高中物理人教版选修3-5练习：第十七章 第1、2节 能量量子化 光的粒子性 随堂检测 Word版含解析
人教版物理教材选修3-5 第十七章第2节《光的粒子性》名师教案
光的粒子性——光电效应一、概述本课题为普通高中物理选修（3-5）第五章波和粒子第一节，高三理科班课程，学时一课时。
学习光电效应现象及其解释理论——光电效应方程。
本课教材蕴含着十分丰富的教学内容：在知识方面，本课作为后牛顿物理两大支柱之――量子理论的入门，涉及到量子物理最基础的内容，也是经典物理学与量子物理学的重要衔接；同时本节还有着厚重的物理学科文化积淀，有物理学史、科学方法、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教育的题材．教材在知识陈述上较为浅显直接，而关于这些知识的“背景”，则是相当丰满、承赋人文，为实施“科学的人文教育价值”提供了很大的空间．二、核心素养经历“探究光电效应的规律”过程，让学生获得探究活动的体验，体验探究自然界规律的艰辛与喜悦．陶冶崇尚科学、仰慕科学家，欣赏物理学的奇妙与和谐的情愫．学习科学家敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，培养判断有关信息是否科学的意识．三、教学目标1. 了解光电效应研究史实．了解光子的概念，了解并识别光电效应现象．2. 能表述光电效应现象的规律，会用光子说解释光电效应现象的规律．3. 理解光电效应方程的各个物理量的含义及其对光电效应的解释．四、学情分析学生已经在3-5第二章学习过原子结构和氢原子光谱与能级结构，对原子微观结构有了一定的认识。
知道原子的电离过程本质。
高三理科班学生对原子的微观机理有一定的兴趣，但是，微观世界的抽象性会成为学生理解过程的主要障碍。
急于求成、重视结论型陈述、轻视物理探究史实和逻辑推理是不少理科生学习原子物理相关理论的通病，这也是这一部分知识遗忘率高的原因。
五、教学过程课前：登陆优教平台，发送预习任务。
根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。
<一> 引言师：前几节课我们了解了人们在研究光的本性过程提出的几种有代表性的学说。
（简单回顾光的微粒说和波动说的发展过程）自从麦克期韦提出光的电磁说，赫兹又用实验证实了麦克斯韦的理论后，光的波动理论发展到了完美的地步。
人教版高中物理选修3-5测试：第十七章+第1节 能量量子化 第2节 光的粒子性
第1节能量量子化第2节光的粒子性1.知道黑体、热辐射和黑体辐射的概念，了解黑体辐射的实验规律．2.了解普朗克提出的量子假说．3.知道光电效应现象，了解光电效应的实验规律．4.理解爱因斯坦的光子说及对光电效应的解释，会用光电效应方程解决一些简单问题．5.了解康普顿效应及其意义．一、能量量子化1．热辐射(1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同．2．黑体与黑体辐射实验规律(1)黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．(2)黑体辐射的实验规律①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．②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．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．3．能量子(1)定义：普朗克认为，当带电微粒辐射或吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)(3)能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．这种现象叫能量的量子化．二、光电效应1．光电效应(1)定义：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应．逸出的电子叫光电子．(2)实验规律①存在着饱和电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大．这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．②存在着遏止电压和截止频率：使光电流减小到0的反向电压U c 称为遏止电压．光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应．③光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的，从光照射到金属到产生电流的时间不超过10－9 s. (3)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功．2．爱因斯坦的光电效应方程(1)光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频率为ν的光的能量子为 hν．(2)爱因斯坦光电效应方程①表达式：hν＝E k ＋W 0或E k ＝hν－W 0.②物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功W 0，剩下的表现为逸出后电子的初动能E k .三、康普顿效应和光子的动量1．光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变的现象．2．康普顿效应：康普顿在研究石墨对X 射线的散射时，发现在散射的X 射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．3．康普顿效应的意义：深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子除了具有能量之外还具有动量．4．光子的动量：p ＝h λ，其中h 为普朗克常量，λ为光的波长．判一判 (1)黑体辐射电磁波的强度按波长分布，只与黑体的温度有关．( )(2)普朗克有关能量子的假说认为微观粒子的能量是分立的．( )(3)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．( )(4)金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关．( )(5)入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬时发射的．( )提示：(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√做一做(多选)在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，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长的关系图象，则下列说法正确的是()A．T1>T2B．T1<T2C．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方向移动提示：选AD．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，能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不反射的物体，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．从题图中可以看出，λ1<λ2，T1>T2，本题正确选项为A、D．想一想康普顿效应说明了什么？为什么说康普顿效应反映了光子具有动量？提示：康普顿效应说明了光的粒子性．解释光子波长变化的问题时运用了能量守恒定律和动量守恒定律，理论与实验符合很好．对黑体与黑体辐射的理解1．对黑体的理解(1)绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替．如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体．(2)黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看做黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔．一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当做黑体来处理．2．一般物体与黑体的比较(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值．(2)随着温度的升高①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图所示．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图象中，符合黑体辐射实验规律的是( )[解析] 根据黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，可知选项A 正确．[答案] A1.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解析：选C ．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．对光电效应现象的理解1．光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果．2．光电子的初动能与光电子的最大初动能：光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能．光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能．3．光子的能量与入射光的强度：光子的能量即每个光子的能量，其值为ε＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定．入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量与单位面积上入射光子数的乘积．4．光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(多选)(2017·衡水高二检测)对光电效应的理解正确的是()A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同[解析]按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B、D正确．[答案]BD对光电效应现象的理解光电效应实验规律可理解记忆：“放(出光电子)不放，比频率；若能放，瞬时放；放多少(光电子)，看光强；(光电子的)最大初动能，看(入射光的)频率．”2.如图所示为一光电管电路，滑动变阻器滑动触头P位于AB上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有( )A ．加大照射光强度B ．换用波长短的光照射C ．将P 向B 滑动D ．将电源正负极对调解析：选B ．由光电管电路图可知阴极K 电势低，阳极A 电势高，如果K 极有电子飞出，则它受到的电场力必向左，即将向左加速，然而现在G 中电表指针无偏转，说明没有发生光电效应，这仅能说明照射光频率太低．这与光强外加电压的大小及方向均无关．可见要使指针发生偏转需增大照射光频率，即缩短照射光的波长．故选B ．对光电效应方程的理解和应用1．对光电效应方程E k ＝hν－W 0的理解(1)式中的E k 是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～E k 范围内的任何数值．(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程．①能量为ε＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．②如果克服吸引力做功最少为W 0，则电子离开金属表面时动能最大为E k ，根据能量守恒定律可知：E k ＝hν－W 0.(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件．若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即E k ＝hν－W 0>0，亦即hν>W 0，ν>W 0h ＝νc ，而νc ＝W 0h恰好是光电效应的截止频率． 2．光电效应规律中的两条线索、两个关系(1)两条线索(2)两个关系光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．3．在理解光电效应方程的基础上，把其数学关系式与数学函数图象结合起来，经分析、推导得出图象的斜率及在图象横、纵坐标轴上的截距所对应的物理量，从而理解它们的物理意义，有效提高自身应用数学解决物理问题的能力．(1)最大初动能与入射光频率的关系该图象对应的函数式E k ＝hν－W 0，图象与横轴的交点坐标为极限频率，图象是平行的是因为图线的斜率就是普朗克常量．(2)光电流与电压的关系图象从图象①③可看出同种光照射同种金属板对应的反向遏止电压相同．而饱和光电流强度随入射光强度增大而增大；从图象①②可知，对于同种金属，入射光的频率越高，反向遏止电压越大．(3)反向遏止电压与入射光频率的关系该图象的对应函数式为U c ＝hν－W 0e，故从图象可以直接读出金属的极限频率，由极限频率可算出普朗克常量，由纵轴截距可推算出金属的逸出功．命题视角1 对光电效应方程的理解如图所示装置，阴极K 用极限波长为λ0＝0.66 μm 的金属制成．若闭合开关S ，用波长为λ＝0.50 μm 的绿光照射阴极，调整两个极板间的电压，使电流表的示数最大为0.64 μA ．(1)求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能．(2)如果将照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍，求阴极每秒发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能．[思路点拨] 饱和电流的值I 与每秒内阴极发射的电子数的关系是I ＝ne .电子从阴极K 飞出的最大初动能E k ＝hν－W 0，电子从阴极K 飞向阳极A 时，还会被电场加速，使其动能进一步增大．[解析] (1)当阴极发射的光电子全部到达阳极时，光电流达到饱和．由电流可知每秒到达阳极的电子数，即阴极每秒发射的光电子个数n ＝I m t e ＝0.64×10－6×11.6×10－19 个＝4.0×1012个 根据光电效应方程，光电子的最大初动能为E k ＝hν－W 0＝h c λ－h c λ0代入数据可得E k ＝9.6×10－20 J.(2)如果照射光的频率不变，光强加倍，则每秒发射的光电子数加倍，饱和光电流增大为原来的2倍．根据光电效应实验规律可得阴极每秒发射的光电子个数n ′＝2n ＝8.0×1012个光电子的最大初动能仍然为E k ＝hν－W 0＝9.6×10－20 J.[答案] (1)4.0×1012个 9.6×10－20J (2)8.0×1012个 9.6×10－20J命题视角2 光电效应中图象问题的求解(多选)在做光电效应的实验时，某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E k 与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出( )A ．该金属的极限频率和极限波长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[解析] 依据光电效应方程E k ＝hν－W 0可知，当E k ＝0时，ν＝ν0，即图象中横坐标的截距在数值上等于金属的极限频率．