高中物理课时同步训练《量子论初步》全章
量子力学习题及解答
量子力学习题及解答第一章 量子理论基础1．1 由黑体辐射公式导出维恩位移定律：能量密度极大值所对应的波长m λ与温度T 成反比，即m λ T=b （常量）；并近似计算b 的数值，准确到二位有效数字。
解 根据普朗克的黑体辐射公式dv e chv d kThv v v 11833-⋅=πρ， （1）以及 c v =λ， （2）λρρd dv v v -=， （3）(有,118)()(5-⋅=⋅=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=kThc v v ehc cd c d d dv λλλπλλρλλλρλρρ这里的λρ的物理意义是黑体内波长介于λ与λ+d λ之间的辐射能量密度。
本题关注的是λ取何值时，λρ取得极大值，因此，就得要求λρ 对λ的一阶导数为零，由此可求得相应的λ的值，记作m λ。
但要注意的是，还需要验证λρ对λ的二阶导数在m λ处的取值是否小于零，如果小于零，那么前面求得的m λ就是要求的，具体如下：01151186'=⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⋅+--⋅=-kThc kT hc e kT hc e hcλλλλλπρ ⇒ 0115=-⋅+--kT hce kThc λλ ⇒ kThce kT hc λλ=--)1(5 如果令x=kThcλ ，则上述方程为x e x =--)1(5:这是一个超越方程。
首先，易知此方程有解：x=0，但经过验证，此解是平庸的；另外的一个解可以通过逐步近似法或者数值计算法获得：x=，经过验证，此解正是所要求的，这样则有xkhc T m =λ 把x 以及三个物理常量代入到上式便知K m T m ⋅⨯=-3109.2λ这便是维恩位移定律。
据此，我们知识物体温度升高的话，辐射的能量分布的峰值向较短波长方面移动，这样便会根据热物体（如遥远星体）的发光颜色来判定温度的高低。
1．2 在0K 附近，钠的价电子能量约为3eV ，求其德布罗意波长。
解 根据德布罗意波粒二象性的关系，可知E=hv ，λhP =】如果所考虑的粒子是非相对论性的电子（2c E e μ<<动），那么ep E μ22= 如果我们考察的是相对性的光子，那么E=pc注意到本题所考虑的钠的价电子的动能仅为3eV ，远远小于电子的质量与光速平方的乘积，即eV 61051.0⨯，因此利用非相对论性的电子的能量——动量关系式，这样，便有ph =λ nmm m E c hc E h e e 71.01071.031051.021024.1229662=⨯=⨯⨯⨯⨯===--μμ在这里，利用了m eV hc ⋅⨯=-61024.1以及,eVc e 621051.0⨯=μ最后，对Ec hc e 22μλ=作一点讨论，从上式可以看出，当粒子的质量越大时，这个粒子的波长就越短，因而这个粒子的波动性较弱，而粒子性较强；同样的，当粒子的动能越大时，这个粒子的波长就越短，因而这个粒子的波动性较弱，而粒子性较强，由于宏观世界的物体质量普遍很大，因而波动性极弱，显现出来的都是粒子性，这种波粒二象性，从某种子意义来说，只有在微观世界才能显现。
高考物理一轮复习 第12章 量子论初步 原子核 第1节 课时提能练33 光电效应 氢原子光谱
课时提能练(三十三) 光电效应氢原子光谱(限时：40分钟)A级跨越本科线1．(多选)卢瑟福和他的学生用α粒子轰击不同的金属，并同时进行观测，经过大量的实验，最终确定了原子的核式结构．如图1218为该实验的装置，其中荧光屏能随显微镜在图中的圆面内转动．当用α粒子轰击金箔时，在不同位置进行观测，如果观测的时间相同，则下列说法正确的是( )图1218A．在1处看到的闪光次数最多B．2处的闪光次数比4处多C．3和4处没有闪光D．4处有闪光但次数极少ABD[卢瑟福和他的学生做α粒子散射实验时，得到以下结论：绝大多数α粒子直接穿过金箔，少数发生偏转，极少数发生大角度的偏转，偏转的角度甚至大于90°，A、B、D 正确．]2．下列关于原子光谱的说法不正确的是( )A．原子光谱是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的B．不同的谱线分布对应不同的元素C．不同的谱线对应不同的发光频率D．利用光谱分析不可以准确确定元素的种类D[原子光谱即线状谱，是由物质的原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子形成的；每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质或确定物质的组成部分．故D不正确，选D.]3．(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属( )A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大AD [根据光电效应规律可知A 正确，B 、C 错误．根据光电效应方程12mv 2m ＝hν－W 0，频率ν越高，初动能就越大，D 正确．]4．(多选)(2017·泰州摸底)下列说法正确的是( )A ．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B ．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律C ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小D ．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想AD [普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，A 正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，B 错误；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为这束光的频率太小，故C 错误；德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想，D 正确．]5．(2017·湖南师大附中摸底)有关氢原子光谱的说法正确的是( ) A ．氢原子的发射光谱是连续谱B ．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C ．氢原子光谱说明氢原子能量是连续的D ．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能级差无关B [由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级E n ＝1n2E 1，故氢原子的能级是不连续的，即是分立的，故C 错误；当氢原子从较高能级轨道第n 能级跃迁到较低能级轨道第m 能级时，发射的光子的能量为E ＝E n －E m ＝1n 2E 1－1m 2E 1＝m 2－n 2n 2m2E 1＝hν，显然n 、m 的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能级差有关，故D 错误；由于氢原子发射的光子的能量：E ＝E n －E m ＝1n 2E 1－1m 2E 1＝m 2－n 2n 2m2E 1，所以发射的光子的能量值E 是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A 错误，B 正确．]6．(2017·枣庄模拟)如图1219所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光．关于这些光下列说法正确的是( )图1219A．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子波长最长B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光子频率最小C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应D[根据E m－E n＝h cλ，由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光，能量最小，波长最长，故A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，频率最小，故B错误；大量的氢原子处于n＝4的激发态，可能发出光子频率的种数n＝C24＝6，故C错误；从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量E＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV＞6.34eV，而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于电子的逸出功，故可以发生光电效应，故D 正确．]