高中物理第四章1量子概念的诞生练习含解析教科版选修3_5
4.1量子概念的诞生 学案(2020年教科版高中物理选修3-5)
4.1量子概念的诞生学案（2020年教科版高中物理选修3-5）1量子概念的诞生量子概念的诞生学科素养与目标要求物理观念1.知道热辐射.黑体和黑体辐射的概念，知道黑体辐射的实验规律.2.知道普朗克提出的量子假说.科学态度与责任1.了解能量子概念的提出过程，体会物理学发展的艰辛.2.了解科学家探索微观世界规律的方法，培养热爱科学的科学态度与责任.一.热辐射我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，而且辐射强度随波长的变化规律与物体的温度有关.二.黑体与黑体辐射1.黑体某种物体能够全部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.三.能量子1.定义普朗克认为，黑体辐射是谐振子向外辐射的各种电磁波.谐振子具有的能量是不连续的，而只能取一些分立的值，即Ennhn1,2,3，，最小的一份能量称为能量子.2.大小h，其中是谐振动电磁波的频率，h是普朗克常量，h6.631034Js.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.判断下列说法的正误.1黑体一定是黑色的物体.2能完全吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体.3温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大.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，与材料的种类及表面状况无关.一.黑体与黑体辐射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.图12.一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收.反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度.材料的种类及表面状况有关既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关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完全吸收各种入射电磁波，不反射3.黑体辐射的实验规律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随着温度的升高各种波长的辐射强度都有增加；辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图2所示.图2例1热辐射是指所有物体都在向外辐射电磁波的现象.辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量.在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图3所示的图线，图中横轴表示电磁波的波长，纵轴M表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由M图线可知，同一物体在不同温度下图3A.向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同B.向外辐射的电磁波的波长范围是相同的C.向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小D.辐射强度的极大值随温度升高而向波长较短的方向移动答案D解析由题图线可知，对于同一物体，随着温度的升高，一方面，各种波长电磁波的辐射强度都有所增加，向外辐射的电磁波的总能量增大；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.选项D正确，A.B.C错误.提示熟记黑体辐射的实验规律并结合图线变化分析判断此类问题.由辐射强度随波长的变化关系图像可知，温度升高时各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动.针对训练1关于对黑体的认识，下列说法正确的是A.黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波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.以上均不正确答案C解析黑体只能吸收电磁波，不能反射电磁波，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A.B.D错误，C正确.针对训练2xx辛集中学期中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，黑体辐射的强度与波长的关系一方面，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.由此规律可知应选A.二.能量子1.普朗克的量子化假设1能量子振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，例如可能是或2.3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叫做能量子.2能量子公式h是电磁波的频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h6.631034Js.3能量的量子化在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化.2.对能量量子化的理解1物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态.2在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化.例2多选对于带电微粒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.辐射和吸收的能量是量子化的答案ABD解析带电微粒辐射或吸收能量时是以最小能量值能量子为单位一份一份地辐射或吸收的，是不连续的，故选项A.B.D正确，C错误.学科素养例2考查了带电微粒辐射.吸收的能量量子化的特点，加强了对能量量子化的认识，促进了能量量子化物理观念的形成.例3人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm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6.631034Js，光速为3108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是A.2.31018WB.3.81019WC.7.01010WD.1.21018W答案A解析察觉到绿光所接收到的最小功率PEt，因只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以式中E6，又hhc，可解得P66.63103431081530109W2.31018W.提示解决此类题目的关键是熟练掌握h和c及EnPt 等公式.针对训练3“神光”装置是高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400J.波长为0.35m的紫外激光，已知普朗克常量h6.631034Js，光速c3.0108m/s，则该紫外激光所含光子数为多少个结果保留两位有效数字答案4.21021个解析每个激光光子的能量为hc，该紫外激光中所含光子数为nE24006.6310343.01080.35106个4.21021个.1.黑体辐射的规律多选黑体辐射的实验规律如图4所示，由图可知图4A.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答案ACD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，故A.C.D正确.2.对能量子的理解多选关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是A.振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值B.带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍C.能量子与电磁波的频率成正比D.这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的答案BC解析由普朗克能量子假说可知带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍，A错误，B正确；能量子h，与电磁波的频率成正比，C正确.3.能量子的理解及h的应用二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.41031.6103m，相应的频率范围是________，相应的光子能量的范围是______________.已知普朗克常量h6.61034Js，真空中的光速c3.0108m/s.结果取两位有效数字答案1.910112.11011Hz1.310221.41022J解析由c得c，则求得频率范围为1.910112.11011Hz.又由h得能量范围为1.310221.41022J.。
2021-2022学年高二物理教科版选修3-5课件：第四章 第一节 量子概念的诞生
12-1 黑体辐射 普朗克能量子假设
思考 例1. 下面各物体, 哪个是绝对黑体
(A)不辐射可见光的物体 (B)不辐射任何光线的物体 (C)不能反射可见光的物体 (D)不能反射任何光线的物体
例2.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
二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的 历史意义
