高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第4节 初识光量子与量子世界课后作业题

5.4初识光量子与量子同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第三册

一、选择题（共15题）

1．关于光子说的基本内容有以下几个方面，其中不正确的是（　　）

A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子

B．光子是具有质量、能量和体积的实物微粒

C．光子的能量跟它的频率有关

D．紫光光子的能量比红光光子的能量大

2．下列说法正确的是

A．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，与实验符合得非常好

B．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，并用实验证实了实物粒子也具有波动性

C．结合能越大的原子核越稳定

D．任意两个核子间都存在核力作用，这种性质称为核力的饱和性

3．下列说法错误的是（　　）

A．黑体辐射电磁波的强度按波长分布，与黑体的温度无关

B．德布罗意提出了实物粒子也具有波动性的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想

C．用频率一定的光照射某金属发生光电效应时，入射光越强，单位时间发出的光电子数越多

D．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性

4．下列说法正确的是（　 　）

A．X射线是处于激发态的原子核辐射出来的

B．康普顿效应和电子的衍射现象说明光和电子都具有波动性

C．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论

D．汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定其本质是带负电的粒子流并测定了这种粒子的电荷量

5．从大到飞机、轮船，小到各种零件都和物理学有密切的关系，物理学对人类的发展有巨大的贡献．下列说法正确的是

A．库仑最早引入了电场的概念，并直观地用电场线描绘电场

B．赫兹为解释物体热辐射规律提出：电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的

C．第一个对亚里士多德“力是物体运动的原因”观点提出质疑的是伽利略

D．法拉第最先发现电流能够使周围的小磁针发生偏转，即电流的磁效应

6．提出能量的量子化假说的科学家是（　　）

A．牛顿 B．伽利略 C．爱因斯坦 D．普朗克

7．下列说法中符合物理学史实的是（　　）

A．查德威克通过研究阴极射线发现电子，从而打开了原子物理大门

B．勒纳等人通过实验得出光电效应的四个特征

C．玻尔首先提出了原子的核式结构学说，第一次将量子化引入到原子领域

D．卢瑟福用粒子轰击金箔实验证明原子是由其它粒子组成的

8．两束可见光的波长分别为和，其中．则（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为和的光所对应的物理量）（       ）

A．这两束光的光子的动量

B．这两束光的光子的能量

C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压

D．这两束光均能使某金属发生光电效应，逸出光电子的最大初动能之比

9．下列说法正确的是(   )

A． 的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变

B．汤姆孙根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型

C．处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子

D．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了光子说

10．下列论述中正确的是

A．开普勒根据万有引力定律得出行星运动规律

B．爱因斯坦的狭义相对论，全面否定了牛顿的经典力学规律

C．普朗克把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念

D．玻尔提出的原子结构假说，成功地解释了各种原子光谱的不连续性

11．下列说法正确的是（　　）

A．伽利略通过“理想实验”得出“力是维持物体运动的原因”

B．爱因斯坦首先提出“能量子”假说

C．牛顿发现万有引力定律的同时测出了引力常量

D．伽利略首先建立了平均速度、瞬时速度、加速度以及能量的概念

12．如图所示，一束光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断不正确的是

A．a光的频率小于b光的频率

B．a光光子能量小于b光光子能量

C．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率

D．a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中的速度

13．关于物理学家及他们的科学贡献，下列说法中正确的是

A．洛伦兹发现了磁场对电荷的作用规律，库仑发现了电场对电荷的作用规律

B．普朗克提出了能量子观点，爱因斯坦发现光电子的能量是量子化的

C．卢瑟福的原子模型指出了原子核的存在，玻尔的原子模型不能解释氦原子的光谱

D．查德威克观察β衰变现象发现了中子，居里夫妇发现了人工放射性

14．2016年诺贝尔物理学奖颁发给了三位美国科学家，以表彰他们将拓扑概念应用于物理研究所做的贡献。我们知道，按导电性能不同传统材料大致可分为导体和绝缘体两类，而拓扑绝缘体性质独特，它是一种边界上导电、体内绝缘的新型量子材料。例如，在通常条件下石墨烯正常导电，但在温度极低、外加强磁场的情况下，其电导率（即电阻率的倒数）突然不能连续改变，而是成倍变化，此即量子霍尔效应（关于霍尔效应，可见下文注释）。在这种情况下，电流只会流经石墨烯边缘，其内部绝缘，导电过程不会发热，石墨烯变身为拓扑绝缘体。但由于产生量子霍尔效应需要极低温度和强磁场的条件，所以其低能耗的优点很难被推广应用。2012年10月，由清华大学薛其坤院士领衔的中国团队，首次在实验中发现了量子反常霍尔效应，被称为中国“诺贝尔奖级的发现”。量子反常霍尔效应不需要外加强磁场，所需磁场由材料本身的自发磁化产生。这一发现使得拓扑绝缘材料在电子器件中的广泛应用成为可能。注释：霍尔效应是指将载流导体放在匀强磁场中，当磁场方向与电流方向垂直时，导体将在与磁场、电流垂直的方向上形成电势差。根据以上材料推断，下列说法正确的是（　　）

A．拓扑绝缘体导电时不具有量子化的特征

B．霍尔效应与运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力无关

C．在量子反常霍尔效应中运动电荷不再受磁场的作用

D．若将拓扑绝缘材料制成电脑芯片有望解决其工作时的发热问题

15．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

二、填空题（共3题）

16．表达式：ε＝______。其中ν是带电微粒的振动频率，即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率．h称为______。h＝6.62607015×10－34J·s。

17．黑体辐射

（1）定义：黑体虽然不______电磁波，却可以向外______电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。

（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______有关。

18．如右图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．

（1）验电器指针带____________电（填“正”或“负”）．

（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．

（3）实验室用功率P=1 500 W的紫外灯演示光电效应．紫外线波长λ=2 53 nm，阴极离光源距离d=0.5 m，原子半径取r=0.5×10-10 m，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为________________．(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)

三、综合题（共4题）

19．请思考：量子论关于能量的观点与经典物理学的观点有什么不同？请结合图，与同学们交流体会。

20．某高速公路自动测速仪装置如甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间约为，相邻两次发射时间间隔为，当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现出第二个尖形波，根据两个波的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，自动打下的纸带如图乙所示，请根据给出的、、、（波速）求出汽车车速的表达式。

21．一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为一个光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.0×10－11 s，波长为694.3 nm，发射功率为1.0×1010 W。

(1)每列光脉冲的长度是多少？

(2)用红宝石激光照射皮肤色斑，每1 cm2吸收能量达到60 J以后，色斑便逐渐消失，一颗色斑的面积是50 mm2，则它需要吸收多少个红宝石激光脉冲才能逐渐消失？

22．黑体就是绝对不发光的物体，看上去一定是黑色的，这句话对吗？

参考答案：

1．B

2．A

3．A

4．C

5．C

6．D

7．B

8．B

9．C

10．C

11．D

12．C

13．C

14．D

15．B

16．     hν     普朗克常量

17．     反射     辐射     温度

18．     正．     无     5个

19．量子论认为能量是一份一份的进行辐射或吸收；经典物理学认为能量是连续变化的

20．

21．(1)3.0×10－3 m　(2)300个

22．不对