《2018-2019學(xué)年高中物理 第十七章 波粒二象性 17.1-17.2 能量量子化 光的粒子性課后提升作業(yè)新人教版選修3-5.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第十七章 波粒二象性 17.1-17.2 能量量子化 光的粒子性課后提升作業(yè)新人教版選修3-5.doc（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

17.1-17.2 能量量子化 光的粒子性 課后提升作業(yè) 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練】 1.關(guān)于對(duì)黑體的認(rèn)識(shí),下列說(shuō)法正確的是　(　　) A.黑體只吸收電磁波,不反射電磁波,看上去是黑的 B.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布除與溫度有關(guān)外,還與材料的種類及表面狀況有關(guān) C.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與溫度有關(guān),與材料的種類及表面狀況無(wú)關(guān) D.如果在一個(gè)空腔壁上開一個(gè)很小的孔,射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收,最終不能從小孔射出,這個(gè)空腔就成了一個(gè)黑體 【解析】選C。黑體自身輻射電磁波,不一定是黑的,故A錯(cuò)誤;黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān),故B錯(cuò)、C對(duì);小孔只吸收電磁波,不反射電磁波,因此是小孔成了一個(gè)黑體,而不是空腔,故D錯(cuò)誤。 2.(多選)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)較長(zhǎng)的方向移動(dòng) 【解析】選A、C、D。由題圖可知,隨溫度升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加,且輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),當(dāng)溫度降低時(shí),上述變化都將反過(guò)來(lái)。故A、C、D正確,B錯(cuò)誤。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中,符合黑體輻射規(guī)律的 是　(　　) 【解析】選A。黑體輻射規(guī)律:隨著溫度的升高,一方面,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有所增加,另一方面,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),A圖正確。 3.(多選)(2018廈門高二檢測(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 【解析】選A、D。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(shuō)明鋅板帶了電。進(jìn)一步研究表明鋅板帶正電,這說(shuō)明在紫外線的照射下,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)。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (多選)如圖所示,鋅板與驗(yàn)電器相連,用紫外線燈照射鋅板,發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針張開一個(gè)角度,則　(　　) A.鋅板帶正電,驗(yàn)電器帶負(fù)電 B.鋅板帶正電,驗(yàn)電器帶正電 C.若改用紅外線照射,驗(yàn)電器指針仍張開 D.若改用紅外線照射,驗(yàn)電器指針不會(huì)張開 【解析】選B、D。用紫外線照射鋅板,發(fā)生光電效應(yīng),鋅板發(fā)射光電子,故鋅板帶正電,鋅板上的正電荷將驗(yàn)電器上的負(fù)電荷吸引過(guò)來(lái),驗(yàn)電器帶正電,A錯(cuò)誤,B正確;若改用紅外線照射,紅外線的頻率低于鋅的截止頻率,不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),C錯(cuò)誤,D正確。 4.(2018海寧高二檢測(cè))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) 【解析】選D。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.(2018唐山高二檢測(cè))對(duì)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W,下面各種理解中正確的是　(　　) A.用同種頻率的光照射同一種金屬,從金屬中逸出的所有光電子都會(huì)具有同樣的初動(dòng)能Ekm B.式中的W表示每個(gè)光電子從金屬中飛出過(guò)程中克服金屬中正電荷引力所做的功 C.逸出功W和極限頻率ν0之間應(yīng)滿足關(guān)系式W=hν0 D.光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率成正比 【解析】選C。愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W中的W表示從金屬表面直接逸出的光電子克服金屬中正電荷引力做的功,因此是所有逸出的光電子中克服引力做功的最小值,對(duì)應(yīng)的光電子的初動(dòng)能是所有光電子中最大的,其他光電子的初動(dòng)能都小于這個(gè)值,故A、B錯(cuò)誤。若入射光的頻率恰好是極限頻率,即剛好能有光電子逸出,可理解為逸出的光電子的最大初動(dòng)能是0,因此有W=hν0,C對(duì)。由Ekm=hν-W可知Ekm和ν之間是一次函數(shù)關(guān)系,但不是成正比關(guān)系,D錯(cuò)誤。 6.入射光照射到某金屬表面上發(fā)生了光電效應(yīng),若入射光的強(qiáng)度減弱,而頻率保持不變,則下列說(shuō)法中正確的是　(　　) A.從光照射到金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加 B.逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小 C.單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少 D.有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 【解析】選C。入射光的強(qiáng)度取決于入射光子數(shù)和入射光的頻率,入射光的頻率保持不變,強(qiáng)度減弱,單位時(shí)間入射光子數(shù)將減少,但光子的能量不變,可見仍能發(fā)生光電效應(yīng),發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),光電子的產(chǎn)生幾乎都是瞬時(shí)的,與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān),故A、D錯(cuò)誤。