－教科版必修2 5.3 初識(shí)量子論 作業(yè).doc

5.3 初識(shí)量子論 作業(yè)一、選擇題（本題包括10小題，每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確，每小題4分，共40分） 1.下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()a.為了克服經(jīng)典物理學(xué)對(duì)黑體輻射現(xiàn)象解釋的困難，德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出了能量的量子化假說(shuō)，解決了黑體輻射的理論困難，揭開(kāi)了物理學(xué)嶄新的一頁(yè)b.普朗克還提出了光量子理論，即光在傳播過(guò)程中，能量是不連續(xù)的，它是數(shù)值分立的能量組成的c.物質(zhì)波理論揭示了物質(zhì)(包括光和電子)的統(tǒng) 一性d.量子論認(rèn)為原子處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)之中2.以下說(shuō)法不正確的是()a物體都具有波動(dòng)性b抖動(dòng)繩的一端，繩上的波都是物質(zhì)波c電子的衍射證實(shí)了物質(zhì)波的假設(shè)是正確的d物質(zhì)波是一種概率波 3.關(guān)于熱輻射的說(shuō)法正確的是()a只有熱的物體才輻射電磁波b物體向外輻射電磁波時(shí)只能以某一特定波長(zhǎng)c冷的物體不能向外輻射電磁波d室溫時(shí)物體熱輻射的主要是頻率較低的電磁波4.為了觀察到納米級(jí)的微小結(jié)構(gòu)，需要用到分辨率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡下列說(shuō)法中正確的是()a電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光短，因此不容易發(fā)生明顯衍射b電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光長(zhǎng)，因此不容易發(fā)生明顯衍射c電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光短，因此更容易發(fā)生明顯衍射d電子顯微鏡所利用電子物質(zhì)波的波長(zhǎng)可以比可見(jiàn)光長(zhǎng)，因此更容易發(fā)生明顯衍射5.光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏上放上照相底片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫，設(shè)每個(gè)光子從狹縫上通過(guò)打在底片上就留下一個(gè)點(diǎn)，則下述說(shuō)法錯(cuò)誤的是()a.若曝光時(shí)間不太長(zhǎng)，則在底片上出現(xiàn)一些無(wú)規(guī)則的點(diǎn)b.若曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，則底片上出現(xiàn)干涉條紋c.這一實(shí)驗(yàn)表明光具有粒子性d.這一實(shí)驗(yàn)表明光具有波動(dòng)性6.下列關(guān)于光具有波粒二象性的敘述中正確的 是()a光的波動(dòng)性與機(jī)械波、光的粒子性與質(zhì)點(diǎn)都是等同的b大量光子的效果往往顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性c光既有波動(dòng)性又有粒子性，是相互矛盾的，是不能統(tǒng)一的d光的頻率越高，波動(dòng)性越顯著7.某些物質(zhì)受到光照后能發(fā)射熒光，若入射光的波長(zhǎng)為0，該物質(zhì)發(fā)射熒光的可能波長(zhǎng)為，則()a一定只有=0b一定只有0c一定有0 d一定有08.根據(jù)愛(ài)因斯坦光子說(shuō)，光子能量e等于(h為普朗克常量，c、為真空中的光速和波長(zhǎng))()a.hc b.hcc.h d.h9.人眼對(duì)綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長(zhǎng)為530 nm的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺(jué)普朗克常量為6.63 1034 js，光速為3.0108 m/s，則人眼能察覺(jué)到綠光時(shí)所接收到的最小功率是()a2.31018 wb3.81019 wc7.01010 w d1.21018 w10.關(guān)于光的本性，下列說(shuō)法中正確的是()光子說(shuō)并沒(méi)有否定光的電磁說(shuō)光電效應(yīng)現(xiàn)象反映了光的粒子性光的波粒二象性是綜合了牛頓的微粒說(shuō)和惠更斯的波動(dòng)說(shuō)得出來(lái)的 大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性a bc d二、計(jì)算題（本題共3小題，11、12題每小題5分，13題10分，共20分.解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題，答案必須明確寫出數(shù)值和單位）11.功率為100 w的燈泡所放出的能量有1%在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，它每秒內(nèi)放出可見(jiàn)光子的數(shù)目為多少？(設(shè)可見(jiàn)光的平均波長(zhǎng)為0.5 m)12能量為2.01012 j的光子的波長(zhǎng)是多少納米？ 13.太陽(yáng)光垂直射到地面上時(shí)，1 m2地面接受的太陽(yáng)光的功率為1.4 kw，其中可見(jiàn)光部分約占45 %.