2019-2020学年高中物理第17章波粒二象性练习+课堂练习新人教版选修3-5【共5套19页】.pdf
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1、本套资源目录 2019_2020 学年高中物理第 17 章波粒二象性第 12 节能量量子化光的粒子性练习含解析新人教版选修 3_5 2019_2020 学年高中物理第 17 章波粒二象性第 12 节能量量子化光的粒子性课堂练习含解析新人教版选修 3_5 2019_2020 学年高中物理第 17 章波粒二象性第 3 节粒子的波动性练习含解析新人教版选修 3_5 2019_2020 学年高中物理第 17 章波粒二象性第 3 节粒子的波动性课堂练习含解析新人教版选修 3_5 2019_2020 学年高中物理第 17 章波粒二象性第 45 节概率波不确定性关系课堂练习含解析新人教版选修 3_5 能量量
2、子化 光的粒子性 基础夯实 一、选择题(15 题为单选题,6、7 题为多选题)1(2019北京市昌平区高二下学期期末)以下宏观概念中,属于“量子化”的是(D)A物体的长度 B物体所受的重力 C物体的动能 D人的个数 解析:人数的数值只能取正整数,不能取分数或小数,因而是不连续的,是量子化的。其它三个物理量的数值都可以取小数或分数,甚至取无理数也可以,因而是连续的,非量子化的。故只有 D 正确。2近年来军事行动中,士兵都配带“红外夜视仪”,在夜间也能清楚地看清目标,主要是因为(B)A“红外夜视仪”发射出强大的红外线,照射被视物体 B一切物体均在不停地辐射红外线 C一切高温物体均在不停地辐射红外线
3、 D“红外夜视仪”发射出 X 射线,被照射物体受到激发而发出红外线 解析:一切物体都在不停地向外辐射红外线,不同物体辐射出来的红外线不同,采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置,不受白天和夜晚的影响,即可确认出目标从而采取有效的行动。故只有 B 项正确。3(2019黑龙江省哈尔滨六中高二下学期期中)某光源发出的光由不同波长的光组成,不同波长的光的强度如图所示。表中给出了一些材料的极限波长,用该光源发出的光照射表中材料(D)材料 钠 铜 铂 极限波长(nm)541 268 196 A仅钠能产生光电子 B仅钠、铜能产生光电子 C仅铜、铂能产生光电子 D都能产生光电子 解析:由题图
4、可知,该光源发出的光的波长大约在 25 nm 到 440 nm 之间,而三种材料中,极限波长最小的铂的极限波长是 196 nm,大于 25 nm,所以该光源能使三种材料都产生光电效应。故选 D。4白天的天空各处都是亮的,是大气分子对太阳光散射的结果。假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后,电子向某一个方向运动,光子沿另一方向散射出去,则这个散射光子跟原来的光子相比(D)A频率变大 B频率不变 C光子能量变大 D波长变长 解析:运动的光子和一个静止的自由电子碰撞时,既遵守能量守恒,又遵守动量守恒。碰撞中光子将能量h的一部分传递给了电子,光子的能量减少,波长变长,频率减小,D选项正确。5
5、爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得 1921 年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示,其中0为极限频率。从图中可以确定的是(D)A逸出功与有关 BEkm与入射光强度成正比 C0时,会逸出光电子 D图中直线的斜率与普朗克常量有关 解析:金属的逸出功是由金属自身决定的,与入射光频率无关,其大小Wh0,故 A错误;根据爱因斯坦光电效应方程EkmhW,可知光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关,但入射光越强,光电流越大,只要入射光的频率不变,则光电子的最大初动能不变,故 B 错误;要有光电子逸出,则光电子的最大初动能Ekm0,即只有
6、入射光的频率大于金属的极限频率即0时才会有光电子逸出。故 C 错误;根据爱因斯坦光电效应方程EkmhW,可知Ekmh,故 D 正确。6 在实验室或工厂的高温炉子上开一个小孔,小孔可看做黑体,由小孔的热辐射特征,就可以确定炉内的温度,如图所示,这是黑体的辐射强度与其辐射光波波长的关系图象,则下列说法正确的是(AD)A T1T2 B T1T2 C随着温度的升高,黑体的辐射强度都有所降低 D随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 解析:一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积,而黑体是指在任何温度下,全部吸收任何波长的辐射的物体,黑体辐射的
