2019-2020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.doc
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2019-2020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(14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(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)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)較短方向移動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。3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()A頻率變大B頻率不變C光子能量變大D波長(zhǎng)變長(zhǎng)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h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。4(清遠(yuǎn)市xxxx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(shuō)法正確的是()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(lè)二中xxxx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(shuō)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(kāi)一個(gè)角度, 說(shuō)明鋅板帶了電。進(jìn)一步研究表明鋅板帶正電,這說(shuō)明在紫外光的照射下,鋅板中有一部分自由電子從表面飛出來(lái),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(zhǎng)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EkhW可知,當(dāng)Ek0時(shí),0,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(jiàn)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,先后照射鋅片和銀片,都能產(chǎn)生光電效應(yīng),這兩個(gè)過(guò)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:ACBD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EkhW,照射光子能量h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(kāi)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U0.60 V以后,具有最大初動(dòng)能的光電子達(dá)不到陽(yáng)極,因此eUEk由光電效應(yīng)方程:EkhW0由以上二式:Ek0.6 eV,W01.9 eV。能力提升一、選擇題(13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(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m。根據(jù)熱輻射理論,m與輻射源的絕對(duì)溫度T的關(guān)系近似為Tm2.90103mK。(1)老鼠發(fā)出最強(qiáng)的熱輻射的波長(zhǎng)為()A7.8105mB9.4106mC1.16104mD9.7108m(2)老鼠發(fā)生的最強(qiáng)的熱輻射屬于()A可見(jiàn)光波段B紫外波段C紅外波段DX射線波段答案:(1)B(2)C解析:(1)老鼠的體溫T(27337)K310K由題設(shè)條件m與T的近似關(guān)系式:mT2.90103mK得mm9.4106m,B正確。(2)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍4.01077.0107m,m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(jiàn)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(wú)偏轉(zhuǎn),要使電表指針偏轉(zhuǎn),可采取的措施有()A加大照射光的強(qiáng)度B換用波長(zhǎng)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(wú)偏轉(zhuǎn),說(shuō)明沒(méi)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(zhǎng)。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(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)能答案:B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eUcmv2hW可知丙甲乙甲乙丙,所以A、D錯(cuò),B對(duì)。由于h0W,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(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加B隨溫度降低,各種波長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)較短的方向移動(dòng),C正確,D錯(cuò)誤。5.(黃岡中學(xué)xxxx學(xué)年高二下學(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(guò)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,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Uc0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Uc0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(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。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SS。當(dāng)用弧光燈照射鋅板上表面后,A、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(chǎng),由液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)知qEmg,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(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng),所以qEmg,使液滴向上運(yùn)動(dòng)。(3)要使液滴向下運(yùn)動(dòng),即mgqE,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(chǎng)強(qiáng)E變小,qEmg,則液滴向下運(yùn)動(dòng)。- 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