116鞏固練習量子、光的粒子性

1、【鞏固練習】-、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度按波長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的電磁波3.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)老鼠的假設老鼠的體溫約37 C,它發(fā)出的最強的熱輻射的波長為X 10 3 m K .m.根據(jù)熱輻射理論,m與輻射源的絕對溫度 T的關(guān)系近似為T m=2.90（1）老鼠發(fā)出最強的熱輻射的波長為（A . 7.8X 10 5 m B. 9.4 X 10 6

2、 m（2）老鼠發(fā)出的最強的熱輻射屬于（).1.16X 10 4 mD . 9.7X 10 8 m).A 可見光波段B 紫外波段C .紅外波段D . X射線波段4.（能量量子化計算）一激光器發(fā)光功率為P,發(fā)出的激光在折射率為在真空中速度為c,普朗克常量為h，則下列敘述正確的是（）.n的介質(zhì)中波長為，若A .該激光在真空中的波長為nB. 該波的頻率為-C .該激光器在ts內(nèi)輻射的能量子數(shù)為PtnhcD .該激光器在ts內(nèi)輻射的能量子數(shù)為hc2、（2015 東城區(qū)檢測）用單色光照射某種金屬表面發(fā)生光電效應。已知單色光的頻率為V ,金屬的逸出功為 W，普朗克常數(shù)為k，光電子的最大初動能為Ek，下列關(guān)于

3、它們之間關(guān)系的表達式正確的是（)A.Ekhv WB. Ekhv WC.WEk hvC. W Ek hv5 .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長的方向移動6. （光子說和光電效應方程）用兩束頻率相同、強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，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數(shù)相同C 兩種情況下逸出的光電子的最大初動能相同D 兩種情況下逸出的光電子的最

4、大初動能不同P表示激光功率，A表示激光波7. （光的粒子性）激光的主要特點之一是它的瞬時功率很大，設 長，則激光器每秒射出的光子數(shù)（）.P A . hehPB .eC .D. P heh8 .（光電效應規(guī)律的理解）關(guān)于光電效應的規(guī)律，下列說法中正確的是（）.A. 只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應才能產(chǎn)生B. 光電子的最大初動能跟入射光強度成正比C. 發(fā)生光電效應的反應時間一般都大于107 sD .發(fā)生光電效應時，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

5、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若有電子逸出，則電子離開金屬表面時的動能至少等于2.3 eV10 .用綠光照射一光電管，產(chǎn)生了光電效應，欲使光電子從陰極逸出時的最大初動能增加，下列 做法可取的是（）.A. 改用紅光照射B .增大綠光的強度C .增大光電管上的加速電壓D .改用紫光照11.某種單色光的頻率為，用它照射某種金屬時，在逸出的光電子中動能最大值為Ek，則這種A . h Ek,EkC. h Ek,hEkB.D.Ek h ,h Ek,EkEk12.在做

6、光電效應的實驗時,A 該金屬的極限頻率和極限波長C .該金屬的逸出功B 普朗克常量D 單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)某金屬被光照射發(fā)生了光電效應，實驗測得光電子的最大初動能巨 ）.13、（2015江山市模擬）如圖所示是光電管的原理圖，已知當有波長為 沁的光照射到陰極 K上時,B .（入 >小的光照射陰極換用波長為?2 （?2<A）的光照射陰極電路中有光電流，則下列說法不正確的是（K，電路中一定有光電流K，電路中一定沒有光電流當增大電路中電源的電壓時，電路中的光電流一定增大 當將電源極性反接時，電路中一定沒有光電流產(chǎn)生14. 硅光電池是利用光電效應將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能若有N個頻率為的光

7、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）（）.1A . h B . - Nh - C . Nh D . 2Nh2二、填空題15、（2015揚州開學考試）如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光 頻率的變化圖線，（直線與橫軸的交點坐標 4.27，與縱軸交點坐標0.5）。由圖可知普朗克常量為 Js （保留兩位有效數(shù)字）三、解答題16. 人體表面輻射本領的最大值落在波長為940卩m處，它對應的是何種輻射 ？能量子的值為多大？17激光器是一個特殊的光源，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，每道閃光稱為一個光脈沖，現(xiàn)有一紅寶石激光器，

