2020-2021学年第6章 波粒二象性6.1 光电效应现象巩固练习

6.1光电效应现象基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第三册

一、选择题（共15题）

1．为了解释黑体辐射的实验规律，提出了能量子假设的科学家是（　　）

A．安培 B．普朗克 C．奥斯特 D．爱因斯坦

2．国际单位制（缩写SI）定义了米（m）、秒（s）等7个基本单位，其他单位均可由物理关系导出。例如，由m和s可以导出速度单位m·s-1.历史上，曾用“米原器”定义米，用平均太阳日定义秒。但是，以实物或其运动来定义基本单位会受到环境和测量方式等因素的影响，而采用物理常量来定义则可避免这种困扰。1967年用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率Δν=9 192 631 770 Hz定义s；1983年用真空中的光速c=299 792 458 m·s-1定义m。2018年第26届国际计量大会决定，7个基本单位全部用基本物理常量来定义（对应关系如图，例如，s对应Δν，m对应c）。新SI自2019年5月20日（国际计量日）正式实施，这将对科学和技术发展产生深远影响。下列选项不正确的是（　　）

A．7个基本单位全部用物理常量定义，保证了基本单位的稳定性

B．用铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁辐射的频率定义s，辐射9 192 631 770个周期的持续时间为1 s

C．用真空中的光速c（m·s-1）定义m，因为长度l与速度v存在l=vt，而s已定义

D．因为普朗克常量h（J·s）的单位中没有kg，所以无法用它来定义质量单位

3． 2015年中国发射卫星“悟空”，用来探测暗物质粒子和黑洞。黑洞是黑体的一种，关于黑体，下列说法正确的是 （　　）

A．外表面涂成黑色的物体就是黑体

B．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波

C．在空腔壁上开一个很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就成了黑体

D．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说

4．关于电磁学的发展历程，下列说法错误的是（　　）

A．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论

B．奥斯特发现了电磁感应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加深入

C．法拉第发明了世界上第一台发电机——圆盘发电机

D．普朗克通过对黑体辐射的研究首次提出能量子的概念

5．下列叙述正确的是(        )

A．力、长度和时间是力学中三个基本物理量，它们的单位牛顿、米和秒就是基本单位

B．蹦极运动员离开蹦床上升过程中处于超重状态

C．与“微观粒子的能量是量子化的”这一观念相关的物理常量是普朗克常量h

D．利用霍尔元件能够把电压这个电学量转换为磁感应强度这个磁学量的特性，可以制出测量磁感应强度大小的仪器

6．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．在研究同一物体于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λ表示电磁波的波长，纵轴Mλ表示物体在不同温度下辐射电磁波的强度，则由Mλ—λ图线可知，同一物体在不同温度下，将：　

A．向外辐射相同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．向外辐射的最大辐射强度随温度升高而减小．

D．向外辐射的最大辐射强度的电磁波的波长向短波方向偏移．

7．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．牛顿提出的能量微粒说

D．以上说法均不正确

8．下列说法中正确的是（　　）

A．能量在转化和转移的过程中有损失，故总能量减少

B．能量耗散表明，能量在利用过程中数量虽未减少，但在可利用的品质上降低了

C．电磁波是横波，本身不具有能量

D．微观粒子能量变化是连续的

9．以下宏观概念中，属于“量子化”的是（     ）

A．桌子的长度 B．一元硬币的个数

C．小球的动能 D．铁块所受的重力

10．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

11．为了将SI单位中的7个基本单位全部建立在不变的自然常数基础上，2018年11月16日，第26届国际计量大会通过投票，自2019年5月20日起，千克将基于普朗克常数定义，即。由所学知识，可以推断出a、b的数值分别为（　　）

A． B． C． D．

12．对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是（ ）

A．温度 B．材料 C．表面状况 D．质量

13．据报道：截止2020年12月我国5G基站建设累积71.8万个，已建成全球最大5G网络，中国将进入全面5G时代，开启了万物互联时代：车联网、物联网，智慧城市、无人机网络、自动驾驶技术等将一元变为现实。5G，即第五代移动通信技术，采用3300-5000MHz频段，相比于现有的4G（即第四代移动通信技术，1880-2635MHz频段）技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和极低的时延。关于5G信号与4G信号下列说法正确的是（　　）