1．能量子：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸 收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的 __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．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率， h称为普朗克常量．h＝____6_.6_3_×__1_0_－__34J·s
学习活动一、热辐射
问题1：什么是热辐射？你能举出热辐射的实例吗？
1.热辐射： 一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，且辐
射强度随波长的变化与温度有关，这种辐射称为热辐 射。
例如：铁块温度升高，则从看不出 发光到发出暗红到橙色到黄白色的光。
这种与温度有关的辐射称为热辐射。 热辐射 --- 热能转化为电磁能的过程。
第一节 量子概念的诞生
自主学习
一、热辐射问题黑体与黑体辐射 1．热辐射：周围的一切物体都在辐射电磁波， 这种辐射的强度随波长如何分布都与物体的 _温__度___相关，所以叫做热辐射． 2．黑体：某物体能够__全__部__吸收外来电磁波 而不发生反射，这种物体称为绝对黑体，简称 黑体. 3．黑体辐射：黑体表面向外辐射电磁波的强 度按波长分布的情况与温度有关．
高中物理第四章本章测评含解析教科版选修3_5
本章测评( 时间:60 分钟满分:100 分)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一个选项正确,第8~10 题有多个选项正确,全部选对的得5分,选不全的得 2 分,有选错或不答的得0分)1. 普朗克能量子假说是为了解释( )A. 光电效应的实验规律而提出的B. 康普顿效应而提出的C. 光的波粒二象性而提出的D. 黑体辐射的实验规律而提出的解析:普朗克能量子假说完美解决了经典物理学在黑体辐射问题上遇到的困难,并且为爱因斯坦光子理论、玻尔原子理论奠定了基础.答案：D2. 爱因斯坦由光电效应的实验规律猜测光具有粒子性,从而提出光子说.从科学研究的方法来说, 这属于( )A. 等效替代B. 控制变量C•科学假说 D.数学归纳解析：本题考查物理思维方法,光子说的提出属于科学猜想,是否正确需实践的进一步检验,这种方法是科学假说, 故选C.答案：C3. 关于电子云, 下列说法正确的是( )A. 电子云是真实存在的实体B. 电子云周围的小黑点就是电子的真实位置C. 电子云上的小黑点表示的是电子的概率分布D. 电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道解析：由电子云的定义我们知道，电子云不是一种稳定的概率分布，在历史上，人们常用小圆点表示这种概率，小圆点的密疏代表电子在这一位置出现的概率大小，故只有C正确•答案:C4. 下列说法正确的是（）A. 泊松亮斑是光的衍射现象B. 电子显微镜比光学显微镜分辨率更高的原因是利用了电子物质波的波长比可见光短，更容易发生明显衍射C. 不确定性关系表达式为△ x A p x< —D. 个别光子的行为显示波动性，大量光子的行为显示粒子性解析:泊松亮斑是光的衍射现象，说明光具有波动性，选项A正确.光具有波粒二象性，个别光子的行为显示粒子性，大量光子的行为显示波动性，选项D错误•波长越长的光，衍射现象越明显，电子显微镜中将电子加速，使其动量很大，它的德布罗意波长会很短，从而减小了衍射现象的影响，电子显微镜正是利用了电子物质波的波长比可见光短，不易发生明显衍射的原理，故其分辨率可以大大提高：选项B错误.不确定性关系表达式为 A x A p x》一，选项C错误.答案:A5. X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为入，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以&和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则（）A. £ =，p=0B. £ =, p=C. £ =，p=0D. £ =, p=解析：根据£ =h V，且入=，c=入V可得X射线每个光子的能量为£ =，每个光子的动量为p=.答案：D6. 利用光电管研究光电效应实验电路如图所示，用频率为V 1的可见光照射阴极K电流表中有电流通过，则（）A. 用紫外线照射，电流表中不一定有电流通过B. 用红外线照射, 电流表中一定无电流通过C. 用频率为v i的可见光照射K,当滑动变阻器的滑片移到A端时，电流表中一定无电流通过D. 用频率为v i的可见光照射K,当滑动变阻器的滑片向B端滑动时，电流表示数可能不变解析: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,A 错误; 因不知阴极K的截止频率，所以用红外线照射时不一定发生光电效应，B错误；用频率为v i的可见光照射K当滑动变阻器的滑片移到A端时，U K=O,光电效应还在发生，电流表中一定有电流通过，C错误；滑动变阻器的滑片向B端滑动时，E K增大，阴极M吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极M时，电流达到最大，即饱和电流，若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大U K，光电流也不会增大，D正确.答案：D7. 热辐射是指所有物体在一定的温度下都要向外辐射电磁波的现象.辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量. 在研究同一物体在不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线，图中横轴入表示电磁波的波长，纵轴M表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由M-入图线可知，同一物体在不同温度下()A. 向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同B. 向外辐射的电磁波的波长范围是相同的C. 向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小D. 辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向偏移解析：由M-入图线可知，对于同一物体，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，选项A、C错误；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选项D正确，B错误.答案：D8. 在用单缝衍射实验验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( )A. 使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样B. 单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样C. 光子通过狭缝后的运动路径是直线D. 光的波动性是大量光子运动的规律解析：个别或少数光子表现出光的粒子性，大量光子表现出光的波动性.如果时间足够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射图样,A、D正确.单个光子通过狭缝后，路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍射图样,B、C错.答案:AD9. 在光电效应实验中，用频率为v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v的光照射，一定不发生光电效应D. 改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大解析:增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，光电流增大，选项A正确•光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与照射光强度无关，故选项B错误.用频率为v的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误.根据h v -W逸=mV可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确.答案:AD10. 右图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k与入射光频率v的关系图像.由图像可知（）A. 该金属的逸出功等于EB. 该金属的逸出功等于h v oC. 入射光的频率为一v o时，产生的光电子的最大初动能为-ED. 入射光的频率为2v o时，产生的光电子的最大初动能为E解析：由题图可知，该金属的极限频率为V 0,而E k- V关系图像的斜率代表普朗克常量，可知选项A、B正确•根据光电效应的规律可知选项C错误,D正确.答案：ABD二、填空题(共2小题,每小题6分,共12分)11. 一颗质量为5.0 kg的炮弹以200 m/s的速度运动时,它的德布罗意波长为________________________ ;若它以光速运动，它的德布罗意波长为________________ ;若要使它的德布罗意波长为400 nm,则它的运动速度为_______________ .O"7 42 QQ答案：6.63X 10- m 4.42X 10- m 3. 31 X 10- m/s12. 在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U C与入射光频率V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<m=h V -W0及E kn=eL l得U==-,故=k, b=--,得h=ek, W=-eb.答案:ek -eb三、计算题(共3小题,13、14题每题12分,15题14分，共38分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13. 某真空光电管的金属阴极的逸出功是4. 0X 10-19 J,某种单色光的能量恰好等于这种金属的逸出功,试求：(1) 这种单色光的频率多大？