高中物理第2章波粒二象性章末檢測粵教版選修3-5

1、第2章波粒二象性章末檢測（時(shí)間：90分鐘滿分：100分）一、選擇題（17題為單項(xiàng)選擇題，812題為多項(xiàng)選擇題，每小題 5分，共60分）1 .關(guān)于熱輻射，下列說法中正確的是（）A. 一般物體的熱輻射強(qiáng)度只與物體的溫度有關(guān)B.黑體只吸收電磁波，不反射電磁波，所以黑體一定是黑的C. 一定溫度下，黑體輻射強(qiáng)度隨波長的分布有一個(gè)極大值D.溫度升高時(shí)，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長增大的方向移動答案 C解析 一般物體的熱輻射強(qiáng)度除與溫度有關(guān)之外，還與物體的材料、表面狀況有關(guān)，A錯(cuò)誤；黑體不一定是黑的，B錯(cuò)誤；由黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律知，C正確，D錯(cuò)誤.2.下列說法正確的是（）A.愛因斯坦在光的粒子性的基礎(chǔ)上，建立

2、了光電效應(yīng)方程B.康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量，不具有動量C.實(shí)物的運(yùn)動有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性D.德布羅意指出微觀粒子的動量越大，其對應(yīng)的波長就越長 答案 A3.愛因斯坦由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，猜測光具有粒子性，從而提出光子說，從科學(xué)研究的方法來說，這屬于（）B.控制變量A.等效替代D.數(shù)學(xué)歸納C.科學(xué)假說答案 C解析 為了解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，由于當(dāng)時(shí)沒有現(xiàn)成的理論，愛因斯坦就提出了 “光子說”來解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，并取得成功.從科學(xué)研究的方法來說，這屬于科學(xué)假說.C正確，A、B、D錯(cuò)誤.4.波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的是（）A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的波動性

3、B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣說明中子具有波動性C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動性解釋D.動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等答案 B解析 光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性，A錯(cuò)誤；熱中子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣說明中子具有波動性，B正確；普朗克借助于能量子假說，解釋了黑體輻射規(guī)律，破除了 “能量 連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，C錯(cuò)誤；根據(jù)德布羅意波長公式，若一個(gè)電子的德布羅意波長和一個(gè)質(zhì)子的德布羅意波長相等，則動量p也相等，動能則不相等， D錯(cuò)誤.5.現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為入a ：入b ：入c= 1 ： 2 ： 3.當(dāng)用a光束照射某金屬板時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子

4、最大初動能為R,若改用b光束照射該金屬板，飛 1 ，一.出的光電子最大初動能為 -E,當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)（）31A.能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大初動能為-E<6 1B.能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大初動能為-E<91C.能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大初動能為丘RD.由于c光束光子能量較小，該金屬板不會發(fā)生光電效應(yīng)答案 Bhchc 1解析 對a、b、c三束光由光電效應(yīng)方程有：丁一W= E,-W/= -E<,由以上兩式得A a2 A a 3hc 41hc 411.=-E<, W=二日當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)-W= -E<-E（=-E<,故B正確

5、.A a 333 A a 9396.如圖1甲所示，合上開關(guān)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極 K,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零.調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V 時(shí)，電流表讀數(shù)為零.把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2 V時(shí)，則逸出功及電子到達(dá)陽極時(shí)的最大動能為（）圖1B. 1.7 eV1.9 eVA. 1.5 eV0.6 eVD. 3.1 eV4.5 eVC. 1.9 eV2.6 eV答案 C解析 用光子能量hv = 2.5 eV的光照射陰極，電流表讀數(shù)不為零，則能發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng) 電壓表讀數(shù)大于或等于 0.60 V時(shí)，電

6、流表讀數(shù)為零，則電子不能到達(dá)陽極，由動能定理一12W = h V 一mvnax 212 . 12eU= 0 2mwax知，最大初動能 2mwax=eU= 0.6 eV ,由光電效應(yīng)萬程知12,1.9 eV ,對題圖乙 當(dāng)電壓表讀數(shù)為 2 V時(shí)，電子到達(dá)陽極的最大動能為E' =qm%aX2+eU'= 0.6 eV +2 eV = 2.6 eV.故 C正確.7.已知金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動能E跟入射光的頻率 v的關(guān)系圖象如圖2中的直線1所示.某種單色光照射到金屬鋅的表面時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E.若該單色光照射到另一金屬表面時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E2,

