量子、光的粒子性

1、量子、光的粒子性一、選擇題1下列敘述正確的是（）A 一切物體都在輻射電磁波B 一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體溫度有關(guān)D 黑體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波2氦氖激光器發(fā)出波長(zhǎng)為633 nm 的激光，當(dāng)激光器的輸出功率為l mW 時(shí)，每秒發(fā)出的光子數(shù)為（）A 2.2 1015B 3.2 1015C2.2 1014D 3.210143在自然界生態(tài)系統(tǒng)中， 蛇與老鼠和其他生物通過(guò)營(yíng)養(yǎng)關(guān)系構(gòu)成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮重要作用蛇是老鼠的天敵，它是通過(guò)接收熱輻射來(lái)發(fā)現(xiàn)老鼠的假設(shè)老鼠的體溫約37，它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長(zhǎng)為m根據(jù)熱輻射理論，m 與輻

2、射源的絕對(duì)溫度T 的關(guān)系近似為 Tm=2.90 10 3 m K （1）老鼠發(fā)出最強(qiáng)的熱輻射的波長(zhǎng)為（）5 m6 m8 mA 7.8 10B 9.4 10C 1.16 104 mD 9.7 10（2）老鼠發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射屬于（）A 可見(jiàn)光波段B紫外波段C紅外波段D X 射線波段4（能量量子化計(jì)算）一激光器發(fā)光功率為P，發(fā)出的激光在折射率為n 的介質(zhì)中波長(zhǎng)為，若在真空中速度為 c，普朗克常量為h，則下列敘述正確的是（）A 該激光在真空中的波長(zhǎng)為ncB 該波的頻率為PtnC該激光器在t s 內(nèi)輻射的能量子數(shù)為hcPtD 該激光器在t s 內(nèi)輻射的能量子數(shù)為hc5黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，由圖可

3、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)6（光子說(shuō)和光電效應(yīng)方程）用兩束頻率相同、強(qiáng)度不同的紫外線分別照射兩種相同金屬的表面，均能產(chǎn)生光電效應(yīng)，那么（）A 兩束光的光子能量相同B 兩種情況下逸出的光電子個(gè)數(shù)相同C兩種情況下逸出的光電子的最大初動(dòng)能相同D 兩種情況下逸出的光電子的最大初動(dòng)能不同7（光的粒子性）激光的主要特點(diǎn)之一是它的瞬時(shí)功率很大，設(shè)P 表示激光功率，A 表示激光波長(zhǎng)，則激光器每秒射出的光子數(shù)（）PBhPP cA CD P hchc

4、ch8（光電效應(yīng)規(guī)律的理解）關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說(shuō)法中正確的是（）A 只有入射光的波長(zhǎng)大于該金屬的極限波長(zhǎng)，光電效應(yīng)才能產(chǎn)生第 1 頁(yè)B 光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度成正比 7C發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都大于10sD 發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強(qiáng)度成正比9（逸出功的理解）某金屬的逸出功為2.3 eV ，這意味著（）A 這種金屬內(nèi)部的電子克服原子核引力做2.3 eV 的功即可脫離表面B 這種金屬表層的電子克服原子核引力做2.3 eV 的功即可脫離表面C要使這種金屬有電子逸出，入射光子的能量必須大于2.3 eVD 這種金屬受到光照時(shí)若有電子逸出，則電子離開(kāi)金

5、屬表面時(shí)的動(dòng)能至少等于2.3 eV10用綠光照射一光電管，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，欲使光電子從陰極逸出時(shí)的最大初動(dòng)能增加，下列做法可取的是（）A 改用紅光照射B增大綠光的強(qiáng)度C增大光電管上的加速電壓D 改用紫光照射11某種單色光的頻率為，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E ，則這種k金屬的逸出功和極限頻率分別是（）A hEk ，EkB Ek h，EkhhC hEk ，EkD hEk ，Ekhh12在做光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得光電子的最大初動(dòng)能巨與入射光的頻率v 的關(guān)系如圖所示，由實(shí)驗(yàn)圖線可求出（）A 該金屬的極限頻率和極限波長(zhǎng)B普朗克常量C該金屬的逸出功

