2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性 第1节 能量量子化 第2节 光的粒子性课时作业 新人教版选修3-5

第十七章第1节能量量子化第2节光的粒子性基础夯实一、选择题(1～5题为单选题，6、7题为多选题)1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的( D )A．木棒的长度B．物体的质量C．物体的动量D．学生的个数解析：所谓“量子化”应该是不连续的，一份一份的，故选项D正确。

2．温度较低的恒星，在天空中呈现( A )A．暗红色B．黄色C．白色D．蓝色解析：恒星的颜色是由温度决定的，温度越低，颜色越偏红，温度越高，颜色越偏蓝。

故天空中呈现暗红色，故A正确，B、C、D错误。

3．下列电磁波光子能量最强的是( B )A．紫外线B．X射线C．可见光D．红外线解析：紫外线、X射线、可见光、红外线中X射线的波长最短、频率最高，所以X射线光子的能量ε＝hν最强，所以B正确；A、C、D错误。

4．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果。

假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比( D )A．频率变大B．频率不变C．光子能量变大D．波长变长解析：运动的光子和一个静止的自由电子碰撞时，既遵守能量守恒，又遵守动量守恒。

碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子的能量减少，波长变长，频率减小，D选项正确。

5．(黑龙江绥化市肇东一中2015～2016学年高二下学期期中)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。

某种金属逸出光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率。

从图中可以确定的是( D )A．逸出功与ν有关B．E km与入射光强度成正比C．ν＜ν0时，会逸出光电子D ．图中直线的斜率与普朗克常量有关解析：金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，其大小W ＝h ν，故A 错误；根据爱因斯坦光电效应方程E km ＝h ν－W ，可知光电子的最大初动能E km 与入射光的强度无关，但入射光越强，光电流越大，只要入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，故B 错误；要有光电子逸出，则光电子的最大初动能E km ＞0，即只有入射光的频率大于金属的极限频率即ν＞ν0时才会有光电子逸出。

故C 错误；根据爱因斯坦光电效应方程E km ＝h ν－W ，可知ΔE kmΔν＝h ，故D 正确。

6．在实验室或工厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波波长的关系图象，则下列说法正确的是( AD )A ． T 1>T 2B ． T 1<T 2C ．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低D ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动解析：一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T )、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关。

实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

从题图中可看出，λ1<λ2，则T 1>T 2。

本题正确选项为A 、D 。

7．(多选)(宁波诺丁汉大学附属中学2017～2018学年度高二下学期期中)如图所示，两平行金属板A 、B 板间电压恒为U ，一束波长为λ的入射光射到金属板B 上，使B 板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W ，电子的质量为m ，电荷量为e ，已知普朗克常量为h ，真空中光速为c ，下列说法中正确的是( ABD )A ．入射光子的能量为h cλB ．到达A 板的光电子的最大动能为h cλ－W ＋eUC ．若增大两板间电压，B 板没有光电子逸出D ．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出 解析：根据E ＝h ν，而ν＝c λ，则光子的能量为h c λ，故A 正确；光电子的逸出最大动能E km ＝h cλ－W ，根据动能定理，E km ′－E km ＝eU ，则到达A 板的光电子的最大动能为h cλ－W ＋eU ，故B 正确；若减小入射光的波长，那么频率增大，一定会有光电子逸出，故D 正确；金属板的逸出功与极限频率有关，与板间电压无关，故C 错误。

二、非选择题8．有一个成语叫做“炉火纯青”，原意说的是道士炼丹时候的温度控制，温度高低主要是靠看火焰的颜色，温度低的时候，是偏红的，温度最高的时候，才呈现青色，所以炉火纯青表示温度已经足够高了。

怎样用热辐射来解释温度与颜色的关系？解析：黑体辐射与温度之间有着密切的关系，热辐射的光谱是连续光谱，辐射光谱的性质与温度有关，在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光。

但当物体被加热到500℃左右时，开始发出暗红色的可见光，随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越多，大约在1500℃时就会变成明亮的白炽光。