⑵在光电管的阳极和阴极间加30 V的加速电压，用这种单色光照射光电管的阴极，光电子到达阳极时的动能有多大？解析：(1)该单色光的频率即为光电管阴极金属的极限频率.该单色光光子能量£ =h v ,所以V = -------- Hz=6.0 X 1014Hz.⑵到达阳极时电子的动能即为加速电压所做的功：H=eU=1.6X 10-19X 30J=4.8 X 10-18J.答案:(1)6 .0X 1014 Hz-18⑵ 4.8 X 10 J14. 光电管是应用光电效应实现光信号与电信号之间相互转换的装置，其广泛应用于光功率测量、光信号记录、电影、电视和自动控制等诸多方面.如图所示,C为光电管，B极由金属钠制成(钠的极限波长为5. 0X 10-7 m).现用波长为4.8 X 10-7 m的某单色光照射B极.(1) 电阻R上电流的方向是向左还是向右？(2) 求出从B极发出的光电子的最大初动能.⑶若给予光电管足够大的正向电压时，电路中光电流为10卩A,则每秒射到光电管B极的光子数至少为多少个？解析：(1)B极板上逸出光电子，相当于电源的正极，A为负极，故流过R的电流向左.34 8 20(2) E<m=h-h-=6. 63X 10-X 3 X 10 X ---- -------- J=1.66X 10- J.(3) 每秒电路中流过的电子电荷量-6 -5q=It= 10X 10 X1C=1 X 10 Cn= ---------- -- 个=6. 25 X 1013个.答案:(1)向左(2)1 .66X 10-20 J (3)6 . 25X 1013个15. 根据光子说，光子的能量& =h v，由质能方程可知，物体能量E=mc，频率v =5 X1014 Hz的光子具有的动量是多少？一电子的动量与该光子相同，该电子的运动速度是多少？该电子物质波的波长入e 是多少？解析：对光子，能量E=hv =mC,动量p=mc.故得-、/ -27p=mc= --------------------- kg • m/s=1.1X 10 kg • m/s;设电子的质量为m,速度为V e,动量为P e,贝U P e = mV e, P e=P，以上三式联立得到电子的速度大小为3V e=_ _ -------- m/s =1.2X 10 m/s; 该电子物质波的波长--7入 e =- ------------ m=6 .O X 10 m27答案:1.1 X10- kg • m/s31.2 X 10 m/s-76. O X 10 m。
高中物理教科版选修(3-5)4.1 同步练习 《量子概念的诞生》(教科)
《量子概念的诞生》同步练习1．(多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是()A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高2．(多选)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，仍可能发生光电效应D．改用频率为2ν的光照射，光电子的最大初动能变为原来的2倍3．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是() A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比C．对于同种金属，E k与照射光的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成正比4．(多选)如图4-1-6所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图像，由图像可知()图4-1-6A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E5．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置，如图4-1-8(a)所示，在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图(b)所示．则正确的是()图4-1-8A．乙光的频率大于甲光的频率B．甲光的波长小于丙光的波长C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能6．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4-1-9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)()。
2021-2022学年高二物理教科版选修3-5教案：第四章 第一节 量子概念的诞生 Word版含答案
第一节量子概念的诞生课前自主学习一、热辐射问题、黑体与黑体辐射1．热辐射：四周的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射的强度随波长如何分布都与物体的______相关，所以叫做热辐射．2．黑体：某物体能够______吸取外来电磁波而不发生反射，这种物体称为确定黑体，简称黑体.3．黑体辐射：黑体表面对外辐射电磁波的强度按波长分布的状况与温度有关．二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的历史意义1．能量子：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸取能量时，只能辐射或吸取某个最小能量值的_________即：能的辐射或者吸取只能是一份一份的．这个不行再分的最小能量值ε叫做__________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＝_____________J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)3．能量子概念的引入，解决了黑体辐射问题，向人们呈现了自然过程的非连续特性，标志着量子论的诞生．参考答案：一、1.温度 2.全部二、1.整数倍能量子 2.6.63×10－34 js教学目标：1．通过阅读教材知道什么是热辐射及热辐射的特性，知道黑体与黑体辐射2．通过沟通争辩生疏黑体辐射的试验规律，理解黑体热辐射的强度与波长的关系3．通过自主学习知道能量子的概念，了解微观世界中的量子化现象。
比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的生疏。
4通过对教材和资料的查阅．领会自然界的奇异与和谐，进展对科学的古怪心与求知欲，乐于探究自然界的奇特，能体验探究自然规律的艰辛与喜悦。
教学重点：黑体辐射的试验规律以及能量子的概念教学难点：黑体辐射的试验规律设计思想：本节课内容比较抽象，也不能通过试验等让同学感知。
通过同学自主阅读教材，并进行沟通争辩后概括总结本节的内容。
培育同学概括总结力量，让同学自己总结所学内容，允许内容的挨次不同，从而构建他们自己的学问框架。
4.1 量子概念的诞生(练习题)-2015-2016学年高二物理下册(解析版)
北京大兴区营养工程同步高二物理（选修3-5）第4章第1节量子概念的诞生(练习题)1．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．辐射和吸收的能量是量子化的【答案】ABD【解析】带电微粒的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、B、D正确，C选项错．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【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．从图中可以看出，λ1<λ2，T1>T2，本题正确选项为A、D.【借题发挥】随着温度的升高，各种波长的辐射本领都在增加，当黑体温度升高时，辐射本领最大值向短波方向移动，这是黑体辐射的特点，熟悉黑体辐射特点是解决问题的关键．3.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．4．人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm 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．普朗克常数为6.63×10－34J ·s ，光速为3×108m/s.人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率为多少？【答案】2.3×10－18W【解析】先根据ε0＝hν＝h c λ算出每个光量子的能量，每秒需要接收到6个这样的光量子，故接收到这6个光量子的功率就是人眼能觉察到绿光的最小功率．又因每秒有6个绿光的光量子射入瞳孔，所以，觉察到绿光所需要接收到的最小功率P ＝E t ，式中E ＝6ε0，又ε0＝hν＝h c λ，代入数据得P ＝2.3×10－18W. 5．小灯泡的功率P ＝1W ，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10－6m ，求在距离d ＝1.0×104m 处，每秒钟落在垂直于光线方向、面积为1cm 2的球面上的光子数是多少？(h ＝6.63×10－34J ·s) 【答案】3.98×105个【解析】每秒钟小灯泡发出的能量为E ＝Pt ＝1J1个光子的能量：ε＝hν＝hc λ＝6.63×10－34×3×10810－6J ＝1.989×10－19J 小灯泡每秒钟辐射的光子数：n ＝E ε＝11.989×10－19＝5×1018(个) 距离小灯泡d 的球面面积为：S ＝4πd 2＝4π×(1.0×104)2m 2＝1.256×109m 2＝1.256×1013cm 2每秒钟射到1cm 2的球面上的光子数为：N ＝n S ＝5×10181.256×1013＝3.98×105(个)．。
教科版高中物理选修(3-5)第四章 第1.2节《量子概念的诞生 光电效应与光量子假说》ppt课件
)
解析：选B.光子是能量粒子，不会静止下来，
光电子是电子，是实物粒子，可静止，可运动 ，光电子是金属吸收光子后发射出的电子，光 子不带电，真空中速度等于光速c，而电子带负 电，真空中亦可静止，故B正确，A、C、D错 误．
带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来
