Bài giảng Vật lý 2 - Chương 5: Trắc nghiệm quang lượng tử - Lê Quang Nguyên

Trắc nghiệm Quang Lượng Tử Biên soạn: Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle59@yahoo.com Câu 1 Khi một vật phát ra bức xạ nhiệt dừng (hay bức xạ nhiệt cân bằng, công suất bức xạ = công suất hấp thụ), thì nhiệt độ của vật: (a) Giảm dần theo thời gian. (b) Tăng dần. (c) Không đổi. (d) Khi tăng khi giảm. Trả lời câu 1 • Khi công suất bức xạ bằng công suất hấp thụ thì nhiệt độ của vật không đổi. • Câu trả lời đúng là (c). Câu 2 Vật đen tuyệt đối là vật có hệ số hấp thụ đơn sắc: (a) Phụ thuộc vào bước sóng của bức xạ tới và nhiệt độ của vật. (b) Chỉ phụ thuộc vào bước sóng của bức xạ tới. (c) Chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật. (d) Cả ba câu trên đều sai. Trả lời câu 2 • Vật đen tuyệt đối ở nhiệt độ nào cũng hấp thụ trọn vẹn tất cả các bức xạ đi đến nó, vì vậy • nó có hệ số hấp thụ đơn sắc α = 1 ở mọi nhiệt độ và bước sóng. • Trái với vật đen tuyệt đối, các vật khác chỉ hấp thụ một phần các bức xạ đi đến (α < 1), • α lại thay đổi theo bước sóng, nhiệt độ và bản chất của vật. • Câu trả lời đúng là (d). Câu 3 Hệ số phát xạ đơn sắc (năng suất bức xạ đơn sắc) của một vật: (a) Chỉ phụ thuộc vào bước sóng phát xạ. (b) Chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của vật. (c) Chỉ phụ thuộc vào bước sóng phát xạ và nhiệt độ của vật. (d) Phụ thuộc vào bước sóng phát xạ, nhiệt độ và bản chất của vật. Trả lời câu 3 • Hệ số phát xạ đơn sắc của một vật phụ thuộc vào bước sóng phát xạ, nhiệt độ và bản chất của vật. • Câu trả lời đúng là (d). Câu 4 Công thức để tính hệ số phát xạ đơn sắc (năng suất bức xạ đơn sắc) của vật đen tuyệt đối trong lý thuyết Planck phù hợp với thực nghiệm ở vùng bước sóng: (a) Vùng hồng ngoại. (b) Vùng tử ngoại. (c) Vùng ánh sáng thấy được. (d) Mọi giá trị của bước sóng. Trả lời câu 4 • Công thức năng suất bức xạ đơn sắc của vật đen tuyệt đối trong lý thuyết Planck phù hợp với thực nghiệm ở mọi vùng bước sóng. • Câu trả lời đúng là (d). Câu 5 Từ một lỗ nhỏ rộng 6 cm2 của một lò nấu (coi là vật đen tuyệt đối) cứ mỗi giây phát ra 8,28 cal. Nhiệt độ của lò là: (a) T ≈ 100 K (b) T ≈ 1.000 K (c) T ≈ 10.000 K (d) T ≈ 1.000 ºC Trả lời câu 5 • Từ định luật Stefan-Boltzmann ta có nhiệt độ: • Câu trả lời đúng là (b). 1 4R T σ   =     1 4 4 2 8 2 4 8,28 4,18 1 6 10 5,67 10 1000 J s T m W m K K − −  × = ⋅ × ×  ≈ Câu 6 Một vật đen tuyệt đối có diện tích bề mặt 10 cm2, bức xạ với λmax = 0,724 μm. Năng lượng do vật bức xạ trong một phút bằng: (a) 870.999 J (b) 14.515 J (c) 8.709 × 106 J (d) 1.451,5 × 104 J Trả lời câu 6 • Năng lượng do vật bức xạ trong thời gian t, từ diện tích S bằng: • Từ hai định luật Stefan-Boltzmann và Wien ta có: P RS t= 4 4 max b R Tσ σ λ   = =     Trả lời câu 6 (tt) • Kết quả này gần với kết quả trong câu (a). • Câu trả lời đúng là (a). 