专题171能量量子化

2017年高中物理选修3-5全国名校名卷试题分章节汇编〔第01期〉17.1能量量子化一、单选题1某激光器能发射波长为久的激光，发射功率为P,c表示光速，h表示普朗克常量，则激光器每秒发射的能量子数为（)A.PCh九hcB.九C.必he九eD.hp【答案】C【解析】每个光子的能量为：E=hY=h专，设每秒（t=1s）激光器发出的光子数是n,贝y：Pt=nE，九c 九P即：P=nh，得：n=；故C正确，ABD错误；故选C.人 he2．下列宏观概念是“量子化”的是（ ）物体的质量B.木棒的长度C.花生米的粒数D.物体的动能【答案】C【解析】粒数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．其它三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的.故只有C正确；故选C.点睛：量子化在高中要求较低，只需明确量子化的定义，知道“量子化“指其物理量的数值会是一些特定的数值即可.3.历史上很多物理学家对物理学的发展做出了重要的贡献，下面有关描述符合物理学史实的是麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在，开创了现代通信技术爱因斯坦创立了狭义相对论，颠覆了人类固有的时空观查德威克发现了电子，揭开了人类探究原子结构的序幕德布罗意提出能量子假说，一举解决了经典理论在黑体辐射上遇到的困难【答案】B【解析】赫兹用实验证实了电磁浓的存在，开创了现代通信技术，选项A错误；爱因昕坦创立了技义相对论』颠覆了人类固有的时空观』S^BIE确」汤姆孙发现了电子』揭开了人类採究惊子结构的房墓，选项€错误庁普朗克提出能量子假说，一举解决了经典理论在黑体辐射上遇到的困难，选项D错误，故选B・

D【答案】B【解折】黑体辐射的强度与温度有关』温度越高』黑体辐射的强度越大.随着温度的升高』黑体辐射强度的极大值向波长较矩的方向移动.故R正确，止匚。错误.故选R-点睛：解决本题的关键知道黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．5．关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图正确的是（）液长■?if£液长■?if£B强度B强度强度儿X)C强度儿X)C72(>7'i)D72(>7'i)D强度答案】B【解析】根据黑体辐射的实验规律：随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，故图线不会有交点，选项C、D错误。另一方面，辐射强度的极大值会向波长较短方向移动，选项A错误，B正确。6.（2006•全国卷1）红光和紫光相比 （ ）红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大红光光予的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小答案】B

解析】红光与紫光相比，红光波长较长、频率较低、光子能量较低、在同种介质中传播速度较快，正确答案为B。思路分析：此题只需比较红光和紫光的区别就行。试题点评：考查光的波长，频率的比较7．牛7．关于黑体辐射的强度与波长的关系，如图正确的是()卡强度答案】B答案】B【解析】根拐黑体辐射的实验规律:随温度升高，各种波长的辐射强度都有増加■故图线不会有交点•选项CD错晁另一方面辐射强度的按大值会向滅长较矩方向移动泄项A错误选页B正确。故选BL【点睛】解决本题的关键知道黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．8．能正确解释黑体辐射实验规律的是( )能量的连续经典理论普朗克提出的能量量子化理论牛顿提出的能量微粒说以上说法均不正确【答案】B【解析】黑体辐射实验规律：黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，即能量量子化理论.故B正确，A、C、D错误；故选B.【点睛】考查黑体辐射实验规律的应用，理解经典理论与能量微粒说的内容，注意黑体辐射与热辐射的区别．9.现有a、b、c三束单色光，其波长关系为人〉久b＞人，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定a光束照射时，不能发生光电效应c光束照射时，不能发生光电效应a光束照射时，释放出的光电子数目最多c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小【答案】A【解析】某种A属的极限滋长是不变的由光电效应的实殓规律可知，只有波长小于极限浓长的光服射才会发生光电效应•再根据三种光的波长关系判断光电效应的产生o某种A属的极限澱长是不变的，由光电效应的实齡规律可知，只有'坡长小于极限渕长的光照射才会发生光电效应，故若b光照射恰能发生光电效应则亠光照射不能发生光电效应。A正确，错。c光的浪长小于b光的波长，所洪一定能左生光电效应理错。