的电子，带负电，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，电子吸收光子的能量， 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的情况，才具有最大 初动能． 3．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 ．
二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的 历史意义 1．能量子：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸 收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的 整数倍．即：能的辐射或者吸收只能是一份一份 _________ 能量子． 的．这个不可再分的最小能量值ε叫做__________ 2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率 6.626×10－34 s(一般 ，h称为普朗克常量．h＝_____________J· 取h＝6.63×10－34 J· s) 3．能量子概念的引入，解决了黑体辐射问题， 向人们展示了自然过程的非连续特性，标志着量 子论的诞生．
而实验表明：不同金属有不同的截止频率，入 射光频率大于截止频率时才会发生光电效应．
2021-2022高二物理教科版选修3-5导学案：第四章 1 量子概念的诞生 Word版含答案
1量子概念的诞生[目标定位] 1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念，知道黑体辐射的试验规律.2.知道普朗克提出的能量子假说．一、黑体与黑体辐射1．热辐射(1)定义：四周的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体温度有关，所以叫热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布状况随物体的温度而有所不同．2．黑体(1)定义：某种物体能够完全吸取入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是确定黑体，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．想一想在火炉旁边有什么感觉？投入炉中的铁块颜色怎样变化？说明白什么问题？答案在火炉旁会感到热，这是由于火炉不断地向外辐射能量．投入炉中的铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色，这表明同一物体热辐射的强度与温度有关．二、黑体辐射的试验规律1．随着温度的上升，各种波长的辐射强度都增加．2．随着温度的上升，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动．想一想你认为现实生活中存在抱负的黑体吗？答案现实生活中不存在抱负的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸取和反射红外线(电磁波)，确定黑体不存在，是抱负化的模型．三、能量子1．定义：普朗克认为，带电微粒辐射或吸取能量时，只能是辐射或吸取某个最小能量值的整数倍，这个不行再分的最小能量值ɛ叫做能量子．2．大小：ɛ＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是普朗克常量，数值h＝6.626×10－34__J·s(一般h取6.63×10－34 J·s).一、对黑体辐射规律的理解1．一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．2．黑体是指只吸取而不反射外界射来的电磁波的物体，由于黑体只进行热辐射，图4－1－1所以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．3．黑体辐射的试验规律：随着温度的上升，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．如图4－1－1所示．【例1】图4－1－2在试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4－1－2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．随着温度的上升，黑体的辐射强度都有所降低D．随着温度的上升，辐射强度的极大值向波长较短方向移动答案AD解析一般材料的物体辐射能的多少打算于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和放射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸取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．试验表明，随着温度的上升，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、D.借题发挥随着温度的上升，各种波长的辐射本事都在增加，当黑体温度上升时，辐射本事最大值向短波方向移动，这是黑体辐射的特点，生疏黑体辐射特点是解决问题的关键．针对训练下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射试验规律的是()答案A解析随着温度的上升，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．二、能量子的理解和ε＝hν的应用1．物体在放射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不行能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．2．在宏观尺度内争辩物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在争辩微观粒子时必需考虑能量量子化．3．能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是电磁波的频率．【例2】光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400 nm～700 nm.求400 nm、700 nm 电磁辐射的能量子的值各是多少？答案 4.97×10－19 J 2.84×10－19 J解析依据公式ν＝cλ和ε＝hν可知：400 nm对应的能量子ε1＝hcλ1＝6.63×10－34×3.0×108400×10－9J＝4.97×10－19 J.700 nm对应的能量子ε2＝hcλ2＝6.63×10－34×3.0×108700×10－9J＝2.84×10－19 J.借题发挥(1)求解本题关键有两点：一是能依据已知条件求得每一个能量子的能量，另外必需明确激光器放射的能量是这些能量子能量的总和．(2)这类习题数量级比较大，留意运算当中提高运算精确率．【例3】对于带电微粒的辐射和吸取能量时的特点，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取B．辐射和吸取的能量是某一最小值的整数倍C．吸取的能量可以是连续的D．辐射和吸取的能量是量子化的答案ABD解析带电微粒的辐射和吸取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取的，是不连续的．故选项A、B、D正确，C选项错.对黑体辐射规律的理解1．下列叙述正确的是()。
高中物理第四章波粒二象性第12节量子概念的诞生光电效应与光的量子说教学案教科版选修3_5
第1、2节量子概念的诞生光电效应与光的量子说(对应学生用书页码P53)一、黑体与黑体辐射1．热辐射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。
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．黑体辐射的实验图线(1)图线如图411所示。
图411(2)两类公式：①维恩公式：短波部分与实验相符。
②瑞利公式：长波部分与实验相符。
二、普朗克提出的能量子概念1．量子化假设黑体的空腔壁由大量带电谐振子组成，其能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，并以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收能量。
2．能量子(1)定义：不可再分的最小能量值ε。
(2)关系式：ε＝hν，ν是电磁波频率；h是普朗克常量，h＝6.63×10－34_J·s。
三、光电效应1．光电效应在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。
实质：光现象转化为电现象。
2．实验规律实验规律之一：在光照条件不变的情况下，随着所加电压增大，光电流趋于一个饱和值，也就是说，在电流较小时，电流随着电压的增大而增大；但当电流增大到一定值之后，即使电压再增大，电流也不会增大了。
(如图412所示)图412实验规律之二：对光电管加反向电压，光电流可以减小到零，使光电流恰好减小为零的反向电压称为遏止电压。
不同频率的光照射金属产生光电效应，遏止电压是不同的。
实验规律之三：使金属恰好产生光电效应的光的频率称为截止频率或极限频率，当入射光的频率大于截止频率时，无论入射光怎样微弱，立刻就能产生光电效应。
[提别提醒](1)光电效应中的光可以是不可见光。
(2)光电效应的实质：光现象转化为电现象。
三、光电效应方程1．光子说 光不仅具有波动性，还有粒子性，爱因斯坦把能量子概念推广到光电效应中，提出光量子概念，简称光子。
教科版选修3-5(14)量子概念的诞生 光电效应与光的量子说
（十四）量子概念的诞生光电效应与光的量子说1．[多选]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．辐射和吸收的能量是量子化的解析：选ABD 根据普朗克能量子假说，带电粒子的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，能量的辐射、吸收要一份份地进行，故A、B、D正确。