4 max b P S tσ λ   =     4 -8 3 2 2 4 2897,8 m K 5,67 10 10 m 60s 0,724 m 873,079 J P m sK J µ µ −  ⋅ = × × × ×    = Câu 7 Một dây tóc đèn nóng sáng ở nhiệt độ 2727 °C. Bước sóng bức xạ mang năng lượng nhiều nhất do đèn phát ra (bước sóng ứng với năng suất bức xạ đơn sắc cực đại) là: (a) λmax = 1,18 μm (b) λmax = 0,97 μm (c) λmax = 1,06 μm (d) λmax = 0,47 μm Trả lời câu 7 • Dùng định luật Wien ta có: • Câu trả lời đúng là (b). ( )max 2897,8 m.K 0,97 2727 273 b m T K µλ µ= = = + Câu 8 Nhiệt độ của một vật đen tuyệt đối tăng từ 1.000 K lên 3.000 K thì năng suất phát xạ toàn phần của vật tăng lên: (a) 3 lần. (b) 9 lần. (c) 27 lần. (d) 81 lần. Trả lời câu 8 • Năng suất bức xạ toàn phần R tỷ lệ với lũy thừa 4 của nhiệt độ tuyệt đối, do đó khi nhiệt độ tăng lên 3 lần thì R tăng lên 34 lần, tức là 81 lần. • Câu trả lời đúng là (d). Câu 9 Công suất bức xạ của một vật đen tuyệt đối tăng lên bao nhiêu lần nếu trong quá trình nung nóng, bước sóng ứng với năng 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 9 • Lập tỷ số hai công suất bức xạ (năng lượng bức xạ trong một đơn vị thời gian) ở hai nhiệt độ, ta có: • Trong đó S là diện tích bề mặt của vật. • Câu trả lời đúng là (a). 44 max12 2 2 2 1 1 1 1 max2 P R S R T P R S R T λ λ    = = = =        4 2 1 0,7 1,85 0,6 P P   = =    Câu 10 Chọn phát biểu sai: (a) Vật đen tuyệt đối là vật có hệ số hấp thụ bằng 1 với mọi nhiệt độ và bước sóng. (b) Cực đại đồ thị của hàm phổ biến (năng suất phát xạ đơn sắc) dịch chuyển về phía tần số lớn khi nhiệt độ vật đen tăng. (c) Va chạm giữa electron và photon trong hiện tượng Compton là hoàn toàn không đàn hồi. (d) Va chạm giữa electron và photon trong hiện tượng Compton là va chạm đàn hồi. Trả lời câu 10 • Va chạm giữa electron và photon trong hiện tượng Compton là va chạm đàn hồi. • Phát biểu (c) là phát biểu sai. • Câu trả lời đúng là (c). Câu 11 Hiện tượng lệch phương truyền của tia X trong hiệu ứng Compton là: (a) Hiện tượng nhiễu xạ. (b) Hiện tượng tán xạ. (c) Hiện tượng khúc xạ. (d) Hiện tượng phản xạ. Trả lời câu 11 • Hiện tượng Compton là sự tán xạ (va chạm) của photon trên các electron liên kết yếu trong nguyên tử vật chất. • Câu trả lời đúng là (b). Câu 12 Trong hiện tượng Compton, các photon tán xạ trên các electron liên kết yếu với hạt nhân có bước sóng: (a) Bằng bước sóng photon ban đầu. (b) Lớn hơn bước sóng photon ban đầu. (c) Nhỏ hơn bước sóng photon ban đầu. (d) Bằng bước sóng Compton. Trả lời câu 12 • Các photon tán xạ trên các electron liên kết yếu với hạt nhân sẽ truyền năng lượng cho electron, do đó có năng lượng giảm, bước sóng tăng. • Câu trả lời đúng là (b). Câu 13 Một photon có bước sóng λ = 0,6 μm, khối lượng của 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 • Câu trả lời đúng là (a). 