学业分层测评(二十)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A．有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样的一种粒子
C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D．大量光子的行为往往显示出粒子性
【解析】 光具有波粒二象性，即具有波动性和粒子性，A错误；光子不是实物粒子，电子为实物粒子，故B错误；光的波长越长，其波动性越明显；波长越短，其粒子性越明显，C正确；大量光子的行为显示波动性，D错误．
【答案】 C
2．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．若有N个频率为ν的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)( )
A．hν B.Nhν
C．Nhν D．2Nhν
【解析】 单个光子的能量为hν.N个光子的总能量则为Nhν，故C正确．
【答案】 C
3．(多选)对光的波粒二象性的理解正确的是( )
A．大量光子传播时往往表现出波动性
B．个别光子与其他物质作用时往往表现出粒子性
C．宏观上往往表现出粒子性
D．微观上往往表现出波动性
【解析】 光具有波粒二象性，在宏观上，大量光子的行为表现出波动性，在微观上，个别光子表现出粒子性，故A、B正确，C、D错误．
【答案】 AB
4．(多选)如图5-3-1所示，一验电器与有绝缘支座的锌板相连接后，同种金属发现电器指针张开一定角度，如图所示，今用弧光灯照射锌板，发现验电器指针偏角立即变小，为零后又张开一定角度，则( )
图5-3-1
A．一定发生了光电效应
B．锌板原来一定带正电荷
C．锌板原来一定带负电荷
D．锌板原来可能带正电也可能带负电，但后来一定带正电
【解析】 弧光灯照射锌板，锌板带电量发生变化，说明一定发生了光电效应，锌板上有电子逸出，锌板的总电量减小，说明锌板原来带有负电荷，A、C正确．
【答案】 AC
5．(多选)用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应，现将该单色光的光强减弱，则( )
A．光电子的最大初动能不变
B．光电子的最大初动能减少
C．单位时间内产生的光电子数减少
D．可能不发生光电效应
【解析】 由于光电子的最大初动能只与光的频率有关，可知A是正确的，选项B错误．减小光强并没有改变光的频率，故光子的能量不变而光子数目减少，所以光电子的数目也随之减小，选项C正确．
【答案】 AC
6．(多选)下列说法正确的是( )
A．黑体看上去是黑的，因此称为黑体
B．德国物理学家普朗克提出了能量的量子化假说，解决了黑体辐射的理论困难，揭开了物理学崭新的一页
C．所谓量子或量子化，本质是不连续的，普朗克常数是微观现象量子特性的表征
D．能量子的值非常小，研究宏观世界时一般测不到能量子效应，因此在微观世界里，量子化是显著的
【解析】 一个能完全吸收热辐射而不反射热辐射的物体，称之为黑体，黑体是一种理想化物理模型．
【答案】 BCD
7．(多选)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出波动性
B．个别光子的行为表现为波动性，大量光子的行为表现为粒子性
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
【解析】 个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性；光与物质相互作用时表现出粒子性，光的传播规律表现出波动性，光的波动性和粒子性都是光的本质属性，光的波动性表现明显时仍具有粒子属性，因为波动性表现为粒子分布概率；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，故正确选项为A、D.
【答案】 AD
8．(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是( )
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
【解析】 光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性．
【答案】 ABC
[能力提升]
9．(多选)下列关于光子的说法中，正确的是( )
A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每份叫做一个光子
B．光子的能量由光的强度决定，光越强，每份光子的能量一定越大
C．光子的能量由光的频率决定，其能量与它的频率成正比
D．光子可以被电场加速
【解析】 光子的能量由光的频率决定，E＝hν，光子不带电，不能被电场加速．
【答案】 AC
10．下列说法正确的是( )
A．黑体能够100%的吸收照射到它上面的全部色光
B．黑体辐射发出的电磁辐射，是不连续的，而是一份一份地进行的
C．黑体辐射发出的电磁辐射是连续的，而不是一份一份地进行的
D．黑体辐射现象使经典物理学遇到了无法解决的困难：理论分析与实验结果不相符合
【解析】 由黑体的定义可知选项A正确．人们在研究黑体辐射时，按传统的经典理论分析却与实验结果不符，只有认为电磁辐射是不连续的，而是一份一份地进行的才能与实验相符，由此可知，选项B、D正确，选项C错误．
【答案】 ABD
11．人的肉眼可以觉察到4.6×10－18 J能量的光．那么有多少个波长λ＝5×10－7m的光子才能引起人眼的感觉？(其中ν＝)
【解析】 每个光子的能量ε0＝hν＝h，所以n＝＝＝≈12(个)．
【答案】 12个
12．一灯泡功率P＝1 W，均匀地向周围辐射平均波长λ＝10－6 cm的光，求距灯泡10 km处，垂直于光的传播方向上，1 cm2面积上每秒通过的光子数．(其中ν＝)
【解析】 把灯泡看成点光源，若不考虑光在传播过程 的能量损失，则灯泡辐射的光子向各个方向的数目是均等的，1 s内所有辐射的光子都通过半径为10 km以灯泡为球心的球体表面，即可求出单位面积上平均通过的光子数．
以光源为中心的每个球面上每秒钟通过的能量为
E＝Pt＝1×1 J＝1 J
设距光源s cm处在垂直于光线的1 cm2面积上每秒钟通过的能量为E，则Es＝.因为每个光子的能量为E0＝hν＝，所以垂直于光线的1 cm2面积上每秒钟通过的光子数为
n＝＝
＝(个)＝4.0×103(个)．
