專題171能量量子化

2017年高中物理選修3-5全國名校名卷試題分章節(jié)匯編〔第01期〉17.1能量量子化一、單選題1某激光器能發(fā)射波長為久的激光，發(fā)射功率為P,c表示光速，h表示普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的能量子數(shù)為（)A.PCh九hcB.九C.必he九eD.hp【答案】C【解析】每個光子的能量為：E=hY=h專，設每秒（t=1s）激光器發(fā)出的光子數(shù)是n,貝y：Pt=nE，九c 九P即：P=nh，得：n=；故C正確，ABD錯誤；故選C.人 he2．下列宏觀概念是“量子化”的是（ ）物體的質量B.木棒的長度C.花生米的粒數(shù)D.物體的動能【答案】C【解析】粒數(shù)的數(shù)值只能取正整數(shù)，不能取分數(shù)或小數(shù)，因而是不連續(xù)的，是量子化的．其它三個物理量的數(shù)值都可以取小數(shù)或分數(shù)，甚至取無理數(shù)也可以，因而是連續(xù)的，非量子化的.故只有C正確；故選C.點睛：量子化在高中要求較低，只需明確量子化的定義，知道“量子化“指其物理量的數(shù)值會是一些特定的數(shù)值即可.3.歷史上很多物理學家對物理學的發(fā)展做出了重要的貢獻，下面有關描述符合物理學史實的是麥克斯韋用實驗證實了電磁波的存在，開創(chuàng)了現(xiàn)代通信技術愛因斯坦創(chuàng)立了狹義相對論，顛覆了人類固有的時空觀查德威克發(fā)現(xiàn)了電子，揭開了人類探究原子結構的序幕德布羅意提出能量子假說，一舉解決了經(jīng)典理論在黑體輻射上遇到的困難【答案】B【解析】赫茲用實驗證實了電磁濃的存在，開創(chuàng)了現(xiàn)代通信技術，選項A錯誤；愛因昕坦創(chuàng)立了技義相對論』顛覆了人類固有的時空觀』S^BIE確」湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子』揭開了人類採究驚子結構的房墓，選項€錯誤庁普朗克提出能量子假說，一舉解決了經(jīng)典理論在黑體輻射上遇到的困難，選項D錯誤，故選B?

D【答案】B【解折】黑體輻射的強度與溫度有關』溫度越高』黑體輻射的強度越大.隨著溫度的升高』黑體輻射強度的極大值向波長較矩的方向移動.故R正確，止匚。錯誤.故選R-點睛：解決本題的關鍵知道黑體輻射的強度與溫度有關，溫度越高，黑體輻射的強度越大，隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．5．關于黑體輻射的強度與波長的關系，下圖正確的是（）液長■?if￡液長■?if￡B強度B強度強度兒X)C強度兒X)C72(>7'i)D72(>7'i)D強度答案】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。6.（2006?全國卷1）紅光和紫光相比 （ ）紅光光子的能量較大；在同一種介質中傳播時紅光的速度較大紅光光子的能量較?。辉谕环N介質中傳播時紅光的速度較大紅光光予的能量較大；在同一種介質中傳播時紅光的速度較小紅光光子的能量較小；在同一種介質中傳播時紅光的速度較小答案】B

解析】紅光與紫光相比，紅光波長較長、頻率較低、光子能量較低、在同種介質中傳播速度較快，正確答案為B。思路分析：此題只需比較紅光和紫光的區(qū)別就行。試題點評：考查光的波長，頻率的比較7．牛7．關于黑體輻射的強度與波長的關系，如圖正確的是()卡強度答案】B答案】B【解析】根拐黑體輻射的實驗規(guī)律:隨溫度升高，各種波長的輻射強度都有増加■故圖線不會有交點?選項CD錯晁另一方面輻射強度的按大值會向滅長較矩方向移動泄項A錯誤選頁B正確。故選BL【點睛】解決本題的關鍵知道黑體輻射的強度與溫度有關，溫度越高，黑體輻射的強度越大，隨著溫度的升高黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．8．能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是( )能量的連續(xù)經(jīng)典理論普朗克提出的能量量子化理論牛頓提出的能量微粒說以上說法均不正確【答案】B【解析】黑體輻射實驗規(guī)律：黑體輻射的強度與溫度有關，溫度越高，黑體輻射的強度越大，隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說，即能量量子化理論.