6、D單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)13（光電效應(yīng)規(guī)律的理解）已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為c，則（）A 當(dāng)用頻率為 2 c 的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子B 當(dāng)用頻率為 2 c 的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為h。C當(dāng)照射光的頻率大于c 時(shí)，若增大，則逸出功增大D 當(dāng)照射光的頻率大于c 時(shí)，若增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也增大一倍14硅光電池是利用光電效應(yīng)將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能若有N 個(gè)頻率為的光子打在光電池極板上，這些光子的總能量為（h 為普朗克常量） （）A hB1 NhC NhD 2Nh2二、填空題15二氧化碳能強(qiáng)烈吸收紅外長(zhǎng)波輻射，這種長(zhǎng)波輻射的波長(zhǎng)范圍約

7、是1.4 103 1.6 103 m，相應(yīng)的頻率范圍是_，相應(yīng)的光子能量的范圍是 _，“溫室效應(yīng)” 使大氣全年的平均溫度升高，空氣溫度升高，從微觀上看就是空氣中分子的_（已知普朗克常量h=6.6 10 34 J s，真空中的光速c=3.0 108 m s結(jié)果取兩位有效數(shù)字）三、解答題16人體表面輻射本領(lǐng)的最大值落在波長(zhǎng)為940 m 處，它對(duì)應(yīng)的是何種輻射?能量子的值為多大？17激光器是一個(gè)特殊的光源，它發(fā)出的光便是激光，紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光，每道閃光稱為一個(gè)光脈沖，現(xiàn)有一紅寶石激光器，發(fā)射功率為1.0 1010 W 所發(fā)射的每個(gè)光脈沖持續(xù)的時(shí)間t 為 1.0 10 1

8、1 s，波長(zhǎng)為 793.4 nm，問(wèn)每列光脈沖的長(zhǎng)度 l是多少？其中含有的光子數(shù) n 是多少？18人們發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性和對(duì)各種金屬都存在極限頻率的規(guī)律請(qǐng)問(wèn)誰(shuí)提出了何種學(xué)說(shuō)很好地解釋了上述規(guī)律？已知鋅的逸出功為3.34 eV ，用某單色紫外線照射鋅板時(shí)，逸出光電子的最大第 2 頁(yè)速度為 106m s，求該紫外線的波長(zhǎng)（電子質(zhì)量e 10 31kg，普朗克常量 h=6.63 1034Js，m =9.111 eV=1.60 1019 J）19用功率 P =1W 的點(diǎn)光源照射離光源r =3m 處的一塊金屬薄片， 已知光源發(fā)出的是波長(zhǎng)為=5890nm 的單色光，試計(jì)算：（ 1） 1 s 內(nèi)打到金屬

9、1 cm2 面積上的光子數(shù)（ 2）若取該金屬原子半徑 r1=0.5 1010 m，則金屬表面上每個(gè)原子平均需隔多長(zhǎng)時(shí)間才能接收到一個(gè)光子？20在彩色電視機(jī)的顯像管中，從電子槍射出的電子在2 萬(wàn)伏的高壓下被加速，并且形成1mA 的平均電流電子束的強(qiáng)弱受圖像信號(hào)控制，并按一定的規(guī)律在熒光屏掃描，形成電視畫(huà)面電視機(jī)以每秒顯現(xiàn) 25 張畫(huà)面的速率進(jìn)行掃描，由于畫(huà)面更換迅速和視覺(jué)暫留，我們便看到了活動(dòng)的景象（ 1）電子以多大的動(dòng)能轟擊熒光屏？（ 2）平均每幅畫(huà)面有多少個(gè)電子打在屏上？（ 3）如果轟擊屏的能量全部被屏吸收并轉(zhuǎn)化為光能，平均每幅畫(huà)面射出多少個(gè)光子？（以綠光=5.5 1014 Hz 為平均頻率