7．(多选)如图12110所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图可知( )【导学号：92492402】图12110A．该金属的极限频率为4.27×1014HzB．该金属的极限频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5 eVAC[由光电效应方程E km＝hν－W0知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4.30×1014Hz，A对，B错；该图线的斜率为普朗克常量，C对；金属的逸出功W＝hν0＝6.63×10－34×4.30×1014/1.6×10－19eV≈1.8 eV，D错．]8．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，用波长为2.5×10－7 m 的紫外线照射阴极．已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10－19C，普朗克常量为 6.63×10－34J·s，求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能应分别是( )A．5.3×1014 Hz,2.2 JB．5.3×1014Hz,4.4×10－19 JC．3.3×1033 Hz,2.2 JD ．3.3×1033 Hz,4.4×10－19JB [由W ＝hν0得极限频率ν0＝W 0h ＝2.21×1.6×10－196.63×10－34Hz ＝5.3×1014Hz 由光电效应方程hν＝W 0＋E km 得E km ＝hν－W 0＝h cλ－W 0＝⎝ ⎛⎭⎪⎫6.63×10－34×3.0×1082.5×10－7－2.21×1.6×10－19 J ＝4.4×10－19J]B 级 名校必刷题9．(多选)(2017·恩施模拟)用如图12111所示的装置演示光电效应现象．当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G 的读数为i .若改用更高频率的光照射，此时( )【导学号：92492403】图12111A ．将电池正的极性反转，则光电管中没有光电子产生B ．将开关S 断开，则有电流流过电流表GC ．将变阻器的触点c 向b 移动，光电子到达阳极时的速度可能变小D ．只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点c 向a 端移动，电流表G 的读数必将变大BC [电流表有示数说明发生了光电效应，有光电子产生，光电管左侧是正极右侧是负极，电场线向右，产生的光电子受向左的电场力，逸出后做加速运动，将电池正的极性反转，光电子逸出后做减速运动，也可能到达左极板，选项A 错误；将开关S 断开，产生的光电子匀速运动到左侧，有电流流过电流表G ，选项B 正确；将变阻器的触点c 向b 移动，光电管两侧电压减小，光电子到达阳极时的速度可能变小，选项C 正确；当光强一定，光电流达到饱和时，即使再增大光电管两端的电压，光电流也不会再增加，故即使电源的电动势足够大，将变阻器的触点c 向a 端移动，电流表G 的读数不一定变大，选项D 错误；故选B 、C.]10．(2017·保定模拟)可见光光子的能量在1.61 eV ～3.10 eV 范围内．如图12112所示，氢原子从第4能级跃迁到低能级的过程中，根据氢原子能级图可判断( )图12112A ．从第4能级跃迁到第3能级将释放出紫外线B ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第2能级放出的光子频率更高C ．从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第1能级放出的光子波长更长D ．氢原子从第4能级跃迁到第3能级时，原子要吸收一定频率的光子，原子的能量增加C [从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级时辐射的光子能量ΔE 43＝－0.85 eV －(－1.51 eV)＝0.66 eV ，不在可见光光子能量范围之内，属于红外线，故A 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝2能级时辐射的光子能量ΔE 42＝－0.85 eV －(－3.40 eV)＝2.55 eV ＞ΔE 43，光子的频率ν＝ΔEh，所以ν43＜ν42，故B 错误；从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级时辐射的光子能量ΔE 41＝－0.85 eV －(－13.60 eV)＝12.75 eV ＞ΔE 43，光子的波长λ＝hcΔE ，所以λ43＞λ41，故C 正确；从第4能级跃迁到第3能级时，原子要辐射一定频率的光子，原子的能量减少，故D 错误．]11．氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10m ，能量E 1＝－13.6 eV.求氢原子处于基态时：(1)电子的动能； (2)原子的电势能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？【解析】 (1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则：k ·e 2r 21＝mv 21r 1电子动能E k1＝12mv 21＝ke22r 1＝9×109× 1.6×10－1922×0.53×10－10×1.6×10－19eV ＝13.6 eV. (2)E 1＝E k1＋E p1E p1＝E 1－E k1＝－13.6 eV －13.6 eV ＝－27.2 eV.(3)设用波长λ的光照射可使氢原子电离：hcλ＝0－E 1 λ＝－hc E 1＝－6.63×10－34×3×108－13.6×1.6×10－19m＝0.914 1×10－7m.【答案】 (1)13.6 eV (2)－27.2 eV (3)0.914 1×10－7 m12．氢原子处于基态时，原子能量E 1＝－13.6 eV ，已知电子电量e ＝1.6×10－19C ，电子质量m ＝0.91×10－30kg ，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r 1＝0.53×10－10m.(1)若要使处于n ＝2能级的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射该氢原子？ (2)氢原子核外电子的绕核运动可等效为一环形电流，则氢原子处于n ＝2的激发态时，核外电子运动的等效电流为多大？(3)若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz ，今用一群处于n ＝4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，试通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？【导学号：92492404】【解析】 (1)要使处于n ＝2能级的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从n ＝2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为：hν＝0－E 14得ν＝8.21×1014Hz.(2)氢原子核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，有ke 2r 22＝4π2mr 2T 2其中r 2＝4r 1.根据电流强度的定义I ＝e T由以上两式得I ＝e 216πr 1k mr 1将数据代入得I ＝1.3×10－4A.(3)由于钠的极限频率为6.00×1014Hz ，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为 E 0＝hν＝6.63×10－34×6.00×10141.6×10－19eV ＝2.486 eV 一群处于n ＝4能级的激发态的氢原子发射的光子，要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差ΔE ≥E 0，所以在6条光谱线中有E 41、E 31、E 21、E 42这4条谱线可使钠发生光电效应．【答案】(1)8.21×1014 Hz (2)1.3×10－4 A (3)4条。