2．在演示光电效应的实验中，原来不带电的锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时( )A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电解析：选B 弧光灯照射锌板，将产生光电效应，即锌板逸出电子，锌板因失掉电子而带正电，与之相连的验电器也带正电。
3．[多选](2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为U a和U b、光电子的最大初动能分别为E ka和E kb。
h为普朗克常量。
下列说法正确的是( )A．若νa>νb，则一定有U a<U bB．若νa>νb，则一定有E ka>E kbC．若U a<U b，则一定有E ka<E kbD．若νa>νb，则一定有hνa－E ka>hνb－E kb解析：选BC 设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有E k＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又E k＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－E k＝W，W相同，则D项错误。
4．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，便可知道他的体温是多少，关于其原理，下列说法正确的是( )A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强解析：选C 根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，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，人的体温的高低，直接决定了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，就可知道这个人的体温，故C正确，A、B、D错误。
2016-2017学年物理高二教科版选修3-5课后训练：第4章1
量子概念的诞生练习一、选择题1．下列关于光的说法中正确的是（）．A．在真空中红光波长比紫光波长短B．红光的能量子比紫光的能量子能量大C．红光和紫光相遇时能产生干涉现象D．红光的能量子比紫光的能量子能量小2．以下概念，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．学生的个数二、非选择题3．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，每秒发出的能量子的个数为多少？4．介质中某种光的能量子能量大小是E，波长是λ，则此介质的折射率是多大？5．一束波长为λ1＝0.70 μm的单色光，每秒有n1＝3×1015个能量子通过一个与光线方向垂直的平面，另一束光，它传输相同的能量，但波长只有λ2＝0.40 μm，这束光每秒通过垂直光线方向的平面的能量子数n2是多少？6．某种电磁波的能量子能量值为1.06×10－27J，则该电磁波的频率是多少？波长是多少？7．在一杯水中放入一支温度计，开始静置室内，可以看到开水的温度是逐渐降低的，既然从微观的角度来看开水的能量是一份一份向外辐射的，为什么它的温度不是一段一段的降低呢？8．太阳光垂直照射到地面上时，地面上1 m2接收的太阳光的功率为P0＝1.4 kW，其中可见光部分约占45%．（1）假如认为可见光的平均波长为0.55 μm，日地间的距离R＝1.5×1011 m，普朗克常数h＝6.626×10－34J·s，估算太阳每秒辐射出的可见光的能量子数为多少？（2）若地球的半径为r＝6.4×106 m，估算地球接收太阳光的总功率．参考答案1．答案：D 解析：由光谱知，在真空中红光的波长比紫光大，但频率比紫光小，又能量子的能量为h ν，所以紫光的能量子能量大，两种光频率不相等，不能够发生干涉现象．2．答案：D 解析：所谓的量子化即为不连续，不管是长度、质量还是动量，都是可以连续变化的，但个数只能是自然数，是不连续的，故选D ．3．答案：3.2×1015解析：激光器每秒输出的能量为W ＝Pt ＝1×10－3J ，该激光的频率为ν＝cλ＝1211×1017Hz ，所以n ＝W h υ＝3.2×1015个． 4．答案：hcEλ解析：由E ＝h ν得：E h υ=，又v ＝λν，所以折射率为c hcn v Eλ==．5．答案：1.71×1015个解析：两束光传输的能量相等，则：n 1h ν1＝n 2h ν2，而cυλ=，所以n 2＝111221n n υλυλ=＝1.71×1015个．6．答案：1.6×106Hz 187.5 m解析：由E ＝h ν得：ν＝E h＝1.6×106Hz ，所以波长λ＝c υ＝187.5 m ．7． 解答：开水向外辐射的能量是一份一份的，但每一份能量都是十分微小的（微观量），而水的温度要降低1 ℃需要释放的能量是非常大的（宏观量），由于温度计的精确度不够，所以观察到的温度计的温度不是一段一段的下降的．8．答案：（1）4.9×1044个（2）1.8×1017W 解析：（1）因为地面上单位面积接收的太阳光的功率为P 0，所以太阳辐射的可见光总功率为P ＝4πR 2P 0×45%，则每秒太阳辐射出的可见光的能量为W ＝Pt ，所以辐射出的可见光的能量子数为204π45%R P t W n h hυλ⨯=＝＝4.9×1044个．（2）太阳辐射出的能量均匀分布在以太阳为球心的球面上，地球朝向太阳的一面接收太阳辐射，所以地球接收到的太阳光的功率为22π4πr P P R'⋅＝＝P 0πr 2＝1.8×1017W ．。
高中物理第4章1量子概念的诞生2光电效应与光的量子说学案教科版选修3-5
1．量子概念的诞生 2．光电效应与光的量子说［学习目标］1。
了解热辐射及热辐射的特性,了解黑体与黑体辐射，了解黑体辐射的实验规律及黑体辐射电磁波强度随波长的分布曲线．(重点）2。
了解普朗克提出的能量子的概念,了解量子论诞生的历史意义。
3。
知道光电效应中截止频率的概念及其与光的电磁理论的矛盾．（重点）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）一、量子概念的诞生1．热辐射我们周围的一切物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，而且辐射强度随波长如何分布都与物体的温度相关，所以物理上把这种辐射称为热辐射，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．黑体与黑体辐射(1)黑体：如果某物体能够全部吸收外来电磁波而不发生反射，这种物体就称为绝对黑体,简称黑体．（2)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错误!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）维恩和瑞利的理论解释①建立理论的基础：依据经典理论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”．3．普朗克提出的能量子的概念（1)普朗克的假设振动的带电谐振子具有的能量是不连续的，只能取一些分立的值，即E n＝nhν（n＝1,2，3，…),即能量E只能取hν的整数倍，最小的一份能量ε＝hν称为能量子,式中ν是谐振动的频率，h是一个常数,称为普朗克常量．h＝6。
626 068 76（52）×10－34J·s。
（2)普朗克理论的意义①利用能量子的假设，普朗克推导出了与实验相符的公式（即普朗克公式）成功的解决了黑体辐射问题．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一．二、光电效应与光的量子说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）对于给定的光电阴极材料,都存在一个发生光电效应所需的入射光的最小频率ν0,叫做光电效应的截止频率，亦称为极限频率．只有超过截止频率的光，才能引起光电效应．不同金属材料的截止频率不同．(2）当入射光的频率高于截止频率、光电流出现时，光电流的大小由光强决定,光强越大，光电流越大．(3）从阴极发出的光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系．（4）只要光的频率大于截止频率，即使用极弱的入射光，光电子总能立刻(约10－9 s）发射出来．4．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，这些能量子称为光子．5．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W,另一部分为光电子的初动能E k.（2)光电效应方程E k＝hν－W.1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×"）(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）能量子的能量不是任意的,其大小与电磁波的频率成正比．（√）(4）任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应．（×）(5）金属表面是否发生光电效应与入射光的强弱有关．（×）（6）不同的金属逸出功不同，因此金属对应的截止频率也不同．(√）（7）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．(√）2．（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AD[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．]3．如图所示,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（)A．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．验电器指针带的是负电荷A［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和验电器指针带正电．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正确．红光不能使锌板发生光电效应．