广州市第六十五中学2019-2020学年高中物理粤教版必修2：5.3量子化现象 课时作业1（含解析）

5.3量子化现象
课时作业（含解析)
1．在单缝衍射实验中，中央亮条纹的最宽最亮．假设现在只让一个光子通过单缝，下列说法正确的是
A．该光子一定落在中央亮条纹处
B．该光子一定落在亮条纹处
C．该光子可能落在暗条纹处
D．该光子不确定落在哪里，所以不具备波动性
2．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
3．现有三束单束光，其波长关系为.当用光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为，若改用光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为，当改用光束照射该金属板时（
）
A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为
B．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为
C．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为
D．由于光束光子能量最小，该金属板不会发生光电效应
4．对于物质的波粒二象性，下列说法不正确的是（　　）
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．运动的宏观物体，其德布罗意波波长比起物体的尺寸小很多，因此无法观察到它的波动性
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
5．下列说法正确的是（　　）
A．发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子具有复杂的结构
B．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，若从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小
C．原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用
D．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道，放出光子，电子的动能增加，原子的能级增大
6．在下列每组的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是（
）
A．光的反射现象、折射现象
B．光的干涉现象、衍射现象
C．光电效应、康普顿效应
D．光的直线传播现象、色散现象
7．关于微观粒子波粒二象性的认识,正确的是
A．因实物粒子具有波动性,故其轨迹是波浪线
B．由概率波的知识可知,因微观粒子落在哪个位置不能确定,所以粒子没有确定的轨迹
C．只有光子具有波粒二象性，其他运动的微粒不具有波粒二象性
D．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性．
8．用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较强的太阳光照射该金属，则（　　）
A．一定会发生光电效应
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小
9．用图甲所示的装置研究光电效应，闭合电键S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，图线与横轴的交点坐标为(a,
0)，与纵轴的交点坐标为(0,－b)。下列说法正确的是（
）
A．该光电管阴极的极限频率为a
B．普朗克常量为h＝
C．断开开关S后，电流表G的示数一定为零
D．仅增大入射光的频率，则遏止电压也随之增大
10．已知金属钙的逸出功为2.7
eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数n＝4能级状态，则(　　)
A．氢原子可能辐射5种频率的光子
B．氢原子可能辐射6种频率的光子
C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
11．根据黑体辐射的实验规律，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，而是处在最大波长与最小波长之间
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
12．美国物理学家阿瑟·阿什金因利用光的力量来操纵细胞获得2018年诺贝尔物理学奖，原来光在接触物体后，会对其产生力的作用，这个来自光的微小作用可以让微小的物体（如细胞）发生无损移动，这就是光镊技术．在光镊系统中，光路的精细控制非常重要。对此下列说法正确的是（
）
A．光镊技术利用光的粒子性
B．光镊技术利用光的波动性
C．红色激光光子能量大于绿色激光光子能量
D．红色激光光子能量小于绿色激光光子能量
13．人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程．请按要求回答下列问题．卢瑟福、玻尔、查德威克等科学家在原子结构或原子核的研究方面做出了卓越的贡献．请选择其中的两位，指出他们的主要成绩．
（1）___________________________________________________
（2）___________________________________________________
14．在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出．中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测.1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在．
(1)中微子与水中的发生核反应，产生中子()和正电子()，即中微子，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是________．(填写选项前的字母)
A．0和0
B．0和1
C．1和0
D．1和1
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子(γ)，即
.
已知正电子和电子的质量都为9.1×10－31
kg，反应中产生的每个光子的能量约为________J正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是________________________．
(3)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小______．
15．某频率的单色光照射到一块金属板表面时，能发生光电效应，测得光电子的最大初动能为2电子伏。若换用频率是原来的1.8倍的单色光照射该金属，光电子的最大初动能为6电子伏。试求该金属的逸出功。
16．氢原子的能级如图所示。原子从能级n=3向n=1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应。有一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。求该金属的截止频率和产生光电子最大初动能的最大值，结果保留两位有效数字。
参考答案
1．C
【解析】
根据光是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处是不能确定的，只是落在中央的概率较大，故使得中央出现亮条纹，其实对一个光子来说也有可能落在暗纹处，但是几率很小，综上所述，只有C的叙述准确，故ABD错误，C正确。
2．A
【解析】
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。
3．B
【解析】
a、b、c三束单色光,其波长关系为λa:λb:λc=1:2:3，因为光子频率v=，知光子频率之比6:3:2。设a光的频率为6a，根据光电效应方程：Ekm=hv?W0得：Ek=h?6a?W0，=h?3a?W0，联立两式解得逸出功：W0=ha.Ek=ha，c光的光子频率为2a>W0，能发生光电效应，最大初动能：E′km=h?2a?W0=ha=Ek，故B正确，ACD错误。
故选B.