7、强度按波长的分布只与温度有关。实验表明,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有所增加,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。从题图中可看出,1T2。本题正确选项为 A、D。7(2018宁波诺丁汉大学附属中学高二下学期期中)如图所示,两平行金属板A、B板间电压恒为U,一束波长为的入射光射到金属板B上,使B板发生了光电效应,已知该金属板的逸出功为W,电子的质量为m,电荷量为e,已知普朗克常量为h,真空中光速为c,下列说法中正确的是(ABD)A入射光子的能量为hc B到达A板的光电子的最大动能为hcWeU C若增大两板间电压,B板没有光电子逸出 D若减小入射光的波长一定会有光电子逸出 解析:根据Eh
8、,而c,则光子的能量为hc,故 A 正确;光电子的逸出最大动能EkmhcW,根据动能定理,EkmEkmeU,则到达A板的光电子的最大动能为hcWeU,故 B 正确;若减小入射光的波长,那么频率增大,一定会有光电子逸出,故 D 正确;金属板的逸出功与极限频率有关,与板间电压无关,故 C 错误。二、非选择题 8有一个成语叫做“炉火纯青”,原意说的是道士炼丹时候的温度控制,温度高低主要是靠看火焰的颜色,温度低的时候,是偏红的,温度最高的时候,才呈现青色,所以炉火纯青表示温度已经足够高了。怎样用热辐射来解释温度与颜色的关系?解析:黑体辐射与温度之间有着密切的关系,热辐射的光谱是连续光谱,辐射光谱的性质
9、与温度有关,在室温下,大多数物体辐射不可见的红外光。但当物体被加热到 500 左右时,开始发出暗红色的可见光,随着温度的不断上升,辉光逐渐亮起来,而且波长较短的辐射越来越多,大约在 1 500 时就会变成明亮的白炽光。这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量,在不同光谱区域的分布是不均匀的,而且温度越高,光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高。因此,火焰颜色也随之而改变。能力提升 一、选择题(13 题为单选题,4、5 题为多选题)1(2019北京 101 中学高二下学期期末)2017 年年初,我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置,发出了波长在 100 nm(1 nm109 m)附近连续
10、可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打碎。据此判断,能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h6.61034 Js,真空光速c3108 m/s)(B)A1021 J B1018 J C1015 J D1012 J 解析:一个处于极紫外波段的光子的能量约为Ehc21018 J,由题意可知,光子的能量应比电离一个分子的能量稍大,因此数量级应相同,故选 B。2在自然界生态系统中,蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链,在维持生态平衡方面发挥
11、重要的作用。蛇是老鼠的天敌,它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约 37,它发出的最强的热辐射的波长为m。根据热辐射理论,m与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tm2.90103 mK。(1)老鼠发出最强的热辐射的波长为(B)A7.8105 m B9.4106 m C1.16104 m D9.7108 m(2)老鼠发生的最强的热辐射属于(C)A可见光波段 B紫外波段 C红外波段 DX 射线波段 解析:(1)老鼠的体温T(27337)K310 K 由题设条件m与T的近似关系式:mT2.90103 mK 得m2.90103T2.90103310 m9.4106 m,B 正确。(2)可见光的波
12、长范围 4.01077.0107 m,m大于此范围,所以属于红外线,C正确。也可根据老鼠的体温不高,不能辐射可见光进行判断。3(2019福建省福州市八县(市)一中高二下学期期末联考)在光电效应实验中,某同学按如图a方式连接电路,利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流与A、K两极之间电压UAK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)如图b所示,则下列说法正确的是(B)A甲、乙两光的光照强度相同 B甲、乙两光的频率相同 C丙光照射阴极时,极板的逸出功最小 D乙光的波长小于丙光的波长 解析:根据eUcEkhW0,入射光的频率越高,对应的遏止电压Uc越大。甲光、乙光的遏止电压相等,所以甲光、乙光的频率相等,