］对黑体和黑体辐射的理解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．2．一般物体与黑体的比较热辐射特点吸收、反射特点一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，与材料的种类及表面状况有关既吸收又反射,其能力与材料的种类及入射波长等因素有关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完全吸收各种入射电磁波，不反射（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．4．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．【例1】（多选)黑体辐射的实验规律如图所示,由图可知（）A．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ACD[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．］1．（多选）下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的是( )A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加B．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C．黑体热辐射的强度与波长无关D．黑体辐射无任何规律AB[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．故A、B对．］正确理解光电效应的相关知识1表面受到光照射时发射出来的电子,其本质是电子，光照射金属是因，产生光电子是果．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hν与入射光子数n的乘积．即光强等于nhν。
2019-2020年新培优同步教科版物理选修3-5练习：第四章 1 量子概念的诞生+Word版含解析
第四章波粒二象性1量子概念的诞生1.(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的温度有关D.黑体能够吸收各种波长的电磁波解析: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,还和材料种类和表面状况有关,而黑体辐射则只与温度有关,故B错,C、D对.答案:ACD2.近年来军事行动中,士兵都佩戴“红外夜视仪”,在夜间也能清楚地看清目标,主要是因为()A.“红外夜视仪”发射出强大的红外线,照射被视物体B.一切物体均在不停地辐射红外线C.一切高温物体均在不停地辐射红外线D.“红外夜视仪”发射出X射线,被照射物体受到激发而发出红外线解析:一切物体都在不停地向外辐射红外线,不同物体辐射出来的红外线不同,采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置,不受白天和夜晚的影响,即可确认出目标从而采取有效的行动.故只有B项正确.答案:B3.关于黑体及黑体辐射,下列说法正确的是()A.黑体是真实存在的B.黑体辐射电磁波的强度仅与温度有关C.随着温度升高,黑体辐射中的有些成分会增强,有些成分会减弱D.随着温度升高,黑体辐射中强度最强的那一部分始终不变解析:黑体并不是真实存在的,选项A错误;根据黑体辐射实验的规律可知,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B正确;随着黑体温度升高,辐射强度在短波区增强,长波区减弱,峰值向波长短的方向移动,故选项C、D错误.答案:B4.已知某单色光的波长为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()A.hB.C. D.以上均不正确解析:由光速、波长的关系可得出光的频率ν=,从而ε=hν=h,故A选项正确.答案:A5.(多选)以下关于辐射强度与波长的关系的说法正确的是()A.物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B.当铁块呈现黑色时,说明它的温度不太高C.当铁块的温度较高时会呈现赤红色,说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D.早、晚时分太阳呈现红色,而中午时分呈现白色,说明中午时分太阳温度最高解析:由辐射强度随波长变化关系知,随着温度的升高,各种波长的波的辐射强度都增加,而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波.故正确选项为BC.答案:BC6.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量子数为()A. B.C. D.λPhc解析:每个光量子的能量ε=hν=,每秒发射的总能量为P,则n=.答案:A7.(多选)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,其能量子最大的光为红光C.在组成太阳光的各单色光中,其能量子最大的光为紫光D.组成太阳光的各单色光,其能量子都相同解析:根据棱镜散射实验得:太阳光是由各种单色光组成的复色光,故A正确.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,由于红光波长最长,紫光波长最短,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正确.答案:AC8.神光Ⅱ装置是国际上为数不多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=6.63×10-34J·s,则该紫外激光所含光子数为多少?解析:紫外线的波长已知,由此可求得紫外线能量子的值,再根据激光发射的总能量为2 400 J,即可求得紫外激光所含光子数.J=5.68×10-19 J紫外激光能量子的值为ε=.-.-=4.23×1021.则该紫外激光所含光子数n=.-答案:4.23×10219.经测量,人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 μm处.根据电磁辐射的理论得出,物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm=2.90×10-1 m·K,由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少?(h=6.63×10-34 J·s)解析:人体表面的温度为T=.-.-K≈309 K≈36 ℃.人体辐射的能量子的值为-ε=h=6.63×10-34×J=2.12×10-22 J.-答案:36 ℃ 2.12×10-22 J。
2020教科版高中物理选修354.1量子概念的诞生规范训练
第四章波粒二象性1 量子概念的诞生HUOYEGUIFANXUNLIAN ................................................................................................................................................................................................................》活页规范jjll练对点演隊知能提升(吋间：60分钟)II达标基训II知识点一黑体辐射实验规律1.下列叙述错误的是().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态有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误、C正确；由黑体的定义知D正确.答案B2.如图4-1-7所示，为b /2温度时的黑体辐射强度与波长的关系，则两温度的关系为A. ti=t2B. t\>t2C. t\<t2D.无法确定答案B3.2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家如图4-1-8所示，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图4-1-8A.微波是指波长在10 3 m到10 m之间的电磁波B.微波和声波一样都只能在介质中传播C.黑体的热辐射实际上是电磁辐射D.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说解析微波的波长范围是1 mm到10 m, A正确.微波能在真空中传播，B 不正确.黑体热辐射实际上是电磁辐射，C正确.普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，D正确.答案ACD4.一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与_________ 及 _____有关.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.答案材料的种类表面状况5.“非典”期间，很多地方用红外线热像仪监测人的体温，如图4-1-9所示,只要被测者从仪器前走，便可知道他的体温是多少，你知道其中的道理吗?图4-1-9解析根据热辐射规律可知，人的体温的髙低，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自然知道了该人的体温.答案见解析知识点二经典物理理论的困难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.答案B知识点三量子化7.关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.辐射和吸收的能量是量子化的解析根据普朗克能量子假说，带电粒子的能量只能是某一最小能量值£的整数倍，能量的辐射或吸收要一份份的进行，故A、B、D正确、C错误.答案ABD8.以下宏观概念，哪些是“量子化”的()•A.一颗树苗生长的高度B.从车站开出的汽车驶过的路程C.人的个数D.烧水时温度计的示数解析A、B、D三个选项描述的内容都是连续的，只有C项是不连续的，即量子化的.