量子力學(xué)的誕生背景測試題帶答案單項(xiàng)選擇題1.黑體輻射問題是量子力學(xué)誕生的重要背景之一。下列關(guān)于黑體輻射的描述，正確的是（）A.黑體是指不能吸收任何輻射的物體B.經(jīng)典物理學(xué)能完美解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律顯示，輻射強(qiáng)度與頻率和溫度有關(guān)D.瑞利-金斯公式在所有頻率范圍內(nèi)都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符答案：C分析：黑體是能完全吸收外來輻射而無反射和透射的物體，A錯(cuò)誤；經(jīng)典物理學(xué)無法完美解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，B錯(cuò)誤；瑞利-金斯公式在低頻區(qū)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，在高頻區(qū)與實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重不符，出現(xiàn)“紫外災(zāi)難”，D錯(cuò)誤；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律表明輻射強(qiáng)度與頻率和溫度有關(guān)，C正確。2.普朗克為了解決黑體輻射問題，提出了能量量子化假說。該假說認(rèn)為（）A.能量是連續(xù)變化的B.能量的輻射和吸收是不連續(xù)的，只能取一些分立的值C.微觀粒子的能量只與溫度有關(guān)D.能量子的能量與頻率無關(guān)答案：B分析：普朗克能量量子化假說指出能量的輻射和吸收是不連續(xù)的，只能取一些分立的值，能量子(E=hnu)，能量不是連續(xù)變化的，A錯(cuò)誤，B正確；微觀粒子能量與頻率等有關(guān)，不只是與溫度有關(guān)，C錯(cuò)誤；能量子的能量(E=hnu)，與頻率(nu)有關(guān)，D錯(cuò)誤。3.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列現(xiàn)象能用經(jīng)典電磁理論解釋的是（）A.存在截止頻率B.光電子的最大初動能與入射光頻率有關(guān)C.光電流幾乎是瞬間產(chǎn)生的D.光電流的大小與入射光強(qiáng)度成正比答案：D分析：經(jīng)典電磁理論認(rèn)為光的能量是連續(xù)分布的，不能解釋存在截止頻率、光電子最大初動能與入射光頻率有關(guān)以及光電流瞬間產(chǎn)生的現(xiàn)象。而光電流大小與入射光強(qiáng)度成正比，可從經(jīng)典電磁理論中光強(qiáng)度越大，單位時(shí)間到達(dá)金屬表面的光子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，從而光電流越大來解釋，D正確。4.愛因斯坦為了解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子假說。光子的能量表達(dá)式為（）A.(E=mc^2)B.(E=hnu)C.(E=frac{1}{2}mv^{2})D.(E=p^2/2m)答案：B分析：(E=mc^2)是質(zhì)能方程，A錯(cuò)誤；(E=hnu)是愛因斯坦光子假說中光子的能量表達(dá)式，B正確；(E=frac{1}{2}mv^{2})是經(jīng)典力學(xué)中動能表達(dá)式，C錯(cuò)誤；(E=p^2/2m)也是從經(jīng)典力學(xué)動能和動量關(guān)系推導(dǎo)而來，D錯(cuò)誤。5.康普頓效應(yīng)進(jìn)一步證實(shí)了光子的粒子性。在康普頓散射中，散射光波長（）A.與入射光波長相同B.一定小于入射光波長C.一定大于入射光波長D.可能等于入射光波長答案：C分析：在康普頓散射中，光子與靜止的電子碰撞，光子將一部分能量傳遞給電子，根據(jù)(lambda=frac{h}{p})，光子能量減小，動量減小，波長增大，所以散射光波長一定大于入射光波長，C正確。6.玻爾在研究氫原子光譜時(shí)，提出了玻爾理論。該理論的假設(shè)不包括（）A.定態(tài)假設(shè)B.躍遷假設(shè)C.軌道量子化假設(shè)D.不確定性原理答案：D分析：玻爾理論包括定態(tài)假設(shè)（原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)）、躍遷假設(shè)（原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)時(shí)，會輻射或吸收光子）、軌道量子化假設(shè)（電子繞核運(yùn)動的軌道半徑只能取一些分立的值）。不確定性原理是海森堡提出的，不屬于玻爾理論假設(shè)，D正確。7.按照玻爾理論，氫原子從高能級(E_m)躍遷到低能級(E_n)時(shí)，輻射光子的頻率(nu)滿足（）A.(nu=frac{E_m-E_n}{h})B.