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(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(zhì)量 C．物體的動量 D．學(xué)生的個數(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D正確。 2．關(guān)于黑體輻射的強度與波長的關(guān)系，下圖正確的是( ) 答案：B 解析：根據(jù)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(jié)果。假設(shè)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(yuǎn)市xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期期末)在光電效應(yīng)實驗中，用光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)。如果僅減小光的強度而頻率保持不變，下列說法正確的是( ) 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D正確。 5．(昌樂二中xx～xx學(xué)年高二下學(xué)期檢測)光電效應(yīng)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(zhuǎn) B．用紅色光照射鋅板，驗電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn) C．鋅板帶的是負(fù)電荷 D．使驗電器指針發(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(yīng)。 6．在做光電效應(yīng)的實驗時，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實驗測得光電子的最大動能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)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(nèi)逸出的光電子數(shù) 答案：ABC 解析：依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，當(dāng)Ek＝0時，ν＝ν0，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(yīng)的光電子中，動能是可能相等的。 8.如圖所示，當(dāng)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(shù)不為零。合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時，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，電流表讀數(shù)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(shè)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(dāng)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(yīng)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(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，它是通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的。假設(shè)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(jù)熱輻射理論，λm與輻射源的絕對溫度T的關(guān)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(shè)條件λm與T的近似關(guān)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(jù)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(zhuǎn)，要使電表指針偏轉(zhuǎn)，可采取的措施有( ) A．加大照射光的強度 B．換用波長短的光照射 C．將P向b滑動 D．將電源正、負(fù)極對調(diào) 答案：B 解析：電表無偏轉(zhuǎn)，說明沒有發(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。 3．在光電效應(yīng)實驗中，飛飛同學(xué)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(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．乙光的波長大于丙光的波長 C．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對應(yīng)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(yīng)問題，應(yīng)根據(jù)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(jù)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(xué)xx～xx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，實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用某種頻率的單色光照射K時，K會發(fā)出電子(光電效應(yīng))，這時，即使A、K之間的電壓等于零，回路中也有電流。當(dāng)A的電勢低于K時，而且當(dāng)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(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，如果某次實驗我們測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Uc＝0時，入射光頻率即極限頻率，故選項A正確；選項B，當(dāng)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(zhì)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(jīng)足夠高了。怎樣用熱輻射來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)物體輻射不可見的紅外光。但當(dāng)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(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，正對面積為S′，且S>S′。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，滴液做何種運動？ (3)要使液滴向下運動，應(yīng)采取哪些措施？ 答案：(1)負(fù)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(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電場，由液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)知qE＝mg，所以液滴帶負(fù)電。 (2)當(dāng)再用弧光燈照射A板上表面時，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(dāng)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下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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