5.4初识光量子与量子基础巩固（word版含答案）

5.4初识光量子与量子基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
1．人类在探索自然规律的进程中总结了许多科学方法，如分析归纳法、演绎法、等效替代法、控制变量法、理想实验法等。在下列研究中，运用理想实验法进行研究的是（　　）
A．牛顿发现了万有引力定律
B．伽利略得出力不是维持物体运动的原因
C．爱因斯坦提出相对论
D．普朗克提出量子论
2．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　）
A．黑体是黑色的，且其自身辐射电磁波
B．黑体辐射电磁波的强度与材料的种类及表面状况有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关
D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体
3．关于近代物理知识，下列说法正确的是
A．放射性元素的半衰期随温度升高而减小
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C．在黑体辐射中，随着温度的升高，辐射强度的极大值向频率较大的方向移动
D．原子核的结合能越大，原子核越稳定
4．由于内部发生激烈的热核聚变，太阳每时都在向各个方向产生电磁辐射，若忽略大气的影响，在地球上垂直于太阳光的每平方米的截面上，每秒钟接收到的这种电磁辐射的总能量约为1.4×103J。已知：日地间的距离R=1.5×1011m，普朗克常量h=6.6×10﹣34J s。假如把这种电磁辐射均看成由波长为0.55μm的光子组成的，那么，由此估算太阳每秒钟向外辐射的光子总数的数量级约为（　　）
A．1045 B．1041 C．1035 D．1030
5．实际物体是具有多重属性的，但是，当针对某种目的，从某种角度对某一物体进行研究时，有许多对研究问题没有直接关系的属性和作用却可以忽略不计。物理学上为了便于研究而建立的一种高度抽象的理想客体就是理想模型。下列不属于理想模型的是（　　）
A．质点 B．元电荷 C．点电荷 D．黑体
6．有关量子理论及相关现象，下列说法中正确的是（ ）
A．能量量子化的观点是爱因斯坦首先提出的
B．在光电效应现象中，遏止电压与入射光的频率成正比
C．一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出3种频率的光子
D．α射线、β射线、γ射线都是波长极短的电磁波
7．量子化是一种从经典场论建构出量子场论的程序。为了解释图示的黑体辐射的实验规律，猜测振动着的带电粒子的能量只能是某一最小能量值的整数倍，并以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射，即微观粒子的能量是量子化的假设，首先提出此观点的科学家是（　　）
A．密立根 B．普朗克 C．玻尔 D．爱因斯坦
8．以下哪位科学家首先提出能量子的概念 （ ）
A．楞次 B．安培
C．普朗克 D．焦耳
9．下列关于近代物理知识的描述中，正确的是
A．爱因斯坦首次提出能量量子假说，成功解释了黑体辐射
B．一个处于n=3能级状态的氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子
C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大
D．衰变中产生的射线实际上是原子核外电子挣脱原子核形成的
10．下列说法正确的是（　　）
A．阴极射线和β射线本质上都是电子流，都来自于原子的核外电子
B．温度越高，黑体辐射强度的极大值向频率较小的方向移动
C．天然放射现象的发现，让人们不知道原子核不是组成物质的最小微粒
D．公安机关对2014年5月初南京丢失铱﹣192放射源的4名责任人采取强制措施是因为该放射源放出大剂量的射线会污染环境和危害生命．
11．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源，X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则
A．E=，p=0 B．E=，p=
C．E=，p=0 D．E=，p=
12．在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是
A．为了得出同实验相符的黑体辐射公式，爱因斯坦提出了能量子假说
B．密立根通过油滴实验，说明了原子核外电子的轨道是不连续的
C．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，发现阴极射线由带负电的粒子组成
D．卢瑟福通过粒子散射实验，发现原子核是由质子和中子组成
13．关于物理学家及他们的科学贡献，下列说法中正确的是
A．洛伦兹发现了磁场对电荷的作用规律，库仑发现了电场对电荷的作用规律
B．普朗克提出了能量子观点，爱因斯坦发现光电子的能量是量子化的
C．卢瑟福的原子模型指出了原子核的存在，玻尔的原子模型不能解释氦原子的光谱
D．查德威克观察β衰变现象发现了中子，居里夫妇发现了人工放射性
14．2016年中国发射卫星“悟空”，用来探测暗物质粒子和黑洞。黑洞是黑体的一种，关于黑体，下列说法正确的是（　　）
A．外表面涂成黑色的物体就是黑体
B．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波
C．空腔壁上开很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从空腔射出，这个小孔就成了黑体
D．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说
15．下列说法错误的是（　　）
A．当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就能够产生感应电流
B．变化的磁场产生了电场，变化的电场产生了磁场
C．光是一种电磁波——传播着的电磁场，光具有能量
D．微观世界的某些极少数带电微粒的能量的变化可以是连续的
二、填空题（共4题）
16．黑体辐射
（1）定义：黑体虽然不______电磁波，却可以向外______电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。
（2）黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的______有关。
17．(1) 物理学家通过对实验的深入观察和研究,获得正确的科学认知,推动物理学的发展.下列说法符合事实的是____.
A．J.J.汤姆孙发现了电子,并提出了原子的核式结构模型
B．结合能越大的原子核,核子结合得越牢固,原子核越稳定
C．黑体辐射与材料的种类及表面状况无关
D．动量相等的质子和电子,它们的德布罗意波波长也相等
(2) 1919年,卢瑟福发现了质子.现在科学家用质子轰击锂核Li,生成了2个α粒子,这个核反应方程为___________,若用m1表示质子质量,m2表示锂核质量,m3表示α粒子质量,则此反应中释放的能量ΔE=____________.
(3) 氢原子的能级图如图所示,原子从能级n=3向n=2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料发生光电效应.求:
①该金属的逸出功.
②原子从能级n=2向n=1跃迁所放出的光子照射该金属,产生的光电子的最大初动能.
18．17世纪，荷兰物理学家__________提出了光的波动说，但由于__________支持微粒说，因而微粒说长期占着主导地位，19世纪观察到了光的__________、__________现象，波动说才得到了公认，后来又发现了__________，证实光具有粒子性，因而光具有__________．
19．如右图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．
（1）验电器指针带____________电（填“正”或“负”）．
（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针____________（填“有”或“无”）偏转．
（3）实验室用功率P=1 500 W的紫外灯演示光电效应．紫外线波长λ=2 53 nm，阴极离光源距离d=0.5 m，原子半径取r=0.5×10-10 m，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为________________．(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
三、综合题（共4题）
20．可见光波长的大致范围是。、电磁辐射的能量子的值是多少？
21．太阳光垂直照射到地面上时，地面接收太阳光的功率为1.4kW，其中可见光部分约占45%．
（1）假如认为可见光的波长约为，日地间距离，普朗克常量，估算太阳每秒辐射出的可见光光子为多少？
（2）若已知地球的半径，估算地球接收的太阳光的总功率．
22．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？
23．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．B
2．C
3．C
4．A
5．B
6．C
7．B
8．C
9．C
10．D
11．D
12．C
13．C
14．C
15．D
16．反射 辐射 温度
17．CD
18．惠更斯 牛顿 干涉 衍射 光电效应 波粒二象性
19．正． 无 5个
20．，
21．（1）个 （2）
22．3.0mm 个
23．
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。