8、發(fā)射功率為1.0X 1010 W.所發(fā)射的每個光脈沖持續(xù)的時間 t為1.0 X 1011 s,波長為793.4 nm,問每列光脈沖的長度I是多少？其中含有的 光子數(shù)n是多少？18人們發(fā)現(xiàn)光電效應具有瞬時性和對各種金屬都存在極限頻率的規(guī)律請問誰提出了何種學說 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，逸出光電子的最大速度為106 m/s,求該紫外線的波長.(電子質(zhì)量me=9.11 X 1031 kg,普朗克常量h=6.63X 10一34 J -s,1 eV=1.60 X 10 19 J)19. 用功率P0=1W的點光源照射離光源 r =3m處的一塊金屬薄片

9、，已知光源發(fā)出的是波長為=589 nm的單色光，試計算：(1) 1 s內(nèi)打到金屬1 cm2面積上的光子數(shù).(2) 若取該金屬原子半徑 r1=0.5X 10一10 m,則金屬表面上每個原子平均需隔多長時間才能接收到 一個光子？20. 在彩色電視機的顯像管中，從電子槍射出的電子在 2萬伏的高壓下被加速，并且形成1mA的平均電流電子束的強弱受圖像信號控制，并按一定的規(guī)律在熒光屏掃描，形成電視畫面電視機以每秒顯現(xiàn)25張畫面的速率進行掃描，由于畫面更換迅速和視覺暫留，我們便看到了活動的景象.(1) 電子以多大的動能轟擊熒光屏？(2) 平均每幅畫面有多少個電子打在屏上？(3) 如果轟擊屏的能量全部被屏吸收

10、并轉(zhuǎn)化為光能，平均每幅畫面射出多少個光子？(以綠光=5.5 X 1014 Hz為平均頻率進行計算.普朗克常量h=6.63 X 1034 J - s)(4) 解釋下列現(xiàn)象：有時在電視屏幕的畫面上看到行進中的小汽車，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錯誤，C正確；根據(jù)黑體的定義知 D正確.2 .【答案】A3 .【答案】(1) B (2) C【解析】2.90 10 3m K(273 37)K9.4106m 4 【答案】【解析】由Cc

11、知在介質(zhì)中速度v-在真空中波長nc凹 n ，故A對；頻率v c一，故B錯；在t s內(nèi)輻射能量E=Pt，每個能量子能量n量子數(shù)為I，故C對，D錯.hc5 .【答案】A、C、D【解析】由題圖可知，隨溫度升高，各種波長的輻射強度都有增加，且輻射強度的極大值向波長 較短的方向移動，當溫度降低時，上述變化都將反過來，故A、C、D正確，B錯誤.6 .【答案】【解析】由能相同，故A、7 .【答案】hh，故在ts內(nèi)輻射的能nA、Ch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 C正確.由于兩束光強度不同，逸出光電子個數(shù)不同，故B錯.Ac【解析】每秒轉(zhuǎn)化為光的能量 E=P，每個光子能量h

12、-，故每秒射出光子數(shù)為hCPhc8.【答案】Dc【解析】由h h 知，當入射光波長小于極限波長時，發(fā)生光電效應，故A錯由Ek=hW知，最大初動能由入射光頻率決定，與光強度無關(guān)，故B錯.發(fā)生光電效應的時間一般不超過109 s,故C錯.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一 1 2【解析】由愛因斯坦光電效應方程h W mv ,在逸出功一定時，只有增大光的頻率，才能2增加最大初動能，與光的強度無關(guān)，故D項正確.11.【答案】A【解析】由光電效應方程 Ek=h W得W=h Ek，而W=h c,則c W hEk hEk h，故A正確.12. 【答案】

