巩固练习 量子光的粒子性

1、【巩固练习】 一、选择题 1（2016春 武汉校级月考）关于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是（ ） A一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关 B黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射 C带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍 D黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 v，金属用单色光照射某种金属表面发生光电效应。已知单色光的频率为东城区检测)2、(2015 WEk，下列关于它们之间关系的表达式正确，普朗克常数为的逸出功为，光电子的最大初动能为k的是（ ） E?hv?WE?hv?W B. A. k

2、kW?E?hvW?E?hv C. C. kk 3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?m=2.90T与辐射源的绝对温度T的最强的热辐射的波长为的关系近似为m根据热辐射理论，m3 m·K ×10 （1）老鼠发出最强的热辐射的波长为（ ） 5648 m ×10 D9.7C1.16×10 m A 7.8×10 m B9.4×10 m （2）老鼠发出的最强的热辐射属于（ ） A可见光波段 B紫外波段 C红外波段 D

3、X射线波段 ?，若的介质中波长为，发出的激光在折射率为n4（能量量子化计算）一激光器发光功率为P在真空中速度为c，普朗克常量为h，则下列叙述正确的是（ ） ? 该激光在真空中的波长为n A c 该波的频率为 B ?Ptn C该激光器在t s内辐射的能量子数为 hc?Pt t s内辐射的能量子数为该激光器在 D hc ） 黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（5 A随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加 B随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加 C随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 6（光子说和光电效应方程）用两束频率相同、强度不

4、同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，均能产生光电效应，那么（ ） A两束光的光子能量相同 B两种情况下逸出的光电子个数相同 C两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同 D两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同 7（光的粒子性）激光的主要特点之一是它的瞬时功率很大，设P表示激光功率，A表示激光波长，则激光器每秒射出的光子数（ ） ?chPPP?hcP C A B D ?chhc ）8（光电效应规律的理解）关于光电效应的规律，下列说法中正确的是（ A只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生 光电子的最大初动能跟入射光强度成正比 B7 s 发生光电效应的反应时间一般都大于10 C D

5、发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数目与入射光强度成正比 （逸出功的理解）某金属的逸出功为92.3 eV，这意味着（ ） 2.3 eV A这种金属内部的电子克服原子核引力做的功即可脱离表面 的功即可脱离表面这种金属表层的电子克服原子核引力做 B2.3 eV2.3 eV C 要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必须大于 2.3 eV 这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于 D 用绿光照射一光电管，产生了光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，下列10 ） 做法可取的是（ 改用紫光照 增大光电管上的加速电压C 增大绿光的强度 改用红光照射A B

6、D 射 ?，则这种某种单色光的频率为11，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek金属的逸出功和极限频率分别是（ ） EE?kkE?hhE?，A B， kkhhEE?kkEhh?E? ， C D， kkhh 12在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能巨与入射光的频率v的关系如图所示，由实验图线可求出（ ） 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 13、(2015 江山市模拟)如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为的光照射到阴极K上时，0电路中有光电流，则下列说法不正确的是（ ） A 换用波长

7、为（）的光照射阴极K，电路中一定没有光电流 011B 换用波长为（）的光照射阴极K，电路中一定有光电流 022C 当增大电路中电源的电压时，电路中的光电流一定增大 D 当将电源极性反接时，电路中一定没有光电流产生 ?的光子打在光电池个频率为硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能若有N14极板上，这些光子的总能量为（h为普朗克常量）（ ） 1?Nh 2Nh D BC ÷ Nh Ah 2 二、填空题 15、(2015 扬州开学考试)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，（直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5）。由图可知普朗克常量

8、为_Js（保留两位有效数字） 三、解答题 ?能量子的值为多大？m处，它对应的是何种辐射16人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道1710所发射的每×10 W一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.011l是多少？其中含有的793.4 nm，10问每列光脉冲的长度 s，波长为为个光脉冲持续的时间t1.0× 是多少？光子数n 和阴极A的金属铯制成，光电管阳极2016 泰州三模）一光电管的阴极K用截止频率为18. （电子电，产生了光电流已知普朗克常量为hU用波长为的单

9、色光射向阴极，K之间的正向电压为 求：，真空中的光速为c荷量为e W金属铯的逸出功； E光电子到达阳极的最大动能K ?=589 已知光源发出的是波长为的点光源照射离光源r =3m处的一块金属薄片，=1W19用功率P0 nm的单色光，试计算：2 内打到金属1 cm面积上的光子数1 （）1 s 10则金属表面上每个原子平均需隔多长时间才能接收到， m若取该金属原子半径）r=0.5×10 （21 一个光子？ 的并且形成1mA从电子枪射出的电子在在彩色电视机的显像管中，2万伏的高压下被加速，20平均电流电子束的强弱受图像信控制，并按一定的规律在荧光屏扫描，形成电视画面电视机以每 25张画面的

10、速率进行扫描，由于画面更换迅速和视觉暂留，我们便看到了活动的景象秒显现 ）电子以多大的动能轰击荧光屏？1 （ ）平均每幅画面有多少个电子打在屏上？ （2 ）如果轰击屏的能量全部被屏吸收并转化为光能，平均每幅画面射出多少个光子？（以绿光3 （ 3414? s·为平均频率进行计算普朗克常量 Hzh=6.63×10） J×=5.510）解释下列现象：有时在电视屏幕的画面上看到行进中的小汽车，但其轮子却是静止不转的，4 （ 甚至倒转，这是为什么？ 【答案与解析】一、选择题 1.【答案】A 【解析】A、一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关；但黑体