图线的斜率k ＝E k ν－ν0.可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量． 根据图象，假设图线的延长线与E k 轴的交点为C ，其截距大小为W 0，有k ＝W 0ν0. 而k ＝h ，所以，W 0＝hν0.即图象中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功．[答案] ABC(1)逸出功和截止频率均由金属本身决定，与其他因素无关．(2)光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系．(3)分析、推导得出图象的斜率及在图象横、纵坐标轴上的截距所对应的物理量，从而理解它们的物理意义，有效提高自身应用数学解决物理问题的能力．3.(2015·高考全国卷Ⅰ)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图所示．若该直线的斜率和截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．解析：根据光电效应方程E km ＝hν－W 0及E km ＝eU c 得U c ＝hνe －W 0e， 故h e ＝k ，b ＝－W 0e，得h ＝ek ，W 0＝－eb . 答案：ek －eb对康普顿效应的理解1．假定光子与电子发生弹性碰撞，按照爱因斯坦的光子说，一个光子不仅具有能量E ＝hν，而且还有动量．如图所示．这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率减小，波长增大．同时，光子还使电子获得一定的动量．这样就圆满地解释了康普顿效应．2．康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )A ．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′B ．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C ．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′D ．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′[思路点拨] 对康普顿现象的理解，可以类比实物粒子的弹性碰撞．[解析] 能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律．光子与电子碰撞前光子的能量ε＝hν＝h c λ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量ε′＝hν′＝h c λ′，由ε>ε′，可知λ<λ′，选项C 正确．[答案] C光子不仅具有能量E ＝hν，而且还具有动量，光子与物质中的微粒碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律．4.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．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．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( )A ．频率变大B ．速度变小C ．光子能量变大D ．波长变长解析：选D ．光子与电子碰撞时，遵守动量守恒定律和能量守恒定律，自由电子被碰前静止，被碰后动量、能量增加，所以光子的动量、能量减小．故选项D 正确．[随堂检测]1．关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有( )A ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动C ．黑体辐射的强度与波长无关D ．黑体辐射无任何实验规律解析：选A ．黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．2．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k －ν图象．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功是3.24 eV ，若将二者的图线画在一个E k －ν坐标图中，用实线表示钨，用虚线表示锌，则正确反映这一过程的图是 ( )解析：选B ．依据光电效应方程E k ＝hν－W 0可知，E k －ν图线的斜率代表了普朗克常量h ，因此钨和锌的E k －ν图线应该平行．图线的横轴截距代表了截止频率νc ，而νc ＝W 0h ，因此钨的νc 大些．综上所述，B 图正确．3．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意图如图所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K ，没有发生光电效应，换用同样频率ν的强激光照射阴极K ，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U ，即将阴极K 接电源正极，阳极A 接电源负极，在KA 之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U ，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U 可能是下列的(其中W 为逸出功，h 为普朗克常量，e 为电子电量)( )A ．U ＝hνe －W eB ．U ＝2hνe －W eC ．U ＝2hν－WD ．U ＝5hν2e －W e解析：选B ．以从阴极K 逸出的且具有最大初动能的光电子为研究对象，由动能定理得：－Ue ＝0－12mv 2m① 由光电效应方程得：nhν＝12mv 2m＋W (n ＝2，3，4…)② 由①②式解得：U ＝nhνe －W e(n ＝2，3，4…) 故选项B 正确．4．(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是( )A ．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B ．入射光的频率变高，饱和光电流变大C ．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D ．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生解析：选AC ．根据光电效应规律，保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，则饱和光电流变大，选项A 正确；由爱因斯坦光电效应方程知，入射光的频率变高，产生的光电子最大初动能变大，而饱和光电流与入射光的频率和光强都有关，选项B 错误，C 正确；保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，当入射光的频率小于极限频率时，就不能发生光电效应，没有光电流产生，选项D 错误．5．在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e 、c 和h .解析：由W 0＝hν0＝h c λ0， 又eU c ＝E k ，且E k ＝hν－W 0，ν＝c λ， 所以U c ＝hc e (1λ－1λ0)＝hc e (λ0－λ)λλ0. 答案：h c λ0 hc e (λ0－λ)λλ0[课时作业]一、单项选择题1．(2017·宁波高二检测)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 ．以上都正确解析：选A ．影响黑体辐射电磁波的波长分布的因素是温度，故选项A 正确．2．关于光电效应，下列几种表述正确的是( )A ．金属的极限频率与入射光的频率成正比B ．光电流的强度与入射光的强度无关C ．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能要大D ．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应解析：选D ．金属的极限频率由该金属决定，与入射光的频率无关，光电流的大小随入射光强度增大而增大，选项A 、B 错误；不可见光包括能量比可见光大的紫外线、X 射线、γ射线，也包括能量比可见光小的红外线、无线电波，选项C 错误；任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光波长小于这个波长，才能产生光电效应，故正确选项为D ．3．如图所示，当开关S 断开时，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极，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0.6 V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.6 V 时，电流表读数为零．由此可知，阴极材料的逸出功为( )A ．1.9 eVB ．0.6 eVC ．2.5 eVD ．3.1 eV解析：选A ．设能量为2.5 eV 的光子照射时，光电子的最大初动能为12mv 2，阴极材料的逸出功为W 0，根据爱因斯坦光电效应方程有12mv 2＝hν－W 0，题图中光电管上加的是反向电压，据题意，当反向电压达到U ＝0.6 V 以后，具有最大初动能的光电子也不能达到阳极，因此eU ＝12mv 2，联立解得，W 0＝hν－eU ＝2.5 eV －0.6 eV ＝1.9 eV ，故选项A 正确． 4．根据爱因斯坦光子说，光子能量E 等于(h 为普朗克常量，c 、λ为真空中的光速、波长)( )A ．h c λB ．h λcC ．h λD ．h λ解析：选A ．由爱因斯坦光子说知，光子的能量E ＝hν，而c ＝νλ，故E ＝h c λ，选项A 正确．5．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为E k ，则这种金属的逸出功和极限频率分别是( )A ．h ν－E k ，ν－E k hB ．E k －hν，ν＋E k hC ．h ν＋E k ，ν－h E kD ．E k ＋hν，ν＋h E k解析：选A ．根据光电效应方程得，W ＝hν－E k .根据W ＝hν0知极限频率ν0＝W h ＝ν－E k h. 6．光子有能量，也有动量，动量p ＝h λ，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中，有“∞”形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO ′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子)．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始时的转动情况(俯视)，下列说法中正确的是( )A ．顺时针方向转动B ．逆时针方向转动。
2016高中物理 第17章 第1、2节 能量量子化 光的粒子性同步练习 新人教版选修3-5
2016高中物理第17章第1、2节能量量子化光的粒子性同步练习新人教版选修3-5基础夯实一、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( )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( )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( )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．(清远市2013～2014学年高二下学期期末)在光电效应实验中，用光照射光电管阴极，发生了光电效应。
如果仅减小光的强度而频率保持不变，下列说法正确的是( ) A．光电效应现象消失B．金属的逸出功减小C．光电子的最大初动能变小D．光电流减小答案：D解析：根据光电效应规律易判选项D正确。
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( )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。
人教版高中物理选修3-5学案：第十七章学案1能量量子化(1)(2)
人教版高中物理选修3-5学案：第十七章学案1能量量子化(1)(2)[学习目标] 1.了解黑体辐射的实验规律.2.了解能量子的概念及其提出的科学过程.3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点．一、黑体与黑体辐射[导学探究] (1)黑体就是黑色的物体吗？答案我们所说的黑体并不是指物体的颜色，它是指能完全吸收各种波长的电磁波的物体．(2)很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可知道他的体温是多少？你知道其中的道理吗？答案根据热辐射规律可知，人的体温的高低，直接决定了该人辐射的红外线的频率和强度．通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道该人的体温．[知识梳理] 对黑体和黑体辐射的认识(1)热辐射①定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．②特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同．室温时，热辐射的主要成分是波长较长(填“较长”或“较短”)的电磁波，不能引起人们的视觉；温度升高时，较短(填“较长”或“较短”)波长的成分越来越强．(2)黑体及黑体辐射特点①定义：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．②黑体辐射特点：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．[即学即用] (多选)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答案ACD解析我们周围的一切物体都在辐射电磁波，A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，还与材料的种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误，C正确；根据黑体的定义知D正确．二、黑体辐射的实验规律[导学探究] (1)黑体辐射的强度与什么有关？有怎样的关系？(2)物理学家维思和瑞利在对黑体辐射做出解释时，各在什么区与实验接近，什么区偏离较大？答案见知识梳理[知识梳理] 黑体辐射的实验规律(1)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．(2)对黑体辐射的解释：维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大；瑞利公式在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符．由于波长很小的辐射处在紫外线波段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理学理论的灾难，当时称为“紫外灾难”．[即学即用] 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )答案A解析随着温度的升高，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A正确，B、C、D错误．