13、A、B、C【提示】依據(jù)光電效應方程Ek=h W可知，當Ek=0時， =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k tan3 .可見圖線的斜率在數(shù)值上等于普朗克常量.根0據(jù)圖象，假設圖線的延長線與 Ek軸的交點為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】ACD【答案】A、用波長為?o的光照射陰極K時，電路中有光電流，知波長為陋的光照射陰極K時,發(fā)生了光電效應換用波長為i( i0)的光照射陰極 K時，由于頻率變小，不一定發(fā)生光電效應，電路中不一定有光電流，故 A錯誤；B、 換用波長為 2 ( 20)

14、的光照射陰極 K時，頻率變大，一定能發(fā)生光電效應， 電路中一定有光電 流，故B正確；C、 增加電路中電源的路端電壓，當達到飽和電流，不再增大，故C錯誤；D、 將電路中電源的極性反接，光電子做減速運動，還可能到達陽極，所以還可能有光電流故D錯 誤。本題選擇錯誤的，故選：ACD14. 【答案】C【解析】據(jù)光子說可知：光子能量與頻率有關(guān)，一個光子能量為E=h枷(h為普朗克常量)，N個光子的能量為Nh ，所以C正確.二、填空題34145.5 10 Hz時，最大初動能15、【答案】h 6.5 10【解析】根據(jù)光電效應方程得：EKm h W0，當入射光的頻率為為0.5eV，當入射光的頻率為 4.27 10

15、14Hz時，光電子的最大初動能為則：h 5.5 1014 W00.5 1.6 10 19,h 4.27 1014 W00聯(lián)立兩式解得:h 6.53410故答案為：h6.5 1034三、解答題16.【答案】【解析】可見光的波長的大致范圍是見解析。370750 am，即紅光波長約為750 nm,因此人體是對應紅外輻射其對應的能量子E h h-348輕 10360 10 j 2.12 10 22J.940 10 617. 【答案】見解析?！窘馕觥恳? t、I和c分別表示光脈沖的持續(xù)時間、長度和光在真空中的傳播速度，由題意可知let,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=P t.以

16、和表示紅寶石激光的波長和頻率，則有C，因此就得到每個紅寶石激光光子的能量he由式就得到該列光脈沖含有的光子數(shù)hen=4.0將數(shù)據(jù)代入式，就得到該列光脈沖的長度、含有的光子數(shù)分別為I =3.0x 10 3 m=3.0mm、x 1017 個.Imcv2h218. 【答案】見解析?！窘馕觥繍垡蛩固褂?905年提出的光子說成功解釋了光電效應現(xiàn)象.代入數(shù)據(jù)解得=2.01 X 107 m.19. 答案】見解析?！窘馕觥?1)離光源 r=3 m處的金屬板每1 s內(nèi)單位面積上接收的光的能量為P°t2E 4r1 1 22 J / m4 3.14 32 光能E°=ES=5.5 X8.810 3

17、J / m25.51016eV / m2，所以1 s內(nèi)傳到金屬板1 cm2面積上的1012eV為這種單色光子的能量E'0 h hC6.6310 34面積上的光子數(shù)3 1085.89 10 J3.37710 19J，即E°/=2.11 eV，所以1 s內(nèi)打到金屬板1 cm2nE'0E05.5 10122.11=2.61 x 1012 個.這是一個十分龐大的數(shù)字，可見，即使在光強相當弱的情況下，輻射到板面上的光子數(shù)仍然較多,S1 r1因此，粒子性在通常情況下不能明顯地表現(xiàn)出來.(2 )金屬板可以看成由金屬原子密集排列組成的，每個金屬原子的最大截面積為3.14 (0.5 10 10)2m2 7.85 10 21m2，則每個原子每秒內(nèi)接收到的光子數(shù)為n1= nS1X 104=2.61 x 1012 X 7.85 X 10 一 21 x 104個=2.05 X 104個，每兩個光子落在同一個原子上的時間間隔1 1t -4s 4878.0s，說明光電效應中光子與原子之間的作用是一對一的.n12.05 1020.答案】見解析?！窘馕觥?1)據(jù)動能定理:eU 丄 mv2,2Ek】mv21.62