答案C知识点四能量子9.已知某单色光的波长为久，在真空中光速为c,普朗克常量为力，则电磁波辐射的能量子£的值为()•c hA. /zj B・；C.治D.以上均不正确解析由光速、波长的关系可得出光的频率从而£=hv=hj,故A选项正确.答案A10・红、橙、黃、绿4种单色光中，光子能量最小的是()•A.红光B.橙光C.黄光D.绿光解析 由£ =加，因为红光的频率最低，所以红光光子的能量最小. 答案AII 综合提升II11. 如图4-1-10红宝石激光器的工作物质红宝石含有銘离子的三氧化二铝晶体, 利用其中的銘离子产生激光.钻离子的能级图如图4111所示，&是基态， 民是亚稳态，©是激发态，若以脉冲氛灯发出的波长为舟的绿光照射晶体， 处于基态的辂离子受到激发而跃迁到®,然后自发地跃迁到尽，释放波长为 力的光子，处于亚稳态民的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激 光的波长为()•解析 E L E\=学,®-E2=牛，E2—Ei=j~fD.人2 久1久1人2根据E L &=(你一助+血一E),可得万一 —则A = —・ 答案A12. 氨一氛激光器发出波长为633 nin 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？ 解析 据P=n hv, *=；,得答案3.2X1015个13. 某广播电台发射功率为10 kW,在空气中波长为187.5 m 的电磁波，试求： (1) 该电台每秒钟从天线发射多少个光子？(2) 若发射的光子四面八方视为均匀的，求在离天线2.5 km 处，直径为2m 的 环状天线每秒接收的光子个数以及接收功率？I3 X ] ()8解析 ⑴每个光子的能量£=/n=*=6・63Xl(TMX 而丁 JT ・06X10—27 J.则每秒钟电台发射上述波长光子数1O 4X1 ?1.06X10 27=10（ '）•(2)设环状天线每秒接收光子数为〃个，以电台发射天线为球心，则半径为R 的球面积S = ,而环状天线的面积S'=胪，所以，"=(益»XN= 4 X 1023(个)；接收功率p 尸(磊)P 总=4 X 10~4W. 答案(1)10"个(2)4X1O 23 个 4X10P W14. 太阳光垂直射到地面上时，地面上1 m?接收太阳光的功率为1.4 kW,其中 可见光部分约占45%.(1) 假设认为可见光的波长约为0.55 pm.日地间距离/?=1.5X10" m,普朗克 常量力= 6.6X107 j.s,估算太阳每秒钟射出的可见光光子数有多少.(2) 若已知地球的半径为6.4X 106 m,估算地球接收的太阳光的总功率. 解析(1)设地面上垂直阳光每平方米面积上每秒钟接收的可见光光子数为1X10-3力了 6.63X 10'34X 3X108663X10-93.2X10% 个）.n,则有PX45%=斶解得：PJX45% 1.4X 2X0.55X 10_吹0.45U = ~~= 6.6X10_34X3X108= 1.75X "I个),则可见光光子数NF47吹2 = 1.75X1021X4 X 3.14X(1.5X1011)2=4.9X IO"个).(2)地球接收阳光的总功率为P M=P-7tr2=1.4X3.14X(6.4Xl 06)2 kW= 1.8X1014 kW.答案(l)4.9X 1044个(2)1.8X10MkW。
高中物理 第四章 波粒二象性 1 量子概念的诞生练习 教
第四章波粒二象性1 量子概念的诞生对黑体辐射规律的理解1．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，而黑体辐射只与黑体温度有关，B 错、C对；根据黑体定义知D对．2．下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的是( ) A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加B．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C．黑体热辐射的强度与波长无关D．黑体辐射无任何规律答案AB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．故A、B对．能量子的理解及ε＝hν的应用3．二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.4 10－3～1.610－3m，相应的频率范围是________，相应的光子能量的范围是________，(已知普朗克常量h＝6.610－34 J·s，真空中的光速c＝3.0108 m/s.结果取两位有效数字) 答案 1.91011～2.11011 Hz 1.310－22～1.410－22 J解析由c＝λν得ν＝cλ.则求得频率范围为1.91011～2.11011 Hz.又由ε＝hν得能量范围为1.310－22～1.410－22 J.4．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 ＝6.6310－34 J ·s ，则该紫外激光所含光子数为多少？答案 4.231021(个)解析 紫外激光的波长已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再根据紫外激光发射的总能量为2 400 J ，即可求得紫外激光所含光子数． 紫外激光能量子的值为ε0＝hc λ＝6.63×10－34×3×1080.35×10－6 J ＝5.6810－19 J ．则该紫外激光所含光子数n ＝E ε0＝ 2 4005.68×10－19＝4.231021(个).。
新教材高中物理第四章原粒子的波动性和量子力学的建立课后提升训练新人教版选择性必修第三册(含答案)
新教材高中物理新人教版选择性必修第三册：第四章 5A 组·基础达标1．关于物质波，以下说法正确的是( ) A ．物质波就是机械波 B ．实物粒子具有波动性 C ．光是粒子，不具有波动性 D ．电子不会发生干涉与衍射现象【答案】B【解析】机械波是一种波，而物质波是一种规律，两者不同，A 错误；根据波粒二象性，实物粒子有波长，具有波动性，B 正确；根据波粒二象性可知，光即是粒子也是波，C 错误；电子也具有波动性，也可以发生干涉与衍射现象，D 错误．2．X 射线是一种高频电磁波，若X 射线在真空中的波长为λ，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，以E 和p 分别表示X 射线中每个光子的能量和动量，则( )A ．E ＝hλc ，p ＝0 B ．E ＝hλc ，p ＝hλc 2 C ．E ＝hc λ，p ＝0 D ．E ＝hc λ，p ＝h λ【答案】D【解析】根据E ＝hν，且λ＝hp ，c ＝λν可得X 射线每个光子的能量为E ＝hc λ，每个光子的动量为p ＝h λ，故选D ．3．影响显微镜分辨本领的一个因素是衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低．使用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领，它利用高压对电子束加速，最后打在感光胶片上用来观察显微图像．以下说法正确的是( )A ．加速电压越高，电子的波长越长，分辨本领越强B ．加速电压越高，电子的波长越短，衍射现象越明显C ．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强D ．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱 【答案】C【解析】设加速电压为U ，电子电荷量为e ，质量为m ，则有E k ＝12mv 2＝eU ＝p 22m ，又p ＝hλ，故eU ＝h 22mλ2，可得λ＝h 22emU．对电子来说，加速电压越高，λ越小，衍射现象越不明显，故A 、B 错误；电子与质子比较，因质子质量比电子质量大得多，可知质子加速后的波长要小得多，衍射现象不明显，分辨本领强，故C 正确，D 错误．4．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量m ＝1.67×10－27kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s，可以估算出德布罗意波长为λ＝1.82×10－10m 的热中子的动量的数量级可能是( ) A ．10－17kg·m/s B ．10－18kg·m/s C ．10－20 kg·m/sD ．10－24kg·m/s【答案】D【解析】根据德布罗意波长公式λ＝h p ，得p ＝h λ＝6.63×10－341.82×10－10 kg·m/s＝3.6×10－24kg·m/s，可见热中子的动量的数量级是10－24kg·m/s．5．(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( ) A ．光电效应现象揭示了光的粒子性B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波的波长也相等 【答案】AB【解析】光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，A 正确，C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波波动性，B 正确；由德布罗意波波长公式λ＝hp和p 2＝2mE k 知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波波长不相等，D 错误．6．为了验证光的波粒二象性，在双缝干涉实验中将光屏换成感光胶片，并设法减弱光的强度，下列说法正确的是( )A ．曝光时间很短的照片可清楚地看出光的粒子性，曝光时间很长的照片，大量亮点聚焦起来看起来是连续的，说明大量光子不具有粒子性B ．单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子打在胶片上的位置表现出波动规律C ．单个光子通过双缝后做匀速直线运动D ．干涉条纹的亮条纹处光子到达的概率大，暗条纹处光子不能到达 【答案】B【解析】根据光的波粒二象性可知，大量光子的行为表现出波动性，但波动性并不否定光的粒子性，只不过粒子性没有明确显现而已；单个光子显示了光的粒子性，落点无法预测，大量光子表现出波动性；光子通过双缝后遵从概率波的规律，并不做匀速直线运动；暗条纹处只是光子到达的概率很小，并不是不能到达，B 正确，A 、C 、D 错误．