Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Vật lý 2 - Chương 5 gồm có các bài tập trắc nghiệm về quang lượng tử có kèm đáp án, giúp các bạn có thể ôn tập và áp dụng lý thuyết đã học để làm bài tập. Mời các bạn cùng tham khảo.
Câu Khi vật phát xạ nhiệt dừng (hay xạ nhiệt cân bằng, công suất xạ = cơng suất hấp thụ), nhiệt độ vật: Trắc nghiệm Quang Lượng Tử Biên soạn: Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle59@yahoo.com Trả lời câu (a) Giảm dần theo thời gian (b) Tăng dần (c) Không đổi (d) Khi tăng giảm Câu Vật đen tuyệt đối vật có hệ số hấp thụ đơn sắc: • Khi công suất xạ công suất hấp thụ nhiệt độ vật khơng đổi • Câu trả lời (c) (a) Phụ thuộc vào bước sóng xạ tới nhiệt độ vật (b) Chỉ phụ thuộc vào bước sóng xạ tới (c) Chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ vật (d) Cả ba câu sai Trả lời câu Câu • Vật đen tuyệt đối nhiệt độ hấp thụ trọn vẹn tất xạ đến nó, Hệ số phát xạ đơn sắc (năng suất xạ đơn sắc) vật: • có hệ số hấp thụ đơn sắc α = nhiệt độ bước sóng (a) Chỉ phụ thuộc vào bước sóng phát xạ • Trái với vật đen tuyệt đối, vật khác hấp thụ phần xạ đến (α < 1), • α lại thay đổi theo bước sóng, nhiệt độ chất vật (b) Chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ vật (c) Chỉ phụ thuộc vào bước sóng phát xạ nhiệt độ vật (d) Phụ thuộc vào bước sóng phát xạ, nhiệt độ chất vật • Câu trả lời (d) Trả lời câu • Hệ số phát xạ đơn sắc vật phụ thuộc vào bước sóng phát xạ, nhiệt độ chất vật • Câu trả lời (d) Câu Công thức để tính hệ số phát xạ đơn sắc (năng suất xạ đơn sắc) vật đen tuyệt đối lý thuyết Planck phù hợp với thực nghiệm vùng bước sóng: (a) Vùng hồng ngoại (b) Vùng tử ngoại (c) Vùng ánh sáng thấy (d) Mọi giá trị bước sóng Trả lời câu Câu • Công thức suất xạ đơn sắc vật đen tuyệt đối lý thuyết Planck phù hợp với thực nghiệm vùng bước sóng Từ lỗ nhỏ rộng cm2 lò nấu (coi vật đen tuyệt đối) giây phát 8,28 cal Nhiệt độ lò là: (a) T ≈ 100 K (b) T ≈ 1.000 K • Câu trả lời (d) (c) T ≈ 10.000 K (d) T ≈ 1.000 ºC Trả lời câu Câu • Từ định luật Stefan-Boltzmann ta có nhiệt độ: R 4 T = σ 8,28 × 4,18 J s ⋅ T = −4 5,67 × 10−8 W m2K × 10 m ≈ 1000K Một vật đen tuyệt đối có diện tích bề mặt 10 cm2, xạ với λmax = 0,724 μm Năng lượng vật xạ phút bằng: (a) 870.999 J (b) 14.515 J (c) 8.709 × 106 J (d) 1.451,5 × 104 J • Câu trả lời (b) Trả lời câu • Năng lượng vật xạ thời gian t, từ diện tích S bằng: P = RSt Trả lời câu (tt) b P =σ St λ max 2897,8 µ m ⋅ K J P = 5,67 × 10 × × 10−3 m2 × 60s m sK 0,724 µ m -8 • Từ hai định luật Stefan-Boltzmann Wien ta có: b R =σ T =σ λmax = 873,079 J • Kết gần với kết câu (a) • Câu trả lời (a) Câu Một dây tóc đèn nóng sáng nhiệt độ 2727 °C Bước sóng xạ mang lượng nhiều đèn phát (bước sóng ứng với suất xạ đơn sắc cực đại) là: Trả lời câu • Dùng định luật Wien ta có: λmax = b 2897,8 µ m.K = = 0,97 µm T ( 2727 + 273) K (a) λmax = 1,18 μm (b) λmax = 0,97 μm (c) λmax = 1,06 μm (d) λmax = 0,47 μm • Câu trả lời (b) Câu Nhiệt độ vật đen tuyệt đối tăng từ 1.000 K lên 3.000 K suất phát xạ toàn phần vật tăng lên: Trả lời câu • Năng suất xạ tồn phần R tỷ lệ với lũy thừa nhiệt độ tuyệt đối, nhiệt độ tăng lên lần R tăng lên 34 lần, tức 81 lần (a) lần (b) lần • Câu trả lời (d) (c) 27 lần (d) 81 lần Câu Công suất xạ vật đen tuyệt đối tăng lên lần trình nung nóng, bước sóng ứng với suất phát xạ cực đại dịch chuyển từ 0,7 μm đến 0,6 μm (a) 1,85 lần (b) 1,36 lần (c) 1,16 lần (d) 1,58 lần Trả lời câu • Lập tỷ số hai công suất xạ (năng lượng xạ đơn vị thời gian) hai nhiệt độ, ta có: P2 R2S R2 T2 λmax1 = = = = P1 R1S R1 T1 λmax2 • Trong S diện tích bề mặt vật P2 0,7 = = 1,85 P1 0,6 • Câu trả lời (a) Câu 10 Trả lời câu 10 Chọn phát biểu sai: (a) Vật đen tuyệt đối vật có hệ số hấp thụ với nhiệt độ bước sóng • Va chạm electron photon tượng Compton va chạm đàn hồi (b) Cực đại đồ thị hàm phổ biến (năng suất phát xạ đơn sắc) dịch chuyển phía tần số lớn nhiệt độ vật đen tăng • Phát biểu (c) phát biểu sai (c) Va chạm electron photon tượng Compton hồn tồn khơng đàn hồi • Câu trả lời (c) (d) Va chạm electron photon tượng Compton va chạm đàn hồi Câu 11 Hiện tượng lệch phương truyền tia X hiệu ứng Compton là: (a) Hiện tượng nhiễu xạ Trả lời câu 11 • Hiện tượng Compton tán xạ (va chạm) photon electron liên kết yếu nguyên tử vật chất (b) Hiện tượng tán xạ (c) Hiện tượng khúc xạ (d) Hiện tượng phản xạ • Câu trả lời (b) Câu 12 Trong tượng Compton, photon tán xạ electron liên kết yếu với hạt nhân có bước sóng: Trả lời câu 12 • Các photon tán xạ electron liên kết yếu với hạt nhân truyền lượng cho electron, có lượng giảm, bước sóng tăng (a) Bằng bước sóng photon ban đầu (b) Lớn bước sóng photon ban đầu • Câu trả lời (b) (c) Nhỏ bước sóng photon ban đầu (d) Bằng bước sóng Compton Câu 13 Một photon có bước sóng λ = 0,6 μm, khối lượng photon bằng: (a) 3,68 × 10-36 kg (b) 11 × 10-28 kg (c) 1,23 × 10-44 kg (d) 3,68 × 10-32 kg Trả lời câu 13 mphoton = ε c2 = hc λ h = c2 λc 6,626 × 10-34 J.s mphoton = 0,6 ⋅ 10-6m × × 108 m/s ( ) = 3,68 × 10−36 kg • Câu trả lời (a) Câu 14 Sự thay đổi bước sóng hiệu ứng Compton (tán xạ Compton) cho công thức: Trả lời câu 14 • Câu trả lời (d) (a) λ ′ − λ = 2λC sin (θ 2) (b) λ − λ ′ = 2λC sin2 (θ 2) (c) λ − λ ′ = 2λC sin2 θ (d) λ ′ − λ = 2λC sin2 (θ 2) Trong λC bước sóng Compton Câu 15 Trong tượng Compton lượng photon tới 6,625 × 10−14 J, động electron sau tán xạ 4,1 × 10−14 J Bước sóng photon sau tán xạ là: (a) 0,03 Å (b) 0,0787 Å (c) 0,0185 Å (d) 2,6 × 10−20 m Trả lời câu 