三、能量子[导学探究] 普朗克的能量量子化的观点与宏观世界中我们对能量的认识有什么不同？答案宏观世界中的能量可以是任意值，是连续的，而普朗克认为微观粒子的能量是量子化的，是一份一份的．[知识梳理] 对能量子和能量量子化的认识(1)普朗克的假设振动着的带电微粒能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，即：能量的辐射或者吸收只能是一份一份的，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子公式ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h＝6.626×10－34 J·s. (一般取h＝6.63×10－34 J·s)(3)能量的量子化在微观世界中能量是量子化的，或者说是微观粒子的能量是分立的，这种现象叫能量的量子化．(4)普朗克假设的意义①借助于能量的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝．②普朗克在1900年能把量子列入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一．[即学即用] (多选)以下宏观概念中，哪些是“量子化”的( )A．物体的带电荷量B．物体的质量C．物体的动量D．学生的个数答案AD解析所谓“量子化”应该是不连续的，是一份一份的，故选A、D.一、黑体辐射的规律例1 (多选)黑体辐射的实验规律如图1所示，由图可知( )图1A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动解析由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来．答案ACD归纳总结1．理解和熟记辐射强度随波长的变化关系图象是解此类问题的关键．2．黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类和表面状况无关．二、能量子的理解和计算例2 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个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为 3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )A．2.3×10－18 WB．3.8×10－19 WD．1.2×10－18 WC．7.0×10－10 W 解析因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝，式中E＝6ε，又ε＝hν＝h，可解得P＝ W≈2.3×10－18 W.答案A归纳总结1．普朗克能量子假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．2．能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是一个常量，称为普朗克常量，其值为h＝6.626×10－34 J·s.针对训练小灯泡的功率P＝1 W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10－6 m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？(h＝6.63×10－34 J·s)答案5×1018个解析每秒钟小灯泡发出的能量为E＝Pt＝1 J1个光子的能量：ε＝hν＝＝ J＝1.989×10－19 J小灯泡每秒钟辐射的光子数：n＝＝个≈5×1018个．1．一束红光从空气射入玻璃，则这束红光的能量子将( )A．变小 B．变大 C．不变 D．不能确定答案C 解析光由空气射入玻璃时，频率不发生变化，由ε＝hν可知，红光的能量子不变，C正确．2．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图2所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是( )图2A．T1>T2B．T1<T2C．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长方向移动答案A 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、时间的长短和辐射的面积，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．从图中可以看出，λ1<λ2，T1>T2，本题正确选项为A. 3．二氧化碳能很好的吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.43×10－3～1.6×10－3 m，相应的光子能量的范围是________．(已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空中的光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)答案 1.2×10－22～1.4×10－22 J 解析由c＝λν，得ν＝，代入数据得频率范围为1.88×1011～2.1×1011 Hz，又由ε＝hν得能量范围为1.2×10－22～1.4×10－22 J.一、选择题(1～9为单选题)1．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是( )B．材料A．温度C．表面状况D．以上都正确答案A 解析根据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，A对．2．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．牛顿提出的微粒说答案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正确解释黑体辐射实验规律，B对．3．对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是( )A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B．辐射和吸收的能量可以不是某一最小值的整数倍C．吸收的能量可以是连续的D．辐射和吸收的能量都可以是连续的答案A 解析带电微粒辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的．故选项A正确，选项B、C、D均错．4．普朗克常量是自然界的一个基本常数，它的数值是( )A．6.02×10－23 molB．6.625×10－3 mol·sC．6.626×10－34 J·sD．1.38×10－16 mol·s答案C 解析普朗克常量是一个定值，由实验测得它的精确数值为 6.626×10－34J·s，在记忆时关键要注意它的单位．5．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是( )B．橙光A．红光D．绿光C．黄光答案A 解析在四种颜色的光中，红光的波长最长而频率最小，由光子的能量ε＝hν可知红光光子能量最小．6．已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ε的值为( )B.hA．hλD．以上均不正确C.答案A 解析由波速公式c＝λν可得：ν＝，由光的能量子公式得ε＝hν＝h，故选项A正确．7．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( )A. B. C. D．λPhc答案A 解析每个光子的能量ε＝hν＝，每秒钟发射的总能量为P，则n＝＝. 8．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着重要作用．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λmin.根据热辐射理论，λmin与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλmin＝2.90×10－3m·K，则老鼠发出的最强的热辐射的波长为( )B．9.4×10－6 mA．7.8×10－5 mD．9.7×10－8 mC．1.16×10－4 m答案B 解析由Tλmin＝2.90×10－3 m·K可得，老鼠发出最强的热辐射的波长为λmin＝ m＝m≈9.4×10－6 m，B正确．9．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个波长为λ0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)( )B．Nh cA．hλ0D．2Nhλ0C．Nhλ0答案B 解析一个光电子的能量ε＝hν＝h，则N个光子的总能量E＝Nh，选项B正确．二、非选择题10．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长λ＝0.35 μm的紫外激光．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则该紫外激光所含光子数为多少？(计算结果保留三位有效数字)答案 4.23×1021个解析紫外激光能量子的值为ε＝＝J≈5.68×10－19 J.则该紫外激光所含光子数n＝＝个≈4.23×1021个．。
人教版高中物理选修3-5同步练习题：17.1 能量量子化(含解析)
人教版高中物理选修3-5同步练习：17.1 能量量子化一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）1.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（）A. B.C. D.2.根据爱因斯坦的“光子说”可知（）A. “光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B. 只有光子数很多时,光才具有粒子性C. 一束单色光的能量可以连续变化D. 光的波长越长,光子的能量越小3.下列关于热辐射和黑体辐射说法不正确的是( )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. 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D. 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波4.关于近代物理实验，下列说法正确的是（）A. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释B. 利用α粒子散射实验可以估算核外电子的运动半径C. 电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样说明实物粒子也具有波动性D. 汤姆逊研究阴极射线发现了电子,提出了原子核式结构模型5.根据爱因斯坦光子说，光子能量E等于（h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长）（）A. ℎcλB. ℎλcC. ℎλD. ℎλ6.如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最大的是（）A. 电子B. 中子C. 质子D. α粒子7.光子的能量与其（）A. 波长成正比B. 速度成正比C. 周期成正比D. 频率成正比8.以下关于光子说的基本内容，不正确的说法是（）A. 光子的能量跟它的频率有关B. 紫光光子的能量比红光光子的能量大C. 光子是具有质量、能量和体积的实物微粒D. 在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫一个光子9.关于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是（）A. 黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射B. 一般物体辐射电磁波的情况与温度无关,只与材料的种类及表面情况有关C. 黑体辐射随着温度的升高,各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D. 带电微粒辐射和吸收的能量,只能是某一最小能量值的整数倍10.下列说法正确的是（）A. 光波是概率波,物质波是机械波B. 微观粒子的动量和位置的不确定量同时变大,同时变小C. 普朗克的量子化假设是为了解释光电效应而提出的D. 动量相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等二、填空题（本大题共5小题，共20.0分）11.一台激光器发光功率为P0，发出的激光在真空中波长为λ，真空中的光速为c，普朗克常量为h，则每一个光子的能量为______；该激光器在t时间内辐射的光子数为______。
最新人教版高中物理选修3-5第十七章能量量子化2
1.知道微观粒子的能量是不连续变化的。 2.知道能量量子化是研究微观世界的基本观点。 3.知道能量子的概念。 4.会用 ε=hν 和 ν= 等公式进行计算。
c λ
-3-
首页 1.1 DNA重组技术的基本工具
首自主预习 页
随堂练习 重点难点 课堂互动 Z 典型考题 S 随堂练习 J 基础知识
ICHU ZHISHI
6.63×10-34×3×108 530×10-9 E t c λ
W=2.3× 10-18 W。
-9-
答案:A
首页 1.1 DNA重组技术的基本工具
首自主预习 页
随堂练习 重点难点 课堂互动 Z 典型考题 S 随堂练习 J 基础知识
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
UITANG LIANXI
-6-
首页 1.1 DNA重组技术的基本工具
首自主预习 页
随堂练习 重点难点 课堂互动 Z 典型考题 S 随堂练习 J 基础知识
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
UITANG LIANXI
类型一
类型二
类型一
对能量子的认识
【例题 1】 对一束太阳光进行分析,下列说法正确的是( A.太阳光是由各种单色光组成的复合光 B.在组成太阳光的各单色光中,其能量最强的光为红光 C.在组成太阳光的各单色光中,其能量最强的光为紫光 D.组成太阳光的各单色光,其能量都相同
-34
J· s,光速为 3.0× 10 m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最 ) B.3.8× 10-19 W D.1.2× 10-18 W
8
解析:因只要每秒有 6 个绿光的能量子射入瞳孔,眼睛就能察觉。所以察觉 到绿光所接收的最小功率 P= ,式中 E=6ε,又 ε=hν=h ,可解得 P=6×
2020-2021学年高二物理人教版选修3-5课后作业：第十七章 第2节 光的粒子性
A组：合格性水平训练1．(光电效应的实验)(多选)在如图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时，不发生光电效应，那么()A．A光的频率大于B光的频率B．B光的频率大于A光的频率C．用A光照射光电管时，流过电流表G的电流方向是a流向bD．用A光照射光电管时，流过电流表G的电流方向是b流向a答案AC解析由发生光电效应的条件可知，A单色光的频率大于B单色光的频率，A 正确，B错误；A单色光照射光电管的阴极K时，从阴极K逸出电子，这些电子冲向阳极，在整个电路中形成顺时针电流，故流过电流表G的电流方向是a流向b，C正确，D错误。