(nu=frac{E_n-E_m}{h})C.(nu=h(E_m-E_n))D.(nu=h(E_n-E_m))答案：A分析：根據(jù)玻爾的躍遷假設(shè)，原子從高能級(E_m)躍遷到低能級(E_n)時(shí)，輻射光子的能量(hnu=E_m-E_n)，所以(nu=frac{E_m-E_n}{h})，A正確。8.下列哪個(gè)實(shí)驗(yàn)首次證實(shí)了電子的波動性（）A.黑體輻射實(shí)驗(yàn)B.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)C.康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)D.戴維孫-革末實(shí)驗(yàn)答案：D分析：黑體輻射實(shí)驗(yàn)引發(fā)了普朗克能量量子化假說，A錯(cuò)誤；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光的粒子性，B錯(cuò)誤；康普頓效應(yīng)進(jìn)一步證實(shí)了光的粒子性，C錯(cuò)誤；戴維孫-革末實(shí)驗(yàn)首次證實(shí)了電子的波動性，D正確。多項(xiàng)選擇題1.量子力學(xué)誕生的背景涉及多個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)和理論突破，以下屬于這些背景的有（）A.黑體輻射實(shí)驗(yàn)B.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)C.康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)D.盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)答案：ABCD分析：黑體輻射實(shí)驗(yàn)中經(jīng)典理論無法解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律，促使普朗克提出能量量子化假說，A正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)用經(jīng)典電磁理論無法解釋，愛因斯坦提出光子假說成功解釋，B正確；康普頓效應(yīng)證實(shí)了光的粒子性，進(jìn)一步推動了量子理論發(fā)展，C正確；盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，為玻爾理論研究原子結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)，D正確。2.普朗克能量量子化假說對量子力學(xué)誕生的意義重大，其意義包括（）A.打破了經(jīng)典物理學(xué)中能量連續(xù)變化的觀念B.為解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律提供了理論基礎(chǔ)C.開啟了微觀世界能量不連續(xù)的研究先河D.直接導(dǎo)致了量子力學(xué)的全面建立答案：ABC分析：普朗克能量量子化假說打破了經(jīng)典物理學(xué)中能量連續(xù)變化的觀念，開啟了微觀世界能量不連續(xù)的研究先河，并且為解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律提供了理論基礎(chǔ)，A、B、C正確；普朗克能量量子化假說只是量子力學(xué)發(fā)展的開端，量子力學(xué)的全面建立是眾多科學(xué)家在后續(xù)研究中逐步完成的，不是直接導(dǎo)致量子力學(xué)全面建立，D錯(cuò)誤。3.愛因斯坦光子假說的重要意義在于（）A.成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象B.進(jìn)一步揭示了光的粒子性C.統(tǒng)一了光的波動性和粒子性D.為量子力學(xué)的發(fā)展提供了重要思路答案：ABD分析：愛因斯坦光子假說成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，進(jìn)一步揭示了光的粒子性，為量子力學(xué)的發(fā)展提供了重要思路，A、B、D正確；光的波粒二象性的統(tǒng)一不是由光子假說直接完成的，光子假說主要強(qiáng)調(diào)光的粒子性，C錯(cuò)誤。4.玻爾理論的成功之處在于（）A.成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律B.引入了量子化的概念C.能夠解釋多電子原子的光譜D.為量子力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)答案：ABD分析：玻爾理論成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，引入了量子化的概念，為量子力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，A、B、D正確；玻爾理論對于多電子原子的光譜解釋存在很大局限性，不能很好地解釋多電子原子的光譜，C錯(cuò)誤。