高中物理 第6章 相对论与量子论初步 第1讲 高速世界题
第1讲高速世界[时间：60分钟]题组一两个基本原理1．下列说法正确的是( )A．物理基本规律在所有惯性系中都是等价的B．在真空中，光的速度与光源的运动状态无关C．在惯性系和非惯性系中光都是沿直线传播的D．在所有惯性系中，光在真空中沿任何方向传播的速度都相同2．设某人在以速度为0.5c的飞船上打开一个光源，则下列说法正确的是( )A．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5cB．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5cC．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是cD．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c题组二对相对论的理解3．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中( )A．真空中光速不变 B．时间间隔具有相对性C．物体的质量不变 D．物体的能量与质量成正比4．甲在接近光速的火车上看乙手中沿火车前进方向放置的尺子，同时乙在地面上看甲手中沿火车前进方向放置的尺子，则下列说法正确的是( )A．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度大B．甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小C．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度大D．乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中的尺子长度小5．下面说法中正确的是( )A ．根据牛顿的万有引力定律可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将变为原来的4倍B ．按照广义相对论可以知道，当星球质量不变，半径变为原来的一半时，表面上的引力将大于原来的4倍C ．当天体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异很大D ．当天体的实际半径接近引力半径时，根据爱因斯坦的引力理论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大题组三 质速关系和质能关系 6．对于公式m ＝m 01－v 2c2，下列说法中正确的是( )A ．公式中的m 0是物体以速度v 运动时的质量B ．当物体的运动速度v ＞0时，物体的质量m ＞m 0，即物体的质量改变了，故这种情况下，经典力学不再适用C ．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D ．通常由于物体的运动速度太小，质量的变化引不起我们的感觉，故在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化7．在粒子对撞机中，有一个电子经过高压加速，速度达到光速的0.5倍．试求此时电子的质量变为静止时的多少倍．题组四 综合应用8．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k 倍．则粒子运动时的质量等于其静止质量的________倍，粒子运动速度是光速的________倍．9．一个原来静止的电子，经电压加速后，获得的速度v ＝6×106m/s.此时电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？还可以用经典力学研究电子的运动规律吗？10．在静止系中的正方立体每边长L0，另一坐标系以相对速度v平行于立方体的一边运动．问在后一坐标系中的观察者测得的立方体体积是多少？答案精析第6章 相对论与量子论初步 第1讲 高速世界1．A BD [根据相对性原理知，物理规律在所有惯性系中都是等价的，A 正确；根据光速不变原理知，B 、D 正确；根据爱因斯坦的广义相对论知，C 错误．]2．CD [根据光速不变原理，在一切惯性参照系中，测量到的真空中的光速c 都是一样的，故C 、D 正确．]3．A [狭义相对论的基本假设有：(1)狭义相对论的相对性原理：一切彼此做匀速直线运动的惯性参考系，对于描述运动的一切规律来说都是等价的；(2)光速不变原理：对任一惯性参考系，真空中的光速都相等，所以只有A 项正确．]4．BD [对甲来说，他看到火车内的尺子是静止的，故长度为公式中的l ，他观察到乙手中的尺子是运动的，看到的长度相当于公式中的l ′，由l ′＝l1－v 2c2，得l ′＜l ，故甲看到乙手中的尺子长度比乙看到自己手中的尺子长度小，故A 错误、B 正确；同理，乙看到自己手中的尺子是静止的，长度为l ，他观察到甲手中的尺子是运动的，看到的长度为l ′，由l ′＝l1－v 2c2得l ′＜l ，故乙看到甲手中的尺子长度比甲看到自己手中尺子长度小，故C 错误、D 正确．]5．AB [根据万有引力定律计算知A 正确；当星球半径变小，速度就变快，由相对论得出引力就大于原来的4倍，B 正确；当天体的实际半径远大于引力半径时，根据爱因斯坦的相对论和牛顿的引力理论计算出的力差异不大，当实际半径接近引力半径时，计算出的力差异很大，C 、D 错误．]6．CD [公式中m 0是静止质量，m 是物体以速度v 运动时的质量，A 错误；由公式可知，只有当v 的大小与光速具有可比性时，物体的质量变化才明显，一般情况下物体的质量变化十分微小，故经典力学仍然适用，B 错误，C 、D 正确．] 7．1.155解析 由爱因斯坦狭义相对论中运动质量与静止质量的关系得m ＝m 01－v2c 2＝m 01－14＝2m 03≈1.155m 0，即此时电子的质量变为静止时的1.155倍．8．kk 2－1k解析 由E ＝mc 2得E E 0＝m m 0，所以m ＝km 0. 由m ＝m 01－v 2c2得m m 0＝11－v 2c2＝k ，得v ＝k 2－1kc .9．增大了 0.02% 可以解析 根据爱因斯坦的狭义相对论有m ＝m 01－v 2c2≈1.000 2m 0，故电子运动后的质量增大了，改变的百分比为m －m 0m 0×100%＝0.02%. 在这种情况下，由于质量改变很小，可以忽略质量的改变，经典力学理论仍然适用． 10．L 301－v 2c2 解析 本题中立方体相对于坐标系以速度v 运动，一条边与运动方向平行，则坐标系中观察者测得该条边的长度为L ＝L 0 1－v 2c2 测得立方体的体积为V ＝L 20L ＝L 301－v 2c2.。
高中王牌课课练之--量子论初步
高中王牌课课练之－－量子论初步〔时刻60分钟，赋分100分〕训练指要新科学技术的进展建立在人们对微观世界的认识上，量子论成为人们研究微观领域的差不多理论.通过本训练点使我们熟练把握光电效应现象及其规律，明白得把握光子概念；了解光的波粒二象性，物质波；明白α粒子散射实验；了解原子的核式结构.明白得把握氢原子能级结构.把握光子的发射和吸取规律.第16题为创新题，开阔我们的视野.一、选择题(每题5分，共45分)1.如图1—44—1所示，四个示意图所表示的实验中，能讲明光具有粒子性的是图1—44—12.用绿光照耀一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大，以下方法中错误的选项是A.改用强度较小的蓝光照耀B.增大光电管上的加速电压C.改用γ射线照耀D.用高速电子流撞击固体得到的射线照耀3.假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，那么那个散射光子跟原先的光子相比A.频率变大B.速度变小C.光子能量变大D.波长变长4.(2001年全国高考试题)在X 射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X 光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能.阳极与阴极之间的电势差U 、普朗克常数h 、电子电量e 和光速c ，那么可知该X 射线管发出的X 光的A.最短波长为eUh c B.最长波长为heU c C.最小频率为heUD.最大频率为heU5.(2000年京、皖春考试题)依照玻尔理论，某原子的电子从能量为E 的轨道跃迁到能量为E ′的轨道，辐射出波长为λ的光，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，那么E ′等于A.E －hc λ B.E ＋hc λ C.E －h λcD.E ＋h λc6.