（1)假如認(rèn)為可見(jiàn)光的波長(zhǎng)約為0.55 m，日、地間距離r=1.51011 m普朗克常量h=6.6 10-34 js，估算太陽(yáng)每秒輻射出的可見(jiàn)光光子為多少？（2）若已知地球的半徑r=6.4106 m，估算地球接收的太陽(yáng)光的總功率 5.3 初識(shí)量子論 參考答案一、選擇題1.b 解析：愛(ài)因斯坦提出了光量子理論，即光在傳播過(guò)程中能量是不連續(xù)的，它是數(shù)值分立的能量組成的，所以b選項(xiàng)錯(cuò)2.b 解析：物質(zhì)均具有波粒二象性，這一點(diǎn)由電子衍射實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，同時(shí)物質(zhì)波受波動(dòng)規(guī)律支配，是一種概率波3.b 解析：一切物體都在輻射電磁波，故a錯(cuò)誤；根據(jù)黑體輻射規(guī)律可知，物體只能輻射和吸收一定頻率(或波長(zhǎng))的電磁波，故b正確；熱輻射與溫度有關(guān)，溫度越高，輻射電磁波的能力越強(qiáng)，故c、d錯(cuò)誤4.a 解析：為了觀察納米級(jí)的微小結(jié)構(gòu)，用光學(xué)顯微鏡是不可能的因?yàn)榭梢?jiàn)光的波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)是107 m，遠(yuǎn)大于納米，會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，因此不能精確聚焦如果用很高的電壓使電子加速，使它具有很大的速度，其物質(zhì)波的波長(zhǎng)就會(huì)很短，衍射的影響就小多了因此本題應(yīng)選a.5.d 解析：在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果短時(shí)間曝光，發(fā)現(xiàn)光子在底片上呈現(xiàn)不規(guī)則分布的點(diǎn)，長(zhǎng)時(shí)間曝光才形成明暗相間的條紋這說(shuō)明了光的波動(dòng)性不同于機(jī)械波，也不同于經(jīng)典意義下的電磁波，而是一種概率波，即表現(xiàn)為光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小所謂概率大，即出現(xiàn)光子的數(shù)目多，也就是干涉、衍射時(shí)呈現(xiàn)出明亮的條紋；所謂概率小，即光子出現(xiàn)的數(shù)目少，也就是干涉、衍射時(shí)呈現(xiàn)出比較暗的條紋6.b 解析：光的波動(dòng)性與機(jī)械波、光的粒子性與質(zhì)點(diǎn)有本質(zhì)的區(qū)別，a選項(xiàng)錯(cuò)大量光子顯示波動(dòng)性，個(gè)別光子顯示粒子性，b選項(xiàng)對(duì)光是把粒子性和波動(dòng)性有機(jī)結(jié)合在一起的矛盾統(tǒng)一體，c選項(xiàng)錯(cuò)光的頻率越高，粒子性越顯著，d選項(xiàng)錯(cuò) 7.d 解析：由能量的關(guān)系可知發(fā)射光能量小于或等于入射光能量，以及光子的能量與頻率或波長(zhǎng)的關(guān)系 =h=hc，可知選項(xiàng)d正確8.a 解析：由愛(ài)因斯坦光子說(shuō)知，光子的能量e=h，而c=，故e=hc，a項(xiàng)正確9.a 解析：因每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，所以察覺(jué)到綠光所接收的最小功率p=et，式中e=6，又=h=hc，可解得p=66.6310-343.010853010-9 w2.31018 w.10.a 解析：光既有粒子性，又有波動(dòng)性，但這兩種特性并不是牛頓所支持的微粒說(shuō)和惠更斯提出的波動(dòng)說(shuō)的簡(jiǎn)單綜合，它體現(xiàn)出的規(guī)律不再是宏觀粒子和機(jī)械波所表現(xiàn)出的規(guī)律，而是自身體現(xiàn)的一種波粒二象性，且大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性故選a.二、計(jì)算題11.2.51018個(gè)解析：依據(jù)量子理論，由于已知可見(jiàn)光的平均波長(zhǎng)，我們可以首先求取每一個(gè)可見(jiàn)光光子的能量，而后計(jì)算出燈泡每秒釋放的可見(jiàn)光總能量，兩者之比即為每秒內(nèi)放出可見(jiàn)光子的數(shù)目設(shè)燈泡在1 s內(nèi)所放出的能量為e，則e=pt=1001 j=100 j1 s內(nèi)所放出能量在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的光子總能量為 e=1001% j=1 j因e=nh=nhc，所以每秒放出的可見(jiàn)光子數(shù)為n=ehc=10.510-66.6310-34-3431082.51018(個(gè))12.9.95105 nm解析：由光子的能量公式=h得光子的頻率為：=h，頻率和波長(zhǎng)的關(guān)系為=c，將代入，得=hc=6.6310-343.01082.010-12 m9.951014 m=9.95105 nm.13.(1)4.91044個(gè)(2)1.81017 w解析：(1)設(shè)地面上垂直陽(yáng)光的1 m2面積上每秒鐘接收的可見(jiàn)光光子數(shù)為n.則有p45%=nhc.解得n=0.45phc=0.450.5510-61.41036.610-343108=1.751021(個(gè))設(shè)想一個(gè)以太陽(yáng)為球心，以日、地距離為半徑的大球面包圍著太陽(yáng)大球面接受的光子數(shù)即等于太陽(yáng)輻射的全部光子數(shù)則所求可見(jiàn)光光子數(shù)：n=n4r2