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第四节　电磁波及其应用
第五节　量子化现象
课时作业
(分值:100分)
(选择题每题6分)
考点1　电磁场与电磁波
1.根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(　　)
[A] 变化的电场一定产生变化的磁场
[B] 均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
[C] 稳定的电流不产生磁场
[D] 振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场
2.某电路中的电场随时间变化的图像如图所示,能发射电磁波的电场是(　　)
[A] [B]
[C] [D]
3.(多选)关于电磁场和电磁波的说法正确的是(　　)
[A] 当电场和磁场在某一区域同时存在时,可称为电磁场
[B] 电磁场由发生区域向远处传播形成电磁波
[C] 电视通过电磁波传播视频信号
[D] 电磁波可以传播信息
4.(多选)对于电磁场的物质性的认识正确的是(　　)
[A] 微波炉利用电磁波加热食物,说明电磁场具有能量
[B] 康普顿效应证明了电磁场与电荷相互作用时遵守能量守恒定律
[C] 电磁场是无形的,说它是物质是人们的臆想
[D] 彗星尾是太阳光光压压迫彗星尘埃导致的,说明电磁场能与其他物质相作用
5.普朗克在1900年将“能量子”引入物理学,开创了物理学的新纪元.在下列宏观概念中,具有“量子化”特征的是(　　)
[A] 人的个数 [B] 物体所受的重力
[C] 物体的动能 [D] 物体的长度
6.(多选)下列有关光子的说法正确的是(　　)
[A] 在空间传播的光是不连续的,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
7.(多选)与4G相比,5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点.与4G相比,5G使用的电磁波(　　)
[A] 波长更短
[B] 能量子的能量更小
[C] 能量子的能量更大
[D] 传播速度更快
8.(多选)爱因斯坦的光子说很好地对光电效应作出了解释,下列选项属于利用光子说解释光电效应的是(　　)
[A] 电子吸收光子的能量向外“运动”时,要克服金属的束缚作用而消耗能量
[B] 电子吸收的光子能量要足够克服金属的束缚作用,电子才能够发射出来
[C] 只要入射光的强度足够强,就一定能使金属发生光电效应
[D] 只有光的频率大于某一值时,光电子获得较大的能量,才可以发生光电效应
9.根据玻尔理论,以下说法错误的是(　　)
[A] 氢原子核外的电子轨道半径是量子化的,不是连续的,电子只能在特定轨道上运动
[B] 氢原子核外电子在特定轨道上运动时,不辐射电磁波,不辐射能量
[C] 只有当核外电子在不同轨道间跃迁时,氢原子才辐射光子
[D] 氢原子的光谱线,是连续的谱线
10.(多选)根据玻尔理论,以下说法正确的是(　　)
[A] 电子绕核运动有加速度,就要向外辐射电磁波
[B] 处于定态的原子,其电子做变速运动,但它并不向外辐射能量
[C] 原子内电子的可能轨道是不连续的
[D] 原子能级跃迁时,辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差
11.从光的波粒二象性出发,下列说法正确的是(　　)
[A] 光是高速运动的微观粒子,单个光子表现出波动性
[B] 光的波长越大,光子的能量越大
[C] 在光的干涉中,暗纹的地方是光子不会到达的地方
[D] 在光的干涉中,亮纹的地方是光子到达概率大的地方
12.物理学家做了一个有趣的实验:在光屏处放上照相用的底片.若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片只能出现一些不规则的点子;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹,对这个实验结果有下列认识,其中正确的是(　　)
[A] 曝光时间不长时,底片上只能出现不规则的点子,表现出光的波动性
[B] 单个光子通过双缝后的落点可以预测
[C] 只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性
[D] 干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
13.(多选)下列关于光电效应现象的表述中,正确的是(　　)
[A] 光电效应是指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
[B] 照射某种金属的光低于某一频率时光电效应便不再产生
[C] 照射光光强太弱时不可能发生光电效应
[D] 发生光电效应时,照射光的频率越高光电子的最大初动能越大
14.(13分)糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因,可利用聚光到纳米级的激光束进行治疗.一台功率为10 W的氩激光器,能发出波长 λ=500 nm的激光,用它“点焊”视网膜,每次“点焊”需要2×10-3 J的能量,(普朗克常量h=6.6×10-34 J·s)求:
(1)每次“点焊”视网膜的时间;
(2)在这段时间内发出的激光光子的数量.第四节　电磁波及其应用
第五节　量子化现象
课时作业
(分值:100分)
(选择题每题6分)
考点1　电磁场与电磁波
1.根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法正确的是(　　)
[A] 变化的电场一定产生变化的磁场
[B] 均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
[C] 稳定的电流不产生磁场
[D] 振荡的电场一定产生同频率振荡的磁场
【答案】 D
【解析】 变化的电场一定产生磁场,但均匀变化的电场只能产生恒定的磁场,A、B错误;稳定的电流可以产生稳定的磁场,C错误;周期性变化的电场一定产生同频率的交变磁场,这样才能产生电磁波,D正确.