〔2002年春考理科综合能力试题〕氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能.氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时A.氢原子的能量减小，电子的动能增加B.氢原子的能量增加，电子的动能增加C.氢原子的能量减小，电子的动能减小D.氢原子的能量增加，电子的动能减小7.在氢原子中，设电子绕核做圆周运动，n 为量子数，以下讲法中正确的选项是 A.电子绕核旋转的角速度与量子数n 成反比 B.电子绕核旋转的动量与量子数n 成反比C.电子绕核旋转的动能与量子数n 的平方成反比D.电子绕核旋转的周期与量子数n 的立方成正比 8.欲使处于基态的氢原子激发，以下措施可行的是 A.用10.2 eV 的光子照耀 B.用11 eV 的光子照耀 C.用14 eV 的光子照耀 D.用11 eV 的电子碰撞9.图1—44—2为氢原子n =1,2,3,4,5的各个能级示意图，当光子的能量为E 的一束光照耀容器中的氢〔设氢原子处于n =2的能级〕，氢原子吸取光子后，能发生频率为v 1、v 2、v 3、v 4、v 5、v 6的六种光，且频率依次增大，那么E 等于图1—44—2 A.hv 1 B.hv 3 C.hv 6D.h (v 6-v 1) 二、填空题(每题5分，共25分)10.氢原子的核外电子由基态跃迁到n =2的激发态时，吸取光子的能量为E .假设氢原子的核外电子从n =3的能级跃迁到n =2的能级时，开释光子的能量是________.11.设氢原子从基态向n =2的激发态跃迁时，吸取的光子波长为λ1、频率为v 1；从n =2的激发态向n =3的激发态跃迁时，吸取的光子波长为λ2、频率为v 2，那么当氢原子从基态向n =3的激发态跃迁时，吸取的光子波长和频率分不是________和________.12.如图1—44—3所示，绝缘固定擦得专门亮的锌板A 水平放置，其下方水平放有接地的铜板B ，两板间距离为d ，两板面积均为Ｓ，正对面积为Ｓ′，且Ｓ′＜Ｓ，当用弧光灯照耀锌板上表面后，AB 间一带电液滴恰好处于静止状态，试分析：(1)液滴所带电荷电性为________.(2)用弧光灯再照耀A 板上面，液滴的运动情形是________.图1—44—313.一个电子由静止经电势差为100 V 的加速电场加速后，德布罗意波波长为_______ nm(不考虑相对论效应，电子质量m =0.91×10-30 kg).14.(2000年全国高考试题)假设在NaCl 蒸气中存在由钠离子Na ＋和氯离子Cl -靠静电相互作用构成的单个氯化钠NaCl 分子，假设取Na ＋与Cl -相距无限远时其电势能为零，一个NaCl 分子的电势能为-6.1 eV .使一个中性钠原子Na 最外层的电子脱离钠原子而形成钠离子 Na ＋所需的能量(电离能)为5.1 eV ，使一个中性氯原子Cl 结合一个电子形成氯离子Cl -所放出的能量(亲和能)为3.8 eV ，由此可算出，在将一个NaCl 分子分解成彼此远离的中性钠原子Na 和中性氯原子Cl 的过程中，外界供给的总能量等于________eV .三、运算题(共30分)15.(10分)一个激光器辐射出某一波长为λ的单色光，该激光器的功率为P .那么，光在1 min 内向外辐射出的光子数是多少?用那个激光器发出的这种单色光去照耀某种光电材料而发生了光电效应，测出使电路中恰好没有光电流通过时，加逆向电压U ，那么这种光电材料能产生光电效应的最低频率是多少?16.〔10分〕光具有波粒二像性，光子的能量E =hv .其中频率表征波的特点.在爱因斯坦提出光子讲之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p 与光波波长λ的关系式:p =λh .假设某激光管以P =60 W 的功率发射波长λ=6.63×10-7m 的光束，试依照上述理论运算：〔1〕该管在1 s 内发射出多少个光子；〔2〕假设光束全部被某黑体表面吸取，那么该黑体表面所受到光束对它的作用力F 为多大.17.(10分)将氢原子电离，确实是从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子.(1)假设要使n =2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照耀该氢原子? (2)假设用波长为200 nm 的紫外线照耀该状态下氢原子，那么电子飞到离核无穷远处时速度多大?(电子电量e =1.6×10-19 C ，电子质量为0.91×10-30 kg)参考答案一、1.C 2.B 3.D 4.D 5.C 6.A7.BCD 电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，k nr e 2=mr n ω2=m n n mr p r v 22=,又r n =n 2r 1,ω=2π/T 可得ω=3123321mr ke nmr ke n=,T =n 3×2π221ke mr ,p =n r m ke 2,121r m ke n =E k =21mv 2=k 1222212r ke n r e n =. 8.ACD 氢原子只吸取能量刚好等于两能级之差的光子而被激发，电子与氢原子碰撞时，氢原子能够吸取其部分或全部能量.9.B二、10.275E 11.2121λλλλ+⋅;v 1+v 212.(1)负电；〔2〕向上加速 13.0.12314.4.8 将一个NaCl 分子分解成彼此远离的中性钠原子和中性氯原子的全过程可等效为：〔1〕NaCl 分子电离，克服相互间的静电引力，相距无限远成为独立的Na +和Cl -,那个过程需吸取6.1 eV 的能量.(2)Na +吸取一个电子变成钠原子Na ，此过程与钠电离恰好相反，放出5.1 eV 的能量；Cl -开释一个电子变成氯原子Cl,与Cl 结合一个电子形成Cl -放出能量过程相反，需吸取3.8 eV 的能量.整个过程吸取能量为ΔE =(6.1+3.8) eV-5.1 eV=4.8 eV .三、15.heUc hc p -λλ,6016.(1)2.0×1020个 (2)2.0×10-7N17.(1)ΔE =E ∞-E 2=-E 2,v =-h E h E 412-=≈8.21×1014 Hz (2)由21mv 2=λhc-ΔE ,得v =mE m c h 222+⋅λ≈1.0×106 m/s.。
经典课时作业 量子论初步
经典课时作业量子论初步（含标准答案及解析）时间：45分钟分值：100分1.下图为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A､B､C､D四个位置时,关于观察到的现象,下列说法中正确的是( )A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B.相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数只比放在A位置时稍少些C.放在C､D位置时屏上观察不到闪光D.放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少2.根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型.图中虚线表示原子核所形成的电场等势线,实线表示一个α粒子的运动轨道.在α粒子从a运动到b､再运动到c的过程中,下列说法中正确的是( )A.动能先增大,后减小B.电势能先减小,后增大C.电场力先做负功,后做正功,总功等于零D.加速度先变小,后变大3.卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有( )A.原子的中心有个核,叫原子核B.原子的正电荷均匀分布在整个原子中C.原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D.带负电的电子在核外高速旋转4.有关氢原子光谱的说法正确的是( )A.氢原子的发射光谱是连续谱B.氢原子光谱说明氢原子只发射特定频率的光C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关5.(广东韶关模拟)氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )A.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大,原子的能量增大B.原子要放出光子,电子的动能减小,原子的电势能减小,原子的能量也减小C.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减小,原子的能量增大D.