2 2photon hc h m c c c ε λ λ= = = ( ) -34 -6 8 36 6,626 10 J.s 0,6 10 3 10 m/s 3,68 10 photonm m kg− × = ⋅ × × = × Câu 14 Sự thay đổi bước sóng trong hiệu ứng Compton (tán xạ Compton) được cho bởi công thức: (a) (b) (c) (d) Trong đó λC là bước sóng Compton. ( )22 sin 2Cλ λ λ θ′ − = ( )22 sin 2Cλ λ λ θ′− = 22 sinCλ λ λ θ′− = ( )22 sin 2Cλ λ λ θ′ − = Trả lời câu 14 • Câu trả lời đúng là (d). Câu 15 Trong hiện tượng Compton năng lượng photon tới là 6,625 × 10−14 J, động năng electron sau tán xạ là 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 toàn năng lượng cho ta: • Trong đó Ke là động năng của electron sau tán xạ. • Câu trả lời đúng là (b). e e hc hc K K ε ε λλ ε ′ ′= = − ⇒ = ′ − ( ) -34 8 12 14 6,626 10 J.s 3 10 m/s 7,87 10 6,625 4,1 10 0,0787A m J λ − − ° ⋅ × ⋅ ′ = = × − ⋅ = Câu 16 Photon ban đầu có năng lượng 0,25 MeV bay đến va chạm với một electron đang đứng yên và tán xạ theo góc θ. Biết rằng năng lượng của photon tán xạ là 0,144 MeV, góc tán xạ θ có giá trị: (a) 30° (b) 60° (c) 45° (d) 120° Trả lời câu 16 • Ta có công thức Compton: • Suy ra: ( )22 sin 1 cos 2C C θλ λ λ λ θ′ − = = − cos 1 1 1 1 1 C C C hc hc hc λ λ ε εθ λ λ λ ε ε    ′ ′ − − = − = −          = − −  ′  Trả lời câu 16 (tt) • Vậy góc tán xạ là: • Câu trả lời đúng là (d). 1 1 1cos 1 C hcθ λ ε ε −    = − −   ′   6 6 1 1240 eV.nm 10 10cos 1 0,00243 nm 0,144 0,25 120 eV eV θ − − −    = − × −      = ° Câu 17 Trong tán xạ Compton, động năng do electron thu được sau tán xạ là: (a) (b) (c) (d) ( )hc λ λ λ λ′ ′− ( )hcλ λ λ λ′ ′− ( )1 1λ λ′−ℏ ( )1 1hc λ λ′− Trả lời câu 17 • Theo định luật bảo toàn năng lượng, động năng của electron sau va chạm là: • Câu trả lời đúng là (a). ( )e hc hc hcK ε ε λ λλ λ λλ′ ′= − = − = −′ ′ Câu 18 Độ gia tăng bước sóng của một photon trong tán xạ Compton là Δλ = 0,0135Å. Góc tán xạ của photon là: (a) θ ≈ 44° (b) θ ≈ 54° (c) θ ≈ 64° (d) θ ≈ 74° Trả lời câu 18 • Ta có công thức Compton: • Suy ra: • Câu trả lời đúng là (c). ( )22 sin 1 cos 2C C θλ λ λ θ∆ = = − cos 1 C λθ λ ∆ = − 1 1 0,00135cos 1 cos 1 63,6 0,00243C nm nm λθ λ − −  ∆   = − = − = °       Câu 19 Trong hiện tượng Compton, bước sóng của photon tới là 0,03 Å, góc tán xạ là 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 năng của electron tán xạ: • Bước sóng photon sau khi tán xạ theo góc θ = 90°: 1 1 eK hcε ε λ λ   ′= − = −  ′  22 sin 2C C θλ λ λ λ λ′ = + = + Trả lời câu 19 (tt) • Câu trả lời đúng là (c). 1 1 e C K hc λ λ λ   = − +  ( ) 3 310 10 1240 eV.nm 3 3 2,43 184.972 eK nm nm KeV   = × −  +  = Câu 20 Một photon có bước sóng λ = 0,0357Å tới tán xạ Compton trên một electron tự do đang đứng yên. Biết rằng góc tán xạ là θ = 90°, bước sóng photon sau tán xạ bằng: (a) 0,0477 Å (b) 0,0837 Å (c) 0,0123 Å (d) 0,0597 Å Trả lời câu 20 • Định luật Compton cho ta: • Câu trả lời đúng là (d). 2 902 sin 2C C λ λ λ λ λ°′ = + = + ( ) 33,57 2,43 10 0,006 0,06Ånm nmλ −′ = + × = =