13、故 B 正确;甲光、乙光的频率相等,由图可知,甲光饱和光电流大于乙光,因此甲光的光强大于乙光的光强,故 A 错误;极板的逸出功只与极板金属的材料有关,与入射光无关,选项 C 错误;丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压,所以丙光的频率大于乙光的频率,则乙光的波长大于丙光的波长,故 D 错误。4如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线,普朗克常量h6.631034 Js,由图可知(AC)A该金属的极限频率为 4.31014 Hz B该金属的极限频率为 5.51014 Hz C该图线的斜率表示普朗克常量 D该金属的逸出功为 0.5 eV 解析:由光电效应方程EkmhW知
14、图线与横轴交点为金属的极限频率,即04.31014 Hz,A 正确,B 错误;该图线的斜率为普朗克常量,C 正确;金属的逸出功Wh06.6310344.31014/1.61019 eV1.8 eV,D 错误。5用如图所示的装置研究光电效应现象。当用光子能量为 2.75 eV 的光照射到光电管上时发生了光电效应,电流表 G 的示数不为零;移动变阻器的触头c,发现当电压表的示数大于或等于 1.7 V 时,电流表示数为 0,则下列说法正确的是(BD)A光电子的最大初动能始终为 1.05 eV B光电管阴极的逸出功为 1.05 eV C当滑动触头向a端滑动时,反向电压增大,电流增大 D改用能量为 2.
15、5 eV 的光子照射,移动变阻器的触头c,电流表 G 中也可能有电流 解析:由爱因斯坦光电效应方程EkhW0可知,同种金属的逸出功相同,所以光电子逸出后的初动能取决于获得的能量,A 错误;当电压表示数大于或等于 1.7 V 时,电流表无示数,说明遏止电压为 1.7 V,由eU12mv2,可求得光电管的逸出功为 1.05 eV,B 正确;若光的频率不变,反向电压大于遏止电压后电路中就不再有电流,C 错误;当入射光频率超过截止频率,且反向电压小于遏止电压,电路中就会有电流,D 正确。二、非选择题 6(2019北京市昌平区高二下学期期末)对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找
16、出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量,后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。我们知道光子的能量Eh,动量ph,其中为光的频率,h为普朗克常量,为光的波长。由于光子具有动量,当光照射到物体表面时,会对物体表面产生持续均匀的压力,这种压力会对物体表面产生压强,这就是“光压”,用I表示。一台发光功率为P0的激光器发出一束频率为0的激光,光束的横截面积为S。当该激光束垂直照射到某物体表面时,假设光全部被吸收(即光子的末动量变为 0)。求:(1)该激光器在单位时间内发出的光子数N;(2)该激光作用在物体表面时产生的光压I。答
17、案:(1)NP0h0(2)IP00S 解析:(1)单位时间的能量为:P0NE,光子能量:Eh0,得单位时间内发出的光子数NP0h0。(2)该激光作用在物体表面产生的压力用F0表示,根据牛顿第三定律物体表面对光子的力大小也为F0,时间为t,由动量定理可知:F0ttNP,Ph,IF0S,解得IP00S。能量量子化 光的粒子性 1(2019吉林省实验中学高二下学期期末)一盏灯发光功率为 100 W,假设它发出的光向四周均匀辐射,光的平均波长 6.0107 m,在距电灯 10 m 远处,以电灯为球心的球面上,1 m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为(普朗克常量h6.631034 Js,光速c3.0
18、108 m/s)(C)A21015 B21016 C21017 D21023 解析:设离灯 10 m 远处每平方米面积上灯照射的能量为E0,则有E01004R2;设穿过的光子数为n,则有:nhcE0;解得:nE0hc,代入数据,得:n21017个,故选 C 正确。2(2019北京 101 中学高二下学期期末)如图所示,把一块不带电的锌板用导线连接在验电器上,当用某频率的紫外线照射锌板时,发现验电器指针偏转一定角度,下列说法正确的是(D)A验电器带正电,锌板带负电 B验电器带负电,锌板也带负电 C若改用红光照射锌板,验电器的指针一定也会偏转 D若改用同等强度频率更高的紫外线照射锌板,验电器的指针
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- 共5套19页 2019 2020 学年 高中物理 17 章波粒 二象性 练习 课堂 新人 选修 19
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