原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大,原子的能量增大6.如图所示为氢原子的四个能级,其中E1为基态,若氢原子A处于激发态E2,氢原子B处于激发态E3,则下列说法正确的是( )A.原子A可能辐射出3种频率的光子B.原子B可能辐射出3种频率的光子C.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E47.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom),它在原子核物理的研究中有重要作用.图为μ氢原子的能级示意图.假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为ν1､ν2､ν3､ν4､ν5和ν6的光,且频率依次增大,则E等于( )A.h(ν3-ν1)B.h(ν5+ν6)C.hν3D.hν48.如图为氢原子能级的示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是( )A.最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的B.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应9.已知玻尔氢原子模型中电子的第一条(即离核最近的)可能轨道的半径为r1,电子在这条轨道上运动的能量为E1,电子的电荷量为e,静电力恒量为k,则电子在第三条可能轨道上运动时的能量E3=__________,电子在第三条可能轨道上的动能E k3=__________.10.一个运动的处于基态的氢原子与另一静止的处于基态的氢原子发生完全非弹性碰撞时,可使这两个氢原子发生相同的能级跃迁,则运动的氢原子碰撞前的最小动能是多少?已知氢原子的电离能E=13.6 eV.11.如图所示,氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级,辐射出能量为2.55 eV的光子.问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量,才能使它辐射上述能量的光子?请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图.12.氢原子处于基态时,原子的能量为E1=-13.6 eV,求:(1)当氢原子从n=3能级跃迁到n=2的能级时,向外辐射的光子的波长是多少?(2)若要使处于基态的氢原子电离,至少要用多大频率的光子照射氢原子?(3)一群氢原子在n=4能级时可放出几种不同能量的光子?标准答案及解析：1.解析:卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验时,得到以下结论:大部分α粒子都能直接穿过金箔,个别的发生偏转,极少数发生大角度的偏转,故A､D正确,B､C错误.答案:AD2.答案:C3.答案:ACD4.解析:原子光谱是明线光谱,则A错误,B正确.电子跃迁形成光谱线,光谱线不连续则能级不连续,所以C正确.由hν=E2-E1知D错误.答案:BC5.解析:氢原子的核外电子从距核较近轨道跃迁到距核较远的轨道过程中,原子的能量要增大,原子要吸收光子,因克服静电引力做功.原子的电势能要增大,故ABC错误,D正确.答案:D6.解析:氢原子A由激发态E2向低能级跃迁只能辐射1种频率的光子,故A错.氢原子B处于n=3的激发态,其向低能级跃迁能辐射3→1,3→2,2→1的三种频率的光子,故B正确.由氢原子能级的量子性,吸收光子必须满足hν=E2-E1,故C､D错误.答案:B7.解析:由能级跃迁知识及题意可知,处于n=2能级的μ氢原子吸收能量为E的光子后,发出6种频率的光,说明μ氢原子是从n=4能级跃迁的,而ν1､ν2､ν3､ν4､ν5和ν6频率依次增大,说明从n=4跃迁到n=2时,辐射能量为hν4的光子,综上可知E=hν4,D正确,A､B､C错误.答案:D8.解析:由hν=hcλ=ΔE,故λ=hcE∆.故由n=4跃迁到n=1能级产生的光子能量最大,波长最短,所以该光子最不容易发生衍射现象,所以A项错误;因而n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量大于由n=4跃迁到n=3产生光子的能量,故其频率不是最小,所以B项错误;大量的氢原子由n=4的激发态向低能级跃迁,可能跃迁辐射出6种不同频率的光子.故C 项错误;由n=2能级跃迁到n=1能级辐射出光子的能量E=-3.4 eV-(-13.6)eV=10.2 eV.因E>W逸=6.34 eV,故D正确.答案:D9.22112223322n 312k331k 31311,39:E E E ,mv E r 91.2r ,E 218E ke v E mn r r ke ker r ========解析因为所以又因则而得211:918E ke r 答案10.解析:要使运动氢原子的速度最小,则必须使二氢原子发生正碰且氢原子发生完全非弹性碰撞损失的动能将全部被基态氢原子所吸收,由玻尔理论知二基态氢原子碰撞时损失的动能的最小值必为氢原子从n=1激发到n=2能级的能量差ΔE=E 2-E 1=34E 设碰前运动的氢原子最小速度为v 0,初动能为E k ,碰后二氢原子速度为v,由动量守恒mv 0=2mv,由能量守恒得:0222m v 11122E 22mv =∆- 即 E k =2ΔE得E k =4ΔE=40.8 eV .答案:40.8 eV 11.解析:氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级, 满足:hν=E n -E 2=2.55 eV , E n =hν+E 2=-0.85 eV . 所以n=4.基态氢原子要跃迁到n=4的能级,应提供: ΔE=E 4-E 1=12.75 eV . 跃迁图如图所示.答案:12.75 eV 见解析点评:根据公式hν=E m -E n ,可确定E m 的能量,由能级公式E n =12E n判断其量子数,然后确定处于基态的氢原子跃迁到该状态需要吸收的能量;对于辐射跃迁图,可根据凡是处于高能量状态原子均可向各种低能量状态跃迁而辐射出若干频率的光子.12.答案:(1)6.58×10-7 m (2)3.28×1015 Hz (3)6种。
最新精选高中物理必修2第6章相对论与量子论初步第2节量子世界鲁科版练习题三十七
最新精选高中物理必修2第6章相对论与量子论初步第2节量子世界鲁科版练习题三十七第1题【单选题】如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为 2.49eV的金属钠．下列说法正确的是( )A、这群氢原子能发出3种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短B、这群氢原子能发出6种不同频率的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小C、这群氢原子发出不同频率的光，只有一种频率的光可使金属钠发生光电效应D、金属钠表面发出的光电子的最大初动能为9.60eV【答案】：【解析】：第2题【单选题】汞原子的能级图如图所示．现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光．那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是( )A、可能大于或等于7.7 eVB、可能大于或等于8.8 eVC、一定等于7.7 eVD、包含 2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV三种【答案】：【解析】：第3题【单选题】根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数n=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出6种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为( )A、13.6eVB、3.4eVC、12.75eVD、12.09eV【答案】：【解析】：第4题【单选题】关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( )A、太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱B、霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是明线光谱C、进行光谱分析时，只能用明线光谱D、对月光作光谱分析可以确定月亮的化学组成【答案】：【解析】：第5题【单选题】如图为氢原子的能级示意图．