高中物理人教版 (新课标)选修32 科学的转折：光的粒子性一课一练

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修32 科学的转折：光的粒子性一课一练，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的eq \x(导学号 96140144)( )
A．木棒的长度 B．物体的质量
C．物体的动量 D．学生的个数
答案：D
解析：所谓“量子化”应该是不连续的，一份一份的，故选项D正确。
2．关于黑体辐射的强度与波长的关系，下图正确的是eq \x(导学号 96140145)( )
答案：B
解析：根据黑体辐射的实验规律：随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，故图线不会有交点，选项C、D错误。另一方面，辐射强度的极大值会向波长较短方向移动，选项A错误，B正确。
3．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果。假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比eq \x(导学号 96140146)( )
A．频率变大 B．频率不变
C．光子能量变大 D．波长变长
答案：D
解析：运动的光子和一个静止的自由电子碰撞时，既遵守能量守恒，又遵守动量守恒。碰撞中光子将能量hν的一部分传递给了电子，光子的能量减少，波长变长，频率减小，D选项正确。
4．(黑龙江大庆一中2015～2016学年高二下学期检测)关于光电效应现象，下列说法正确的是eq \x(导学号 96140147)( )
A．只有入射光的波长大于使该金属发生光电效应的极限波长，才能发生光电效应现象
B．在光电效应现象中，产生的光电子的最大初动能跟入射光的频率成正比
C．产生的光电子最大初动能与入射光的强度成正比
D．在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光的强度成正比
答案：D
解析：根据光电效应方程Ekm＝heq \f(c,λ)－heq \f(c,λ0)。入射光的波长必须小于极限波长，才能发生光电效应，故A错误；从光电效应方程知，光电子的最大初动能与照射光的频率成一次函数关系，不是成正比，故B错误。根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，与入射光的强度无关，故C错误。发生光电效应时，入射光的频率影响的是光电子的最大初动能，光强度影响单位时间内发出光电子的数目，在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光的强度成正比，故D正确。故选D。
5．(昌乐二中2014～2015学年高二下学期检测)光电效应实验的装置如图所示，则下列说法中正确的是eq \x(导学号 96140148)( )
A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转
B．用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷
D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
答案：AD
解析：将擦得很亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度， 说明锌板带了电。进一步研究表明锌板带正电，这说明在紫外光的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，A、D选项正确，红光不能使锌板发生光电效应。
6．(重庆十一中2015～2016学年高二下学期检测)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图可知eq \x(导学号 96140149)( )
A．该金属的极限频率为4.27×1014Hz
B．该金属的极限频率为5.5×1014Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5eV
答案：AC
解析：由光电效应方程Ekm＝hν－W知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4.27×1014Hz，A对，B错；该图线的斜率为普朗克常量，C对；金属的逸出功W＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014/1.6×10－19eV≈1.8eV，D错。
二、非选择题
7．用同一束单色光，在同一条件下，先后照射锌片和银片，都能产生光电效应，这两个过程中，对下列四个量，一定相同的是________，可能相同的是________，一定不相同的是________。eq \x(导学号 96140150)
A．光子的能量 B．金属的逸出功
C．光电子动能 D．光电子最大初动能
答案：A C BD
解析：光子的能量由光的频率决定，同一束单色光频率相同，因而光子能量相同，逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最小的功，因此只由材料决定，锌片和银片的逸出功一定不相同。由Ek＝hν－W，照射光子能量hν相同，逸出功W不同，则电子最大初动能也不同，由于光电子吸收光子后到达金属表面的路径不同，途中损失的能量也不同，因而脱离金属时的动能可能分布在零到最大初动能之间，所以，两个不同光电效应的光电子中，动能是可能相等的。
8．有一个成语叫做“炉火纯青”，原意说的是道士炼丹时候的温度控制，温度高低主要是靠看火焰的颜色，温度低的时候，是偏红的，温度最高的时候，才呈现青色，所以炉火纯青表示温度已经足够高了。怎样用热辐射来解释温度与颜色的关系？eq \x(导学号 96140151)
解析： 黑体辐射与温度之间有着密切的关系，热辐射的光谱是连续光谱，辐射光谱的性质与温度有关，在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光。但当物体被加热到500℃左右时，开始发出暗红色的可见光，随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越多，大约在1500℃时就会变成明亮的白炽光。这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量，在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高，光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也越高。因此，火焰颜色也随之而改变。
