5.4初识光量子与量子世界 同步练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
5.4初识光量子与量子世界
同步练习（解析版）
1．下列叙述中正确的是（
）
A．随着温度的升高，辐射强度的极大值向频率较低的方向移动
B．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则电子的轨道半径越小，能量越小
C．γ射线是高速电子流，能穿越几毫米厚的铝板
D．光电效应和康普顿效应显示了光的粒子性
2．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的(　　)
A．物体的质量
B．物体的动量
C．导体中的电流
D．东北虎的个数
3．在物理学建立与发展的过程中，有许多科学家做出了理论与实验贡献。关于这些贡献，下列说法正确的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律，并通过扭秤实验测量了引力常量
B．安培提出了分子电流假说，研究了安培力的大小与方向
C．法拉第发现了磁生电的现象，提出了法拉第电磁感应定律
D．爱因斯坦在物理学中最早引入能量子，破除了“能量连续变化”的传统观念
4．下列说法正确的是(
)
A．半衰期是指放射性元素的原子核内的核子有半数发生变化所需的时间
B．在光电效应的实验中，入射光的强度增大，光电子的最大初动能也增大
C．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假设
D．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子动能增大，总能量增大
5．下列说法正确的是（）
A．波尔理论认为电子的轨道是量子化的，电子在这些轨道上绕核转动时由于有加速度会不断向外辐射出电磁波
B．光电效应揭示了光的粒子性，光电效应表明光子具有能量和动量
C．裂变产生的中子速度很大，于是要通过镉棒将快中子变成慢中子，链式反应才能进行
D．黑体辐射中电磁波的辐射强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料以及表面积无关
6．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是(
)
A．温度
B．材料
C．表面状况
D．以上都正确
7．下列关于近代物理知识的说法中正确的是
A．射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
B．戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，从而证实了实物粒子的波动性
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在的原子核
8．下列关于热辐射和黑体辐射的说法不正确的是（　　）
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的强度与温度无关
C．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
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
9．下列说法正确的是（
）
A．光子没有质量，所以光子虽然具有能量，但没有动量
B．玻尔认为，原子中电子的轨道是量子化的，能量也是量子化的
C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会缩短放射性元素的半衰期
D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象称为质量亏损
10．爱因斯坦提出“光子说”并成功解释了光电效应现象，关于光子的能量下列说法正确的是
A．与其波长成正比
B．与其频率成正比
C．与其速度成正比
D．与其速度平放成正比
11．图甲和图乙所示的是a、b两束单色光分别用同一单缝装置进行实验，在距装置恒定距离的屏上得到的图样，图甲是a光照射时形成的图样，图乙是b光照射时形成的图样。下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙图样是a、b两单色光的干涉图样
B．b光光子的能量较小
C．在水中a光的传播速度较大
D．若b光照射某金属有光电子逸出，则a光照射该金属也有光电子逸出
12．下列说法正确的是（
）
A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关
B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体看上去一定是黑的
C．在黑体辐射的实验规律图中，一定温度下，黑体辐射强度有一个极大值
D．在黑体辐射的实验规律图中，温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动
13．波粒二象性是微观粒子的基本特征，以下说法正确的有（　　）
A．光电效应现象揭示了光的波动性
B．热中子束射到晶体上产生衍射图样，说明中子具有波动性
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．动量相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
14．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
>T2
B．T1C．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越长
D．温度越高，辐射强度的极大值就越大
15．下列说法正确的有（　　）
A．α射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住
B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估测核半径、确定核电荷量
16．如图所示，在平静水面下的一个点光源S分别发出单色光a、b，照射到水面上形成光斑；其中a单色光照射形成的光斑比b单色光形成的光斑大．则下面说法正确的是（
）
A．水对a光的临界角比b光的大
B．a光光子的能量比b光的大
C．a光光子的动量比b光的小
D．a光照射某金属能发射出光电子，则b光照射该金属也一定能发射出光电子
17．有一真空中波长为6×10﹣7m的单色光，普朗克常量为6.63×10﹣34J s求此:
(1)单色光的频率；
(2)单色光的的1个光子的能量．
18．红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，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，所发射的每个光脉冲持续的时间为，波长为793.4nm．已知光速，问每列光脉冲的长度是多少？其中含有的光子数n是多少？
19．在一杯开水中放入一支温度计，可以看到开水的温度是逐渐降低的。根据能量量子化理论，开水的能量是一份一份向外辐射的，为什么它的温度不是一段一段地降低呢？
参考答案
1．D
【详解】
A．黑体辐射规律：温度越高，波长越短，辐射强度越强，即辐射强度的极大值向波长小、频率大的方向移动，A错误；
B．在氢原子中，量子数n越大，轨道半径越大，原子的能量越大，B错误；
C．射线是光子，射线是高速电子流，C错误；
D．光电效应和康普顿效应显示了光的粒子性，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．物体的质量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故A错误；
B．物体的动量的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故B错误；
C．导体中的电流的数值可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故C错误；
D．东北虎的个数的数值的数量只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】
A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许通过扭秤实验测量了引力常量，选项A错误；
B．安培提出了分子电流假说，研究了安培力的大小与方向，选项B正确；
C．法拉第发现了“磁生电”的现象，纽曼和韦伯归纳出法拉第电磁感应定律，故C错误；
D．普朗克在物理学中最早引入能量子，破除了“能量连续变化”的传统观念，选项D错误。
故选B。
4．C
【解析】
放射性元素的半衰期是有一半该元素的原子核发生衰变所用的时间．放射性元素的原子核内的核子并不都要发生变化，故A错误．在光电效应的实验中，入射光的频率增大，光电子的最大初动能也增大，B错误；普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假设，选项C正确；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，原子的能级降低，氢原子的电势能减小，核外电子动能增大，总能量减小，选项D错误；故选C.
