2015_2016學(xué)年高中物理17.1_17.2能量量子化光的粒子性課時提升訓(xùn)練含解析新人教版選修3_5

1、17.1-17.2能量量子化 光的粒子性1.關(guān)于對黑體的認(rèn)識,下列說法正確的是()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度按波長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度按波長的分布只與溫度有關(guān),與材料的種類及表面狀況無關(guān)d.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔,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,這個空腔就成了一個黑體【解析】選c。黑體自身輻射電磁波,不一定是黑的,故a錯誤;黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān),故b錯、c對;小孔只吸收電磁波,不反射電磁波,因此是小孔成了一個黑體,而不是空

2、腔,故d錯誤。2.(多選)對普朗克能量子假說的認(rèn)識,下列說法正確的是()a.振動著的帶電微粒的能量只能是某一能量值b.帶電微粒輻射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍c.能量子與電磁波的頻率成正比d.這一假說與現(xiàn)實世界相矛盾,因而是錯誤的【解析】選b、c。根據(jù)普朗克能量子假說知,振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍,a錯誤,b正確;=h,是電磁波的頻率,c正確;普朗克能量子假說反映的是微觀世界的特征,不同于宏觀世界,d錯誤。3.在演示光電效應(yīng)的實驗中,原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連。用弧光燈照射鋅板時,驗電器的指針就張開一個角度,如圖所示,這時()a.鋅板帶正電,指針帶

3、負(fù)電b.鋅板帶正電,指針帶正電c.鋅板帶負(fù)電,指針帶正電d.鋅板帶負(fù)電,指針帶負(fù)電【解析】選b。鋅板原來不帶電,后來驗電器的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),說明鋅板在弧光燈的照射下發(fā)生了光電效應(yīng),發(fā)生光電效應(yīng)時,鋅板向空氣中發(fā)射電子,所以鋅板帶正電,驗電器的指針亦帶正電。故b正確。4.(2013·桂林高二檢測)下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關(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,各種波長的輻射強度都有所增加,另一方面,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動,a圖正確。5.(2014·三明高二檢測)關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律,下列說法中正確的是()

4、a.只有入射光的波長大于該金屬的極限波長,光電效應(yīng)才能產(chǎn)生b.光電子的最大初動能跟入射光強度成正比c.發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時間一般都大于10-7sd.發(fā)生光電效應(yīng)時,單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強度成正比【解析】選d。由=h=hc知,當(dāng)入射光波長小于金屬的極限波長時,發(fā)生光電效應(yīng),故a錯;由ek=h-w0知,最大初動能由入射光頻率決定,與入射光強度無關(guān),故b錯;發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時間一般不超過10-9s,故c錯;若發(fā)生光電效應(yīng),單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強度成正比,d正確?！狙a償訓(xùn)練】入射光照射到某金屬表面上發(fā)生了光電效應(yīng),若入射光的強度減弱,而頻率保持不變,則下列說法中正

5、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間間隔將明顯增加b.逸出的光電子的最大初動能將減小c.單位時間內(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,強度減弱,單位時間內(nèi)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,光電子的產(chǎn)生幾乎都是瞬時的,與入射光強度無關(guān),故a、d錯誤。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程,逸出光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),跟入射光的強度無關(guān),所以b也是錯誤的。由于逸出電子與入射光子的一對一的關(guān)系,當(dāng)光的強度減弱時,單位時間入射光子數(shù)減少,因此

6、單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)也將減少。6.(2013·上海高考)當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時,產(chǎn)生了光電效應(yīng),這時()a.鋅板帶負(fù)電b.有正離子從鋅板逸出c.有電子從鋅板逸出d.鋅板會吸附空氣中的正離子【解題指南】電子吸收光子能量后,克服原子核引力做功,從表面逸出,產(chǎn)生光電效應(yīng)?！窘馕觥窟xc。當(dāng)用一束紫外線照射鋅板時,產(chǎn)生了光電效應(yīng),有電子從鋅板逸出,鋅板帶正電,選項c正確,a、b、d錯誤。7.下表給出了一些金屬材料的逸出功。材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功(10-19)j3.04.35.96.26.6現(xiàn)用波長為400 nm的單色光照射上述材料,能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種(普朗克常量h=6.63&#

7、215;10-34j·s,光速c=3.0×108m/s)()a.2種b.3種c.4種d.5種【解析】選a。據(jù)光子說可知,波長為=400 nm的單色光子的能量為e=h=hc=6.63×10-34×3.0×108400×10-9j=5.0×10-19j。根據(jù)光電效應(yīng)方程ek=h-w可知,當(dāng)入射光子的能量e=h大于金屬的逸出功w時,光電子最大初動能ek>0,即能發(fā)生光電效應(yīng)。由題中表格可知,入射光子的能量大于銫和鈣的逸出功,而小于鎂、鈹、鈦的逸出功。故發(fā)生光電效應(yīng)的金屬只有銫和鈣兩種。8.康普頓效應(yīng)證實了光子不僅具有能量,也