且由丫二凶可知，匸光频率高，由爱因昕坦光电效应方程Ek=hv(D可知释放的光电子最大初动能犬，D错。故答案选A.考点：本题考查光电效应的发生条件：只有光的频率大于等于金属的极限频率时才能产生光电效应，还要清楚频率、波长之间的关系： 。点评：解决此类问题只要掌握住发生光电效应的条件是照射光的波长小于极限波长，光电效应是瞬时发生的，一个光子只能激发出一个光电子。【斛■视频10．能正确解释黑体辐射实验规律的是( )能量的连续经典理论普朗克提出的能量量子化理论以上两种理论体系任何一种都能解释牛顿提出的能量微粒说【答案】B【解析】根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B正确.11．下列电磁波光子能量最强的是（）A.紫外线B.X射线C.可见光D.红外线答案】B【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£=hu最强，所以B正确；ACD错误。12．下列说法正确的是（ ）黑体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关235U的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短0射线是原子的核外电子电离后形成的电子流在a、0、丫这三种射线中，丫射线的穿透能力最强，a射线的电离能力最强答案】D【解析】黑体辐射电磁波的情况与温度有关』与材斜的种类及表面状况无关,错误；半衰朗与元素的物理状态无关』随地球环境的娈化』半衰期不变，B答案】D【解析】黑体辐射电磁波的情况与温度有关』与材斜的种类及表面状况无关,错误；半衰朗与元素的物理状态无关』随地球环境的娈化』半衰期不变，B错误」P射线产生的过程是；原子核内的一个中子变为质子同时释檢一个电子，C错误匚在條队丫这三种射践中，曲擦的穿透能力最强「a射绒的电离能力最强，D正确•*AB.｛丿13*AB.｛丿13．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（）辐射强度辐射强度DJ.c.n答案】A辐射强度DJ.c.n答案】A辐射强度辐射强度【解析】黑体辐射的研究表明，随着温度的升高，辐射的强度最大值向波长小的方向移动，故选项A正确。考点：黑体辐射。14．下列说法不正确的是（）普朗克提出能量是分立的，能量量子化的观点汤姆孙发现电子，并测出电子的电荷量卢瑟福通过总结«粒子散射实验，提出原子的核式结构模型爱因斯坦给出了物体的能量与它的质量的关系：E二me2【答案】B【解析】普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，即能量量子化理论，A正确；密立根测出了电子的电荷量，B错误；卢瑟福通过总结Q粒子散射实验，提出原子的核式结构模型，C正确；爱因斯坦给出了物体的能量与它的质量的关系：E=me2，D正确.15．下列叙述正确的是（）普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元康普顿效应表明光子具有能量牛顿运动定律至适用于宏观低速物体，动量守恒定律只能适用于微观高速物体的碰撞汤姆逊通过a粒子散射实验，提出了原子具有核式结构【答案】A【解析】普朗克可入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实殓符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元」选项A正關康普顿敕应表明光子具有粒子性选顷B错误.牛顿运动定律只适用于宏观低速枷札而动量守恒定律也是经典物理的內容，也只适用于宏观低速的物体；故C错误；卢瑟福通过口粒子散射实验，提出了原子具有垓式结构，选项D错误；故选止光子的能量与其（ ）A.频率成正比B.波长成正比C.速度成正比D.速度平方成正比【答案】A【解析】根据E=hY可知，光子的能量与频率成正比，故选A.下列说法正确的是（ ）随着温度的升高，黑体辐射各种波长的强度都有所减小放射性元素有半衰期，半衰期不会随温度的升高而发生改变，但对某个特定的原子核，我们并不会知道它何时将发生衰变Y射线一般伴随着a或卩衰变产生，在a、卩、y这三种射线中，a射线的穿透能力最强，y射线电离能力最强一重原子核衰变成a粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定小于原来重核的结合能，且衰变过程一定伴随质量亏损【答案】B【解析】随着温度的降低，黑体辐射各种波长的强度都有所减小，选项A错误；放射性元素有半衰期，半衰期不会随温度的升高而发生改变，但对某个特定的原子核，我们并不会知道它何时将发生衰变，选项B正确；Y射线一般伴随着a或卩衰变产生，在a、卩、y这三种射线中，a射线的穿透能力最弱，y射线电离能力最弱，选项C错误；一重原子核衰变成a粒子和另一原子核，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能,故D错误．故选B.