2017-2018学年鲁科版必修二 量子世界 第1课时 作业

高中物理学习材料桑水制作6.2《量子世界》每课一练1.为了验证光具有波动性，某同学采用下列做法，其中可行的是（ ）A.让一束光照射到一个轻小物体上，观察轻小物体是否会振动B.让一束光通过一狭缝，观察是否发生衍射现象C.让一束光通过一圆孔，观察是否发生小孔成像D.以上做法均不可行解析：光波是一种概率波，不能理解为质点参与的振动，故A 错.经过狭缝的光在屏上能产生明暗相间的衍射条纹，故B 正确.光通过小孔成像，说明了光的直线传播，故C 错.答案：B2.微观粒子的运动不仅具有___________性，同时具有波动性，它们的运动规律很多情况下不能用经典力学来说明，要正确描述微观粒子的运动规律，需要用___________.答案：粒子 量子力学3.黑体辐射问题用经典力学解释时遇到了困难，科学家们是如何解析这两种现象的？答案：科学家们认为在微观领域中能量的变化是不连续的，即能量只能取分立的数值，是一份一份进行的，而且这一份的能量与光的频率有关，而与光的强度无关.4.已知每秒钟从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上辐射能量为1.4×103 J ，其中可见光部分约占45%，假如认为可见光的波长均为0.55 μm,太阳向各个方向辐射是均匀的，日地间距R=1.5×1011 m,普朗克常量h=6.6×10-34 J ·s.由此估算出太阳每秒钟辐射出的可见光的光子数目.(保留两位有效数字） 解析：设太阳每秒钟辐射的可见光光子数为N ，每秒钟每平方米面积上光子数为x ，以日地间距为半径、太阳为球心作球面，该球表面积为4πR2.有x=λhc45.0104.13⨯⨯ ① c 是光速，λ是可见光波长. 依据正比例关系有142x RN =π ②将①式代入②得N=4.9×1044个.答案：4.9×1044个5.用功率P 0=1 W 的点光源照射离光源R=1 m 处的某块金属薄片，已知光源发出波长λ=600 nm 的单色光，试计算：（1）每单位时间内打到金属1 m 2面积上的光子数；（2）若该金属原子半径r=0.5×1010 m ，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？解析：（1）点光源发出的是球面波，所以应当先算出照射到金属表面上每平方米面积上的光的功率，再算出每秒照射的光能.光能是光子能量的总和，由光子说可知每个光子的能量为h ν，则可求出光子数.在（2）中，求出金属表面上每个原子所占面积，就可求出每个原子每秒接收的光子数，倒数即为平均时间.（1）设点光源到金属表面处的球面积为S ，该处每平方米光的功率为P ，每秒能量为E 则E=Pt=t RP t S P •=2004π ① 所求光子数N=hcE hv E E E λ==0 ② 由①②可得N=4.8×1021 个/（m 2·s ）.(2)设每个原子在金属板上占有面积为以r 为半径的圆面积S ′，此面积上每秒接收的光子数为n ，则n=N ·S ′=N ·πr 2，代入数据求得n=38 个/s所求平均时间t=3811=n s. 答案：（1）4.8×1021 个/(m 2·s) （2）381s 6.氦氖激光器发射波长6 328οA 的单色光，试计算这种光的一个光子的能量为多少.若该激光器的发光功率为18 mW ，则每秒钟发射多少个光子？解析：根据爱因斯坦光子说，光子能量为E=h ν，而c=λν，所以 E=108341063*********.6--⨯⨯⨯⨯=λhcJ=3.14×10-19 J 因为发光功率已知，所以1 s 内发射的光子数为：n=1931014.311018--⨯⨯⨯=E Pt =5.73×1016. 答案：3.14×10-19 J 5.73×10167.20世纪60年代初期，科学家首先发现了“记忆金属”，“记忆金属”不同于一般的金属，它和有生命的生物一样，具有较强的“记忆性”，它能“记”住自己原来的形状．某人用一种记忆合金制成了太阳灶，为了便于储存和运输，在温度较低时将太阳灶压缩成了一个体积较小的球．使用时在太阳光的强烈照射下又恢复成了伞状．恢复形状后的太阳灶正对着太阳，它的半径为R ．已知太阳的辐射功率(太阳每秒辐射的能量)为P ，由于大气层的反射和吸收，太阳能只有1／a 到达地面．若把太阳光看成是频率为ν的单色光，太阳中心到地面的距离为L ，则这个太阳灶每秒钟能接收多少个光子?(普朗克常量为h)解析：太阳辐射的能量均匀分布在半径为L 的球壳上，太阳灶的接收面积为πR 2，太阳灶每秒钟接收的能量为224La R P ππ•，再除以一个光子的能量E=h ν，得224ahvL PR ． 答案：224ahvL PR。

2017—2018学年鲁科版化学必修二第1章同步小练习及答案一、选择题1．据新华社报道，我国科学家首次合成了B一种新核素镅(23595Am)，这种新核素同铀(23592U)比较，下列叙述正确的是()A．具有相同的质子数B．原子核中具有相同的中子数C．具有相同的质量数D．原子核外电子总数相同答案 C解析23595Am的质子数是95，质量数为235，核外电子数为95，中子数是235－95＝140；23592 U的质子数是92，质量数为235，核外电子数为92，中子数是235－92＝143，它们的质量数都是235，只有C项正确。

易错警示不同元素原子的质量数可能相同；原子种类由质子数和中子数共同决定，而不是由质量数决定。

2．科学家通过用14C标记的C60发现了一种C60的羧酸衍生物，它在特定条件下可以通过断裂DNA分子来抑制艾滋病毒。

下列有关14C的叙述正确的是()A．14C与12C60的碳原子化学性质不同B．14C与14N核内中子数相同C．14C与12C60互为同素异形体D．14C与12C、13C互为同位素答案 D解析决定原子化学性质的最主要因素是核电荷数和核外电子数(特别是最外层电子数)，14C 与12C核电荷数、核外电子数完全相同，仅核内中子数不同，则14C与12C60的碳原子化学性质基本相同，A项错误；14C、14N核内中子数分别为8和7，B项错误；同素异形体是指由同种元素形成的不同单质，而14C是碳元素的一种原子(核素)，12C60是碳元素的一种单质，C项错误。

易错警示同位素与同素异形体判断的关键：同位素的研究对象是原子，而同素异形体的研究对象是单质，其结构不同。

如D2O和H2O,16O2和18O2,16O3和18O2都不是同位素。

D2O和H2O、16O2和18O2都不是同素异形体，16O3和18O2是同素异形体。

3．下列说法错误的是()A.11H、21H、H＋和H2是氢元素的四种不同微粒B.4020Ca和4220Ca、金刚石和石墨分别互为同位素C.11H和21H是不同的两种核素D.126C和146C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎相同答案 B解析A项，四种粒子是氢元素的四种不同微粒，正确；B项，金刚石和石墨是由碳元素组成的不同单质，它们互为同素异形体，错误；C项，11H和21H是质子数均为1、中子数不同的氢原子，它们是不同的核素，正确；D项，126C和146C的质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，其物理性质不同，化学性质几乎完全相同，正确。

机械功1.如图1所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。

如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是( ) A．轮胎受到地面的摩擦力做了负功图1B．轮胎受到的重力做了正功C．轮胎受到的拉力不做功D．轮胎受到地面的支持力做了正功解析：根据力做功的条件，轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直，这两个力均不做功，B、D错误；轮胎受到地面的摩擦力与位移反向，做负功，A正确；轮胎受到的拉力与位移夹角小于90°，做正功，C错误。

答案：A2．一个力对物体做了负功，则说明( )A．这个力一定阻碍物体的运动B．这个力不一定阻碍物体的运动C．这个力与物体运动方向一定在一条直线上D．这个力与物体运动方向的夹角α<90°解析：由功的表达式W＝Fs cos α知，只有当α>90°时，cos α<0，力对物体做负功，此力阻碍物体的运动，故选项A正确。

答案：A3.有一根轻绳系一个物体，如图2所示，在悬点O以加速度a向下做匀减速运动时，作用在物体上的各力做功的情况是( )A．重力做正功，拉力做负功，合外力做负功B．重力做正功，拉力做负功，合外力做正功图2 C．重力做正功，拉力做正功，合外力做正功D．重力做负功，拉力做负功，合外力做正功解析：重力与位移同向，做正功，拉力与位移反向，做负功。

由于物体向下做匀减速运动，所以物体所受合外力向上，合外力与位移反向，合外力做负功。

答案：A4．如图3所示，用同样的力F拉同一物体，在甲(光滑水平面)、乙(粗糙水平面)、丙(光滑斜面)、丁(粗糙斜面)上通过同样的距离，则拉力F的做功情况是( )图3A．甲中做功最少B．丁中做功最多C．做功一样多D．无法比较解析：同样的力F使物体在力的方向上通过同样的距离，由W＝Fs知拉力F做功一样多，C正确。

答案：C5．以一定的初速度竖直向上抛出一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小值为f，则从抛出到回到原出发点的过程中，下列说法中正确的是( ) A．空气阻力对小球做的功为零，重力对小球做的功也为零B．空气阻力对小球做的功为零，重力对小球做的功为2mghC．空气阻力对小球做的功为－2fh，重力对小球做的功为零D．空气阻力对小球做的功为－2fh，重力对小球做的功为2mgh解析：空气阻力的方向始终与小球运动方向相反，做负功，其中上升阶段做功－fh，下降阶段做功－fh。