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程,逸出光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),跟入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),所以B也是錯(cuò)誤的。由于逸出電子與入射光子的一對(duì)一的關(guān)系,當(dāng)光的強(qiáng)度減弱時(shí),單位時(shí)間入射光子數(shù)減少,因此單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)也將減少。 7.(2018濱州高二檢測(cè))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 【解析】選B。該題考查了光電效應(yīng)問(wèn)題,應(yīng)根據(jù)遏止電壓判斷頻率。由eUc=12mv2= 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)。 8.用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng),可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖象。已知鎢的逸出功是3.28eV,鋅的逸出功是3.24eV,若將二者的圖線畫在同一個(gè)Ek-ν坐標(biāo)圖中,用實(shí)線表示鎢,虛線表示鋅,則正確反映這一過(guò)程的圖是圖中的　(　　) 【解析】選B。依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,Ek-ν圖線的斜率代表了普朗克常量h,因此鎢和鋅的Ek-ν圖線應(yīng)該平行。圖線的橫截距代表了極限頻率νc,而νc=W0h,因此鎢的νc大些。故正確答案為B。 9.(2018龍巖高二檢測(cè))如圖所示,當(dāng)電鍵S斷開時(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。 【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。 答案:(1)0.6eV　(2)1.9 eV 【能力提升練】 1.(多選)(2018泉州高二檢測(cè))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.可求得該金屬的逸出功 C.可求得普朗克常量 D.可求得電子的質(zhì)量 E.電源按圖示極性連接時(shí),陰極K和陽(yáng)極A之間所加的電壓為正向電壓 【解析】選A、B、C。由題意結(jié)合光電效應(yīng)方程可知圖象乙中當(dāng)遏止電壓Uc=0時(shí),入射光頻率即極限頻率,故選項(xiàng)A正確;當(dāng)遏止電壓Uc=0時(shí),入射光子的能量即等于逸出功,故選項(xiàng)B正確;圖乙的斜率即普朗克常量與電子電量的比值,故選項(xiàng)C正確;電子質(zhì)量不可求得,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤;電源按圖示極性連接時(shí),陰極K和陽(yáng)極A之間所加的電壓為反向電壓,E錯(cuò)誤。 2.(2018紹興高二檢測(cè))用紅光照射光電管陰極發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),光電子最大初動(dòng)能為Ek,飽和光電流為I,若改用強(qiáng)度相同的綠光照射同一光電管,產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能和飽和電流分別為Ek′和I′,則下面說(shuō)法正確的是　(　　) A.Ek′I　　　　 B.Ek′>Ek,I′>I C.Ek′Ek,I′n′,即單位時(shí)間內(nèi)入射的紅光的光子數(shù)多,逸出的光電子數(shù)也多,飽和光電流也大,I>I′,D項(xiàng)正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 某種單色光的頻率為ν,用它照射某種金屬時(shí),在逸出的光電子中動(dòng)能最大值為Ek,則這種金屬逸出功和極限頻率分別是　(　　) A.hν-Ek,ν-Ekh　　　　 B.Ek-hν,ν+Ekh C.hν+Ek,ν-hEk D.Ek+hν,ν+hEk 【解析】選A。由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W得W=hν-Ek,而W=hν0,則ν0=Wh=hν-Ekh=ν-Ekh,故A正確。 3.A、B兩種光子的能量之比為2∶1,它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)。且所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能分別為EA、EB,求A、B兩種光子的動(dòng)量之比和該金屬的逸出功。 【解析】光子能量ε=hν,動(dòng)量p=hλ, 且ν=cλ,得p=εc, 則pA∶pB=2∶1, A照射時(shí),光電子的最大初動(dòng)能EA=εA-W0, 同理EB=εB-W0。 又εA=2εB,解得W0=EA-2EB。 答案:2∶1　EA-2EB 4.某廣播電臺(tái)發(fā)射功率為10kW在空氣中波長(zhǎng)為187.5 m的電磁波。 (1)該電臺(tái)每秒鐘從天線發(fā)射多少個(gè)光子? (2)若發(fā)射的光子四面八方視為均勻的,求在離天線2.5 km處,直徑為2 m的環(huán)狀天線每秒接收的光子個(gè)數(shù)以及接收功率。 【解析】(1)每個(gè)光子的能量 E=hν=hcλ=6.6310-343108187.5J=1.0610-27J。 則每秒鐘電臺(tái)發(fā)射上述波長(zhǎng)光子數(shù) n0=PtE=1031個(gè)。 (2)設(shè)環(huán)狀天線每秒接收光子數(shù)為n個(gè),以電臺(tái)發(fā)射天線為球心,則半徑為R的球面積S=4πR2, 而環(huán)狀天線的面積S′=πr2, 所以,n=πr24πR2n0=4.01023; 接收功率P收=nn0P總=410-4W。 答案:(1)1031個(gè)　(2)4.01023個(gè)　410-4W 5.(2018嘉興高二檢測(cè))用波長(zhǎng)為λ的光照射金屬的表面,當(dāng)遏止電壓取某個(gè)值Uc時(shí),光電流便被截止;當(dāng)光的波長(zhǎng)改變?yōu)樵ㄩL(zhǎng)的1n后,已查明使電流截止的遏止電壓必須增大到原值的η倍,試計(jì)算原入射光的波長(zhǎng)λ。(已知該金屬的逸出功為W0) 【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得 光電子的初動(dòng)能 Ek=hν-W0　① 又Ek=eUc ② 聯(lián)立①②得eUc=hν-W0?、? ηeUc=nhν-W0?、? 聯(lián)立得(η-1)eUc=hν(n-1)　⑤ 又c=λν 得λ=hc(n-1)(η-1)eUc。 答案:hc(n-1)(η-1)eUc