现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时( )A、能发出3种不同频率的光B、能发出4种不同频率的光C、能发出5种不同频率的光D、能发出6种不同频率的光【答案】：【解析】：第6题【单选题】如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是 3.34eV ，那么对氢原子在能量跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )A、用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应B、一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出4种不同频率的光C、一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD、用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态【答案】：【解析】：第7题【单选题】图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E，处于n＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。
高中物理 第6章 相对论与量子论初步 第1节 高速世界随堂演练巩固提升 鲁科版必修2-鲁科版高一必修
第1节 高速世界[随堂检测][学生用书P87]1．关于狭义相对论和经典力学，下面说法中正确的答案是( ) A ．狭义相对论和经典力学是相互对立、互不相容的两种理论 B ．狭义相对论和经典力学其实是同一理论C ．在物体高速运动时，物体的运动服从狭义相对性理论，在低速运动时，物体的运动服从牛顿运动定律D ．上述说法都是错误的解析：选C.狭义相对论没有否认经典力学，在宏观、低速情况下，狭义相对论的结论与经典力学没有区别．2．(多项选择)用相对论的观点判断如下说法中正确的答案是( )A ．时间和空间都是绝对的，在任何参照系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变B ．在地面上的人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船中的时针会变快，但飞船中的宇航员却看到时钟可能是准确的C ．在地面上的人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉地面上的人看起来比飞船中的人扁一些D ．当物体运动的速度v 远小于c 时，“长度收缩〞和“时间延缓〞效应忽略不计 解析：选CD.时间和空间都是相对的，没有绝对准确的时间和空间，所以A 项错；由Δt ＝Δt ′1－v 2c2知，在地面上看运动的时钟会变慢，故B 项错；由l ′＝l1－v 2c2可知两处的人都感觉l ′<l ，所以C 项正确；由时间延缓效应和长度收缩效应公式可知，当v 远小于c 时，时间延缓效应和长度收缩效应都可以忽略不计，故D 项正确．3．关于爱因斯坦质能关系式，如下说法中正确的答案是( ) A ．E ＝mc 2中的E 是物体以光速c 运动的动能 B ．E ＝mc 2中的E 是物体的核能C ．由E ＝mc 2可知，物体能将其所有的质量转化为能量D ．由ΔE ＝Δmc 2知，减少的质量Δm 转化成能量ΔE 放出解析：选D.爱因斯坦的质能关系式E ＝mc 2中，E 表示物体的能量(包括所有的能)，该式只说明物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系，不表示物体能将其所有质量转化为能量，A 、B 、C 错误．物体的能量增大了，质量也增大；能量减少了，质量也减少了，减少的质量将转化为相应的能量，D 正确．4．一个电子运动的速度为v ＝0.8c ，它的质量测量值m 是静止质量m 0的( ) A ．0.8倍 B ．0.6倍 C ．1.25倍D ．1.7倍解析：选D.根据质速关系m ＝m 01－v 2c2，有m m 0＝11－v 2c2＝11－⎝ ⎛⎭⎪⎫0.8c c 2≈1.7，即选项D 正确．5．电子的静止质量m 0＝9.11×10－31kg.(1)求电子的静能量．(2)静止电子经过106V 电压加速后，其动能为1.6×10－13J ，其质量和速率各是多少？解析：(1)由质能关系E 0＝m 0c 2，得电子的静能量为E 0＝9.11×10－31×(3×108)2J ≈8.20×10－14J.(2)静止电子经106V 电压加速后，增加的能量 ΔE ＝1.6×10－13J由此增加的质量Δm ＝ΔE c 2＝1.6×10－13〔3×108〕2 kg ≈1.78×10－30kg 加速后的电子质量m ＝m 0＋Δm ≈2.69×10－30 kg ≈3m 0此时电子的速率由m ＝m 01－v2c 2，可得v ＝m 2－m 20m2c 2代入数值得v ≈0.94c . 答案：(1)8.20×10－14J (2)3m 0 0.94c[课时作业][学生用书P136(单独成册)]一、单项选择题1．属于狭义相对论的根本假设的是：在不同的惯性系中( ) A ．真空中光速不变 B ．时间间隔具有相对性 C ．物体的质量不变 D ．物体的能量与质量成正比解析：选A.此题不是简单地判断哪句话的说法正确，而是判断该句是否属于狭义相对论的“根本假设〞，而狭义相对论的两条根本假设是光速不变原理和狭义相对性原理．光速不变原理明确，在一切惯性参考系中观测，光在真空中的传播速度大小都一样，等于3×108m/s ；狭义相对性原理的内容为：所有物理规律在一切惯性参考系中都具有一样的形式．选项A 符合题意．2．日常生活中我们并没有发现物体的质量随物体运动状态的变化而变化，其原因是( )A ．运动中的物体无法称量质量B ．物体的速度远小于光速，质量变化极小C ．物体的质量太大D ．物体的质量不随速度的变化而变化解析：选B.在日常生活中，物体的速度v ≪c ，根据m ＝m 01－v 2c2可知物体的质量变化极小，应当选项B 正确．3．有兄弟两个，哥哥乘坐宇宙飞船以接近光速的速度离开地球去遨游太空，经过一段时间返回地球，哥哥惊奇地发现弟弟比自己要苍老许多，如此该现象的科学解释是( )A ．哥哥在太空中发生了基因突变，停止生长了B ．弟弟思念哥哥而加速生长C ．由相对论可知，物体速度越大，其时间进程越慢，生理进程也越慢D ．这是神话，科学无法解释 解析：选C.根据公式Δt ＝Δt ′1－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2可知，物体的速度越大，其时间进程越慢．4．设某人在以速度为0.5c 的飞船上，打开一个光源，如此如下说法正确的答案是( ) A ．飞船正前方地面上的观察者看到这一光速为1.5c B ．飞船正后方地面上的观察者看到这一光速为0.5c C ．在垂直飞船前进方向地面上的观察者看到这一光速是0.5c D ．在地面上任何地方的观察者看到的光速都是c解析：选D.由爱因斯坦的狭义相对论——光速不变原理可得，真空中的光速在不同的惯性参照系中都是一样的．所以在地面上的观察者看到的光速都是相等的．所以A 、B 、C 错误，D 正确．5．一列火车以接近光速从我们身边飞驰而过，我们会感到车厢、车窗变窄了，而车厢、车窗的高度没有变化，那么车厢内的人看路旁的电线杆间距将会( )A ．变小B ．变大C ．不变D ．都有可能解析：选A.火车相对地面向前飞驰，如果以火车为参照系，地面向后飞驰，由长度收缩效应l ′＝l1－v 2c2知电线杆间距变小． 6．如下列图，强强乘速度为0.9c (c 为真空中的光速)的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c ，强强向壮壮发出一束光进展联络，如此壮壮观测到该光束的传播速度为( )A ．0.4cB ．0.5cC ．0.9cD ．1.0c解析：选D.根据爱因斯坦的狭义相对论，在一切惯性系中，光在真空中的传播速度都等于c .应当选项D 正确．二、多项选择题7．关于爱因斯坦质能方程，如下说法正确的答案是( ) A ．方程明确，物体具有的能量跟它的质量成正比B ．方程明确，物体质量增大，能量也增大；质量减小，能量也减小C ．方程明确，物体的质量减小，能量会增加，即在一定条件下质量可以转化为能量D ．方程明确，物体的质量减小，能量也会减小，即在一定条件下质量可以转化为能量 解析：选ABD.由E ＝mc 2知，E ∝m ，A 正确；质量增大，能量增大，质量减小，能量减小，减小的质量以能量的形式散失，B 、D 均正确，C 错误．8．对于公式m ＝m 01－v 2c2，如下说法中正确的答案是( )A ．