2．(光电效应的理解)(多选)现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa>λb>λc，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应。
若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定()A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大答案AD解析波长关系为λa>λb>λc，则νa<νb<νc。
b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应，根据发生光电效应的条件，a光照射不能发生光电效应，c光照射能发生光电效应，所以A正确，B、C错误。
根据光电效应方程：E km＝h cλ－W0，知c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最大，所以D正确。
3．(光电效应的理解)(多选)已知钙的逸出功是3.20 eV，对此理解正确的是()A．钙中的电子脱离钙需做功3.20 eVB．钙表面的电子脱离钙需做功超过3.20 eVC．钙只需吸收3.20 eV的能量就有电子逸出D．入射光子的能量必须大于3.20 eV才能发生光电效应答案BD解析钙的逸出功为3.20 eV，知电子逸出克服金属钙所做的最小的功为3.20 eV，金属内部的电子需要更多能量才能脱离表面。
人教版高中物理选修3-5同步练测：第十七章第一节能量量子化(含答案).docx
高中物理学习材料唐玲收集整理第一节 能量量子化一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分） 1.下列叙述正确的是（A.一切物体都在辐射电磁波B.C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 2.黑体辐射的实验规律如图1所示，图中画出了不同温度下，黑体辐射的强度与波长的关系，从图中可以看出（）图1A.随温度的升高，各种波长的辐射强度都增加B.随温度的升高，各种波长的辐射强度都减小C.随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动3.对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是（A.温度B.C.表面状况D.以上都正确4.下列说法正确的是（A. B.C.D.电磁波波长越长，其能量子越大5.已知某单色光的波长为 ，在真空中光速为 ,普朗克常量为ℎ，则电磁波辐射的能量子 的值为（ A.ℎB.ℎC.ℎD.以上均不正确6.单色光从真空射入玻璃时，它的（ A. B. C.D.波长变短，速度变小，光量子能量不变7.关于光的传播，下列说法中正确的是（ ）A.各种色光在真空中传播速度相同，在介质中传B.各种色光在真空中频率不同，同一色光在各种C.同一色光在各种介质中折射率不同，不同色光D.各种色光在同一介质中波长不同，同一色光在真空中的波长比任何介质中波长都长 8.关于黑体辐射的实验规律正确的有（A.随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B.随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较C.D.黑体辐射无任何实验9.对一束太阳光进行分析,下列说法正确的是（ ）A.B.在组成太阳光的各单色光中，其能量最强的光C.在组成太阳光的各单色光中，其能量最强的光D.组成太阳光的各单色光，其能量都相同 10.以下宏观概念，哪些是“量子化”的（ ） A.物体的质量B.C.班里学生的个数D.物体的动量二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与 有关.12.在某种介质中，某色光的波长为 ，已知这种色光的能量子为 ，那么该介质对这种色光的折射率是 .三、计算及简答题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.（10分）给一铁块不断加热，铁块会依次呈现暗红、赤红、橘红，直至变成黄白色，这种变化说14.（10分）由能量的量子化假说可知，能量是一份一份的而不是连续的，但我们平时见到的宏观物体的温度升高或降低，为什么不是一段一段的而是连续的，试解释其原因.15.（14分）人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉.普朗克常量为6.63×10-34J ·s ，光速为3.0×108m/s ，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是多少？(1 nm ＝10-9m)16.（14分）氦氖激光器发射波长为 6 328的单色光，试计算这种光的一个能量子为多少?若该激光器的发光功率为18 mW ，则每秒钟发射多少个能量子?第一节能量量子化答题纸得分：一、选择题二、填空题11. 12.三、计算及简答题13.14.15.16.第一节能量量子化参考答案一、选择题1. ACD 解析：根据热辐射的定义，A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错误，C正确；根据黑体的定义知D正确.2. AC 解析：由题图可知，随温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，故选项A正确；随温度的升高，各种波长的辐射强度都增大，故选项B错误；随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故选项C正确；随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故选项D错误.3.A 解析：影响黑体辐射电磁波的波长分布的因素是温度，故选项A正确.4.AB 解析：微观粒子的能量变化是跳跃式的，选项A正确；由ℎ可知，能量子与电磁波的频率成正比，选项B正确；红光的频率比绿光小，由ℎ可知，红光的能量子比绿光小，选项C错误；电磁波波长越长，其频率越小，能量子越小，选项D错误.5. A 解析：由光速、波长的关系可得出光的频率，ℎ＝ℎ，故A选项正确.可知，光的速度变小，波6. D 解析：因为光的频率不变，光量子的能量不变；再根据折射率′长变短.7. ABD 解析：各种色光在真空中的传播速度都相同；同一介质对不同色光有不同的折射率；色光频率不变；同一色光在不同介质中波速不同，在不同介质中波长不同.8.AB9. AC 解析：根据棱镜散射实验得：太阳光是由各种单色光组成的复合光，故A对.根据能量子的概念得：光的能量与它的频率有关，而频率又等于光速除以波长，由于红光的波长最长，紫光的波长最短，可以得出各单色光中能量最强的为紫光，能量最弱的为红光，即B、D错，C对.10. C 解析：人数是自然数不连续.二、填空题11.材料的种类及表面状况解析：根据实验得出结论，一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和材料的表面状况有关.12.ℎ解析：由ℎ＝ℎ，得，所以该介质对这种色光的折射率为ℎℎ三、计算及简答题13.铁块颜色的变化表明辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同，温度越高，热辐射中较短波长的成分越来越强.14.由于宏观物质是由大量微粒组成的，每一个粒子的能量是一份一份的，这符合能量量子化假说，而大量粒子则显示出了能量的连续性，故我们平时看到的物体的温度升高或降低不是一段一段的，而是连续的.15. 2.3×10-18 W解析：因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收的最小功率，式中,又ℎℎ,可解得 W=2. 3×10-18 W.16. 3.14×10-19 J 5.73×1016个解析：ℎ＝ℎ= J =3.14×10-19 J每秒发射的能量子个数为个 5.73×1016个。
高中物理 17.1-17.2能量量子化 光的粒子性(精讲优练课型) 新人教版选修3-5
二、能量子 1.定义:普朗克认为,振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量 值ε的_整__数__倍__,当带电微粒辐射或吸收能量时,也是以这个最小能 量值为单位_一__份__一__份__地辐射或吸收的,这个不可再分的最小能量值 ε叫作_能__量__子__。
2.能量子大小:ε=hν,其中ν是电磁波的频率,h称为_普__朗__克__常量。 h=6.626×10-34J·s(一般取h=6.63×10-34J·s)。 3.能量的量子化:在微观世界中能量是_量__子__化__的,或者说微观粒子 的能量是_分__立__的。
【归纳总结】 1.对黑体的理解:绝对的黑体实际上是不存在的,但可以用某装置近似 地代替。如图所示,如果在一个空腔壁上开一个小孔,那么射入小孔的 电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收,最终不能从空腔射出,这 个小孔就成了一个绝对黑体。
五、康普顿效应和光子的动量 1.光的散射:光在介质中与_物__质__微__粒__相互作用,因而传播方向 _发__生__改__变__,这种现象叫作光的散射。 2.康普顿效应:美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时, 发现在散射的X射线中,除了与入射波长λ0相同的成分外,还有波长 _大__于__λ0的成分,这个现象称为康普顿效应。
四、爱因斯坦的光子说与光电效应方程 1.光子说:光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的,而且光本身就 是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为ν的光的能量子为hν, 这些能量子被称为_光__子__。 2.爱因斯坦的光电效应方程: (1)表达式:_h_ν__=Ek+W0或Ek=_h_ν__-W0。 (2)物理意义:金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量 一部分用于克服金属的_逸__出__功__W_0,剩下的表现为逸出后电子的初动 能Ek。
人教版物理选修3-5作业课件：17-1、2 能量量子化 光的粒子性
4．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为 530 nm 的 绿光时，只要每秒有 6 个绿光的能量子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普 朗克常量取 6.63×10－34 J·s，光速为 3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿 光时所接收到的最小功率是( A )
A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 W C．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W
A．只增大入射光的频率，金属逸出功将减小 B．只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变 C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大 D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短 解析：金属的逸出功由金属本身的构成决定，与入射光的频率无 关，选项 A 错误；根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0 可知，当 金属的极限频率确定时，光电子的最大初动能取决于入射光的频率， 与光照强度、照射时间、光子数目无关，选项 B、C 正确，D 错误．
答案：5×1018 个
解析：每秒钟小灯泡发出的能量为 E＝Pt＝1 J 1 个光子的能量：ε＝hν＝hλc＝6.63×101－03－4×6 3×108 J ＝1.989×10－19 J 小灯泡每秒钟辐射的光子数： n＝Eε ＝1.989×1 10－19个≈5×1018 个．
课堂基检础测训作练业
一、单项选择题 1．关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有( A ) A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加 B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C．黑体辐射的强度与波长无关 D．黑体辐射无任何实验规律 解析：黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都 增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．
6．2006 年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们 发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小 变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起 点．下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是( ACD )
人教版高中物理选修3-5学案：第十七章学案2光的粒子性
