教科版高中物理必修第三册第三章电磁场与电磁波初步课时作业含答案

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5　微观世界的量子化课时作业1.关于光子的能量,下列说法中正确的是(　B　)A.光子的能量跟它的频率成反比B.光子的能量跟它的频率成正比C.光子的能量跟它的速度成正比D.光子的能量跟它的速度成反比解析:由光子的能量ε=hν可知,光子的能量与它的频率成正比,B正确。2.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　)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,B,C,D均错误。3.(多选)下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是(　BCD　)A.光显示粒子性时是分立而不连续的,无波动性;光显示波动性时是连续而不分立的,无粒子性B.光的频率越高,其粒子性越明显;光的频率越低,其波动性越明显C.光的波动性可以看作是大量光子运动的规律D.频率大的光更容易发生光电效应解析:光既不能看成宏观现象中的波,也不能看成微观现象中的粒子,即光具有波粒二象性,A错误;光的波动性和粒子性都与光的频率有关,随着频率的增大,波动性减弱而粒子性增强,B正确;大量光子表现出波动性,少量光子则表现出粒子性,C正确;频率大的光子能量大,更容易发生光电效应,D正确。4.用来衡量数码相机性能的一个重要的指标就是像素,1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点,现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多,其原因可解释为(　D　)A.像素的多少,与光的本质无关B.像素少,光的波动性显著C.像素多,说明大量光子具有粒子性D.像素的多少能说明光具有波粒二象性,像素多,光的波动性显著解析:根据光的波粒二象性,当光同其他物质发生作用时,这种作用是“一份一份”进行的,表现出粒子的性质,少量或个别光子容易显示出光的粒子性;光在传播时,表现出波的性质,大量光子产生的效果往往显示出波动性。像素越多,光子与物质作用的个数越多,波动性越明显,照片越清晰,D正确。5.(多选)原子的能量量子化现象是指(　CD　)A.原子的能量是不可以改变的B.原子的能量与电子的轨道无关C.原子的能量状态是不连续的D.原子具有分立的能级解析:根据玻尔理论,原子处于一系列不连续的能量状态中,这些能量值称为能级,原子不同的能量状态对应不同的轨道,故选项A,B错误,C,D正确。6.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3×108 m/s,则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是(　A　)A.2.3×10-18 W B.3.8×10-19 WC.7.0×10-10 W D.1.2×10-18 W解析:由于只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉,而ε=hν=h,则P= W≈2.3×10-18 W,故A正确。7.(多选)关于光的波粒二象性的理解正确的是(　AD　)A.大量光子的行为往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性B.光在传播时是波,而与物质相互作用时就转变成粒子C.高频光是粒子,低频光是波D.波粒二象性是光的根本属性,有时它的波动性显著,有时它的粒子性显著解析:光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显,有时候表现出的波动性较明显,选项D正确;大量光子的效果往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性,选项A正确;光在传播时波动性显著,光与物质相互作用时粒子性显著,选项B错误;频率高的光粒子性显著,频率低的光波动性显著,选项C错误。8.(多选)下列说法正确的是(　AB　)A.微观粒子的能量变化是跳跃式的B.能量子与电磁波的频率成正比C.红光的能量子比绿光大D.电磁波波长越长,其能量子越大解析:微观粒子的能量变化是跳跃式的,选项A正确;由ε=hν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ε=hν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。9.由于内部发生激烈的热核聚变,太阳每时都在向各个方向产生电磁辐射,若忽略大气的影响,在地球上垂直于太阳光的每平方米的截面上,每秒钟接收到的这种电磁辐射的总能量约为1.4×103 J。已知日地间的距离R=1.5×1011 m,普朗克常量h=6.6×10-34 J·s。假如把这种电磁辐射均看成由波长为0.55 μm的光子组成的,那么,由此估算太阳每秒钟向外辐射的光子总数的数量级约为(　A　)A.1045      B.1041     C.1035   D.1030解析:设地面上1 m2的面积上每秒接收的光子数为n,根据ν=,ε=hν,总能量Pt=nε,其中c为真空中的光速,代入数据解得n=3.89×1021个/m2。设想一个以太阳为球心,以日地间距离R为半径的大球面包围着太阳,大球面接收的光子数即太阳辐射的全部光子数,则所求的可见光光子数为N=n·4πR2=3.89×1021×4×3.14×(1.5×1011)2(个)≈1×1045(个),故A正确,B,C,D错误。10.某广播电台的发射功率为10 kW,其电磁波的波长为187.5 m。(1)该电台每秒钟从天线发射多少个能量子?(2)若发射的能量子四面八方视为均匀的,试求在离天线2.5 km处直径为2 m的锅形天线每秒钟接收的光子个数以及接收功率。解析:(1)每个能量子的能量ε=hν=h= J≈1.06×10-27 J,则每秒钟电台发射上述波长的光子数N==个≈1×1031个。(2)以电台发射天线为中心,则半径为R=2.5 km的球表面积S=4πR2,而接收天线的面积S′=πr2,则每秒接收能量子数n=()×N=4×1023个,接收功率P收=·P=4×10-4 W。答案:(1)1×1031个(2)4×1023个　4×10-4 W