8、有動量,圖中給出了光子與靜止電子碰撞后,電子的運動方向,則碰后光子可能沿方向_(從“1”“2”“3”中選擇)運動,并且波長_(選填“不變”“變小”或“變長”)?！窘馕觥恳蚬庾优c電子碰撞過程動量守恒,所以碰撞之后光子和電子的總動量的方向與光子碰撞前的方向一致,可見碰撞后光子的方向可能沿1方向,不可能沿2或3方向;通過碰撞,光子將一部分能量轉(zhuǎn)移給電子,能量減少,由e=h知,頻率變小,再根據(jù)c=知,波長變長。答案:1變長9.已知金屬銫的極限波長為0.66m,用波長為0.05m的光照射金屬銫表面,金屬銫的逸出功為多少?發(fā)射光電子的最大初動能為多少?【解析】銫的逸出功w0=hc0=3.01×1

9、0-19j當(dāng)用波長為=0.05m的光照射金屬銫時,光電子最大初動能為ek=h-w0=hc-w0,代入數(shù)值得ek=3.68×10-18j。答案:3.01×10-19j3.68×10-18j1.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能ek隨入射光頻率變化的ek-圖像。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ek-坐標(biāo)圖中,用實線表示鎢,虛線表示鋅,則正確反映這一過程的圖是下圖中的()【解析】選b。依據(jù)光電效應(yīng)方程ek=h-w0可知,ek-圖線的斜率代表了普朗克常量h,因此鎢和鋅的ek-圖線應(yīng)該

10、平行。圖線的橫截距代表了極限頻率c,而c=w0h,因此鎢的c大些。故正確答案為b。2.(2012·北京高考)“約瑟夫森結(jié)”由超導(dǎo)體和絕緣體制成。若在結(jié)兩端加恒定電壓u,則它會輻射頻率為的電磁波,且與u成正比,即=ku。已知比例系數(shù)k僅與元電荷e的2倍和普朗克常量h有關(guān)。你可能不了解此現(xiàn)象的機理,但仍可運用物理學(xué)中常用的方法,在下列選項中,推理判斷比例系數(shù)k的值可能為()a.h2eb.2ehc.2hed.12he【解題指南】本題需要把握以下兩點:(1)電磁波的頻率、普朗克常量、能量之間的關(guān)系。(2)電壓、電量與能量的關(guān)系?！窘馕觥窟xb。電磁波的頻率、普朗克常量h、能量e之間的關(guān)系e=h

11、,因為=ku,所以e=hku;電壓u、電量q與能量e的關(guān)系是e=qu,由題意知q=2e,所以k=2eh。3.(多選)如圖所示為一真空光電管的應(yīng)用電路,其陰極金屬材料的極限頻率為4.5×1014hz,則以下判斷正確的是()a.發(fā)生光電效應(yīng)時,電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率b.發(fā)生光電效應(yīng)時,電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度c.用=0.5m的光照射光電管時,電路中有光電流產(chǎn)生d.光照射時間越長,電路中的光電流越大【解析】選b、c。在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng),單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強度有關(guān),光電流的飽和值只與單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān),據(jù)此可判斷a、d錯誤

12、,b正確;波長=0.5m的光子的頻率=c=3×1080.5×10-6hz=6×1014hz>4.5×1014hz,可發(fā)生光電效應(yīng),c正確。4.(2014·陽江高二檢測)小明用金屬銣為陰極的光電管觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象,實驗裝置示意圖如圖甲所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34j·s,結(jié)果保留三位有效數(shù)字。(1)圖甲中電極a為光電管的_(選填“陰極”或“陽極”);(2)實驗中測得銣的遏止電壓uc與入射光頻率之間的關(guān)系如圖乙所示,則銣的截止頻率c=_hz,逸出功w0=_j;(3)如果實驗中入射光的頻率=7.00×

13、1014hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動能ek=_j。【解析】(1)由光電管的結(jié)構(gòu)知,a為陽極;(2)uc-圖像中橫軸的截距表示截止頻率c,逸出功w0=hc;(3)由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程ek=h-w0,可求結(jié)果。答案:(1)陽極(2)5.15×1014(5.10×10145.20×1014均可)3.41×10-19(3.38×10-193.45×10-19均可)(3)1.23×10-19(1.19×10-191.26×10-19均可)5.(2013·開封高二檢測)用波長為2.0×10-

14、7m的紫外線照射鎢的表面,釋放出來的光電子中最大的動能是4.7×10-19j。求鎢的極限頻率是多少?(普朗克常量h=6.63×10-34j·s,光速c=3.0×108m/s,結(jié)果取兩位有效數(shù)字)【解析】由光電效應(yīng)方程得hc=ekm+w0和w0=hc知c=7.9×1014hz。答案:7.9×1014hz6.(2012·江蘇高考)a、b兩種光子的能量之比為21,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能分別為ea、eb。求a、b兩種光子的動量之比和該金屬的逸出功。【解析】光子能量=h,動量p=h,且=c得p=c,則papb=21a照射時,光電子的最大初動能ea=a-w