故B正確，A、C、D錯誤；故選B.【點睛】考查黑體輻射實驗規(guī)律的應用，理解經(jīng)典理論與能量微粒說的內(nèi)容，注意黑體輻射與熱輻射的區(qū)別．9.現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關系為人〉久b＞人，用b光束照射某種金屬時，恰能發(fā)生光電效應。若分別用a光束和c光束照射該金屬，則可以斷定a光束照射時，不能發(fā)生光電效應c光束照射時，不能發(fā)生光電效應a光束照射時，釋放出的光電子數(shù)目最多c光束照射時，釋放出的光電子的最大初動能最小【答案】A【解析】某種A屬的極限滋長是不變的由光電效應的實殮規(guī)律可知，只有波長小于極限濃長的光服射才會發(fā)生光電效應?再根據(jù)三種光的波長關系判斷光電效應的產(chǎn)生o某種A屬的極限澱長是不變的，由光電效應的實齡規(guī)律可知，只有'坡長小于極限渕長的光照射才會發(fā)生光電效應，故若b光照射恰能發(fā)生光電效應則亠光照射不能發(fā)生光電效應。A正確，錯。c光的浪長小于b光的波長，所洪一定能左生光電效應理錯。且由丫二兇可知，匸光頻率高，由愛因昕坦光電效應方程Ek=hv(D可知釋放的光電子最大初動能犬，D錯。故答案選A.考點：本題考查光電效應的發(fā)生條件：只有光的頻率大于等于金屬的極限頻率時才能產(chǎn)生光電效應，還要清楚頻率、波長之間的關系： 。點評：解決此類問題只要掌握住發(fā)生光電效應的條件是照射光的波長小于極限波長，光電效應是瞬時發(fā)生的，一個光子只能激發(fā)出一個光電子?！觉鲆曨l10．能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是( )能量的連續(xù)經(jīng)典理論普朗克提出的能量量子化理論以上兩種理論體系任何一種都能解釋牛頓提出的能量微粒說【答案】B【解析】根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都增加；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋，故B正確.11．下列電磁波光子能量最強的是（）A.紫外線B.X射線C.可見光D.紅外線答案】B【解析】紫外線、X射線、可見光、紅外線中X射線的波長最短、頻率最高，所以X射線光子的能量￡=hu最強，所以B正確；ACD錯誤。12．下列說法正確的是（ ）黑體輻射電磁波的情況不僅與溫度有關，還與材料的種類及表面狀況有關235U的半衰期約為7億年，隨地球環(huán)境的變化，半衰期可能變短0射線是原子的核外電子電離后形成的電子流在a、0、丫這三種射線中，丫射線的穿透能力最強，a射線的電離能力最強答案】D【解析】黑體輻射電磁波的情況與溫度有關』與材斜的種類及表面狀況無關,錯誤；半衰朗與元素的物理狀態(tài)無關』隨地球環(huán)境的孌化』半衰期不變，B答案】D【解析】黑體輻射電磁波的情況與溫度有關』與材斜的種類及表面狀況無關,錯誤；半衰朗與元素的物理狀態(tài)無關』隨地球環(huán)境的孌化』半衰期不變，B錯誤」P射線產(chǎn)生的過程是；原子核內(nèi)的一個中子變?yōu)橘|子同時釋檢一個電子，C錯誤匚在條隊丫這三種射踐中，曲擦的穿透能力最強「a射絨的電離能力最強，D正確?*AB.｛丿13*AB.｛丿13．下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中，符合黑體輻射實驗規(guī)律的是（）輻射強度輻射強度DJ.c.n答案】A輻射強度DJ.c.n答案】A輻射強度輻射強度【解析】黑體輻射的研究表明，隨著溫度的升高，輻射的強度最大值向波長小的方向移動，故選項A正確?？键c：黑體輻射。14．下列說法不正確的是（）普朗克提出能量是分立的，能量量子化的觀點湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，并測出電子的電荷量盧瑟福通過總結?粒子散射實驗，提出原子的核式結構模型愛因斯坦給出了物體的能量與它的質量的關系：E二me2【答案】B【解析】普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說，即能量量子化理論，A正確；密立根測出了電子的電荷量，B錯誤；盧瑟福通過總結Q粒子散射實驗，提出原子的核式結構模型，C正確；愛因斯坦給出了物體的能量與它的質量的關系：E=me2，D正確.15．