2.某电路中的电场随时间变化的图像如图所示,能发射电磁波的电场是(　　)
[A] [B]
[C] [D]
【答案】 D
【解析】 根据麦克斯韦的电磁场理论,周期性变化的电场在周围空间产生周期性变化的磁场,继而产生新的周期性变化的电场,电场和磁场交替产生,形成电磁波,故D正确.
3.(多选)关于电磁场和电磁波的说法正确的是(　　)
[A] 当电场和磁场在某一区域同时存在时,可称为电磁场
[B] 电磁场由发生区域向远处传播形成电磁波
[C] 电视通过电磁波传播视频信号
[D] 电磁波可以传播信息
【答案】 BCD
【解析】 变化的磁场能够产生电场,变化的电场能够产生磁场,根据这个理论,周期性变化的电场和磁场相互联系,交替产生,形成一个不可分割的统一体,即电磁场,故A错误;变化的电场和变化的磁场交替产生,由近及远地向周围传播,形成了电磁波,故B正确;电视通过电磁波传播视频信号,故C正确;电磁波可以传播能量,也可以传播信息,故D正确.
4.(多选)对于电磁场的物质性的认识正确的是(　　)
[A] 微波炉利用电磁波加热食物,说明电磁场具有能量
[B] 康普顿效应证明了电磁场与电荷相互作用时遵守能量守恒定律
[C] 电磁场是无形的,说它是物质是人们的臆想
[D] 彗星尾是太阳光光压压迫彗星尘埃导致的,说明电磁场能与其他物质相作用
【答案】 ABD
【解析】 电磁场虽然是无形的,与实体物质有很大的不同,但下面这些现象说明了电磁场的物质性,微波炉利用电磁波加热食物,说明电磁场具有能量;康普顿效应证明了电磁场与电荷相互作用时遵守能量守恒定律;彗星尾是太阳光光压压迫彗星尘埃导致的,说明电磁场能与其他物质相作用.所以A、B、D正确,C错误.
考点2　能量子的理解与计算
5.普朗克在1900年将“能量子”引入物理学,开创了物理学的新纪元.在下列宏观概念中,具有“量子化”特征的是(　　)
[A] 人的个数 [B] 物体所受的重力
[C] 物体的动能 [D] 物体的长度
【答案】 A
【解析】 根据普朗克的量子化观点,能量是不连续的,是一份一份地变化的,属于“不连续的、一份一份”的概念的是A选项,故A正确,B、C、D错误.
6.(多选)下列有关光子的说法正确的是(　　)
[A] 在空间传播的光是不连续的,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
【答案】 ACD
【解析】 光是在空间传播的电磁波,是不连续的,是一份一份的能量,每一份叫作一个光子,A正确;光子没有静止质量,也没有具体的体积,B错误;根据ε=hν可知光子的能量与光子的频率有关,紫光的频率大于红光的频率,所以紫光光子的能量比红光光子的能量大,C、D正确.
7.(多选)与4G相比,5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点.与4G相比,5G使用的电磁波(　　)
[A] 波长更短
[B] 能量子的能量更小
[C] 能量子的能量更大
[D] 传播速度更快
【答案】 AC
【解析】 由题知与4G相比,5G具有“通信使用的电磁波频率更高”的特点,已知电磁波的波长与频率的关系为λ=,由此可知频率越高波长越短,则与4G相比,5G使用的电磁波波长更短,A正确;已知能量子的能量为ε=hν,由题知与4G相比,5G具有“通信使用的电磁波频率更高”的特点,则与4G相比,5G使用的电磁波能量子的能量更大,B错误,C正确;在真空中电磁波的传播速度与光速相等,为 c=3×108 m/s,D错误.
考点3　光电效应和玻尔理论
8.(多选)爱因斯坦的光子说很好地对光电效应作出了解释,下列选项属于利用光子说解释光电效应的是(　　)
[A] 电子吸收光子的能量向外“运动”时,要克服金属的束缚作用而消耗能量
[B] 电子吸收的光子能量要足够克服金属的束缚作用,电子才能够发射出来
[C] 只要入射光的强度足够强,就一定能使金属发生光电效应
[D] 只有光的频率大于某一值时,光电子获得较大的能量,才可以发生光电效应
【答案】 ABD
【解析】 根据爱因斯坦光子说,光是由光子组成的,光子的能量ε=hν,当光的频率大于某一值时,电子获得较大的能量向外运动,当能量大于克服金属的束缚所需的能量时,电子才可以从金属表面逸出,故A、B、D正确.