A．5G信号和4G信号都具有偏振现象

B．5G信号和4G信号有可能是纵波

C．5G信号相比4G信号光子能量更小

D．5G信号相比4G信号在真空中的传播速度更小

14．2016年中国发射卫星“悟空”，用来探测暗物质粒子和黑洞。黑洞是黑体的一种，关于黑体，下列说法正确的是（　　）

A．外表面涂成黑色的物体就是黑体

B．黑体能够反射各种波长的电磁波，但不会辐射电磁波

C．空腔壁上开很小的孔，射入孔的电磁波最终不能从空腔射出，这个小孔就成了黑体

D．玻尔为得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，提出了能量子的假说

15．热辐射是指所有物体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λ表示电磁波的波长，纵轴Mλ表示某种波长的电磁波的辐射强度，则由Mλ-λ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移动

二、填空题（共4题）

16．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有______。

17．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长______的方向移动。

18．定义：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的______，这个不可再分的______叫作能量子。

19．如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零．用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带____电（选填写“正”或“负”）；若改用红外线重复上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率_____红外线的频率（选填“大于”或“小于”）．

三、综合题（共4题）

20．如图所示为我国首颗量子通信卫星“墨子号”。“墨子号”的成功发射使我国在量子通信技术领域走在了世界前列。那么，量子通信的理论基础是什么？该理论的提出背景又是什么？

21．某广播电台的发射功率为25kW，发射的是在空气中波长为187.5m的电磁波，则：（普朗克常量，光速）

（1）该电台每秒从天线发射多少个能量子？

（2）若发射的能量子在以天线为球心的同一球面上的分布视为均匀的，求在离天线2.5km处，直径为2m的球状天线每秒接收的能量子数以及接收功率。

22．19世纪末开尔文爵士曾说，物理学的大厦已经建成，物理学中已没有什么新东西可发现，剩下的只是把测量做得更精确。不过在地平线上有“两朵乌云”。简述这“两朵乌云”是什么？

23．在网上查阅资料，写一篇关于普朗克和爱因斯坦生平的小论文。

参考答案：

1．B

2．D

3．C

4．B

5．C

6．D

7．B

8．B

9．B

10．D

11．B

12．A

13．A

14．C

15．D

16．增加

17．较短

18．     整数倍     最小能量值ε

19．正，大于

20．量子通信的理论基础来源于德国物理学家的能量量子化假设。该假设提出的背景是经典电磁理论解释不了黑体辐射实验的实验规律。

21．（1）；（2）

22．

第一朵乌云，主要是指迈克尔逊-莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾；第二朵乌云，主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及热辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果，其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。

23．

普朗克( Max Planck，18581947)，近代伟大的德国物理学家，量子论的奠基人，1858年4月23日生于基尔。1900年，他在黑体辐射研究中引入能量量子。由于这一发现对物理学的发展做出的贡献，他获得1918年诺贝尔物理学奖。在纳粹攫取德国政权后，他以个科学家对科学、对祖国的满腔热情与纳粹分子展开了为捍卫科学的尊严而斗争。1947年10月3日，普朗克在哥廷根病逝，终年89岁。普朗克的墓在哥廷根市公墓内，其标志是一块简单的矩形石碑，上面只刻着他的名字，下角写着:尔格·秒。

爱因斯坦在1879年3月出生于德国的小镇乌尔德一个普通的犹太家庭，10岁时，他进入古典氛围很浓的路德中学，12岁时读完了《欧几里德几何》，并证明了毕达哥拉斯定理，13岁时，他读了康德的哲学名著《纯粹理性批判》和《自然科学通俗读本》， 1905年，爱因斯坦获苏黎世大学物理学博士学位，并提出光子假设、成功解释了光电效应(因此获得1921年诺贝尔物理奖);同年创立狭义相对论，1915年创立广义相对论，1933年移居美国、在普林斯顿高等研究院任职，1940年加入美国国籍同时保留瑞士国籍。1955年4月18日，爱因斯坦于美国新泽西州普林斯顿逝世，享年76岁。1999年12月，爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为20世纪的“世纪伟人”爱因斯坦的理论为核能的开发奠定了理论基础，为帮助对抗纳粹，他曾在利西拉德等人的协助下曾致信美国总统富兰克林・罗斯福、直接促成了曼哈顿计划的启动，而二战后他积极倡导和平、反对使用核武器，并签署了《罗素爱因斯坦宣言》。爱因斯坦开创了现代科学技术新纪元，被公认为是伽利略、牛顿之后最伟大的物理学家，也是批判学派科学哲学思想之集大成者和发扬光大者。