下列敘述正確的是（）普朗克引入能量子的概念，得出黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學的新紀元康普頓效應表明光子具有能量牛頓運動定律至適用于宏觀低速物體，動量守恒定律只能適用于微觀高速物體的碰撞湯姆遜通過a粒子散射實驗，提出了原子具有核式結構【答案】A【解析】普朗克可入能量子的概念，得出黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實殮符合得非常好，并由此開創(chuàng)了物理學的新紀元」選項A正關康普頓敕應表明光子具有粒子性選頃B錯誤.牛頓運動定律只適用于宏觀低速枷札而動量守恒定律也是經(jīng)典物理的內(nèi)容，也只適用于宏觀低速的物體；故C錯誤；盧瑟福通過口粒子散射實驗，提出了原子具有垓式結構，選項D錯誤；故選止光子的能量與其（ ）A.頻率成正比B.波長成正比C.速度成正比D.速度平方成正比【答案】A【解析】根據(jù)E=hY可知，光子的能量與頻率成正比，故選A.下列說法正確的是（ ）隨著溫度的升高，黑體輻射各種波長的強度都有所減小放射性元素有半衰期，半衰期不會隨溫度的升高而發(fā)生改變，但對某個特定的原子核，我們并不會知道它何時將發(fā)生衰變Y射線一般伴隨著a或卩衰變產(chǎn)生，在a、卩、y這三種射線中，a射線的穿透能力最強，y射線電離能力最強一重原子核衰變成a粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結合能之和一定小于原來重核的結合能，且衰變過程一定伴隨質量虧損【答案】B【解析】隨著溫度的降低，黑體輻射各種波長的強度都有所減小，選項A錯誤；放射性元素有半衰期，半衰期不會隨溫度的升高而發(fā)生改變，但對某個特定的原子核，我們并不會知道它何時將發(fā)生衰變，選項B正確；Y射線一般伴隨著a或卩衰變產(chǎn)生，在a、卩、y這三種射線中，a射線的穿透能力最弱，y射線電離能力最弱，選項C錯誤；一重原子核衰變成a粒子和另一原子核，要釋放能量，衰變產(chǎn)物的結合能之和一定大于原來重核的結合能,故D錯誤．故選B.二、多項選擇題1用如圖所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象，當用光子能量為2.5eV的光照射到光電管上時，電流表G的讀數(shù)為0.2mA。移動變阻器的觸點c,當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時，電流表讀數(shù)為0,則（）光電管陰極的逸出功為1.8eV電鍵k斷開后，沒有電流流過電流表G光電子的最大初動能為0.7eV改用能量為1.5eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小【答案】AC【解析】該裝蚤所加的電圧対反向電壓，發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)犬于或竽于丄7￥時』電流表示數(shù)為0?知道光電子點的最大初動能為也7嘰根據(jù)光電效應方程Wfl=1.8eV.故AC1ES-電鍵思斷開后‘用光子能量為2-5eV的光照射到光電管上時炭生了光電效應，有光電子逸出，則有電流凌過電澆表.故B錯誤.改用能量為1占祇T的光子照射，由于光電子的能量小于逸出功，不能發(fā)生光電效應，無光電流?故D錯誤.故選AC.2．下列說法正確的是（）普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一波爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了各種原子光譜的實驗規(guī)律一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，可能是因為這束光的光強太小德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎上提出物質波的猜想，而電子的衍射實驗證實了他的猜想【答案】AD【解析】普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一，A正確；玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，B錯誤；一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，是因為這束光的頻率太小，故C錯誤；德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎上提出物質波的猜想，而電子的衍射實驗證實了他的猜想，D正確?？