9.根据玻尔理论,以下说法错误的是(　　)
[A] 氢原子核外的电子轨道半径是量子化的,不是连续的,电子只能在特定轨道上运动
[B] 氢原子核外电子在特定轨道上运动时,不辐射电磁波,不辐射能量
[C] 只有当核外电子在不同轨道间跃迁时,氢原子才辐射光子
[D] 氢原子的光谱线,是连续的谱线
【答案】 D
【解析】 根据玻尔的氢原子理论,A、B、C正确;由于氢原子轨道量子化,因此跃迁辐射的光子也是量子化的,所以氢原子光谱是一些分立的线状谱,而不是连续谱,D错误.
10.(多选)根据玻尔理论,以下说法正确的是(　　)
[A] 电子绕核运动有加速度,就要向外辐射电磁波
[B] 处于定态的原子,其电子做变速运动,但它并不向外辐射能量
[C] 原子内电子的可能轨道是不连续的
[D] 原子能级跃迁时,辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差
【答案】 BCD
【解析】 根据玻尔理论,电子绕核运动有加速度,但并不向外辐射能量,也不会向外辐射电磁波,故选项A错误,选项B正确;电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的,不连续的,选项C正确;原子在发生能级跃迁时,要放出或吸收一定频率的光子,光子能量取决于两个轨道的能量差,故选项D正确.
(选择题每题9分)
11.从光的波粒二象性出发,下列说法正确的是(　　)
[A] 光是高速运动的微观粒子,单个光子表现出波动性
[B] 光的波长越大,光子的能量越大
[C] 在光的干涉中,暗纹的地方是光子不会到达的地方
[D] 在光的干涉中,亮纹的地方是光子到达概率大的地方
【答案】 D
【解析】 光具有波粒二象性,单个光子表现出粒子性,大量光子表现出波动性,由ε=hν=,可知光的波长越大,光子能量越小,故A、B错误;在干涉条纹中亮纹是光子到达概率大的地方,暗纹是光子到达概率小的地方,故C错误,D正确.
12.物理学家做了一个有趣的实验:在光屏处放上照相用的底片.若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝.实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片只能出现一些不规则的点子;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹,对这个实验结果有下列认识,其中正确的是(　　)
[A] 曝光时间不长时,底片上只能出现不规则的点子,表现出光的波动性
[B] 单个光子通过双缝后的落点可以预测
[C] 只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性
[D] 干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
【答案】 D
【解析】 曝光时间不太长时,底片上只能出现一些不规则的点子,表现出单个光子的粒子性,故A错误;单个光子通过双缝后的落点无法预测,故B错误;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹.说明大量光子表现为波动性,故C错误;光子到达的多的区域表现为亮纹,而光子到达的少的区域表现为暗纹,故D正确.
13.(多选)下列关于光电效应现象的表述中,正确的是(　　)
[A] 光电效应是指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
[B] 照射某种金属的光低于某一频率时光电效应便不再产生
[C] 照射光光强太弱时不可能发生光电效应
[D] 发生光电效应时,照射光的频率越高光电子的最大初动能越大
【答案】 ABD
【解析】 光电效应是指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,选项A正确;光电效应存在最小频率,当入射光的频率低于某一频率时不能再发生光电效应,选项B正确;能否发生光电效应与入射光的强度无关,只与光的频率有关,选项C错误;发生光电效应时,照射光的频率越高光电子的最大初动能越大,选项D正确.
14.(13分)糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因,可利用聚光到纳米级的激光束进行治疗.一台功率为10 W的氩激光器,能发出波长 λ=500 nm的激光,用它“点焊”视网膜,每次“点焊”需要2×10-3 J的能量,(普朗克常量h=6.6×10-34 J·s)求:
(1)每次“点焊”视网膜的时间;
(2)在这段时间内发出的激光光子的数量.
【答案】 (1)2×10-4 s　(2)5×1015个
【解析】 (1)由E=W=Pt得,每次“点焊”时间
t=,
代入数据得t=2×10-4 s.
(2)设每个光子的能量为ε0,
则ε0=hν=h,
设在这段时间内发出的激光光子的数量为n,
则由E=nε0,联立得n=,
代入数据得n≈5×1015个.

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