能力提升
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要的作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm。根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm＝2.90×10－3m·K。eq \x(导学号 96140152)
(1)老鼠发出最强的热辐射的波长为( )
A．7.8×10－5m B．9.4×10－6m
C．1.16×10－4m D．9.7×10－8m
(2)老鼠发生的最强的热辐射属于( )
A．可见光波段 B．紫外波段
C．红外波段 D．X射线波段
答案：(1)B (2)C
解析：(1)老鼠的体温T＝(273＋37)K＝310K
由题设条件λm与T的近似关系式：λmT＝2.90×10－3m·K
得λm＝eq \f(2.90×10－3,T)＝eq \f(2.90×10－3,310)m≈9.4×10－6m，B正确。
(2)可见光的波长范围4.0×10－7～7.0×10－7m，λm大于此范围，所以属于红外线，C正确。也可根据老鼠的体温不高，不能辐射可见光进行判断。
2．(湖北宜昌市葛州坝中学2015～2016学年高二下学期期中)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示。则可判断出eq \x(导学号 96140153)( )
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
答案：B
解析：该题考查了光电效应问题，应根据截止电压判断频率。由eUc＝eq \f(1,2)mv2＝hν－W可知ν丙>ν甲＝ν乙 λ甲＝λ乙>λ丙，所以A、D错，B对。由于hν0＝W，所以C错。
3．(黑龙江绥化市肇东一中2015～2016学年高二下学期期中)如图所示，用绿光照射一光电管，能产生光电效应。欲使光电子从阴极逸出时的初动能增大，应该eq \x(导学号 96140154)( )
A．改用红光照射 B．改用紫光照射
C．增大光电管上的加速电压 D．增大绿光的强度
答案：B
解析：由Ek＝hν－W逸出知增加最大初动能，只要入射光的频率变大就行了。红光的频率比绿光小，故A错误；紫光的频率比绿光的大，故B正确。增大光电管的加速电压，不影响阴极逸出时的初动能，故C错误；增加绿光照射强度只是增大了光电流强度，D错误。故选B。
4．(湛江市2014～2015学年高二质检)在实验室或工厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波波长的关系图象，则下列说法正确的是eq \x(导学号 96140155)( )
A． T1>T2
B． T1C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低
D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动
答案：AD
解析：一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关。实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。从题图中可看出，λ1<λ2，则T1>T2。本题正确选项为A、D。
5．(黄冈中学2014～2015学年高二下学期期中)在图甲所示的装置中，K为一金属板，A为金属电极，都密封在真空的玻璃管中，W为由石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板K上，E为输出电压可调的直流电源，其负极与电极A相连，A是电流表，实验发现，当用某种频率的单色光照射K时，K会发出电子(光电效应)，这时，即使A、K之间的电压等于零，回路中也有电流。当A的电势低于K时，而且当A比K的电势低到某一值Uc时，电流消失，Uc称为遏止电压，当改变照射光的频率ν，遏止电压Uc也将随之改变，其关系如图乙所示，如果某次实验我们测出了画出这条图线所需的一系列数据，又知道了电子电量，则eq \x(导学号 96140156)( )
A．可得该金属的极限频率 B．可求得该金属的逸出功
C．可求得普朗克常量 D．可求得电子的质量
答案：ABC
解析：选项A，由题意结合光电效应方程可知图象乙中当遏制电压Uc＝0时，入射光频率即极限频率，故选项A正确；选项B，当遏制电压Uc＝0时，入射光子的能量即等于逸出功，故选项B正确；选项C，由图乙的斜率可求普朗克常量，故选项C正确；选项D，电子质量不可求得，故选项D错误。
二、非选择题
6．如图所示，当电键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。合上电键，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。eq \x(导学号 96140157)
(1)求此时光电子的最大初动能的大小。
(2)求该阴极材料的逸出功。
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达不到阳极，因此eU＝Ek
由光电效应方程：Ek＝hν－W0
由以上二式：Ek＝0.6 eV，W0＝1.9 eV。
7．如图所示，擦得很亮的绝缘锌板A水平固定放置，其下方水平放有接地的铜板B，两板间距离为d，两板面积均为S，正对面积为S′，且S>S′。当用弧光灯照射锌板上表面后，A、B板间一带电液滴恰好处于静止状态。试分析：eq \x(导学号 96140158)
(1)液滴带何种电荷？
(2)用弧光灯再照射A板上表面，滴液做何种运动？
(3)要使液滴向下运动，应采取哪些措施？
答案：(1)负电 (2)向上运动 (3)将B板向右平移
解析：(1)锌板受弧光灯照射发生光电效应，有光电子从锌板A的上表面逸出，而使A板带正电荷，接地的铜板B由于静电感应而带负电，A、B板间形成方向向下的匀强电场，由液滴处于静止状态知qE＝mg，所以液滴带负电。
(2)当再用弧光灯照射A板上表面时，光电效应继续发生，使A板所带正电荷增加，A、B板间场强增强，所以qE>mg，使液滴向上运动。
(3)要使液滴向下运动，即mg>qE，mg和q不变，则必须使E变小。因A板电荷量Q不变，则当B板向右移动，增大两板正对面积时，电容增大，两板间电势差减小，而d不变，故场强E变小，qE