人教版高中物理选修3-5学案：第十七章学案2光的粒子性[学习目标] 1.了解光电效应和光电效应的实验规律，以及光电效应与电磁理论的矛盾.2.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并会用来解决简单的问题.3.了解康普顿效应及其意义，了解光子的动量．一、光电效应[导学探究] 如图1所示，取一块锌板，用砂纸将其一面擦一遍，去掉表面的氧化层，连接在验电器上(弧光灯发射紫外线)．图1(1)用弧光灯照射锌板，看到的现象为_______________________________________，说明_______________________________________________________________________ _(2)在弧光灯和锌板之间插入一块普通玻璃板，再用弧光灯照射，看到的现象为_______________________________________________________________________ _，说明________________________________________________________________________(3)撤去弧光灯，换用白炽灯发出的强光照射锌板，并且照射较长时间，看到的现象为_______________________________________________________________________ _，说明_______________________________________________________________________ _．答案(1)验电器偏角张开锌板带电了．弧光灯发出的紫外线照射到锌板上，在锌板表面发射出光电子，从而使锌板带上了正电(2)指针偏角明显减小锌板产生光电效应是光中紫外线照射的结果而不是可见光(3)观察不到指针的偏转可见光不能使锌板发生光电效应[知识梳理] 对光电效应现象的认识(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．(2)光电效应中的光包括不可见光和可见光．(3)光电子：光电效应中发射出来的电子．其本质还是电子．[即学即用] 一验电器与锌板相连(如图2所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角．图2(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(填“增大”、“减小”或“不变”)．(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有”或“无”)偏转．答案(1)减小(2)无解析(1)当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转．当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小．(2)使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外光比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应．能否发生光电效应与入射光的强弱无关．二、光电效应的实验规律光电效应解释中的疑难[知识梳理] (1)光电效应的四个规律①任何一种金属都有一个截止频率νc，入射光的频率必须不低于νc，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关．②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关．③当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关．④光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9 s.(2)掌握三个概念的含义①入射光频率决定着能否发生光电效应以及光电子的最大初动能．②对于一定频率的光，入射光的强度决定着单位时间内发射的光电子数．③对于一定频率的光，饱和光电流决定着单位时间内发射的光电子数．(3)逸出功使电子脱离某种金属所做功的最小值，用W0表示，不同金属的逸出功不同．(4)光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：①光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关．②不存在截止频率，任何频率的光都能产生光电效应．③在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9 s.[即学即用] (多选)对光电效应规律的理解，下列说法正确的是( )A．任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应B．入射光越强，光电子的最大初动能越大C．当入射光频率大于某一截止频率νc时，入射光频率越大，光电子的最大初动能越大D．入射光照射到金属表面上时，光电子几乎是瞬间发射的答案CD三、爱因斯坦的光电效应方程[导学探究] (1)光子说是由哪位科学家提出的？(2)不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？为什么？答案(1)爱因斯坦提出了光子说．(2)由于同一金属的逸出功相同，而不同频率的光的光子能量不同，由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，发生光电效应时，逸出的光电子的初动能是不同的．[知识梳理] (1)光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子，频率为ν的光子的能量为 hν.(2)光电效应方程①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.②物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能．(3)光电效应方程说明了产生光电效应的条件若有光电子逸出，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>＝νc，而νc＝恰好是光电效应的截止频率．(4)Ek－ν曲线．如图3所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是截止频率(或极限频率)；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．图3[即学即用] 用频率为ν的光照射某种金属材料，产生光电子的最大初动能为Ek，若用频率为2ν的光照射同一金属材料，则光电子的最大初动能是( )A．2Ek B．Ek＋hν C．Ek－hν D．Ek＋2hν答案B解析根据爱因斯坦光电效应Ek＝hν－W0，当入射光的频率为ν时，可计算出该金属的逸出功W0＝hν－Ek，当入射光的频率为2ν时，光电子的最大初动能为Ek＝2hν－W0＝Ek＋hν，所以选B.四、康普顿效应[导学探究] 太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？答案在地球上存在着大气，太阳光经大气中微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空环境下光不再散射只向前传播．[知识梳理] (1)光的散射光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，这种现象叫做光的散射．(2)康普顿效应美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．(3)康普顿效应的意义康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面．(4)光子的动量①表达式：p＝.②说明：在康普顿效应中，入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，光子的动量变小．因此，有些光子散射后波长变大．[即学即用] 判断以下说法是否正确．(1)光子的动量与波长成反比．( )(2)光子发生散射后，其动量大小发生变化，但光子的频率不发生变化．( )(3)有些光子发生散射后，其波长变大．( )答案(1)√(2)×(3)√一、光电效应的现象分析例1 (多选)如图4所示，用弧光灯照射擦得很亮的锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是( )图4A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照射锌板，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解析将擦得很亮的锌板与验电器连接，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．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A、D正确．红光不能使锌板发生光电效应．答案AD归纳总结能否发生光电效应取决于入射光的频率是否大于或等于极限频率，与入射光的强度无关．二、光电效应的实验规律例2 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能将减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应解析发生光电效应几乎是瞬时的，选项A错误．入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少；频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误．入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也减少，故选项C正确．入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D错误．答案C规律总结1．能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关．2．发生光电效应时，产生的光电子数与入射光的频率无关，与入射光的强度有关．3．逸出功对应金属的极限频率，由波速公式可知，逸出功还对应极限波长．针对训练(多选)如图5所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过．其原因可能是( )图5A．入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间太短D．电源正、负极接反答案BD解析金属存在截止频率，超过截止频率的光照射金属时才会有光电子射出．发射的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流．入射光的频率低于截止频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B正确，A错误；电路中电源正、负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D正确；光电效应的产生与光照时间无关，C错误．三、光电效应方程及其应用例3 如图6所示，当开关K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0.6 V时，电流表读数仍不为零．当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )图6A．1.9 eV B．0.6 eV C．2.5 eV D．3.1 eV解析由题意知光电子的最大初动能为Ek＝eUc＝0.6 eV所以根据光电效应方程Ek＝hν－W0可得W0＝hν－Ek＝(2.5－0.6) eV＝1.9 eV答案A规律总结1．逸出功W0对应着某一极限频率νc，即W0＝hνc，只有入射光的频率ν≥νc 时才有光电子逸出，即才能发生光电效应．2．对于某一金属(νc一定)，入射光的频率决定着能否产生光电效应及光电子的最大初动能，而与入射光的强度无关．1．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时( )A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子答案C解析当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误．2．(多选)对光电效应的理解正确的是( )A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需要做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应，入射光的最低频率也不同答案BD解析根据爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光照强度无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属表面逸出时所做的功应大于克服原子核的引力而需要做的功的最小值．综上所述，选项B、D正确．3．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图象．已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.24 eV，若将二者的图线画在同一个Ek－ν坐标图中，用实线表示钨、虚线表示锌，则正确反映这一过程的图是( )答案B解析依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek－ν图线的斜率代表了普朗克常量h，因此钨和锌的Ek－ν图线应该平行．图线的横截距代表了极限频率νc，而νc＝，因此钨的νc大些．故正确答案为B.4．分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( )A. B.3hc2λC. D.2hλc答案A解析根据光电效应方程得Ek1＝h－W0 ①Ek2＝h－W0 ②又Ek2＝2Ek1 ③联立①②③得W0＝，A正确．一、选择题(1～6为单选题，7～11为多选题)1．对于任何一种金属，能发生光电效应的条件是( )A．入射光的强度大于某一极限强度B．入射光的波长大于某一极限波长C．入射光的照射时间大于某一极限时间D．入射光的频率不低于某一极限频率答案D2．已知电磁波的波长从小到大依次排列，其顺序为：γ射线、X射线、紫外线、可见光(紫、靛、蓝、绿、黄、橙、红)、红外线、无线电波．当用绿光照射某金属表面时，能产生光电效应现象，为了增大光电子的最大初动能( )A．可选用紫外线照射B．可选用红光照射C．可增强绿光照射强度D．可延长绿光的照射时间答案A解析由波速公式c＝λν可知，波长越长的电磁波，频率越小，波长越短的电磁波，频率越大；由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，当入射光的频率增大时，光电子的最大初动能增大，与光照强度和光照时间无关，故A正确，B、C、D错误．3．如图1所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射光电管时不发生光电效应，则( )图1A．A光的强度大于B光的强度B．B光的频率大于A光的频率C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由a流向bD．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由b流向a答案C解析根据产生光电效应的条件可知选项A、B均错误；电流的方向与正电荷的移动方向相同，与负电荷移动的方向相反，故选项C正确，D错误．4．某金属的逸出功为2.3 eV，这意味着( )A．这种金属内部的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面B．这种金属表层的电子克服原子核引力做2.3 eV的功即可脱离表面C．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量可能小于2.3 eVD．这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3 eV答案B解析逸出功指原子的最外层电子脱离原子核克服引力做的功，选项B正确．5．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A．波长 B．频率 C．能量 D．动量答案A解析两种金属的截止频率不同，则它们的逸出功也不同，由W0＝hνc可知截止频率大的，逸出功也大．由Ek＝hν－W0可知，用同样的单色光照射，钙逸出的光电子的最大初动能较小，由p＝知，其动量也较小，根据物质波p＝知，其波长较长．6．研究光电效应的电路如图2所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是( )图2答案C解析用频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所以遏止电压相同；饱和电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和电流越大，故选项C正确．7．关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是( )A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子B．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应E．康普顿效应说明光具有粒子性答案BDE8．