公式中的m 0是物体以速度v 运动时的质量B ．当物体的运动速度v >0时，物体的质量m >m 0，即物体的质量改变了，故经典力学不再适用C ．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动D ．通常由于物体的运动速度很小，故质量的变化引不起我们的感觉，在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化解析：选CD.公式中的m 0是物体静止时的质量，选项A 错误；在v 远小于光速c 时，一些质量的变化不明显，经典力学依然成立，选项B 错误，选项C 、D 正确．9．在引力可以忽略的空间里有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动，一束光垂直于运动方向在飞船内传播，如此如下说法中正确的答案是( )A ．飞船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的B ．飞船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的C ．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的D ．航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的解析：选AD.由相对论原理可知物理规律在一切惯性系中都一样，应当选项A 正确，B 错误．由广义相对论原理可知选项C 错误，D 正确．三、非选择题10．长度测量与被测物体相对于观察者的运动有关，物体在运动方向上长度缩短了．一艘宇宙飞船的船身长度为L 0＝90 m ，相对地面以v ＝0.8c 的速度在一观测站的上空飞过．(1)观测站的观测人员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？ (2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为多少？ 解析：(1)观测站观测员测得船身的长度为L ＝L 01－v 2c2＝901－0.82m ＝54 m 通过观测站的时间间隔为Δt ＝L v＝2.25×10－7s. (2)宇航员测得飞船船身通过观测站的时间间隔为 Δt ′＝L 0v＝3.75×10－7s.答案：(1)2.25×10－7s (2)3.75×10－7s11．设宇宙射线粒子的能量是其静止能量的k 倍，试求： (1)粒子运动时的质量与其静止质量的比值； (2)粒子运动速度与光速的比值． 解析：(1)由E ＝mc 2，得m m 0＝E E 0＝k 即运动质量与静止质量的比值为k . (2)由m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2得mm 0＝11－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2＝k 解得v c ＝k 2－1k ，即运动速度与光速的比值为k 2－1k .答案：(1)k (2)k 2－1k12．太阳内部不停地发生着剧烈的热核反响，在不断地辐射能量，因而其质量也不断地减少．假设太阳每秒钟辐射的总能量为4×1026J ，试计算太阳在1 s 内失去的质量．估算5 000年内总共减少了多少质量，并求5 000年内减少的质量与太阳的总质量2×1027t 的比值．解析：由太阳每秒钟辐射的能量ΔE 可得其每秒内失去的质量为： Δm ＝ΔE c 2＝4×1026〔3×108〕2 kg ＝49×1010 kg ≈4.4×109kg.在5 000年内太阳总共减少的质量为ΔM ＝Δm ·t ＝49×1010×5 000×24×365×3 600 kg ≈7×1020kg.与太阳的总质量比值为 k ＝ΔM M＝7×10202×1027×103＝3.5×10－10. 答案：4.4×109kg 7×1020kg 3.5×10－10。
《1. 量子论初步》(同步训练)高中物理选择性必修第三册_教科版_2024-2025学年
《1. 量子论初步》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、关于光的波粒二象性，下列说法正确的是：A. 光在传播过程中表现为波动性，在与物质相互作用时表现为粒子性。
B. 光仅在特定条件下表现出波动性。
C. 光子的能量与其频率成反比。
D. 光的粒子性由托马斯·杨通过双缝实验首次证明。
2、在光电效应实验中，如果增加入射光的强度而不改变其频率，则会发生什么变化？A. 光电子的最大初动能增加。
B. 每秒钟从金属表面逸出的光电子数目增加。
C. 光电子的最大初动能减少。
D. 没有光电子逸出。
3、下列关于普朗克量子假说的说法正确的是：A、普朗克提出量子假说是为了解释黑体辐射现象。
B、普朗克认为光的发射和吸收是连续的。
C、普朗克提出量子假说时，认为能量是无限可分的。
D、普朗克提出量子假说后，立即得到了物理学界的普遍认可。
4、下列关于波粒二象性的描述正确的是：A、光同时具有波动性和粒子性。
B、电子只有波动性，没有粒子性。
C、宏观物体不具有波粒二象性。
D、所有物质都具有波粒二象性。
5、随着科学技术的发展，人类对原子结构的认识越来越深入。
下列关于原子结构的说法正确的是（）。
A、玻尔模型完全解释了氦原子的光谱现象。
B、原子核是由质子、中子和电子组成的。
C、电子云表示电子在原子核外某处单位体积内出现的概率密度。
D、卢瑟福的α粒子散射实验否定了汤姆孙的“葡萄干果馅布丁模型”。
6、在量子化理论中，电子绕核运动轨道被限制在特定的能级上，且只有在某些特定能量下电子才能跃迁到邻近的能级。
当一个处于激发态的氢原子（电子绕核运动的能量较高）向基态跃迁时，会发射光子。
请问，氢原子从能级n=3跃迁到n=2时，发射的光子能量最接近下列哪个值（）。
A、10.2 eVB、12. 09 eVC、1. 51 eVD、3. 4 eV7、普朗克在研究黑体辐射问题时，提出了能量量子化的假设，即每一个辐射体或吸收体的能量都是某些最小能量值的整数倍。
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第二十一章量子论初步第一节光电效应光子【基础知识训练】1.如图21-1-1，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开，这时A．锌板带正电，指针带负点B．锌板带正电，指针带正点C．锌板带负电，指针带正点D．锌板带负电，指针带负点2．关于光电效应的产生，下列说法正确的是：A．只要光足够强，就能从金属表面打出电子B．只要光照射时间足够长，就能从金属表面打出电子C．只要光的频率足够高，就能从金属表面打出电子D．光线越弱，打出光电子的时间就越长3．下列观点不正确的是：A．电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的B．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的C．每个光子的能量只决定于光子的频率D．同种颜色的光的强弱不同是因为光子的能量不同4．金属中的电子吸收光子后，如果能克服___________________________,成为光电子;但不同的金属这种束缚程度不同,电子逃逸出来所需要吸收光子的能量不同,所以不同的金属要发生光电效应就存在一个______________5．光电效应方程EK =hµ—W，其中EK指飞出电子的_________________,h=____________,W为________________.【能力技巧训练】6．用绿光照射光电管，产生了光电效应，欲使光电子逸出时的最大初动能增大，下列作法可取的是：A．改用红光照射 B. 增大绿光的强度C．改用紫光照射 D. 增大光电管上的加速电压7．某金属极限波长为0.5um，要使该金属发生光电效应，照射光子的最小能量为_________ev. 8．已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能为30ev 和10ev，求该金属的极限波长？【探究创新训练】9. 如图21-1-1是某金属发生光电效应时最大动能与入射光的频率的关系图，由图象可求出A．该金属的极限频率和极限波长B．普朗克常量C．该金属的逸出功D．单位时间内逸出的光电子数10. 在绿色植物光和作用中，每放出一个氧分子要吸收8个波长为6.88×107 m的光子，同时放出1mol氧气，植物储存469J的能量，绿色植物能量转换效率为多少？第二节光的波粒二象性【基础知识训练】1.对于光的波粒二象性的说法中，下列说法中，正确的是A．有的光是波，有的光是粒子B．