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 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 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．物體的質量 C．物體的動量 D．學生的個數 答案：D 解析：所謂“量子化”應該是不連續(xù)的，一份一份的，故選項D正確。 2．關于黑體輻射的強度與波長的關系，下圖正確的是( ) 答案：B 解析：根據黑體輻射的實驗規(guī)律：隨溫度升高，各種波長的輻射強度都有增加，故圖線不會有交點，選項C、D錯誤。另一方面，輻射強度的極大值會向波長較短方向移動，選項A錯誤，B正確。 3．白天的天空各處都是亮的，是大氣分子對太陽光散射的結果。假設一個運動的光子和一個靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一個方向運動，光子沿另一方向散射出去，則這個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：運動的光子和一個靜止的自由電子碰撞時，既遵守能量守恒，又遵守動量守恒。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選項正確。 4．(清遠市xx～xx學年高二下學期期末)在光電效應實驗中，用光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應。如果僅減小光的強度而頻率保持不變，下列說法正確的是( ) A．光電效應現(xiàn)象消失 B．金屬的逸出功減小 C．光電子的最大初動能變小 D．光電流減小 答案：D 解析：根據光電效應規(guī)律易判選項D正確。 5．(昌樂二中xx～xx學年高二下學期檢測)光電效應實驗的裝置如圖所示，則下列說法中正確的是( ) A．用紫外線照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉 B．用紅色光照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉 C．鋅板帶的是負電荷 D．使驗電器指針發(fā)生偏轉的是正電荷 答案：AD 解析：將擦得很亮的鋅板連接驗電器，用弧光燈照射鋅板(弧光燈發(fā)出紫外線)，驗電器指針張開一個角度， 說明鋅板帶了電。進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選項正確，紅光不能使鋅板發(fā)生光電效應。 6．在做光電效應的實驗時，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應，實驗測得光電子的最大動能Ek與入射光的頻率ν的關系如圖所示，由實驗圖線可求出( ) 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．單位時間內逸出的光電子數 答案：ABC 解析：依據光電效應方程Ek＝hν－W可知，當Ek＝0時，ν＝ν0，即圖線橫坐標的截距在數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，都能產生光電效應，這兩個過程中，對下列四個量，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．光電子動能 D．光電子最大初動能 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，則電子最大初動能也不同，由于光電子吸收光子后到達金屬表面的路徑不同，途中損失的能量也不同，因而脫離金屬時的動能可能分布在零到最大初動能之間，所以，兩個不同光電效應的光電子中，動能是可能相等的。 8.如圖所示，當電鍵S斷開時，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數不為零。合上電鍵，調節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數小于0.60 V時，電流表讀數仍不為零；當電壓表讀數大于或等于0.60 V時，電流表讀數為零。 (1)求此時光電子的最大初動能的大小。 (2)求該陰極材料的逸出功。 答案：(1)0.6 eV (2)1.9 eV 解析：設用光子能量為2.5 eV的光照射時，光電子的最大初動能為Ek，陰極材料逸出功為W0。 當反向電壓達到U＝0.60 V以后，具有最大初動能的光電子達不到陽極，因此eU＝Ek 由光電效應方程：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)關系構成食物鏈，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。假設老鼠的體溫約37℃，它發(fā)出的最強的熱輻射的波長為λm。根據熱輻射理論，λm與輻射源的絕對溫度T的關系近似為Tλm＝2.9010－3mK。 (1)老鼠發(fā)出最強的熱輻射的波長為( ) 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 由題設條件λm與T的近似關系式：λmT＝2.9010－3mK 得λm＝＝m≈9.410－6m，B正確。 (2)可見光的波長范圍4.010－7～7.010－7m，λm大于此范圍，所以屬于紅外線，C正確。也可根據老鼠的體溫不高不能輻射可見光進行判斷。 2.如圖所示，為一光電管電路，滑動變阻器觸頭位于ab上某點，用光照射光電管陰極，電表無偏轉，要使電表指針偏轉，可采取的措施有( ) A．加大照射光的強度 B．換用波長短的光照射 C．將P向b滑動 D．將電源正、負極對調 答案：B 解析：電表無偏轉，說明沒有發(fā)生光電效應現(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．在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(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．乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子最大初動能 答案：B 解析：該題考查了光電效應問題，應根據截止電壓判斷頻率。由eUc＝mv2＝hν－W可知ν丙>ν甲＝ν乙 λ甲＝λ乙>λ丙，所以A、D錯，B對。由于hν0＝W，所以C錯。 4．黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示，由圖可知( ) A．隨溫度升高，各種波長的輻射強度都有增加 B．隨溫度降低，各種波長的輻射強度都有增加 C．隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動 D．隨溫度降低，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動 答案：AC 解析：根據黑體輻射的實驗規(guī)律和題圖知，A正確，B錯誤；溫度升高時，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，C正確，D錯誤。 5.(黃岡中學xx～xx學年高二下學期期中)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為輸出電壓可調的直流電源，其負極與電極A相連，A是電流表，實驗發(fā)現(xiàn)，當用某種頻率的單色光照射K時，K會發(fā)出電子(光電效應)，這時，即使A、K之間的電壓等于零，回路中也有電流。當A的電勢低于K時，而且當A比K的電勢低到某一值Uc時，電流消失，Uc稱為遏止電壓，當改變照射光的頻率ν，遏止電壓Uc也將隨之改變，其關系如圖乙所示，如果某次實驗我們測出了畫出這條圖線所需的一系列數據，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．可求得電子的質量 答案：ABC 解析：選項A，由題意結合光電效應方程可知圖象乙中當遏制電壓Uc＝0時，入射光頻率即極限頻率，故選項A正確；選項B，當遏制電壓Uc＝0時，入射光子的能量即等于逸出功，故選項B正確；選項C，圖乙的斜率即普朗克常量，故選項C正確；選項D，電子質量不可求得，故選項D錯誤。 二、非選擇題 6．有一個成語叫做“爐火純青”，原意說的是道士煉丹時候的溫度控制，溫度高低主要是靠看火焰的顏色，溫度低的時候，是偏紅的，溫度最高的時候，才呈現(xiàn)青色，所以爐火純青表示溫度已經足夠高了。怎樣用熱輻射來解釋溫度與顏色的關系？ 解析： 黑體輻射與溫度之間有著密切的關系，熱輻射的光譜是連續(xù)光譜，輻射光譜的性質與溫度有關，在室溫下，大多數物體輻射不可見的紅外光。但當物體被加熱到500℃左右時，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℃時就會變成明亮的白熾光。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應的頻率也越高。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，正對面積為S′，且S>S′。當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狀態(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，滴液做何種運動？ (3)要使液滴向下運動，應采取哪些措施？ 答案：(1)負電 (2)向上運動 (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，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由于靜電感應而帶負電，A、B板間形成方向向下的勻強電場，由液滴處于靜止狀態(tài)知qE＝mg，所以液滴帶負電。 (2)當再用弧光燈照射A板上表面時，光電效應繼續(xù)發(fā)生，使A板所帶正電荷增加，A、B板間場強增強，所以qE>mg，使液滴向上運動。 (3)要使液滴向下運動，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B板向右移動，增大兩板正對面積時，電容增大，兩板間電勢差減小，而d不變，故場強E變小，qE
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