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数增加，则光电流增大，选项A正确；光电效应能否发生与照射光频率有关，与照射光强度无关，选项B错误；改用频率较小的光照射时，如果光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应，选项C错误；光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，故改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，选项D正确．9．光电效应的规律中，经典电磁理论不能解释的是( )A．入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能产生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大C．入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s D．当入射光频率大于极限频率时，光电子数目与入射强度成正比答案ABC解析按经典电磁理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，从金属中飞出的电子，必须吸收足够的能量后才能从其中飞出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度大，单位时间内辐射到金属表面的光子数就多，被电子吸收的光子数自然也多，产生的光电子数也多，故不能解释的有A、B、C三项．10．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc，则( )A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大D．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍答案AB解析因入射光的频率大于极限频率时会产生光电效应，所以A正确；因为金属的极限频率为νc，所以逸出功W0＝hνc，再由Ek＝hν－W0得，Ek＝2hνc－hνc＝hνc，B正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故C错误；由Ek＝hν－W0＝hν－hνc＝h(ν－νc)可得，当ν增大一倍时：＝≠2，故D错误．11．如图3所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，由图象可知( )图3A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hνcC．入射光的频率为νc时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2νc时，产生的光电子的最大初动能为2E答案AB解析题中图象反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，当入射光的频率恰为该金属的截止频率νc 时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hνc＝W0，即该金属的逸出功为E，当入射光的频率为2νc时，得Ek＝2hνc－hνc＝hνc.故选项A、B正确，选项C、D 错误．二、非选择题12．在光电效应实验中，某金属的截止频率对应的波长为λ0，则该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________．(已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.)答案λ0－λ,eλ0λ)13．铝的逸出功为 4.2 eV，现用波长为200 nm的光照射铝的表面．已知h＝6.63×10－34 J·s，求：(结果在小数点后保留三位有效数字)(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的截止频率．答案(1)3.225×10－19 J (2)2.016 V(3)1.014×1015 Hz解析(1)根据光电效应方程Ek＝hν－W0有Ek＝－W0＝ J－4.2×1.6×10－19 J＝3.225×10－19 J(2)由Ek＝eUc可得Uc＝＝V≈2.016 V.(3)由hνc＝W0知νc＝＝Hz≈1.014×1015 Hz.。
最新人教版高中物理选修3-5第十七章《能量量子化 光的粒子性》课后训练
课后训练1．普朗克常量是自然界的一个基本常数，它的数值是（）。
A．6.02×10－23 mol B．6.625×10－3 mol·sC．6.626×10－34 J·s D．1.38×10－16 mol·s2．单色光从真空射入玻璃时，它的（）。
A．波长变长，速度变小，光量子能量变小B．波长变短，速度变大，光量子能量变大C．波长变长，速度变大，光量子能量不变D．波长变短，速度变小，光量子能量不变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。
美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖。
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（）。
A．频率变大B．速度变小C．光子能量变大D．波长变长4．人眼对绿光最为敏感，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个光量子射入瞳孔，眼睛就能察觉。
普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3×108m/s。
则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率为（）。
A．2.3×10－18 WB．3.8×10－19 WC．7.0×10－10 WD．1.2×10－18 W5．关于光电效应，下列说法正确的是（）。
A．极限频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多6．用红光照射光电管阴极发生光电效应时，光电子最大初动能为E k，饱和光电流为I，若改用强度相同的绿光照射同一光电管，产生的光电子最大初动能和饱和电流分别为E k′和I′，则下面说法正确的是（）。
河北省高中物理人教版选修3-5第十七章第1节能量量子化同步练习
河北省高中物理人教版选修3-5第十七章第1节能量量子化同步练习姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共7题；共14分)1. （2分） (2017高二下·福州期末) 对光的波粒二象性的理解，以下正确的是（）A . 光波是一种概率波，波的强度表示光子出现的概率大小B . 光波就是指麦克斯韦所预言的那种在空间连续分布的电磁波C . 光的波动性是大量光子的集体行为，单个光子不具有波动性D . 光子说否定了光的电磁说2. （2分）下列说法中正确的是（）A . 光波是一种概率波B . 用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象C . 爱因斯坦提出了光子说，成功解释了光电效应现象，否定了光的波动性D . 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象3. （2分） (2017高二下·定州期中) 一束单色光由空气斜射入水中，始终保持不变的是该光的（）A . 速度B . 波长C . 频率D . 传播方向4. （2分） 2014年诺贝尔物理学奖授予3名日本出生的科学家，表彰其发明蓝光二极管LED的贡献，被誉为“点亮整个21世纪”．某公司引进这项技术，2014年淘宝年销量第一，成为新材料行业的领跑者．下列说法错误的是（）A . 蓝光LED在外界电压驱动下，PN结的能级从基态跃迁到激发态，再从激发态返回基态时辐射出蓝光B . 光的颜色由频率决定，光子的能量与频率成正比C . 淘宝购买的LED元件，利用多用表测得其正向电阻很小，质量可能很好D . 淘宝购买的LED元件，用一节干电池接在其两端，发现不发光，质量一定很差5. （2分）关于光的波粒二象性，错误的说法是（）A . 光的频率愈高，光子的能量愈大，粒子性愈显著B . 光的波长愈长，光子的能量愈小，波动性愈明显C . 频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性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6. （2分）下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是（）A . 光的波动性与机械波、光的粒子性与质点都是等同的B . 大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性C . 光有波动性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能统一的D . 光的频率越高，波动性越显著7. （2分）人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6．63×10－34J·s，光速为3．0×108m /s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（）A . 2．3×10－18WB . 3．8×10－19WC . 7．0×10－10WD . 1．2×10－18W二、多项选择题 (共1题；共3分)8. （3分）一激光器发光功率为P，发出的激光在折射率为n的介质中波长为λ，若在真空中速度为c，普朗克常量为h，则下列叙述正确的是（）A . 该激光在真空中的波长为nλB . 该波的频率为C . 该激光器在ts内辐射的能量子数为D . 该激光器在ts内辐射的能量子数为三、填空题 (共1题；共2分)9. （2分）康普顿效应表明光子除具有能量外，还具有________，深入揭示了光的________性的一面．四、计算题 (共2题；共13分)10. （5分）人体表面辐射本领的最大值落在波长为940μm处，它对应的是何种辐射？能量子的值为多大？11. （8分）(2016·海南) 【选修3-5】（1）下列说法正确的是（）A . 爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程B . 康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量C . 成功地解释了氢原子光谱的实验规律D . 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型E . 德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长（2）如图，物块A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下，初始时静止；从发射器（图中未画出）射出的物块B沿水平方向与A相撞，碰撞后两者粘连在一起运动，碰撞前B的速度的大小v及碰撞后A和B一起上升的高度h均可由传感器（图中未画出）测得。
2018-2019学年高二物理人教版选修3-5讲义：第十七章 第1、2节 能量量子化 光的粒子性
姓名，年级：时间：一、黑体辐射和能量子┄┄┄┄┄┄┄┄①1．黑体与黑体辐射(1)热辐射：一切物体都在辐射电磁波,这种辐射与物体的温度有关，叫做热辐射。
（2）黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体。
（3）一般材料物体的辐射规律：辐射电磁波的情况与温度、材料的种类、物体的表面状况有关。
（4）黑体辐射的实验规律黑体辐射电磁波的强度按波长的分布情况只与黑体的温度有关，如图所示.①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；②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.2．能量子（1)定义：普朗克做出了这样的大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。
当带电微粒辐射或吸收能量时,也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。
这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。
(2)表达式:ε＝hν，其中h是一个常量，称为普朗克常量，其值为h＝6.626×10－34J·s，ν是电磁波的频率。
（3）能量量子化普朗克认为,微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。
［说明］1．黑体是一个理想化的物理模型，实际不存在.2．黑体看上去不一定是黑的,只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射,看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。
一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝）也被看成黑体来处理.①［判一判］1．黑体能够完全吸收各种电磁波，但不辐射电磁波（×）2．黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关(√）3．量子化假说与黑体辐射的实验规律相当符合(√）二、光电效应和爱因斯坦的光电效应方程┄┄┄┄┄┄┄┄②1．光电效应(1)定义:照射到金属表面的光,能使金属中的电子从表面逸出的现象.(2）光电子:光电效应中发射出来的电子.(3)光电效应的实验规律①存在着饱和电流:在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。
2020-2021学年高中物理人教版选修3-5配套学案：第十七章 第一、二节 能量量子化 光的粒子
姓名，年级：时间：第十七章波粒二象性〔情景切入〕1990年，德国物理学家普朗克提出了一个大胆的假设：粒子的能量只能是某一最小能量值的整数倍。
这一假说不仅解决了热辐射问题，同时也改变了人们对微观世界的认识.光在爱因斯坦的眼里成了“粒子”，电子、质子等在德布罗意看来具有了波动性……光到底是什么？实物粒子真的具有波动性吗？让我们一起进入这种神奇的微观世界，去揭开微观世界的奥秘吧。
〔知识导航〕本章内容涉及微观世界中的量子化现象。
首先从黑体和黑体辐射出发，提出了能量的量子化观点，进而通过实验研究光电效应现象,用爱因斯坦的光子说对光电效应的实验规律做出合理解释，明确了光具有波粒二象性，进而将波粒二象性推广到运动的实物粒子,提出了德布罗意波的概念,经分析和研究得出光波和德布罗意波都是概率波以及不确定性关系的结论。
本章内容可分为三个单元：（第一～二节）主要介绍了能量量子化和光的粒子性；第二单元（第三节)介绍了粒子的波动性;第三单元（第四~五节)介绍了概率波和不确定性关系。
本章的重点是:普朗克的能量量子化假设、光电效应、光电效应方程、德布罗意波。
本章的难点是：光电效应的实验规律和波粒二象性。
〔学法指导〕1．重视本章实验的理解。
本章知识理论性很强，涉及的新概念较多，也比较抽象，但它们作为物理量都有其实验事实基础，所以在学习时要结合实验来理解它们，就不会觉得那么抽象。
2．注意体会人类认识微观粒子本性的历史进程。
人类认识微观粒子本性的进程是波浪形的，在曲折中前进，旧的理论总是被新发现、新的实验事实否定，为解释新实验事实又提出新的理论。
光电效应和康普顿效应证明了光是一种粒子，但光的干涉和衍射又证明了光是一种波，因此光是一种波——电磁波，同时光也是一种粒子——光子。
也就是说光具有波粒二象性。
光在空间各点出现的概率是受波动规律支配的,因此光是一种概率波。
3．学习本章知识会用到以前学过的知识，如光的干涉、衍射，弹性碰撞、动量定理和动能定理等，因此可以有针对性地复习过去的这些知识，对顺利学习本章内容会有帮助。