光子和电子是同样一种粒子，光波和机械波同样是一种波C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成D．光是一种波同时也是一种粒子2．下列现象中说明光有粒子性的有A. 光的干涉B. 光的衍射C．光电效应 D. 康普顿效应3. 下列说法正确的是A．光的频率越高，衍射现象越容易看到B．光的频率越高粒子性越显著C．大量光子产生的效果往往显示波动性D．让光子一个一个通过狭缝，每个光子都会在相同轨道上作匀速直线运动4．光具有波粒二象性，个别光子往往表现出___________性，大量光子表现出______________,高频光子表现出__________, 低频光子易表现出_____________,光在传播过程中显示__________,光与物质发生作用时____________5. 光的波动说的实验基础是_____________________,光子说的实验基础是_________________,现在人们对光的本性的认识是_________________【能力技巧训练】6. 下列说法正确的是A．光的粒子性说明每个光子就象一个极小的球体B．光是波，与机械波相似C．在光的干涉条纹中，明条纹是光子到达概率大的地方D．波动性和粒子性在宏观领域是对立的，在微观领域是可以统一的7．按红外线.紫外线.伦琴射线.的顺序比较A．穿透能力由弱到强B．越来越不易发生衍射C波动性越来越明显D．粒子性由弱到强.8．橙光在水中传播速度为2.25×108m/s,在水中的波长是4500A0，橙光在空气中的波长是__________A0,它的一个光子的能量是____________。
【探究创新训练】9. A.B两种色光分别垂直水面并射向池底，经历时间TA >TB,那么两种光子的能量关系是A. EA >EBB. EA<EBC. EA =EBD. 不能确定10. 100W的单色光源发光效率为5％，发射的光波长为5.9×107 m, 求该光源1秒发射的光子数？第三节能级1.电子绕核作圆周运动，按经典物理学观点推断，下列说法错误的是A．这要发射电磁波，电磁波的频率是连续的B．电子轨道半径应逐渐减小C．原子应该是不稳定的D．辐射电磁波的频率只是某些确定的值2．关于原子的能量状态下列说法正确的是A．原子各状态对应能量是不连续的B．原子电离后的能量总和大于处于其他状态的原子的能量C．能量最低的状态叫基态，这种状态下原子最稳定D．能量最低的状态叫激发态，这种状态下原子最稳定3．关于光子的发射与吸收，下列说法正确的是A．原子从较高能量状态跃迁到较低能量状态时发射光子B．原子从较低能量状态跃迁到较高能量状态时发射光子C．原子发射光子能量等于两个原子状态的能量差D．原子一般吸收能量等于两个能级差值的那些光子4．一群处于n＝4激发态的氢原子，跃迁时可能发出的谱线有______条，其中最长的波长为_______，最短的波长为____________.5. 氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道，原子的能量将_______,电子的动能将__________。
【能力技巧训练】6．处于基态的氢原子，下列能量可以被吸收的是A．13.6eV B. 10.2eVC．12.29eV D. 3.4eV7．氢原子的基态能量是－13.6eV，氢原子光谱中，波长最短的光波波长为________.8. 氢原子由n＝3的可能轨道跃迁到n＝2的可能轨道时，辐射的光子波长是多少？【探究创新训练】9．一束激光的功率为0.1w，其频率与氢原子的电子由第三轨道跃迁到第二轨道时发出光的频率相等，则此激光束每米内的光子数是多少？10．氢原子中，已知电子质量为m，电量为e，第一轨道半径为r，求电子在不同轨道运动时1的线速度、周期、动能、电势能。
第四节物质波.不确定关系【基础知识训练】1.关于物质波下列说法不正确的是A．实体物质是没有波动性的B．场类物质既有波动性又有粒子性C．实体物质也有波动性的，只是波长太小，不易表现出来而已D．物质波就是概率波2.下列说法正确的是A．电子的衍射实验证实物质波的假设是正确的B．牛顿定律适用于一切实物粒子的运动C．X光的衍射实验证实物质波的假设是正确的D．光子和实物粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的3.下列理解正确的是A．氢原子的电子运行轨道实质上是电子出现概率大的地方B．我们能用确定的坐标描述电子在原子中的位置C．在微观领域，不可能同时准确第知道粒子的位置和动量D．由于微观粒子的轨迹无法描述，所以微观粒子运动规律是无法认识的4.法国物理学家__________首先提出了物质波，物质波是___________5.质量5t的汽车，当它以20m/s的速度运动时，其德布罗意波长为_________.【能力技巧训练】6.电视机中电子的加速电压为20000v，求电子击中荧光屏的德布罗意波长是多少？7.一个质子的动能是9.1ev，如果一个电子的德布罗意波长和该质子的德布罗意波长相等，求该电子的动能？【探究创新训练】8.质量为10g的子弹以300m/s的速度在空中飞行，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？此过程中子弹的波动性是否表现在子弹的上下或左右颤动前进中，为什么？第二十章光的波动性第二十一章量子论初步检测题一、选择题1. 薄膜干涉条纹产生的原因是（）A．薄膜内的反射光线和折射光线相互叠加B．同一束光线经薄膜前后两表面反射后相互叠加C．入射光线和从薄膜反射回来的光线叠加D．明条纹是波峰和波峰叠加而成，暗条纹是波谷与波谷叠加而成2．关于衍射下列说法正确的是（）A．衍射花样的明暗条纹是光干涉的结果B．双缝干涉中也存在光的衍射现象C．影的存在是一个与衍射现象相矛盾的客观实际D．一切波都可以产生衍射3．一束平行光，通过双缝后，在屏上得到明暗相间的条纹，则（）A. 相邻明条纹和暗条纹的间距不等B．将双缝中某一缝挡住，屏上条纹将消失而出现一条亮线C．将双缝中某一缝挡住，屏上出现间距不等的明暗条纹D．将双缝中某一缝挡住，则屏上的条纹与原来一样，只是亮度减半4．一种电磁波入射到半径为1m的孔上，可发生明显衍射现象，这种波属于电磁波谱的区域是A． 射线 B. 可见光（）C. 无线电波 D. 紫外线5．将两个偏振片紧靠在一起，放在一盏灯的前面，眼睛通过偏振片看到的光很弱。
如果将其中一个偏振片旋转1800，在旋转过程中会观察到（）A. 灯光逐渐增强，然后又逐渐减弱B．灯光逐渐增强，然后又逐渐减弱到零C．灯光逐渐增强，没有减弱现象D ．灯光逐渐增强，再减弱，然后又增强到最亮6．对于激光的认识，下列说法正确的是 （ ） A ．普通光源发出的光都是激光B ．激光是自然界普遍存在的一种光C ．激光是一种人工产生的相干光D ．激光已经深入到我们生活的各个方面7．下面说法正确的是 （ ） A ．光子射到金属表面时，可能有电子发出 B ．光子射到金属表面时，一定有电子发出 C ．电子轰击金属表面，可能有光子发出 D ．电子轰击金属表面，一定有光子发出8．氢原子核外一个电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的现象是 （ ） A ．发出光子，电子动能减少，原子势能增加 B ．发出光子，电子动能增加，原子势能减少 C ．吸收光子，电子动能减少，原子势能增加D ．吸收光子，电子动能增加，原子势能减少9．关于光电效应，下列说法正确的是 （ ） A ．动能最大的光电子的动能与入射光的频率成正比 B ．光电子的动能越大，光电子形成的电流越大 C ．光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率D ．用频率为1γ的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率为2γ的红光照射时一定不能发生光电效应10．关于电磁波的应用，下列说法正确的是 （ ） A ．医院里常用X 射线对手术室进行消毒 B ．工业上利用γ射线检查金属内部有无沙眼 C ．利用红外线遥感技术在卫星上监测森林火情 D ．利用紫外线烘干谷物11. 已知氢原子的基态能量为－13.6ev ，当一群处于量子数n ＝3的激发态的氢原子发生跃迁时，可能辐射光子的能量为 （ ） A. 1.5ev B. 12.09evC. 1.89ev,12.09evD. 1.89ev,10.2ev,12.09ev12．如红光在水中的波长与绿光在真空中的波长相等，水对红光的折射率为4/3，则红光与绿光的频率之比是 （ ） A ．3/4 B.4/3 C ．大于1 D.无法确定二．填空题13．功率为40W 的普通灯泡正常发光时有5％的电能转化为可见光能，则一秒内释放的可见光的光子数约为_________个（取一位有效数字）14．地面附近一颗质量为m的人造卫星，其德布罗意波长为_________;一个处于基态的氢原子核外电子的德布罗意波长为____________。