5．D
【解析】
波尔理论认为，原子中的电子在某些不连续的特定轨道上绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射，故A错误；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量，故B错误；核反应堆中，镉棒的作用是吸收中子，以控制反应速度，故C错误；辐射强度按照波长的分布情况只随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性，与材料以及表面积无关，故D正确；故选D.
6．A
【详解】
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；但黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，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。故A正确，BCD错误。
故选A。
7．B
【解析】
射线即电子是由核内的中子变为质子同时放出电子产生的，而非核外电子电离后形成的电子流，故A错误；戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了的衍射图样，从而证实电子具有波动性，故B正确；黑体辐射的实验规律可用量子理论来解释．故C错误；贝克勒尔通过对天然放射现象的研究揭示了原子核具有复杂的结构，故D错误；故选B.
【点睛】根据射线产生原理分析；了解物理学家的事迹及相关实验原理、结论；黑体辐射的实验规律可用量子理论来解释
8．B
【详解】
A．一切物体都在辐射电磁波，A正确；
B．实际物体辐射电磁波的情况与温度、表面情况、材料都有关；黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，是实际物体的理想化模型，B错误；
C．黑体辐射的强度的极大值随温度升高向波长较短的方向移动，C正确；
D．能100%的吸收入射到其表面的各种波长的电磁波，这样的物体称为黑体，D正确；
由于选择不正确的，故选B。
9．B
【解析】
【详解】
A．光子具有能量，也具有动量，A项错误；
B．玻尔认为，原子中电子的轨道是量子化的，能量也是量子化的，B项正确；
C．元素的半衰期不会因为高温而改变，C项错误；
D．原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，D项错误。
故选B。
10．B
【解析】根据知，光子的能量与它的频率成正比，故B正确，ACD错误。故选B。
【点睛】根据判断出光子的能量与什么因素有关．
11．C
【详解】
A．由于图甲和图乙是由同一条单缝照射而形成的图样，且中央宽，故形成的图样是单缝衍射图样，故A错误；
B．由于图甲和图乙是由同一条单缝照射而形成的图样，波长越短的，中央亮条纹的宽度越小，由图可知单色光的波长较短，根据可知光的频率较高，由于光子的能量为
故光光子的能量较小，故B错误；
C．对于同一种介质来说，由于波长越大的单色光折射率越小，则有
根据可知
即在水中a光的传播速度较大，故C正确；
D．根据光电效应的产生条件可知，入射光的频率大于金属的极限频率时，发生光电效应现象，光光子的频率低，故用光照射该金属时有光电子逸出，光照射该金属时不一定有光电子逸出，故D错误；
故选C。
12．C
【详解】
A．一般物体的热辐射强度除与温度有关之外，还与材料、表面状况等因素有关，故A错误；
B．黑体可以完全吸收电磁波而不发生反射，同时自身可以有较强的辐射，所以看上去不一定是黑的，故B错误；
C．根据黑体辐射实验规律可得，一定温度下黑体辐射强度有一个极大值，故C正确；
D．根据黑体辐射实验规律可知，黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较小的方向移动，故D错误。
故选C。
13．BD
【详解】
A．光电效应揭示了光的粒子性，A错误；
B．衍射是波特有的性质，热中子束射到晶体上产生衍射图样，说明中子具有波动性，B正确；
C．黑体辐射的实验规律用能量量子化解释，C错误；
D．根据可知动量相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等，D正确。
故选BD。
14．AD
【详解】
AB．不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不相同的，温度越高向外辐射的能量中波长小的波越多，所以T1>T2.故A正确，B错误；
C．向外辐射强度最大的电磁波的波长随温度升高而减小，故C错误；
D．由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加；同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故D正确．
故选AD．
15．ACD
【详解】
A．α射线在空气中的射程只有几厘米，只要一张纸就能挡住，故A正确；
B．由
可知，动能相同的质子和电子，其动量不同，故其波长也不相同，故B错误；
C．根据黑体辐射实验的规律可知：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故C正确；
D．根据α粒子散射实验的数据可以用来确定核电荷量和估算原子核半径，故D正确。
故选ACD。
16．ACD
【解析】
a光照射的面积较大，知a光的临界角较大，故A正确．根据sinC=1/n，知水对a光的折射率比对b光的小，折射率小，频率也小，所以a光的频率比b光的小，由E=hv可知a光光子的能量比b光的小．故B错误．光子的动量：P=，可知频率小的a光光子的动量比b光的小．故C正确．a光的频率比b光的小，由光电效应的条件可知，若a光照射某金属能发射出光电子，则b光照射该金属也一定能发射出光电子．故D正确．故选ACD．
17．(1)f=5×1014Hz
(2)
E=3.3×10﹣19J
【分析】
（1）光在真空中传播速度为c=3×108m/s，而波长与频率的关系是c=λf，由此式可求得频率f．
（2）光子能量公式E=hf．
【详解】
（1）由c=λf，得
（2）1个光子的能量E=hf=6.63×10-34×5×1014J=3.3×10-19J
18．3.0mm
个
【详解】
由题意可知
．
用P和E分别表示红宝石激光器的发射功率和光脉冲的能量，则有
用和分别表示红宝石激光器发射的激光的波长和频率，则有．因此得到的每个激光光子的能量
所以该列光脉冲含有的光子数
个个
19．见解析
【详解】
开水向外辐射的每一份能量子能量很小(微观量)，而水降低1℃的能量很大（宏观量）。在宏观世界里观察不到能量量子化的效应，可以认为能量是连续的。所以，观察到的温度计的温度不是一段一段地降低的，可以认为开水的温度是连续变化的。