高中物理人教版选修3-5教师用书：第17章+1 能量量子化+2+光的粒子性+Word版含解析
1 能量量子化2 光的粒子性学习目标知识脉络1.了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射．(重点)2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体辐射的强度与波长的关系．(重点)3．知道光电效应中极限频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾．4．知道光子说及其对光电效应的解释．(重点)5．掌握爱因斯坦光电效应方程并会用它来解决简单问题．(难点)[先填空]1．黑体与黑体辐射(1)热辐射我们周围的一切物体都在辐射电磁波．这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射．物体热辐射中随温度的升高，辐射的较短波长的电磁波的成分越来越强．(2)黑体某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．(3)黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射电磁波的情况，除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．②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．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．(4)维恩和瑞利的理论解释①建立理论的基础：依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释．②维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大．③瑞利公式：在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”．2．能量子(1)普朗克的假设振动着的带电微粒能量只能是某一最小能量值ε的整数倍.即能的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子公式ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.626×10－34 J·s.(一般取h＝6.63×10－34J·s)(3)能量的量子化在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．这种现象叫能量的量子化．(4)普朗克理论①借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝．②普朗克在1900年把能量子列入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一．[再判断]1．能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体．(√)2．温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大．(√)3．微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(√)4．能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(√)5．光滑水平桌面上匀速运动的小球的动能也是量子化的．(×)[后思考]1．黑体是指黑颜色的物体吗？【提示】黑体不是指黑颜色的物体，是指能完全吸收电磁波的物体．2．为了得出同实验相符的黑体辐射公式，普朗克提出了什么样的观点？【提示】普朗克提出了量子化的观点．量子化是微观世界的基本特点，其所有的变化都是不连续的．[合作探讨]探讨1：热辐射一定在高温下才能发生吗？【提示】热辐射不一定需要高温，任何温度的物体都能发出一定的热辐射，如任何物体都在不停地向外辐射红外线，这就是一种热辐射，即使是冰块，也在向外辐射红外线，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强．探讨2：黑体不存在，为什么还研究黑体？【提示】黑体是一个理想化的物理模型．通过建立这样一个模型，会给研究带来方便．[核心点击]图17-1-11．对黑体的理解绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替．如图17-1-1所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体．2．一般物体与黑体的比较(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值．(2)随着温度的升高①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图17-1-2所示．图17-1-24．普朗克的量子化假设的意义(1)普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响．成为物理学发展史上一个重大转折点．(2)普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征．1．(多选)黑体辐射的实验规律如图17-1-3所示，由图可知()图17-1-3A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动【解析】由图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来，故A、C、D正确，B错误．【答案】ACD2．(多选)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．一般物体辐射电磁波的情况只与材料有关D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关【解析】根据热辐射定义知A对；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，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B、C错、D对．【答案】AD电磁波的辐射和吸收(1)比较辐射、吸收首先要分清是黑体还是一般物体．(2)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．(3)能量子假说的意义：可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象．[先填空]1．光电效应定义照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象．2．光电子光电效应中发射出来的电子．3．光电效应的实验规律(1)存在着饱和电流．入射光强度一定，单位时间内阴极K发射的光电子数一定．入射光越强，饱和电流越大．表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多．(2)存在着遏止电压和截止频率．遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度．对于一定颜色(频率)的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的，即光电子的能量只与入射光的频率有关．当入射光的频率低于截止频率时，不论光多么强，光电效应都不会发生．(3)光电效应具有瞬时性．光电效应几乎是瞬时的，无论入射光怎么微弱，时间都不超过10－9 s.4．逸出功使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功，用W0表示，不同金属的逸出功不同．[再判断]1．任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．(×)2．金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关．(×)3．在发生光电效应的条件下，入射光强度越大，饱和光电流越大．(√) [后思考]1．发生光电效应一定要用不可见光吗？【提示】不一定．发生光电效应的照射光，可以是可见光，也可以是不可见光，只要入射光的频率大于极限频率就可以了．2．在光电效应中，只要光强足够大，就能发生光电效应吗？【提示】不能．能不能发生光电效应由入射光的频率决定，与入射光的强度无关．[合作探讨]如图图17-1-4甲是研究光电效应现象的装置图，图乙是研究光电效应的电路图，请结合装置图及产生的现象回答下列问题：甲乙图17-1-4探讨1：在甲图中发现，利用紫光照射锌板无论光的强度如何变化，验电器都有张角，而用红光照射锌板，无论光的强度如何变化，验电器总无张角，这说明了什么？【提示】金属能否发生光电效应，决定于入射光的频率，与入射光的强度无关．探讨2：在乙图中在光电管两端加正向电压，用一定强度的光照射时，若增加电压，电流表示数不变，而光强增加时，保持所加电压不变，电流表示数会增大，这说明了什么？【提示】发生光电效应时，飞出的光电子个数只与光的强度有关．探讨3：在乙图中若加反向电压，当光强增大时，遏止电压不变，而入射光的频率增加时，遏止电压却增加，这一现象说明了什么？【提示】光电子的能量与入射光频率有关，与光的强度无关．[核心点击]1．光子与光电子光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子，光子是光电效应的因，光电子是果．2．光电子的动能与光电子的最大初动能光照射到金属表面时，光子的能量全部被电子吸收，电子吸收了光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功，才具有最大初动能．光电子的初动能小于或等于光电子的最大初动能．3．光子的能量与入射光的强度光子的能量即每个光子的能量，其值为ε＝hν(ν为光子的频率)，其大小由光的频率决定．入射光的强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，入射光的强度等于单位时间内光子能量与入射光子数的乘积．4．光电流与饱和光电流金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．5．光的强度与饱和光电流饱和光电流与入射光强度成正比的规律是对频率相同的光照射金属产生光电效应而言的，对于不同频率的光，由于每个光子的能量不同，饱和光电流与入射光强度之间没有简单的正比关系．3．(多选)如图17-1-5所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是()图17-1-5A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．锌板带的是正电荷【解析】将擦得很亮的锌板与验电器连接，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．这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出，锌板带正电，选项A、D正确．红光不能使锌板发生光电效应，B错误．【答案】AD4．(多选)对光电效应的理解正确的是()A．金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．在光电效应中，一个电子只能吸收一个光子C．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应D．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大【解析】按照爱因斯坦的光子说，光子的能量由光的频率决定，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大；但要使电子离开金属，电子必须具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，且一个电子只能吸收一个光子，不能同时吸收多个光子，所以光子的能量小于某一数值时便不能产生光电效应现象；电子从金属逸出时只有从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功最小．综上所述，选项B、C 正确．【答案】BC5．利用光电管研究光电效应实验如图17-1-6所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()图17-1-6A．用紫外线照射，电流表一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用红外线照射，电流表一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过【解析】因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A正确．因不知阴极K的截止频率，所以用红光或红外线照射时，也可能发生光电效应，所以选项B、C错误．即使U AK＝0，电流表中也可能有电流通过，所以选项D错误．【答案】 A关于光电效应的两点提醒(1)发生光电效应时需满足：照射光的频率大于金属的极限频率，即ν＞νc，或光子的能量ε＞W0.(2)光电子的最大初动能只与照射光的频率及金属的逸出功有关，而与照射光的强弱无关，强度大小决定了逸出光电子的数目多少．[先填空]1．光子说(1)内容光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子称为光子．(2)光子能量公式为ε＝hν，其中ν指光的频率．2．光电效应方程(1)对光电效应的说明在光电效应中，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，其中一部分用来克服金属的逸出功W0，另一部分为光电子的初动能E k.(2)光电效应方程E k＝hν－W0.3．对光电效应规律的解释(1)光电子的最大初动能与入射光频率有关，与光的强弱无关．只有当hν>W0时，才有光电子逸出．(2)电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间．(3)对于同种颜色的光，光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大．[再判断]1．“光子”就是“光电子”的简称．(×)2．不同的金属逸出功不同，因此金属对应的截止频率也不同．(√)3．入射光若能使某金属发生光电效应，则入射光的强度越大，照射出的光电子越多．(√)[后思考]1．不同频率的光照射到同一金属表面发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？【提示】由于同一金属的逸出功相同，而不同频率的光的光子能量不同，由光电效应方程可知，发生光电效应时，逸出的光电子的初动能是不同的．2．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比吗？【提示】不成正比．光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系．[合作探讨]如图17-1-7所示，为研究光电效应规律的电路．图17-1-7探讨1：闭合开关S后，滑动变阻器滑动头逐渐向右滑动的过程中，电压表和电流表的示数如何变化？【提示】电压表示数增大，电流表的示数若没有达到饱和光电流则增大，若达到饱和光电流，则不发生变化．探讨2：闭合开关S后，若保持入射光的频率不变，光强度增大，则电流表示数如何变化？【提示】增大．探讨3：闭合开关S后，若保持入射光的强度不变，光的频率增大，则电流表示数如何变化？