7．若α粒子(电荷为2e )在磁感应强度为B 均匀磁场中沿半径为R 的圆形轨道运动，则α粒子的德布罗意波长是( )A ．h2eRB B ．h eRBC ．12eRBhD ．1eRBh【答案】A【解析】α粒子在磁场中做匀速圆周运动有2evB ＝m v 2R，可得α粒子的动量为p ＝2eBR ，德布罗意波长为λ＝h p ＝h2eBR，A 正确．8．(多选)如图所示是利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m ＝9.1×10－31kg ，电量为e ＝1.6×10－19C ，初速度为0，加速电压为U ＝1.0×106V ，普朗克常量为h ＝6.63×10－34J·s，则下列说法正确的是( )A ．物质波是一种概率波B ．物质波和电磁波一样，在真空中传播的速度为光速cC ．具有相同动能的质子和电子，质子的物质波波长较长D ．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝1.0×10－12m【答案】AD【解析】物质波是一种概率波，在空间出现的概率是一种概率，可以用波动规律来描述，故A 正确；物质波不同于电磁波，是一种物质的表现形式，没有传播速度的概念，故B 错误；根据德布罗意波波长公式λ＝hp＝h 2mE k，可知动能相同时，质量越大，波长越短，故C 错误；代入德布罗意波波长公式得，λ＝h 2mE k ＝h 2meU＝1.0×10－12m ，故D 正确． 9．(多选)2021年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术、人工智能和半导体一起列为重点研发对象，在量子通信技术方面，中国已有量子通信专利数超3 000项，领先美国．下列有关说法正确的是( )A ．玻尔在1 900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念B ．动能相同的一个质子和电子，质子的德布罗意波长比电子短C ．康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量D ．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性 【答案】BC【解析】普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，A 错误；根据p ＝ 2mE k ，因为质子质量大于电子质量，所以质子动量大于电子的动量，由λ ＝ h p ，知质子的德布罗意波长比电子的短，B 正确；康普顿根据p ＝ hλ，对康普顿效应进行解释，其基本思想是光子不仅具有能量，而且具有动量，C 正确；德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，D 错误．B 组·能力提升10．任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝hp，式中p 是运动物体的动量，h 是普朗克常量，人们把这种波叫德布罗意波，现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2相向正碰后粘在一起，已知两物体碰前的动量关系为|p 1|＜|p 2|，则粘在一起的物体的德布罗意波的波长为________．【答案】λ1λ2λ1－λ2 【解析】由动量守恒p 2－p 1＝(m 1＋m 2)v 知，h λ2－h λ1＝hλ，所以λ＝λ1λ2λ1－λ2．11．电子和光一样具有波动性和粒子性，它表现出波动的性质，就像X 射线穿过晶体时会产生衍射一样，这一类物质粒子的波动叫物质波．质量为m 的电子以速度v 运动时，这种物质波的波长可表示为λ＝h mv，电子质量m ＝9.1×10－31 kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s．(1)计算具有100 eV 动能的电子的动量p 和波长λ．(2)若一个静止的电子经2 500 V 电压加速，求能量与这个电子动能相同的光子的波长，并求该光子的波长与这个电子的波长之比．解：(1)p ＝2mE k ＝ 2×9.1×10－31×100×1.6×10－19kg·m/s≈5.4×10－24kg·m/s，λ＝h mv ＝6.63×10－345.4×10－24 m≈1.2×10－10m ． (2)由hc λ＝2 500 eV ＝4.0×10－16J 得光子波长λ＝6.63×10－34×3×1084.0×10－16m≈5.01×10－10m ， 电子的动量p ′＝mv ′＝2mE k ′＝2×9.1×10－31×2 500×1.6×10－19kg·m/s≈2.7×10－23kg·m/s，电子波长λ′＝hmv′≈2.5×10－11 m，则λ∶λ′＝1∶20．。
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1 量子概念的诞生
1. (多选) 下列叙述正确的是( )
A. —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的温度有关
D. 黑体能够吸收各种波长的电磁波
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，还和材料种类和表面状况有关，而黑体辐射则只与温度有关，故B错,C、D对.
答案:ACD
2. 近年来军事行动中, 士兵都佩戴“红外夜视仪” , 在夜间也能清楚地看清目标, 主要是因为( )
A. “红外夜视仪”发射出强大的红外线,照射被视物体
B. 一切物体均在不停地辐射红外线
C. 一切高温物体均在不停地辐射红外线
D “红外夜视仪”发射出X射线,被照射物体受到激发而发出红外线
解析: 一切物体都在不停地向外辐射红外线, 不同物体辐射出来的红外线不同, 采用“红外夜视仪” 可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置, 不受白天和夜晚的影响, 即可确认出目标从而采取有效的行动.故只有B项正确.
答案:B
3. 关于黑体及黑体辐射, 下列说法正确的是( )
A. 黑体是真实存在的
B. 黑体辐射电磁波的强度仅与温度有关
C. 随着温度升高，黑体辐射中的有些成分会增强，有些成分会减弱
D. 随着温度升高，黑体辐射中强度最强的那一部分始终不变
解析：黑体并不是真实存在的，选项A错误；根据黑体辐射实验的规律可知，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B正确；随着黑体温度升高，辐射强度在短波区增强，长波区减弱，峰值向波长短的方向移动，故选项C、D错误.
答案:B
4. 已知某单色光的波长为入，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£的值为()
A. h
B.
C. D. 以上均不正确
解析：由光速、波长的关系可得出光的频率v =，从而£ =h v =h，故A选项正确.
答案:A
5. (多选)以下关于辐射强度与波长的关系的说法正确的是( )
A. 物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波
B. 当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高
C. 当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强
D. 早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高
解析:由辐射强度随波长变化关系知，随着温度的升高，各种波长的波的辐射强度都增加，而热辐射不是仅辐射一种波长的电磁波. 故正确选项为BC.
答案:BC
6. 某激光器能发射波长为入的激光，发射功率为R c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射
的光量子数为( )
A. B.
C. D.入Phc
解析: 每个光量子的能量£ =h v =，每秒发射的总能量为P，则n= .
答案:A
7. (多选)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，其能量子最大的光为红光
C. 在组成太阳光的各单色光中，其能量子最大的光为紫光
D. 组成太阳光的各单色光，其能量子都相同
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色光，故A正确.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，由于红光波长最长,紫光波长最短，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正确.
答案:AC
8. 神光n装置是国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长
入=0. 35卩m的紫外激光.已知普朗克常量h=6.63X 10-34J • s，则该紫外激光所含光子数为多少？
解析：紫外线的波长已知，由此可求得紫外线能量子的值，再根据激光发射的总能量为2400J，即可求得紫外激光所含光子数.
紫外激光能量子的值为& = ------------- :一J=5. 68 X 10-19J
则该紫外激光所含光子数n= ------------ =4. 23 X 1021.
答案:4 . 23X 1021
9. 经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为940卩m处.根据电磁辐射的理论得出，物体最强
辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为T入n=2. 90 X 10-1 m • K，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h=6.63 X 10-34 J • s)
解析：人体表面的温度为T -------------- -- ---- ------ K~ 3093 36 C .人体辐射的能量子的值为
34 22
£=h-=6. 63X 10-X ------ - J=2.12 X 10- J.
答案:36 C 2.12 X 10-22 J。