这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量，在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高，光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高。

因此，火焰颜色也随之而改变。

能力提升一、选择题(1～2题为单选题，3～4题为多选题)1．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要的作用。

蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。

假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm 。

根据热辐射理论，λm 与辐射源的绝对温度T 的关系近似为T λm ＝2.90×10－3m·K。

(1)老鼠发出最强的热辐射的波长为( B ) A ．7.8×10－5m B ．9.4×10－6m C ．1.16×10－4mD ．9.7×10－8m(2)老鼠发生的最强的热辐射属于( C ) A ．可见光波段 B ．紫外波段 C ．红外波段D ．X 射线波段解析：(1)老鼠的体温T ＝(273＋37)K ＝310K由题设条件λm 与T 的近似关系式：λm T ＝2.90×10－3m·K 得λm ＝2.90×10－3T ＝2.90×10－3310m≈9.4×10－6m ，B 正确。

(2)可见光的波长范围4.0×10－7～7.0×10－7m ，λm 大于此范围，所以属于红外线，C 正确。

也可根据老鼠的体温不高，不能辐射可见光进行判断。

2．(湖北宜昌市葛州坝中学2015～2016学年高二下学期期中)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示。

则可判断出( B )A ．甲光的频率大于乙光的频率B ．乙光的波长大于丙光的波长C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能解析：该题考查了光电效应问题，应根据截止电压判断频率。

由eU c ＝12mv 2＝h ν－W 可知ν丙>ν甲＝ν乙λ甲＝λ乙>λ丙，所以A 、D 错误，B 正确；由于h ν0＝W ，所以C 错误。

3．(河北冀州中学2016～2017年学高二下学期期中)如图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( AC )A ．该金属的极限频率为4.3×1014Hz B ．该金属的极限频率为5.5×1014Hz C ．该图线的斜率表示普朗克常量 D ．该金属的逸出功为0.5eV解析：由光电效应方程E km ＝h ν－W 知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4.3×1014Hz ，A 正确，B 错误；该图线的斜率为普朗克常量，C 正确；金属的逸出功W ＝h ν0＝6.63×10－34×4.3×1014/1.6×10－19eV≈1.8eV，D 错误。

4．(江西省南康中学2016～2017学年高二下学期期中)用如图所示的装置研究光电效应现象。

当用光子能量为2.75eV 的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G 的示数不为零；移动变阻器的触头c ，发现当电压表的示数大于或等于1.7V 时，电流表示数为0，则下列说法正确的是( BD )A ．光电子的最大初动能始终为1.05eVB ．光电管阴极的逸出功为1.05eVC ．当滑动触头向a 端滑动时，反向电压增大，电流增大D ．改用能量为2.5eV 的光子照射，移动变阻器的触头c ，电流表G 中也可能有电流解析：由爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0可知，同种金属的逸出功相同，所以光电子逸出后的初动能取决于获得的能量，A 错误；当电压表示数大于或等于1.7V 时，电流表无示数，说明遏止电压为1.7V ，由eU ＝12mv 2，可求得光电管的逸出功为1.05eV ，B 正确；若光的频率不变，反向电压大于遏止电压后电路中就不再有电流，C 错误；当入射光频率超过截止频率，且反向电压小于遏止电压，电路中就会有电流，D 正确。

二、非选择题5．如图所示，当电键S 断开时，用光子能量为2.5eV 的一束光照射阴极P ，发现电流表读数不为零。

合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V 时，电流表读数为零。

(1)求此时光电子的最大初动能的大小。

(2)求该阴极材料的逸出功。

答案：(1)0.6eV (2)1.9eV解析：设用光子能量为2.5eV 的光照射时，光电子的最大初动能为E k ，阴极材料逸出功能为W 0。

当反向电压达到U ＝0.60V 以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU ＝E k 由光电效应方程：E k ＝h ν－W 0 由以上二式：E k ＝0.6eV ，W 0＝1.9eV 。