第1节 能量量子化
课后训练
1．关于对黑体的认识，下列说法正确的是( )
A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还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，与材料的种类及表面状况无关
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www.21-cn-jy.com
2．单色光从真空射入玻璃时，它的( )
A．波长变长，速度变小，光子能量变小
B．波长变短，速度变大，光子能量变大
C．波长变长，速度变大，光子能量不变
D．波长变短，速度变小，光子能量不变
3．下列叙述正确的是( )
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波
4．黑体辐射的实验规律如图所示，据此以下判断正确的是( )
A．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
B．在同一温度下，辐射强度最大的电磁波波长不是最大的，也不是最小的，而是处在最大与最小波长之间
C．温度越高，辐射强度的极大值就越大
D．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越短
5．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光子数为( )21·cn·jy·com
A． B． C． D．λPhc
6．能正确解释黑体辐射实验规律的是( )
A．能量的连续经典理论
B．普朗克提出的能量量子化理论
C．以上两种理论体系任何一种都能解释
D．牛顿提出的能量微粒说
7．氦氖激光器发出波长为633 nm的激光，当激光器的输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为多少个？21cnjy.com
8．人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒钟有6个光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3×108 m/s。人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率为多少？【来源：21·世纪·教育·网】
参考答案
1. 答案：C 解析：黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故选项A错误；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，故选项B错误、选项C正确；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故选项D错误。
2. 答案：D 解析：因为光的频率不变，光子的能量不变；再根据折射率可知，光的速度变小，波长变短。21世纪教育网版权所有
3. 答案：ACD 解析：根据热辐射的定义，A项正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知，一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B项错误，C项正确；根据黑体的定义知D项正确。
4. 答案：BCD 解析：根据题图中黑体辐射强度与波长的关系知选项B、C、D正确。
5. 答案：A 解析：每个光子的能量，每秒钟发射的总能量为P，则。
6. 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有增加；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。21教育网
7. 答案：3.2×1015
解析：据P＝nhν，，得
(个)。
8. 答案：2.3×10－18 W
解析：因每秒钟有6个绿光的光子射入瞳孔眼睛就能察觉，所以察觉绿光所接收的最小的功率为，代入数据解得：2·1·c·n·j·y
P＝2.3×10－18 W。
第2节 光的粒子性
课后训练
1．用紫光照射某金属恰能发生光电效应，现改用较弱的白光照射该金属，则( )
A．可能不发生光电效应
B．逸出光电子的时间明显变长
C．逸出光电子的最大初动能不变
D．单位时间逸出光电子的数目变多
2．如图所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的截止频率为4.5×1014 Hz，则以下判断正确的是( )2·1·c·n·j·y
A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率
B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度
C．用λ＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生
D．光照射时间越长，电路中的光电流越大
3．在做光电效应的实验时，某种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Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图可求出( )
A．该金属的截止频率和截止波长
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
4．硅光电池是利用光电效应原理制成的，下列表述正确的是( )
A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置
B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出
C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关
D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应
5．康普顿效应证实了光子不仅遵守能量守恒，也遵守动量守恒。如图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向________运动，并且波长________(选填“不变”“变短”或“变长”)。21世纪教育网版权所有
6．“神光Ⅱ”装置是我国规模最大、国际上为数不多的大功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长λ为0.35 μm的一束紫外激光，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，求该束紫外激光所含的光子个数。(结果保留一位有效数字)
7．如图，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零，求：
(1)此时光电子的最大初动能的大小；
(2)该阴极材料的逸出功。
参考答案
1. 答案：C 解析：由于白光内含紫光，所以照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变；又因为光强变弱，所以单位时间逸出光电子的数目变少，故C选项正确。
2. 答案：BC 解析：在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关。据此可判断选项A、D错误。波长λ＝0.5 μm的光子的频率＝6×1014 Hz＞4.5×1014 Hz，可发生光电效应。所以，选项B、C正确。21·cn·jy·com
3. 答案：ABC 解析：依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，当Ek＝0时，ν＝νc，即图象中横坐标的截距在数值上等于金属的截止频率。图线的斜率。可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量。据图象，假设图线的延长线与Ek轴的交点为C，其截距为W0，有，而tan θ＝h，所以W0＝hνc。即图象中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功。www.21-cn-jy.com
4. 答案：A 解析：由光电效应实验规律可知B、C、D选项都不符合光电效应规律，A选项正确。
5. 答案：1 变长
解析：因光子与电子的碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致，可见碰后光子运动的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由ε＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变长。21教育网
6. 答案：4×1021
解析：每个光子的能量，故所含的光子数为个≈4×1021个。
7. 答案：(1)0.6 eV (2)1.9 eV
解析：设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ek，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝Ek，由光电效应方程得Ek＝hν－W021cnjy.com
由以上两式解得Ek＝0.6 eV，W0＝1.9 eV
所以此时最大初动能为0.6 eV，该材料的逸出功为1.9 eV。
第3节 粒子的波动性
课后训练
1．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是( )
A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的
B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性