10、進(jìn)行計(jì)算普朗克常量h=6.63 10 34 Js）（ 4）解釋下列現(xiàn)象：有時(shí)在電視屏幕的畫(huà)面上看到行進(jìn)中的小汽車(chē)，但其輪子卻是靜止不轉(zhuǎn)的，甚至倒轉(zhuǎn)，這是為什么？【答案與解析】一、選擇題1【答案】 A 、C、D【解析】根據(jù)熱輻射的定義，A 正確；根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點(diǎn)知一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有的溫度有關(guān)，B 錯(cuò)誤， C 正確；根據(jù)黑體的定義知D 正確2【答案】 B【解析】據(jù) P=nh，c，得P110 3=3.21015 個(gè)n108h6.6310 34363310 93【答案】（ 1） B（ 2）C【解析】m2.90 10 3 m K9.410 6 m (27337) K4【答案】

11、A 、C【解析】由 ncvccmv知在介質(zhì)中速度在真空中波長(zhǎng)真n ，故 A對(duì)；頻率v cvnc，故 B 錯(cuò)；在 t s 內(nèi)輻射能量 E=Pt，每個(gè)能量子能量hnh ，故在 t s 內(nèi)輻射的能n量子數(shù)為 EPtn，故 C 對(duì)，D 錯(cuò)hc5【答案】 A 、C、D【解析】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6【答案】 A 、C【解析】由h 和 Ek=h W 知兩束光的光子能量相同，照射金屬得到的光電子的最大初動(dòng)第 3 頁(yè)能相同，故 A 、 C 正確由于兩束光強(qiáng)度不同，逸出光電子個(gè)數(shù)

12、不同，故B 錯(cuò)7【答案】 A【解析】每秒轉(zhuǎn)化為光的能量E=P，每個(gè)光子能量h c ，故每秒射出光子數(shù)為EPPhchc8【答案】 D【解析】由hh c 知，當(dāng)入射光波長(zhǎng)小于極限波長(zhǎng)時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)，故A 錯(cuò)由 Ek=h W 知，最大初動(dòng)能由入射光頻率決定，與光強(qiáng)度無(wú)關(guān)， 故 B 錯(cuò)發(fā)生光電效應(yīng)的時(shí)間一般不超過(guò)109 s，故 C 錯(cuò)9【答案】 B【解析】逸出功指原子的外層電子脫離原子核克服引力所做的功10【答案】 D【解析】由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程hW1 mv2，在逸出功一定時(shí)，只有增大光的頻率，才能2增加最大初動(dòng)能，與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故D 項(xiàng)正確11【答案】 A【解析】由光電效應(yīng)方程Ek =h W

13、得 W=h Ek，而 W=hc，則 cWhEkEk，故A正確hhh12【答案】 A 、 B 、C【提示】依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=h W 可知，當(dāng) Ek=0 時(shí)，= c，即圖線橫軸的截距在數(shù)值上等于金屬的極限頻率圖線的斜率kEk可見(jiàn)圖線的斜率在數(shù)值上等于普朗克常量根tan0據(jù)圖象，假設(shè)圖線的延長(zhǎng)線與Ek 軸的交點(diǎn)為 C，其截距為 W ，有 tan=W 而 tan =h，所以 W=h，即圖象中縱軸的截距在數(shù)值上等于金屬的逸出功13【答案】 A 、 B【解析】入射光的頻率大于金屬的極限頻率，照射該金屬時(shí)一定能發(fā)生光電效應(yīng)，A 正確；金屬的逸出功為 W=hc，又根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程1 mv2hW ，