第2节 量子世界(时间：60知识点基础 中档 稍难 黑体辐射及光子能量1、2、3、4 物质的波粒二象性5、6 综合提升7、8 9、10知识点一 黑体辐射及光子的能量1．下列关于黑体辐射的说法正确的是 ( )．A ．黑体辐射的强度仅与温度有关，温度越高辐射越强B ．黑体辐射的强度与温度及辐射波长均有关C ．只有黑色物体才能发生黑体辐射D ．黑体辐射是一种理想辐射，在实际生活中很难找到，所以我们研究黑体辐射没有意义答案 B2．光子的能量是由下列哪个物理量决定的 ( )．A ．光的波长B ．光的频率C ．光的传播速度D ．介质的性质解析 光子的能量ε＝hν，h 是普朗克常量，故光子的能量与光子的频率成正比，所以B 正确，A 、C 、D 错误．答案 B3．对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点下列说法正确的有 ( )．A ．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收的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 根据普朗克的量子理论，能量是不连续的，其辐射和吸收的能量只能是某一最小能量单位的整倍数，故A 、B 、D 均正确而C 错误．答案 ABD4．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6.63×10－34 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 WC ．7.0×10－48 WD ．1.2×10－48 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是P ＝E t， 式中E ＝6ε，又ε＝hν＝h c λ，可解得P ＝6×6.63×10－34×3×108530×10－9W ＝2.3×10－18 W.答案 A知识点二 物质的波粒二象性5．下列叙述的情况正确的有 ( )．A ．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体B ．光是波，与橡皮绳上的波相似C ．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的D ．光子在空间各点出现的可能性大小(概率)，可以用波动的规律来描述解析 光具有波动性，但不是经典理论中的波，光具有粒子性，也不是传统概念中的粒子．光与物质作用时，即发生能量交换时，不是连续进行的，而是“一份一份”进行的，表现出粒子性；光在空间的分布规律符合波动规律，表现出波动性．因此，A 、B 错误，C 、D 正确． 答案 CD6．下列关于光子的说法中，正确的是 ( )．A ．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子B ．光子的能量由光强度决定，光越强，每份光子的能量一定越大C ．光子的能量由光的频率决定，其能量与它的频率成正比D ．光子可以被电场加速解析 光是不连续的分成许多单元的，具有一定能量的物质，这些单元叫做光子．根据ε＝hν知，光子的能量与它的频率成正比．A 、C 正确．答案 AC7．下列说法中错误的是 ( )．A ．为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难，德国物理学家普朗克提出了能量的量子化假说，解决了黑体辐射的理论困难，揭开了物理学崭新的一页B ．普朗克还提出了光量子理论，即光在传播过程中，能量是不连续的，它是数值分立的能量组成的C ．物质波理论揭示了物质(包括光和电子)的统一性D ．量子论认为原子处于一系列不连续的能量状态解析 爱因斯坦提出了光量子理论，即光在传播过程中能量是不连续的，它是数值分立的能量组成的，所以B 选项错．答案 B8．某单色光在真空中的波长为λ，以h 表示普朗克常数，c 表示光在真空中的速度，求每个单色光光子的能量E 和质量m.解析 光子能量E ＝h c λ，由质能方程E ＝mc2得m ＝E c2＝h c λ. 答案 h c λ，h c λ9．功率为100 W 的灯泡所放出的能量有1%在可见光范围内，它每秒内放出可见光光子的数目为多少？(设可见光的平均波长为0.5 μm)解析 设灯泡在1 s 内所放出的能量为E ，则E ＝Pt ＝100×1 J ＝100 J1 s 内所放出的能量在可见光范围内的光子总能量为E′＝100×1% J ＝1 J ，因E′＝nhν＝n·h·c λ，所以每秒放出的可见光光子数为 n ＝E ′λhc ＝1×0.5×10－66.63×10－34×3×108＝2.5×1018(个)． 答案 2.5×1018 个10．某电视机显像管中电子的运动速率为4.0×107 m/s ，质量为10 g 的一颗子弹的运动速率为200 m/s ，分别计算它们的德布罗意波长．(已知德布罗意波长公式为λ＝h mv，me ＝9.1×10－31 kg)解析 对电子λe ＝h meve ＝ 6.63×10－349.1×10－31×4.0×107m ＝1.8×10－11m 对子弹λ子＝h m 子·v 子＝6.63×10－3410×10－3×200m ＝3.3×10－34 m. 答案 1.8×10－11 m 3.3×10－34 m。