11、辐射电磁波的情况只与温度有关；故A错误； B、黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射，故B正确； C、根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍，故C正确； D、根据量子化的理论，黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D正确； 本题选错误的，故选：A 2【答案】A 3【答案】（1）B （2）C ?3m?K2.90?10?6?m10?9.4? 【解析】 m(273?37)K4【答案】A、C cccmv?nn?v?【解析】由对；频率，故在真空中波长A知在介质中速度 真?nvcvc?hh?内辐射的能t s，故在内

12、辐射能量E=Pt，每个能量子能量，故B错；在t s ?nn?PtnE? 错，故C对，D量子数为 ?hc5【答案】A、C、D 【解析】由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A、C、D正确，B错误 6【答案】A、C ?h?W知两束光的光子能量相同，照射金属得到的光电子的最大初动和【解析】由E=hk能相同，故A、C正确由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，故B错 7【答案】A ?PPEc?h? 故每秒射出光子数为每秒转化为光的能量【解析】E=P，每个光子能量， c?hch ?8【答案】D c?h?h=h【解析

13、】由错由E知，当入射光波长小于极限波长时，发生光电效应，故Ak ?W知，最大初动能由入射光频率决定，与光强度无关，故B错发生光电效应的时间一般不超过109 s，故C错 9【答案】B 【解析】逸出功指原子的外层电子脱离原子核克服引力所做的功 10【答案】D 12?mv?hW?，在逸出功一定时，只有增大光的频率，才能【解析】由爱因斯坦光电效应方程 2增加最大初动能，与光的强度无关，故D项正确 A 【答案】11?EEhW?kk?，W=h则【解析】由光电效应方程E=h得WW=h，E，而ckk chhh故A正确 12【答案】A、B、C ?，即图线横轴的截距在数值上=可知，当E=0【提示】依据光电效应方程

14、E=h时，WckkE?k?k?tan可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量根等于金属的极限频率图线的斜率 ?0?，所以W=h=h=W，而tan据图象，假设图线的延长线与E轴的交点为C，其截距为W，有tank即图象中纵轴的截距在数值上等于金属的逸出功 13、【答案】ACD K时，的光照射阴极K时，电路中有光电流，知波长为【答案】A、用波长为的光照射阴极00?)(?K时，由于频率变小，不一定发生光电效应，的光照射阴极发生了光电效应换用波长为011电路中不一定有光电流，故A错误； ?)(?K时，频率变大，一定能发生光电效应，换用波长为B、电路中一定有光电的光照射阴极022流，故B正确； C、增加电路中

15、电源的路端电压，当达到饱和电流，不再增大，故C错误； D、将电路中电源的极性反接，光电子做减速运动，还可能到达阳极，所以还可能有光电流故D错误。 本题选择错误的，故选：ACD 14【答案】C ?枷（h为普朗克常量）【解析】据光子说可知：光子能量与频率有关，一个光子能量为E=h，N?，所以C正确个光子的能量为Nh 二、填空题 ?3410?h?6.5 、【答案】1514?W?h?EHz105.5?时，最大初动能【解析】根据光电效应方程得：，当入射光的频率为0Km14eV0.50Hz?104.27； 为时，光电子的最大初动能为，当入射光的频率为14?1914h?5.5?10?W?0.5?1.6?10

16、h?4.27?10?W?0 则：，00?3410?h?6.5 联立两式解得：34?10h?6.5? 故答案为： 三、解答题 16【答案】见解析。 ，因此人体是对应红750 nm，即红光波长约为750 am370【解析】可见光的波长的大致范围是?348c?10?6.63?103.022?2.12?10hhJEJ?外辐射其对应的能量子 6?10940?17【答案】见解析。 l和c分别表示光脉冲的持续时间、长度和光在真空中的传播速度，由题意可知t、 【解析】以l?c?t ， 以P和E表示红宝石激光器发射的功率和光脉冲的能量，则有E=Pt c?，因此就得到每个红宝石激光光子的能量以表示红宝石激光的波长

17、和频率，则有和 ?hc?h ?P?Et?n? 由式就得到该列光脉冲含有的光子数 ?chh3ln=4.0 将数据代入式，就得到该列光脉冲的长度、含有的光子数分别为 m=3.0mm=3.0×10、 17个 ×10?h；为 【答案】金属铯的逸出功W18.c?hh?eU? 光电子到达阳极的最大动能为 ?h?W【解析】金属铯的逸出功 c?h?E?h，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能 km?EeU?E? ，根据动能定理得，kmkc?h?eU?hE?eU?E 解得光电子到达阳极的最大动能 kmk? 19【答案】见解析。Pt0?E m1）离光源r=3 处的金属板每1 s内单位面积上接

18、收的光的能量为【解析】（ 2?r41?1?3216222?8.8?10J / m?5.5?10eV / mJ / m?面积上的1 cm，所以1 s内传到金属板 24?3.14?312 eV又因为这种单色光一个光子的能量E=ES=5.5×10光能0?348hc?10?36.63?1019?2?J?h10?J?3.377'E?1 cm所以1 s内打到金属板即，E=2.11 eV，0 07?10?5.8912E10?5.5120?n 个10个=2.61面积上的光子数× E'2.110 这是一个十分庞大的数字，可见，即使在光强相当弱的情况下，辐射到板面上的光子数仍然较多，因此，粒子性在通常情况下不能明显地表现出来 2?r?S （ 2）