C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波
D．光具有波粒二象性
2．对光的认识，以下说法正确的是( )
A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性
B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的
C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显
3．对光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同一种粒子，光波与机械波是同样一种波
C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的
D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定波动说，在光子的能量ε＝hν中，频率ν表示的仍是波的特性21教育网
4．关于物质波，下列认识中错误的是( )
A．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波
B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
D．宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象
5．用显微镜观看细微结构时，由于受到衍射现象的影响而观察不清，因此观察越细小的结构，就要求波长越短，波动性越弱，关于在加速电压值相同的情况下，电子显微镜与质子显微镜的分辨本领，下列判定正确的是( )21cnjy.com
A．电子显微镜分辨本领较强
B．质子显微镜分辨本领较强
C．两种显微镜分辨本领相同
D．两种显微镜分辨本领不便比较
6．用高压加速后的电子的德布罗意波的波长可以小到10－12 m数量级。用它观察尺度在10－10 m数量级的微小物体时，其衍射就可以忽略不计，从而大大提高了显微镜的分辨能力。一台电子显微镜用来加速电子的电压高达U＝106 V，求用它加速后的电子束的德布罗意波的波长。(电子的质量为m＝0.91×10－30 kg)21·cn·jy·com
7．金属晶体中晶格大小的数量级为10－10 m，电子经加速电场加速，形成一电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图样，则这个加速电场的加速电压约为多少？(已知me＝9.1×10－31 kg，e＝1.6×10－19 C)www.21-cn-jy.com
参考答案
1. 答案：BCD 解析：牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然选项A错误。干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，选项B正确。麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等，认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，选项C、D也是正确的。2·1·c·n·j·y
2. 答案：ABD 解析：个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，因为波动性表现为粒子的分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，故正确选项有A、B、D。【来源：21·世纪·教育·网】
3. 答案：D 解析：根据光的波粒二象性，光同时具有波动性和粒子性，A选项错误。光不同于宏观观念的粒子和波，故B选项错误。光的波动性是光本身固有的性质，不是光子之间互相作用引起的，C选项错误。光子的能量与其对应的能量成正比，而频率是反映波动特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系，光子说并未否定波动说，故D选项正确。21·世纪*教育网
4. 答案：BD 解析：据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，选项A是正确的；由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射现象，并不能证实物质波理论的正确性，即选项B错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故选项C是正确的；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的、无规律的，但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D错误。www-2-1-cnjy-com
5. 答案：B 解析：本题结合显微镜考查实物粒子的物质波，在电场中有，又由物质波公式得，所以经相同电压加速后的质子与电子相比，质子的物质波波长短，波动性弱，从而质子显微镜分辨本领较强，即B选项正确。21*cnjy*com
6. 答案：1.2×10－12 m
解析：用电压U加速电子，由动能定理得eU＝Ek，由物体动量和动能的关系得，再由物质波的波长公式，可以求得该电子束的德布罗意波的波长，代入数据得λ≈1.2×10－12 m。21世纪教育网版权所有
7. 答案：1.5×102 V
解析：当电子运动的德布罗意波波长与晶格大小差不多时，可以得到明显的衍射图样，由此，可以估算加速电场的电压。2-1-c-n-j-y
设加速电场的电压为U，则电子加速动能Ek＝eU，而电子的动量
电子的德布罗意波波长
加速电压
＝
＝1.5×102 V。
第4节 概率波 第5节 不确定性关系
课后训练
1．下列各种波是概率波的是( )
A．声波 B．无线电波
C．光波 D．物质波
2．下列说法中正确的是( )
A．光的波粒二象性学说，就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光的电磁说
C．光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征
D．光波不同于宏观概念中那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波
3．下列对物理模型和物理现象的关系理解正确的是( )
A．物理模型应与日常经验相吻合，并能解释物理现象
B．物理模型可以与日常经验相悖，但应与实验结果一致
C．物理模型不能十分古怪，让人难以理解
D．只要物理模型与实验结果一致，它在一定范围内就能正确代表研究的对象
4．在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处，则b处可能是( )2·1·c·n·j·y
A．亮纹
B．暗纹
C．既有可能是亮纹也有可能是暗纹
D．以上各种情况均有可能
5．在单缝实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( )21教育网
A．一定落在中央亮纹上
B．一定落在亮纹处
C．可能落在暗纹处
D．落在中央亮纹处的可能性最大
6．经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后面的屏上，则( )
A．所有电子的运动轨迹均相同
B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同
C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定
D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置
7．质量为m＝6.64×10－27 kg的α粒子通过宽度为a＝0.1 mm的狭缝后，其速度的不确定量约为多少？若其速度v＝3×107 m/s，它能否看成经典粒子？21世纪教育网版权所有
8．电视显像管中的电子的加速电压为10 kV，电子枪的枪口直径设为0.01 cm，试求电子射出电子枪后的横向速度的不确定量。21·cn·jy·com
参考答案
1. 答案：CD 解析：声波是机械波，A错。电磁波是一种能量波，B错。由概率波的概念和光波、物质波的特点分析可以得知，光波和物质波均为概率波，故C、D正确。
2. 答案：CD 解析：牛顿的微粒说认为光是由物质微粒组成的，惠更斯的波动说认为光是机械波，都是从宏观现象中形成的观念，都不正确。www.21-cn-jy.com
3. 答案：BD 解析：建立物理模型的目的就是能解释物理现象，与实验结果符合，而不是符合人的日常经验，选项B、D正确。www-2-1-cnjy-com
4. 答案：A 解析：按波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在b点，故b处一定是亮纹，选项A正确。2-1-c-n-j-y
5. 答案：CD 解析：根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达到95%以上，当然也可能落在其他亮纹处和暗纹处，只不过概率比落在中央亮纹处的要小，故C、D正确。【来源：21·世纪·教育·网】
6. 答案：D 解析：电子被加速后其德布罗意波波长与铝箔中金属晶格的线度相近，所以通过铝箔后发生衍射，因此D项正确。21cnjy.com
7. 答案：8×10－5 能
解析：α粒子位置不确定量Δx＝a，由不确定性关系及Δp＝mΔv，得，因，故能看成经典粒子处理。21*cnjy*com
8. 答案：0.58 m/s
解析：电子的横向位置不确定量Δx＝0.01 cm，由不确定关系式得
电子经10 kV的电压加速后的速度约为v＝107 m/s，因此v?Δvx，也就是电子的运动相对来看仍是相当确定的。运动的电子仍可看成经典粒子。21·世纪*教育网