二、多项选择题1用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA。移动变阻器的触点c,当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0,则（）光电管阴极的逸出功为1.8eV电键k断开后，没有电流流过电流表G光电子的最大初动能为0.7eV改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小【答案】AC【解析】该装蚤所加的电圧対反向电压，发现当电压表的示数犬于或竽于丄7¥时』电流表示数为0?知道光电子点的最大初动能为也7叽根据光电效应方程Wfl=1.8eV.故AC1ES-电键思断开后‘用光子能量为2-5eV的光照射到光电管上时炭生了光电效应，有光电子逸出，则有电流凌过电浇表.故B错误.改用能量为1占祇T的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流•故D错误.故选AC.2．下列说法正确的是（）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波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【答案】AD【解析】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。考点：原子核衰变及半衰期、衰变速度；光电效应【名师点睛】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，玻尔原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率。3．下列关于光的说法中正确的是( )在真空中红光波长比紫光波长短红光光子能量比紫光光子能量小红光和紫光相遇时产生干涉现象红光照射某金属时有电子向外发射，紫光照射该金属时一定也有电子向外发射【答案】BD【解析】本题应皇握红光与紫光頁空中波长关系、光子能量公式£=购、产生干涉的条件：两束光的频率相等；产生光电效应的条件是入射光的频率犬于金属的极限频率.光的颜色是由光的频率抉定的」红光频率小于紫光频率各种色光在真空中的传播速度都为^-00xl0»m/s;IE光的传播规律兑冷所以.人A错误；只有频率相同的两束光才能发生干涉现象，C错俣；抿光子说£=知得耳辱,B正确；由光电效应实殓规律，红光照射某金属发生光电效应时「因咚讥,所以紫光照射该金属一定能左生光电效应，D正确.4．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是()图甲：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，而质子和中子由更小的微粒组成图乙：卢瑟福通过分析a粒子散射实验结果，发现了质子和中子图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的图丁：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【答案】ACD【解析】图甲：原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成，而质子和中子由更小的微粒组成，选项A正确；图乙：卢瑟福通过分析a粒子散射实验结果，确定了原子的核式结构理论，选项B错误；图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，选项C正确；图丁：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，选项D正确；故选ACD.5．下列说法正确的是天然放射现象说明原子核具有复杂的结构一般材料的物体和黑体，辐射电磁波的情况都只与温度有关卢瑟福的a粒子散射实验解释了原子光谱的线状特征用a粒子、质子、中子甚至卩光子去轰击一些原子核，可以研究原子核的结构【答案】AD【解析】天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，A正确；一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，故B错误;卢瑟福根据a粒子散射实验提出原子核式结构学说，但不能解释原子光谱分立特征，C错误；用a粒子、质子、中子甚至卩光子去轰击一些原子核，可以研究原子核的结构，D正确.6．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，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长的关系图象，则下列说法正确的是A.T1>T2B.T1<T2温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越长温度越高，辐射强度的极大值就越大【答案】AD【解析】AB.不同温度的物体向外辐射的电磁滨的波长范围是不相同的」温度越高向外辐射的能量中频率小的液越昜［所以.ZL>72.