6.2 量子世界 同步练习（含答案解析） (2)

6.2
量子世界
同步练习
1．经典力学不能适用于下列哪些运动(　　)
A．火箭的发射
B．宇宙飞船绕地球的运动
C．“勇气号”宇宙探测器的着陆
D．微观粒子的波动性
解析：经典力学适用于宏观物体的低速运动，故经典力学对A、B、C都能适用，对D不适用。
答案：D
2．首先提出量子理论的科学家是(　　)
A．普朗克　　　　　　　　
B．迈克尔孙
C．爱因斯坦
D．德布罗意
解析：为了解释黑体辐射，普朗克首先提出了能量的量子化，故A正确。
答案：A
3．(2011·江苏高考)如图1所示，沿平直铁路线有间距相等的三座铁塔
A、B和
C。假想有一列车沿
AC
方向以接近光速行驶，当铁塔
B
发出一个闪光，列车上的观测者测得
A、C
两铁塔被照亮的顺序是(　　)
图1
A．同时被照亮　　　　
B.
A
先被照亮
C．C
先被照亮
D．无法判断
解析：火车上的观察者以火车为参考系，那么灯塔A、B、C均沿向CA方向运动。B发出的光向A、C传播的过程中，A是远离光线运动的，C是向着光线运动的，所以在火车上的观察者看来，光线先传播到C，即C先被照亮，C正确。
答案：C
4．对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点，下列说法不正确的有(　　)
A．辐射是由一份份的能量组成，一份能量就是一个量子
B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
C．吸收的能量可以是连续的
D．辐射和吸收的能量是量子化的
解析：根据普朗克的量子理论，能量是不连续的，其辐射和吸收的能量只能是某一最小能量单位的整数倍，故A、B、D均正确，而C错。
答案：C
5．下列说法正确的是(　　)
A．以牛顿运动定律为基础的经典力学因其局限性，因而没有存在价值
B．物理学的发展，使人们认识到经典力学对所有物理规律是普遍适用的
C．相对论和量子力学的出现，是对经典力学的全盘否定
D．经典力学对处理低速运动的宏观物体具有相当高的实用价值
解析：经典力学在解决运动速率接近光速的问题时以及微观领域中物质结构和能量不连续的现象时遇到巨大的困难，但在解决宏观物体的低速运动中获得了巨大成功，量子力学的建立，并不是对经典力学的否定，对于宏观物体的运动，量子现象并不显著，经典力学仍然适用。
答案：D
6．如果你以接近光速的速度朝一星体飞行，你是否可以根据下述变化发觉自己是在运动(　　)
A．你的质量在增加
B．你的心脏跳动在慢下来
C．你在变小
D．你永远不能由自身的变化知道你的速度
解析：相对论的基本概念是：当你被关在一个封闭的房子中时，你绝对无法知道房子是否在做匀速运动。当房子突然停止运动时，关在其中的人是能够感知这一点的；当房子突然开始运动时，其内部的人也能有感觉；当房子旋转时，关在其内部的人也能说出它在转动。但如果房子是在做直线的匀速运动，即没有任何加速度，则在其内部的人就无法知道房子是否在移动。即使房子有一个窗户，你从窗户向外看，看见某些东西在朝你移动，但你仍说不出是你的房子在向这些东西移动，还是这些东西在向你的房子移动。如果房子的运动使你的质量增加、心率减慢或身高降低，那么它将以完全一样的方式影响房子中其他物质的质量、钟的快慢和尺的大小。这样，房子中没有一样东西是不变的，也就是没有一个可以用做比较的固定参考物。这就使你无法探测到任何变化，也就是不可能找到自我检测速度计。
答案：D
7．如图2所示，按照狭义相对论的观点，火箭A是迎着光飞行的，火箭B是“追赶”光的，若火箭相对地面的速度为v，则两火箭上的观察者测出的光速分别为(　　)
A．c＋v　c－v
B．c－v　c＋v
图2
C．c　c
D．无法确定
解析：根据光速不变原理，在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速c都一样，因此在火箭A、B两个惯性参考系中，观察者测量到的光速一样大，均为c，故C正确。
答案：C
8．下列说法中正确的是(　　)
A．光的波粒二象性学说是牛顿的微粒说和惠更斯的波动说组成的
B．光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁场理论
C．光子学说并没有否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，ν表示波的特性，ε表示粒子的特性
D．光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是个别光子运动规律的一种概率波
解析：解答本题必须掌握一定的物理学史，了解波粒二象性学说的由来及与其他学说的区别与联系。现在人们对光的普遍认识为受波动规律支配的概率波。
答案：D
9．某单色光在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常数，c表示光在真空中的速度，求每个单色光光子的能量E和质量m.
解析　光子能量E＝h，由质能方程E＝mc2得m＝＝.
答案　h，
10．功率为100
W的灯泡所放出的能量有1%在可见光范围内，它每秒内放出可见光光子的数目为多少？(设可见光的平均波长为0.5
μm)
解析　设灯泡在1
s内所放出的能量为E，则E＝Pt＝100×1
J＝100
J
1
s内所放出的能量在可见光范围内的光子总能量为E′＝100×1%
J＝1
J，
因E′＝nhν＝n·h·，所以每秒放出的可见光光子数为
n＝＝＝2.5×1018(个)．
11．一对孪生兄弟，出生后甲乘高速飞船以0.8c的速度去旅行，当甲飞行一段时间后回到地面上时，乙已经50岁，问此时按照甲的测量甲多少岁？
解析：由时间延缓效应得：Δt＝。
得：Δt′＝Δt
＝50×
岁＝30岁
即甲30岁。
答案：30岁
12．在一飞船上测得船的长度为100
m，高度为10
m，当飞船以0.60c的速度从你身边经过时，按你的测量，飞船的高度和长度各为多少？
解析：因为长度收缩只发生在运动的方向上，在垂直运动的方向上没有这种效应，故飞船的高度仍为10
m，若测得飞船的长度为l，由长度收缩效应知
l＝l0＝100×
m＝80
m。
答案：观测到飞船的高度和长度分别为10
m、80
m