判斷題1.經(jīng)典物理學(xué)可以完全解釋黑體輻射、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（）答案：錯(cuò)誤分析：經(jīng)典物理學(xué)在解釋黑體輻射時(shí)出現(xiàn)“紫外災(zāi)難”，無法解釋光電效應(yīng)中截止頻率、光電子最大初動能與頻率關(guān)系以及光電流瞬間產(chǎn)生等現(xiàn)象，也不能很好解釋康普頓效應(yīng)，所以該說法錯(cuò)誤。2.普朗克提出的能量量子化假說認(rèn)為能量子的能量與頻率成正比。（）答案：正確分析：普朗克提出能量子能量(E=hnu)，其中(h)是普朗克常量，(nu)是頻率，所以能量子的能量與頻率成正比，該說法正確。3.光電效應(yīng)中，只要入射光強(qiáng)度足夠大，就一定能產(chǎn)生光電流。（）答案：錯(cuò)誤分析：光電效應(yīng)存在截止頻率，只有入射光頻率大于截止頻率時(shí)才會產(chǎn)生光電流，與入射光強(qiáng)度無關(guān)，即使光強(qiáng)度很大，若頻率小于截止頻率也不會產(chǎn)生光電流，所以該說法錯(cuò)誤。4.康普頓效應(yīng)中，散射光波長的變化只與散射角有關(guān)，與入射光波長無關(guān)。（）答案：正確分析：康普頓散射公式(Deltalambda=lambda-lambda_0=frac{h}{m_0c}(1-costheta))，其中(Deltalambda)是散射光與入射光波長的變化量，(theta)是散射角，可見散射光波長的變化只與散射角有關(guān)，與入射光波長無關(guān)，該說法正確。5.玻爾理論認(rèn)為原子的能量是連續(xù)變化的。（）答案：錯(cuò)誤分析：玻爾理論的定態(tài)假設(shè)指出原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，即原子的能量是不連續(xù)變化的，所以該說法錯(cuò)誤。簡答題1.簡述黑體輻射問題以及經(jīng)典物理學(xué)在解釋該問題時(shí)遇到的困難。答案：黑體輻射問題是研究黑體在不同溫度下的輻射能量隨頻率的分布規(guī)律。經(jīng)典物理學(xué)中，瑞利-金斯公式基于經(jīng)典電磁理論和能量均分定理推導(dǎo)得出，它在低頻區(qū)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，但在高頻區(qū)，隨著頻率增大，輻射強(qiáng)度趨于無窮大，與實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重不符，出現(xiàn)“紫外災(zāi)難”；維恩公式在高頻區(qū)與實(shí)驗(yàn)相符，在低頻區(qū)與實(shí)驗(yàn)有偏差。這表明經(jīng)典物理學(xué)無法全面、準(zhǔn)確地解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。2.說明愛因斯坦光子假說的內(nèi)容以及該假說對光電效應(yīng)的解釋。答案：愛因斯坦光子假說內(nèi)容為：光由一個(gè)個(gè)不連續(xù)的光子組成，每個(gè)光子的能量(E=hnu)，其中(h)是普朗克常量，(nu)是光的頻率。對光電效應(yīng)的解釋如下：當(dāng)光子照射到金屬表面時(shí)，一個(gè)光子的能量一次性被一個(gè)電子吸收，電子吸收光子能量后，一部分用于克服金屬表面的逸出功(W_0)，剩余部分轉(zhuǎn)化為光電子的最大初動能(E_{kmax})，即(hnu=E_{kmax}+W_0)。這就解釋了存在截止頻率（當(dāng)(hnu=W_0)時(shí)對應(yīng)的頻率為截止頻率）、光電子最大初動能與入射光頻率有關(guān)以及光電流幾乎瞬間產(chǎn)生（因?yàn)楣庾优c電子是一次性作用）的現(xiàn)象。3.闡述康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和理論解釋。答案：康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：用X射線照射石墨等物質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射光中除了有與入射光波長相同的成分外，還有波長大于入射光波長的成分，且波長的變化量與散射角有關(guān)。理論解釋：把X射線看作是由一個(gè)個(gè)光子組成，光子與靜止的電子發(fā)生彈性碰撞，在碰撞過程中，光子將一部分能量和動量傳遞給電子，根據(jù)能量守恒和動量守恒定律，光子能量減小，頻率降低，波長增大，從而出現(xiàn)波長大于入射光波長的散射光。4.簡述玻爾理論的主要假設(shè)和該理論的局限性。答案：玻爾理論的主要假設(shè)包括：（1）定態(tài)假設(shè)：原子只能處