故曲正确，占错误：C.向外辐射强度最大的电磁-波的液长随温度升高而减小，故c■错误；D由團可知，随温度的升高，相同泯长的光辐射强度都会増加孑同时最大辐射强度向左侧移动，即向液长较短的方向移动，故D正环故选AP,7．物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上，下列说法正确的是（）天然放射现象说明原子核内部是有结构的电子的发现使人认识到原子具有核式结构玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了能量量子化【答案】AD【解析】放射线是从原子核发出，所以天然放射现象说明原子核内部是有结构的，故A正确；电子的发现使人认识到原子具有复杂的结构，B错误；玻尔建立了量子理论，只成功解释了氢原子发光现象，C错误；普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了能量量子化，D正确。

三、非选择题1.图甲为观测光电效应的实验装置示意图，已知实验中测得某种金属的遏止电压U与入射频率丫之间的关系如C；如果实验中入射光的频，该金属的逸出功W=0（已知电子的电荷量为e）。图乙所示，则根据图像可知，普朗克常量h=【解析】由图象可亂.当遏止电压为舉时』最夭初动能为零』则人射进的能量等于逸出功，所以兀二配^二它4」如果实验中入射光的频率为旳则产生的光电子的最大初动能Ek=率为为2（丫，该金属的逸出功W=0（已知电子的电荷量为e）。图乙所示，则根据图像可知，普朗克常量h=【解析】由图象可亂.当遏止电压为舉时』最夭初动能为零』则人射进的能量等于逸出功，所以兀二配^二它4」如果实验中入射光的频率为旳则产生的光电子的最大初动能Ek=率为为2（丫2J1）'、eU、i【答案】h二.v1:柯-知團线的斜率eY 2 1m>,根据光电敷应方程略卡一％=昭—哲=m>,根据光电敷应方程略卡一％=昭—哲=乃―地）・考点：考查了光电效应方程【名师点睛】解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道遏止电压与最大初动能之间的关系.本题考察知识点简单，但是学生在学习中要牢记公式以及物理量之间的关系，同时注意计算的准确性.2.人体表面辐射本领的最大值落在波长为940gm处，它对应的是何种辐射？能量子的值为多大？【答案】对应的是红外辐射，能量子值为2.12X10-22J.【解析】查表可得波长为940gm的辐射为红外辐射，其能量子的值为：c 3v1088=hv=h=6.626X10-34X- J=2.12x10-22J.九 940x10-6点睛：本题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题的关键，注意计算过程单位的同一．3•爱因斯坦的相对论提出，物体的能量和质量之间存在一个定量关系：E=mc2，其中c为光在真空中的速度c=3x108m/s，电子的质量为m=9.1x10-3ikg,其中普朗克常量为h=6.63x10-34js；计算频率为v=5x1014Hz光子具有的动量是多少？若一电子的动量与该光子相同，该电子的运动速度是多少？该电子物质波的波长入e是多少？【答案】p=L1x10"炯，e/s；ve=1.2x103m/s；九e=6.0x10-7m

【解析】根据光子说，光子的能量E=hv=mc【解析】根据光子说，光子的能量E=hv=mc2，故得动量3xLOe设电子质量为me，速度为ve，动量为pe，则Pe=meve依题意pe=pTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"PeP1.1xW27’ …;%=—=一= m/s=1.2x10则电子的速度大小为：设电子物质波的波长为： 。静止的钍(Th)核发生卩衰变时放出一个卩粒子而变成一个镤(Pa)核，同时产生了一个能量为£的中微子。已知真空中光速为C,普朗克常量为h。求：①该中微子的频率； ②衰变后卩粒子和镤核的合动量的大小。【答案】① ②【解析】①根据得②设粒子和镤核的合动量为P］，中微子的动量P2，根据动量守恒P+P=012所以粒子和镤核的合动量大小为用功率P0=1W的光源，照射离光源3m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长为589nm的单色光,求：1s内打到金属1m2面积上的光子数。【答案】n［尹个【解析】离光瀬处的金属板每1,内单位面积上接受的光能为誓=磊訂加盘V=a1旷号何？・£=5•騎k ・用所以■单位时间内打到金属板上单位面积的光子数为11石乱0所以■单位时间内打到金属板上单位面积的光子数为11石乱0光子具有能量，也具有动量。光照射到物体表面时，会对物体产生压强，这就是“光压”。光压的产生机理如同气体压强：大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力，器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强。设太阳光每个光子