键c：原子核衰變及半衰期、衰變速度；光電效應【名師點睛】普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一，玻爾原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率。3．下列關于光的說法中正確的是( )在真空中紅光波長比紫光波長短紅光光子能量比紫光光子能量小紅光和紫光相遇時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象紅光照射某金屬時有電子向外發(fā)射，紫光照射該金屬時一定也有電子向外發(fā)射【答案】BD【解析】本題應皇握紅光與紫光頁空中波長關系、光子能量公式￡=購、產(chǎn)生干涉的條件：兩束光的頻率相等；產(chǎn)生光電效應的條件是入射光的頻率犬于金屬的極限頻率.光的顏色是由光的頻率抉定的」紅光頻率小于紫光頻率各種色光在真空中的傳播速度都為^-00xl0?m/s;IE光的傳播規(guī)律兌冷所以.人A錯誤；只有頻率相同的兩束光才能發(fā)生干涉現(xiàn)象，C錯俁；抿光子說￡=知得耳辱,B正確；由光電效應實殮規(guī)律，紅光照射某金屬發(fā)生光電效應時「因咚譏,所以紫光照射該金屬一定能左生光電效應，D正確.4．下列四幅圖涉及到不同的物理知識，其中說法正確的是()圖甲：原子核是由帶正電的質子和不帶電的中子組成，而質子和中子由更小的微粒組成圖乙：盧瑟福通過分析a粒子散射實驗結果，發(fā)現(xiàn)了質子和中子圖丙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的圖丁：普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一【答案】ACD【解析】圖甲：原子核是由帶正電的質子和不帶電的中子組成，而質子和中子由更小的微粒組成，選項A正確；圖乙：盧瑟福通過分析a粒子散射實驗結果，確定了原子的核式結構理論，選項B錯誤；圖丙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的，選項C正確；圖?。浩绽士送ㄟ^研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一，選項D正確；故選ACD.5．下列說法正確的是天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復雜的結構一般材料的物體和黑體，輻射電磁波的情況都只與溫度有關盧瑟福的a粒子散射實驗解釋了原子光譜的線狀特征用a粒子、質子、中子甚至卩光子去轟擊一些原子核，可以研究原子核的結構【答案】AD【解析】天然放射現(xiàn)象說明原子核具有復雜的結構，A正確；一般物體輻射電磁波的情況與溫度有關，故B錯誤;盧瑟福根據(jù)a粒子散射實驗提出原子核式結構學說，但不能解釋原子光譜分立特征，C錯誤；用a粒子、質子、中子甚至卩光子去轟擊一些原子核，可以研究原子核的結構，D正確.6．在實驗室或工廠的高溫爐子上開一小孔，小孔可看做黑體，由小孔的熱輻射特征，就可以確定爐內(nèi)的溫度，如圖所示，就是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關系圖象，則下列說法正確的是A.T1>T2B.T1<T2溫度越高，輻射強度最大的電磁波的波長越長溫度越高，輻射強度的極大值就越大【答案】AD【解析】AB.不同溫度的物體向外輻射的電磁濱的波長范圍是不相同的」溫度越高向外輻射的能量中頻率小的液越昜［所以.ZL>72.故曲正確，占錯誤：C.向外輻射強度最大的電磁-波的液長隨溫度升高而減小，故c■錯誤；D由團可知，隨溫度的升高，相同泯長的光輻射強度都會増加孑同時最大輻射強度向左側移動，即向液長較短的方向移動，故D正環(huán)故選AP,7．物理學重視邏輯，崇尚理性，其理論總是建立在對事實觀察的基礎上，下列說法正確的是（）天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結構的電子的發(fā)現(xiàn)使人認識到原子具有核式結構玻爾建立了量子理論，成功解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象普朗克通過對黑體輻射的研究，第一次提出了能量量子化【答案】AD【解析】放射線是從原子核發(fā)出，所以天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結構的，故A正確；電子的發(fā)現(xiàn)使人認識到原子具有復雜的結構，B錯誤；玻爾建立了量子理論，只成功解釋了氫原子發(fā)光現(xiàn)象，C錯誤；普朗克通過對黑體輻射的研究，第一次提出了能量量子化，D正確。

