對(duì)調(diào) 答案：B 解析：電表無偏轉(zhuǎn)，說明沒有發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即入射光的頻率小于極限頻率，要能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，只有增大入射光的頻率，即減小入射光的波長。 3．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(甲光、乙光、丙光)，如圖所示。則可判斷出(　　) 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(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 答案：B

10、 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(cuò)，B對(duì)。由于hν0＝W，所以C錯(cuò)。 4．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，由圖可知(　　) A．隨溫度升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加 B．隨溫度降低，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加 C．隨溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng) D．隨溫度降低，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng) 答案：AC 解析：根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律和題圖知，A正確，B錯(cuò)誤；溫度升高時(shí)，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤。 5.(黃岡中學(xué)xx～xx學(xué)年

11、高二下學(xué)期期中)在圖甲所示的裝置中，K為一金屬板，A為金屬電極，都密封在真空的玻璃管中，W為由石英片封蓋的窗口，單色光可通過石英片射到金屬板K上，E為輸出電壓可調(diào)的直流電源，其負(fù)極與電極A相連，A是電流表，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用某種頻率的單色光照射K時(shí)，K會(huì)發(fā)出電子(光電效應(yīng))，這時(shí)，即使A、K之間的電壓等于零，回路中也有電流。當(dāng)A的電勢(shì)低于K時(shí)，而且當(dāng)A比K的電勢(shì)低到某一值Uc時(shí)，電流消失，Uc稱為遏止電壓，當(dāng)改變照射光的頻率ν，遏止電壓Uc也將隨之改變，其關(guān)系如圖乙所示，如果某次實(shí)驗(yàn)我們測(cè)出了畫出這條圖線所需的一系列數(shù)據(jù)，又知道了電子電量，則(　　) A．可得該金屬的極限頻率 B．可求得該金

12、屬的逸出功 C．可求得普朗克常量 D．可求得電子的質(zhì)量 答案：ABC 解析：選項(xiàng)A，由題意結(jié)合光電效應(yīng)方程可知圖象乙中當(dāng)遏制電壓Uc＝0時(shí)，入射光頻率即極限頻率，故選項(xiàng)A正確；選項(xiàng)B，當(dāng)遏制電壓Uc＝0時(shí)，入射光子的能量即等于逸出功，故選項(xiàng)B正確；選項(xiàng)C，圖乙的斜率即普朗克常量，故選項(xiàng)C正確；選項(xiàng)D，電子質(zhì)量不可求得，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 二、非選擇題 6．有一個(gè)成語叫做“爐火純青”，原意說的是道士煉丹時(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。怎樣用熱輻射來解釋溫度與顏色的關(guān)系？ 解析： 黑體輻射與

13、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(shí)，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(shí)就會(huì)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(duì)應(yīng)的頻率也越高。因此，火焰顏色也隨之而改變。 7.如圖所示，擦得很亮的絕緣鋅板A水平固定放置，其下方水平放有接地的銅板B，兩板間距離為d，兩板面積均為S，正對(duì)面積為S′，且S>S′。當(dāng)用弧光燈照射鋅板上表面后，A

14、、B板間一帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。試分析： (1)液滴帶何種電荷？ (2)用弧光燈再照射A板上表面，滴液做何種運(yùn)動(dòng)？ (3)要使液滴向下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)采取哪些措施？ 答案：(1)負(fù)電　(2)向上運(yùn)動(dòng)　(3)將B板向右平移 解析：(1)鋅板受弧光燈照射發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子從鋅板A的上表面逸出，而使A板帶正電荷，接地的銅板B由于靜電感應(yīng)而帶負(fù)電，A、B板間形成方向向下的勻強(qiáng)電場，由液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)知qE＝mg，所以液滴帶負(fù)電。 (2)當(dāng)再用弧光燈照射A板上表面時(shí)，光電效應(yīng)繼續(xù)發(fā)生，使A板所帶正電荷增加，A、B板間場強(qiáng)增強(qiáng)，所以qE>mg，使液滴向上運(yùn)動(dòng)。 (3)要使液滴向下運(yùn)動(dòng)，即mg>qE，mg和q不變，則必須使E變小。因A板電荷量Q不變，則當(dāng)B板向右移動(dòng)，增大兩板正對(duì)面積時(shí)，電容增大，兩板間電勢(shì)差減小，而d不變，故場強(qiáng)E變小，qE