【提示】减小．[核心点击]1．光电效应方程E k＝hν－W0的理解(1)式中的E k是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时剩余动能大小可以是0～E k范围内的任何数值．(2)光电效应方程实质上是能量守恒方程：能量为E＝hν的光子被电子所吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引，另一部分就是电子离开金属表面时的动能．如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为E k，根据能量守恒定律可知：E k＝hν－W0.(3)光电效应方程包含了产生光电效应的条件：若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即E k ＝hν－W 0>0，亦即hν＞W 0，ν＞W 0h ＝νc ，而νc＝W 0h 恰好是光电效应的截止频率．(4)E km -ν曲线：如图17-1-8所示是光电子最大初动能E km 随入射光频率ν的变化曲线．这里，横轴上的截距是截止频率或极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量．图17-1-82．光电效应规律中的两条线索、两个关系(1)两条线索：(2)两个关系：光强→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．6．(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是()A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生【解析】产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，说法A正确．饱和光电流大小与入射光的频率无关，说法B错误．光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光的强度无关，说法C正确．减小入射光的频率，如低于极限频率，则不能发生光电效应，没有光电流产生，说法D错误．【答案】AC7．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图17-1-9所示．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场．逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)()图17-1-9A．U＝hνe－We B．U＝2hνe－WeC．U＝2hν－W D．U＝5hν2e－We【解析】由题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射，则发生光电效应，即吸收的光子能量为nhν，n＝2,3,4，….则由光电效应方程可知：nhν＝W＋12m v2(n＝2,3,4，…)①在减速电场中由动能定理得－eU＝0－12m v2②联立①②得：U＝nhνe－We(n＝2,3,4，…)，选项B正确．【答案】 B8．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图17-1-10甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.图17-1-10(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.【解析】(1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极．(2)由题图可知，铷的截止频率νc为5.15×1014 Hz，逸出功W0＝hνc＝6.63×10－34×5.15×1014 J≈3.41×10－19 J.(3)当入射光的频率为ν＝7.00×1014Hz时，由E k＝hν－hνc得，光电子的最大初动能为E k＝6.63×10－34×(7.00－5.15)×1014 J≈1.23×10－19 J.【答案】(1)阳极(2)5.15×1014[(5.12～5.18)×1014均视为正确] 3.41×10－19[(3.39～3.43)×10－19均视为正确](3)1.23×10－19[(1.21～1.25)×10－19均视为正确]利用光电效应规律解题应明确的两点(1)光电流光电效应现象中光电流存在饱和值(对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态)，光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关，还与光电管两极间的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比．(2)两个决定关系①逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能．②入射光的频率一定时，入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数．[先填空]1．光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变的现象．2．康普顿效应：康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应．3．康普顿效应的意义：深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子除了具有能量之外还具有动量．4．光子的动量：p＝hλ，其中h为普朗克常量，λ为光的波长．[再判断]1．光子的动量与波长成反比．(√)2．光子发生散射时，其动量大小发生变化，但光子的频率不发生变化．(×) 3．光子发生散射后，其波长变大．(√)[后思考]太阳光从小孔射入室内时，我们从侧面可以看到这束光；白天的天空各处都是亮的；宇航员在太空中会发现尽管太阳光耀眼刺目，其他方向的天空却是黑的，为什么？【提示】在地球上存在着大气，太阳光经微粒散射后传向各个方向，而在太空中的真空环境下光不能散射只向前传播．[合作探讨]探讨1：光电效应与康普顿效应研究问题的角度有何不同？【提示】光电效应应用于电子吸收光子的问题，而康普顿效应应用于讨论光子与电子碰撞且没有被电子吸收的问题．探讨2：如何由p＝hλ解释康普顿效应中有的光子的波长变大了？【提示】入射光子与晶体中电子碰撞时，把一部分动量转移给了电子，光子的动量变小，由p＝hλ可知，对应光的波长变大了．[核心点击]1．如图17-1-11所示，X射线的光子与静止的电子发生弹性碰撞，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率减小，波长增大．同时，电子获得一定的动量，进一步说明了光的粒子性．图17-1-112．康普顿效应进一步证明了爱因斯坦光子说的正确性．9．(多选)科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中()A．能量守恒B．动量守恒C．λ＜λ′D．λ＞λ′【解析】能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个守恒规律．光子与电子碰撞前光子的能量E＝hν＝h cλ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量E′＝hν′＝hcλ′，由E＞E′，可知λ＜λ′，选项A、B、C正确．【答案】ABC10．若一个光子的能量等于一个电子的静止能量，已知静止电子的能量为m0c2，其中m0为电子质量，c为光速，试问该光子的动量和波长是多少？(电子的质量取9.11×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)【解析】一个电子静止能量为m0c2，按题意hν＝m0c2光子的动量p＝hλ＝εc＝m0c2c＝m0c＝9.11×10－31×3×108 kg·m/s ≈2.73×10－22kg·m/s，光子的波长λ＝hp＝6.63×10－342.73×10－22m≈2.4×10－12m.【答案】 2.73×10－22kg·m/s 2.4×10－12m康普顿实验的意义(1)动量守恒定律不但适用于宏观物体，也适用于微观粒子间的作用；(2)康普顿效应进一步揭示了光的粒子性，也再次证明了爱因斯坦光子说的正确性．。
吉林省高中物理人教版选修3-5第十七章第1节能量量子化同步练习
吉林省高中物理人教版选修3-5第十七章第1节能量量子化同步练习姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共7题；共14分)1. （2分）有关光的本性，下列说法正确的是（）A . 光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的B . 光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C . 大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D . 由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性2. （2分） X射线（）A . 不是电磁波B . 具有反射和折射的特性C . 只能在介质中传播D . 不能发生干涉和衍射3. （2分） (2017高二下·定州期中) 一束单色光由空气斜射入水中，始终保持不变的是该光的（）A . 速度B . 波长C . 频率D . 传播方向4. （2分）下列说法中正确的是（）A . 光波是电磁波B . 干涉现象说明光具有粒子性C . 光电效应现象说明光具有波动性D . 光的偏振现象说明光是纵波5. （2分）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 . 光子与电子是同样的一种粒子，光波与机械波是同样的一种波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ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性6. （2分）物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光波的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果下列认识不正确的是（）A . 曝光时间足够长时，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子B . 单个光子的运动没有确定的轨道C . 干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D . 只有大量光子的行为才能表现出波动性7. （2分）人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6．63×10－34J·s，光速为3．0×108m /s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（）A . 2．3×10－18WB . 3．8×10－19WC . 7．0×10－10WD . 1．2×10－18W二、多项选择题 (共1题；共3分)8. （3分）一激光器发光功率为P，发出的激光在折射率为n的介质中波长为λ，若在真空中速度为c，普朗克常量为h，则下列叙述正确的是（）A . 该激光在真空中的波长为nλB . 该波的频率为C . 该激光器在ts内辐射的能量子数为D . 该激光器在ts内辐射的能量子数为三、填空题 (共1题；共1分)9. （1分）牛顿为了说明光的性质，提出了光的微粒说．如今，人们对光的性质已有了进一步的认识．下列四个示意图所表示的实验，能说明光性质的是________四、计算题 (共2题；共13分)10. （5分）人体表面辐射本领的最大值落在波长为940μm处，它对应的是何种辐射？能量子的值为多大？11. （8分）(2016·海南) 【选修3-5】（1）下列说法正确的是（）A . 爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程B . 康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量C . 成功地解释了氢原子光谱的实验规律D . 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型E . 德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长（2）如图，物块A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下，初始时静止；从发射器（图中未画出）射出的物块B沿水平方向与A相撞，碰撞后两者粘连在一起运动，碰撞前B的速度的大小v及碰撞后A和B一起上升的高度h均可由传感器（图中未画出）测得。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1．(对应要点一)(2011·江苏高考)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图17－1－5中，符合黑体辐射实验规律的是( )
图17－1－5
解析：黑体辐射的强度随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，所以A 正确。
答案：A
2． (对应要点二)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )
A ．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加
B ．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加
C ．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应
D ．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
解析：光电效应的规律表明：入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能大小，当入射光频率增加时，产生的光电子最大初动能增加；而入射光的强度增加，会使单位时间内逸出的光电子数增加，紫光频率高于绿光，故上述选项正确的是A 、D 。
答案：AD
3．(对应要点一)氦氖激光器发射波长为6 328 A °
的单色光，则这种单色光的一个光子的能量为________J 。
若该激光器的发光功率为18 mW ，那么该激光器每秒钟发射的光子数为________个。
解析：光能量子ε＝h ν＝hc λ＝6.63×10－
34×3×1086.328×10－7 J ＝3.14×10－19 J,1 s 内发射的光能量子数：n ＝Pt ε＝18×10－
3×13.14×10－19个＝5.73×1016个。
答案：3.14×10－19 5.73×1016
4．(对应要点三)用波长为λ的光照射金属的表面，当遏止电压取某个值时，光电流便被截止。
当光的波长改变为原波长的1/n 后，已查明使电流截止的遏止电压必须增大到原值的η倍。
试计算原入射光的波长λ。
(已知该金属的逸出功为W 0)
解析：由爱因斯坦光电效应方程，光电子的初动能E k ＝h ν－W 0，设遏止电压为U c ，eU c ＝E k ，故eU c ＝h ν－W 0。
依题意列出：
eU c ＝h c λ－W 0
① ηeU c ＝h nc λ－W 0
② 由②－①得：(η－1)eU c ＝h c λ(n －1)
③ 将①代入③得λ＝hc
W 0(η－n )/(η－1)。
答案：hc
W 0(η－n )/(η－1)。