三、非選擇題1.圖甲為觀測光電效應的實驗裝置示意圖，已知實驗中測得某種金屬的遏止電壓U與入射頻率丫之間的關系如C；如果實驗中入射光的頻，該金屬的逸出功W=0（已知電子的電荷量為e）。圖乙所示，則根據(jù)圖像可知，普朗克常量h=【解析】由圖象可亂.當遏止電壓為舉時』最夭初動能為零』則人射進的能量等于逸出功，所以兀二配^二它4」如果實驗中入射光的頻率為旳則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek=率為為2（丫，該金屬的逸出功W=0（已知電子的電荷量為e）。圖乙所示，則根據(jù)圖像可知，普朗克常量h=【解析】由圖象可亂.當遏止電壓為舉時』最夭初動能為零』則人射進的能量等于逸出功，所以兀二配^二它4」如果實驗中入射光的頻率為旳則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek=率為為2（丫2J1）'、eU、i【答案】h二.v1:柯-知團線的斜率eY 2 1m>,根據(jù)光電敷應方程略卡一％=昭—哲=m>,根據(jù)光電敷應方程略卡一％=昭—哲=乃―地）?考點：考查了光電效應方程【名師點睛】解決本題的關鍵掌握光電效應方程，以及知道遏止電壓與最大初動能之間的關系.本題考察知識點簡單，但是學生在學習中要牢記公式以及物理量之間的關系，同時注意計算的準確性.2.人體表面輻射本領的最大值落在波長為940gm處，它對應的是何種輻射？能量子的值為多大？【答案】對應的是紅外輻射，能量子值為2.12X10-22J.【解析】查表可得波長為940gm的輻射為紅外輻射，其能量子的值為：c 3v1088=hv=h=6.626X10-34X- J=2.12x10-22J.九 940x10-6點睛：本題考查普朗克常量和能量子值的求法，知道能量子公式和光速的公式是解題的關鍵，注意計算過程單位的同一．3?愛因斯坦的相對論提出，物體的能量和質量之間存在一個定量關系：E=mc2，其中c為光在真空中的速度c=3x108m/s，電子的質量為m=9.1x10-3ikg,其中普朗克常量為h=6.63x10-34js；計算頻率為v=5x1014Hz光子具有的動量是多少？若一電子的動量與該光子相同，該電子的運動速度是多少？該電子物質波的波長入e是多少？【答案】p=L1x10"炯，e/s；ve=1.2x103m/s；九e=6.0x10-7m

【解析】根據(jù)光子說，光子的能量E=hv=mc【解析】根據(jù)光子說，光子的能量E=hv=mc2，故得動量3xLOe設電子質量為me，速度為ve，動量為pe，則Pe=meve依題意pe=pTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"PeP1.1xW27’ …;%=—=一= m/s=1.2x10則電子的速度大小為：設電子物質波的波長為： 。靜止的釷(Th)核發(fā)生卩衰變時放出一個卩粒子而變成一個鏷(Pa)核，同時產(chǎn)生了一個能量為￡的中微子。已知真空中光速為C,普朗克常量為h。求：①該中微子的頻率； ②衰變后卩粒子和鏷核的合動量的大小?！敬鸢浮竣?②【解析】①根據(jù)得②設粒子和鏷核的合動量為P］，中微子的動量P2，根據(jù)動量守恒P+P=012所以粒子和鏷核的合動量大小為用功率P0=1W的光源，照射離光源3m處的某塊金屬的薄片，已知光源發(fā)出的是波長為589nm的單色光,求：1s內(nèi)打到金屬1m2面積上的光子數(shù)?！敬鸢浮縩［尹個【解析】離光瀬處的金屬板每1,內(nèi)單位面積上接受的光能為誓=磊訂加盤V=a1曠號何？?￡=5?騎k ?用所以■單位時間內(nèi)打到金屬板上單位面積的光子數(shù)為11石亂0所以■單位時間內(nèi)打到金屬板上單位面積的光子數(shù)為11石亂0光子具有能量，也具有動量。光照射到物體表面時，會對物體產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”。光壓的產(chǎn)生機理如同氣體壓強：大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強。設太陽光每個光子