4．D
【解析】
AD．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，故A正确，D错误；
B．物质具有波动性，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，故B正确；
C．一切物质都具有波粒二象性，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，故C正确。
本题选不正确的，故选D。
5．B
【解析】
A．天然放射现象意义在于使人类认识到原子核具有复杂结构，故A错误；
B．根据爱因斯坦光电效应方程，可知同种频率的光最大初动能越大，逸出功越小，故B正确；
C．原子核内的某一核子只与其相邻的核子有核力作用，故C错误；
D．电子从较远的轨道跃迁到离核较近的轨道的过程中，轨道半径减小，电场力做正功，电子动能增大，辐射出光子，释放能量，原子的能级减小，故D错误。
故选B。
6．C
【解析】
A．光的反射现象能体现光的粒子性与能体现波动性，而光的折射现象体现波动性，故A错误；
B．光的干涉现象、衍射现象都是波所特有的现象，则都体现波动性，故B错误；
C．光电效应、康普顿效应都体现象光的粒子性，故C正确；
D．光的直线传播现象、色散现象都体现光的波动性，故D错误。
故选C。
7．BD
【解析】
A．实物粒子具有波动性，并不是其轨迹是波浪线，故A错误；
B．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，所以粒子没有确定的轨迹，故B正确；
C．光具有波粒二象性，实物粒子同样具有波粒二象性，故C错误；
D．光具有波粒二象性，光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，故D正确；
故选BD。
8．AC
【解析】
A．由题，用紫光照射某金属恰可发生光电效应，白光中含有紫光，所以仍能发生光电效应，故A正确；
B．光电效应现象具有瞬时性，逸出光电子的时间不变，故B错误；
C．根据光电效应方程知Ekm=hv-W0，光电子的最大初动能随入射光的频率的增大而增大，频率不变，则光电子的最大初动能不变，故C正确；
D．由于光强增强，单位时间内发射的光子数增加，则单位时间逸出光电子的数目增加，故D错误。
故选AC。
9．AD
【解析】
本题考查光电效应方程的理解应用。
【详解】
A．根据光电效应方程
，
当时，对应的
值是极限频率，此时，所以该光电管阴极的极限频率为a，A正确；
B．根据光电效应方程
，
图线的斜率即为普朗克常量
，B错误；
C．没有外加电压，只要最大初动能够大，光电子就能到达另一极板，电流表示数可能不为零，C错误；
D．仅增大入射光频率，能量增大，最大初动能增大，，遏止电压也随之增大，故D正确。
故选AD
10．BC
【解析】氢原子可能辐射种频率的光子，A错误B正确；n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，n=4跃迁到n=2辐射的光子能量为2.55eV，均小于逸出功，不能发生光电效应，其余3种光子能量均大于2.7eV，所以这群氢原子辐射的光中有3种频率的光子能使钙发生光电效应，C正确D错误．
11．BCD
【解析】
AB．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，而是处在最大波长与最小波长之间，故A错误，B正确；
C．黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，则辐射强度的极大值也就越大，故C正确；
D．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D正确。
故选BCD。
12．AD
【解析】
AB．光在接触物体后，会对其产生力的作用，则光镊技术利用光的粒子性，选项A正确，B错误；
CD．红光的频率小于绿光，根据可知，红色激光光子能量小于绿色激光光子能量，选项C错误，D正确。
故选AD。
13．卢瑟福提出了原子的核式结构模型（或其他成就）
玻尔把量子理论引入原子模型，并成功解释了氢光谱（或其他成就）
【解析】
(1)[1]．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型；
(2)[2]．玻尔把量子理论引入原子模型，次将量子化观念引入到微观领域，并成功解释了氢光谱；
14．A；
反应过程中动量守恒且总动量为零，若只放出一个光子，说明反应后总动量不为零，这与动量守恒定律相违背
【解析】
（1）发生核反应前后，粒子的质量数和核电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数分都是0，A项正确；
（2）由于质量亏损．两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，由E=△mc2，故一个光子的能量为，代入数据得=8.2×10﹣14J；正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故如果只产生一个光子是不可能的，因为此过程遵循动量守恒．
（3）物质波的波长为，要比较波长，需要将中子和电子的动量用动能表示出来，即，因为，所以，故．
15．W0=3eV
【解析】
根据光电效应方程得，，代入数据解得：．
16．
【解析】
根据玻尔理论和爱因斯坦光电效应方程，研究该金属的截止频率和产生光电子最大初动能的最大值。
【详解】
根据玻尔理论得到，E3-E1=hγ，解得γ=2.9×1015Hz；
从n=4向n=1跃迁所放出的光子照射金属产生光电子最大初动能最大
根据爱因斯坦光电方程：Ek=（E4-E1）-（E3-E1）
解得：Ek=0.66eV；
【点睛】
本题主要考查了爱因斯坦光电方程，属于基础题。