15 • Định luật bảo tồn lượng cho ta: ε′ = hc hc = ε − K e ⇒ λ′ = λ′ ε − Ke • Trong Ke động electron sau tán xạ 6,626 ⋅ 10-34 J.s × ⋅ 108 m/s λ′ = = 7,87 × 10−12 m −14 (6,625 − 4,1) ⋅ 10 J ° = 0,0787A • Câu trả lời (b) Câu 16 Photon ban đầu có lượng 0,25 MeV bay đến va chạm với electron đứng yên tán xạ theo góc θ Biết lượng photon tán xạ 0,144 MeV, góc tán xạ θ có giá trị: Trả lời câu 16 • Ta có cơng thức Compton: λ ′ − λ = 2λC sin2 θ = λC (1 − cosθ ) • Suy ra: λ′ − λ hc ε ′ − hc ε = − cosθ = − λC λC hc 1 =1− − λC ε ′ ε (a) 30° (b) 60° (c) 45° (d) 120° Trả lời câu 16 (tt) • Vậy góc tán xạ là: θ = cos−1 1 − hc 1 − λC ε ′ ε 1240 eV.nm 10−6 10−6 θ = cos 1 − × − eV 0,00243 nm 0,144 0,25eV = 120° −1 • Câu trả lời (d) Câu 17 Trong tán xạ Compton, động electron thu sau tán xạ là: (a) hc ( λ ′ − λ ) λ ′λ (b) hc λ ′λ ( λ ′ − λ ) (c) ℏ (1 λ − λ ′ ) (d) hc (1 λ ′ − λ ) Trả lời câu 17 • Theo định luật bảo toàn lượng, động electron sau va chạm là: Ke = ε −ε ′ = hc λ − hc hc = ( λ′ − λ ) λ ′ λλ ′ • Câu trả lời (a) Câu 18 Độ gia tăng bước sóng photon tán xạ Compton Δλ = 0,0135Å Góc tán xạ photon là: (a) θ ≈ 44° (b) θ ≈ 54° (c) θ ≈ 64° (d) θ ≈ 74° Trả lời câu 18 • Ta có cơng thức Compton: ∆λ = 2λC sin2 θ = λC (1 − cosθ ) • Suy ra: cosθ = − ∆λ λC ∆λ 0,00135nm −1 θ = cos − = cos − 0,00243nm = 63,6° λ C −1 • Câu trả lời (c) Câu 19 Trong tượng Compton, bước sóng photon tới 0,03 Å, góc tán xạ θ = 90° Năng lượng mà photon truyền cho electron là: (a) 168 KeV (b) 178 KeV (c) 186 KeV (d) 196 KeV Trả lời câu 19 • Động electron tán xạ: 1 K e = ε − ε ′ = hc − λ λ′ • Bước sóng photon sau tán xạ theo góc θ = 90°: λ ′ = λ + 2λC sin2 θ = λ + λC Trả lời câu 19 (tt) 1 K e = hc − λ λ + λC 103 103 K e = 1240 eV.nm × − 3nm (3 + 2,43) nm = 184.972 KeV • Câu trả lời (c) Câu 20 Trả lời câu 20 Một photon có bước sóng λ = 0,0357Å tới tán xạ Compton electron tự đứng yên Biết góc tán xạ θ = 90°, bước sóng photon sau tán xạ bằng: • Định luật Compton cho ta: (a) 0,0477 Å • Câu trả lời (d) (b) 0,0837 Å (c) 0,0123 Å (d) 0,0597 Å λ ′ = λ + 2λC sin2 90° = λ + λC λ ′ = (3,57 + 2,43 ) × 10−3 nm = 0,006 nm = 0,06Å ... xạ với λmax = 0,724 μm Năng lượng vật xạ phút bằng: (a) 870.999 J (b) 14 .51 5 J (c) 8.709 × 106 J (d) 1. 451 ,5 ì 104 J ã Cõu tr li (b) Trả lời câu • Năng lượng vật xạ thời gian t, từ diện tích... độ vật đen tuyệt đối tăng từ 1.000 K lên 3.000 K suất phát xạ tồn phần vật tăng lên: Trả lời câu • Năng suất xạ toàn phần R tỷ lệ với lũy thừa nhiệt độ tuyệt đối, nhiệt độ tăng lên lần R tăng lên... photon bằng: (a) 3,68 × 1 0-3 6 kg (b) 11 × 1 0-2 8 kg (c) 1,23 × 1 0-4 4 kg (d) 3,68 × 1 0-3 2 kg Trả lời câu 13 mphoton = ε c2 = hc λ h = c2 λc 6,626 × 1 0-3 4 J.s mphoton = 0,6 ⋅ 1 0-6 m × × 108 m/s ( ) =