【答案】 4.0×103个
量子化现象 物理学 人类文明进步的阶梯
1.20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，不适用于微观粒子．关于这一问题，下列说法错误的是( )
A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论
B．人们对客观事物的具体认识在广度上是有局限性的
C．不同领域的事物各有其本质与规律
D．人们应当不断扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律
2硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．若有N个频率为ν的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)( )
A．hν B.Nhν
C．Nhν D．2Nhν
3下列关于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．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波同样是一种波
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．光子说并未否定电磁说，在光子能量E＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性
4在光电效应实验中，下列结果正确的是( )
A．如果入射光比较弱，只有照射的时间足够长，才会产生光电效应
B．当入射光的频率增大为原来的两倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的两倍
C．当入射光的波长增大为原来的两倍时，可能不产生光电效应
D．当入射光的强度增大为原来的两倍时，单位时间发射光电子的数量也增大为原来的两倍
5下列说法中错误的是( )
A．为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释上的困难，德国物理学家普朗克提出了能量的量子化假说，解决了黑体辐射的理论困难，揭开了物理学崭新的一页
B．普朗克还提出了光量子理论，即光在传播过程中，能量是不连续的，它是由数值分立的能量子组成的
C．爱因斯坦的光子说成功地解释了光电效应，说明光具有粒子性
D．量子论认为原子处于一系列不连续的能量状态之中
6如图所示，某种单色光照射到金属表面时，金属表面有光子逸出，如果光的强度减弱，频率不变，则下列说法正确的是( )
A．光的强度减弱到某一最低数值时，就没有光电子逸出
B．单位时间内逸出的光电子数减少
C．逸出光电子的最大初动能减少
D．单位时间内逸出的光电子数和光电子的最大初动能都要减少
7下列说法错误的有( )
A．能量量子化就是指微观粒子的能量值只能是正整数的倍数
B．量子化就是指不连续性，指物理量变化时不能连续变化，只能取分立的值
C．光的波粒二象性是指光既不是普通的波，也不是实物粒子，而是一种特殊物质，它的特殊性表现在既具有波的性质，同时又具有粒子的特点
D．原子发光的光谱是一系列不连续亮线组成的线状谱
8在演示光电效应的实验中，把某金属板连在验电器上．第一次用弧光灯直接照射金属板，验电器的指针张开一个角度．第二次在弧光灯与金属板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，验电器指针不张开．由此可以判定，使金属板产生光电效应的是弧光灯中的( )
A．可见光成分
B．紫外线成分
C．红外线成分
D．上述三种均正确
9在伦琴射线管两极间加6.63×104 V的电压，设从阴极发出的电子的初速度为零，加速到达阳极时，其动能的10%变为伦琴射线的光子能量，试计算伦琴射线的波长．(e＝1.6×10－19 C，h＝6.63×10－34 J·s)
参考答案
1解析：人们对客观世界的认识要受到所处的时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．
答案：A
2解析：由光子说可知，一个光子的能量为E1＝hν，所以N个光子的能量为E＝Nhν，故C对．
答案：C
3解析：在宏观现象中，波与粒子是对立的概念，而在微观世界中，波与粒子可以统一．光既不是宏观观念的波，也不是宏观观念的粒子，光具有波粒二象性是指光在传播过程中，同物质作用时表现出波和粒子的特性．
光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性．当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性．粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说．
答案：D
4解析：如果入射光的频率比极限频率低，那么无论光多么强，照射时间多么长，都不会发生光电效应．而如果入射光的频率高于极限频率，即使光不强，也会产生光电效应，A错．在光电效应中每秒从光阴极发射的光电子数与入射光强成正比，D正确．入射光的频率增大时，从阴极逸出的光电子的初动能也增大，但两者不是简单的正比关系，B错．当入射光的波长增大为原来两倍时，其频率减为原来的，如果已低于阴极材料的极限频率，就不会产生光电效应．
答案：CD
5解析：光量子理论是爱因斯坦提出的，具体内容为：光和原子、电子一样也具有粒子性，光就是以光速c运动着的粒子流，这种粒子叫光量子．同普朗克的能量子一样，每个光量子的能量也是E＝hν.
答案：B
6解析：照射光的频率不变，光强减弱，每个光子的能量仍不变，所以仍然能产生光电效应，并且逸出的光电子的最大初动能也不变．由于光强减弱后，1 s内到达阴极的光子数减少，所以能激发出的光电子数也减少．
答案：B
7解析：能量量子化是指微观粒子的能量值只能是最小能量单位的整数倍，故A错B对．光具有波粒二象性，但与宏观概念中的波、粒子不同，故C对．由于能量的量子化，所以放出的能量也是量子化的，因此原子光谱是一系列不连续亮线，故D正确．
答案：A
8解析：玻璃板可使可见光通过，验电器指针不张开，说明使金属板发生光电效应的光是频率比可见光大的紫外线．
答案：B
9解析：电子加速获得动能Ek＝qU＝1.6×10－19×6.63×104 J
光子能量E＝Ek×10%
又E＝h
所以λ＝＝＝ m＝1.875×10－10 m.
答案：1.875×10－10 m