14、當(dāng)入射光的頻率為2 c 時(shí)，其1 mv22光電子的最大初動(dòng)能為2h ch c ，所以 B 正確；若當(dāng)入射光的頻率由 2c 增大一倍變?yōu)?4c21 mv2時(shí)，其光電子的最大初動(dòng)能為hW ，顯然不是隨著增大一倍，D 錯(cuò)誤；逸出功是金屬本身2C 錯(cuò)誤綜上所述，A、B 正確對(duì)金屬內(nèi)電子的一種束縛本領(lǐng)的體現(xiàn)，與入射光的頻率無(wú)關(guān)，14【答案】 C【解析】據(jù)光子說(shuō)可知：光子能量與頻率有關(guān)，一個(gè)光子能量為E=h枷（ h 為普朗克常量） ， N個(gè)光子的能量為Nh ，所以 C 正確二、填空題15【答案】 1.911 1011Hz 221.4 10 22J 平均動(dòng)能增大10 2.11.3 10【解析】由 c得c則求

15、得頻率范圍為1.9 10112.1 1011 Hz第 4 頁(yè)又由 E=h 得能量范圍為 1.3 10221.4 1022 J溫度越高，分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)更劇烈，無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能也越大三、解答題16【答案】見(jiàn)解析?！窘馕觥靠梢?jiàn)光的波長(zhǎng)的大致范圍是370 750 am，即紅光波長(zhǎng)約為750 nm，因此人體是對(duì)應(yīng)紅外輻射其對(duì)應(yīng)的能量子Ehh c6.6310 343.0108J 2.1210 22J94010 617【答案】見(jiàn)解析?！窘馕觥恳詔、 l和 c 分別表示光脈沖的持續(xù)時(shí)間、長(zhǎng)度和光在真空中的傳播速度，由題意可知以 P 和 E 表示紅寶石激光器發(fā)射的功率和光脈沖的能量，則有E=Pt以和表示

16、紅寶石激光的波長(zhǎng)和頻率，則有c，因此就得到每個(gè)紅寶石激光光子的能量由式就得到該列光脈沖含有的光子數(shù)nEP thhcl 3 m=3.0mm 、n=4.0將數(shù)據(jù)代入式， 就得到該列光脈沖的長(zhǎng)度、 含有的光子數(shù)分別為=3.0 10 1017 個(gè)18【答案】見(jiàn)解析。【解析】 愛(ài)因斯坦于1905 年提出的光子說(shuō)成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象12c2mcvhW ，=2.01 107 m代入數(shù)據(jù)解得19【答案】見(jiàn)解析?！窘馕觥?（ 1）離光源r=3m處的金屬板每1s 內(nèi)單位面積上接收的光的能量為EPt04r 21142 J / m28.810 3 J / m 25.51016 eV / m 2 ，所以 1 s 內(nèi)傳

17、到金屬板1 cm2 面積上的3.1431012光能E0=ES=5.5 eV 又 因?yàn)檫@種單色光一個(gè)光子 的能量E 0hhc6.6310 3431083.3771019J，即 E0=2.11 eV ，所以 1 s 內(nèi)打到金屬板 1 cm25.8910 7J面積上的光子數(shù)E05.5 1012n2.11個(gè) =2.61 1012 個(gè)E 0這是一個(gè)十分龐大的數(shù)字， 可見(jiàn)，即使在光強(qiáng)相當(dāng)弱的情況下， 輻射到板面上的光子數(shù)仍然較多，因此，粒子性在通常情況下不能明顯地表現(xiàn)出來(lái)（ 2 ）金屬板可以看成由金屬原子密集排列組成的，每個(gè)金屬原子的最大截面積為S1r123.14(0.5 10 10 )2 m 27.85 10 21 m 2 ，則每個(gè)原子每秒內(nèi)接收到的光子數(shù)為n1=nS1 104=2.611012 7.85 10 21 104個(gè)=2.05104 個(gè)，每?jī)蓚€(gè)光子落在同一個(gè)原子上的時(shí)間間隔11s 4878.0s ，說(shuō)明光電效應(yīng)中光子與原子之間的作用是一對(duì)一的t2.05 10 4n120【答案】見(jiàn)解析。第 5 頁(yè)【解析】（1