7、 E2<E1,關(guān)于這種金屬的最大初動能Ek跟入射光的頻率v的關(guān)系圖象應(yīng)是圖中的（）9 / 7D.上述三條圖線都不正確A. aC. c答案 A解析 根據(jù)光電效應(yīng)方程知，Ek- v為一次函數(shù)，普朗克常量 h是斜率，h是確定的值，雖然兩金屬的逸出功不同，但兩個(gè)E v圖象的斜率相同，兩個(gè)直線平行，同時(shí)再利用R=hv W,結(jié)合圖象 E<E1, hv相同，所以WKW,即直線在縱軸上的截距 W大，故選項(xiàng)A正 確.8.下列物理實(shí)驗(yàn)中，能說明粒子具有波動性的是（）A.通過研究金屬的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系，證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性B.通過測試多種物質(zhì)對 X射線的散射，發(fā)現(xiàn)散射射線中有波長

8、變大的成分C.通過電子雙縫實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電子的干涉現(xiàn)象D.利用晶體做電子束衍射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了電子的波動性答案 CD解析 干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，由于X射線本身就是一種波，而不是實(shí)物粒子，故 X射線散射中有波長變大的成分，并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性，即A、B不能說明粒子的波動性.9.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能產(chǎn)生光電效應(yīng).對于這兩個(gè)過程，下列四個(gè)物理量中，一定不同的是（）B.飽和光電流A.遏止電壓D.逸出功C.光電子的最大初動能答案 ACD解析 同一束光照射不同的金屬，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金屬，逸出功不12同，根據(jù)光電效應(yīng)方程 2mwax = hv

9、W知，取大初動能不同，則®止電壓不同；同一束光照射，光中的光子數(shù)目相等，所以飽和光電流是相同的.10.有關(guān)經(jīng)典物理學(xué)中的粒子，下列說法正確的是（）A.有一定的大小，但沒有一定的質(zhì)量B.有一定的質(zhì)量，但沒有一定的大小C.既有一定的大小，又有一定的質(zhì)量D.有的粒子還有一定量的電荷答案 CD解析根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)關(guān)于粒子的理論定義得C、D正確.11 .現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生.下列說法正確的是（）A.保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B.入射光的頻率變高，飽和光電流變大C.入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D.保持入射光的光

10、強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生答案 AC解析 在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，飽和光電流大小由光照強(qiáng)度來決定，與頻率無關(guān)，光照強(qiáng)度越大飽和光電流越大，因此 A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù) Em= hv W可知，對于同一光電管，逸出功W不變，當(dāng)頻率變高時(shí)，最大初動能Em變大，因此 C正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于極限頻率時(shí)無論光照強(qiáng)度多大，都不會有光電流產(chǎn)生，因此D錯(cuò)誤.12 .如圖3所示為研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)電路，電源的兩個(gè)電極分別與接線柱c、d連接.用一定頻率的單色光 a照射光電管時(shí)，靈敏電流計(jì) G的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的單色光b照射該光電管時(shí)，靈敏電流計(jì) G的指針不偏轉(zhuǎn).下列說法正

11、確的是 （）圖3A. a光的頻率一定大于 b光的頻率B.用b光照射光電管時(shí)，一定沒有發(fā)生光電效應(yīng)C.電源正極可能與 c接線柱連接D.若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由d- f答案 ACD解析 由于電源的接法不知道，所以有兩種情況：（1）c接負(fù)極，d接正極：單色光a頻率大于金屬的極限頻率，b光的頻率小于金屬的極限頻率，所以 a光的頻率一定大于 b光的頻 率.（2） c接正極，d接負(fù)極：a、b兩光都能發(fā)生光電效應(yīng)，a光產(chǎn)生的光電子能到達(dá)負(fù)極而b光產(chǎn)生的光電子不能到達(dá)負(fù)極，a光產(chǎn)生的光電子的最大初動能大，所以a光的頻率一定大于b光的頻率.故 A、C正確，B錯(cuò)誤；電流的方向與負(fù)電荷定向移動

12、的方向相反，若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由G告f.故D正確.二、填空題（本題共2個(gè)小題，共10分）13. （4分）1924年，法國物理學(xué)家德布羅意提出，任何一個(gè)運(yùn)動著的物體都有一種波與它對應(yīng).1927年，兩位美國物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中得到了電子束通過鋁箔時(shí)的衍射圖案，如圖4所示.圖中，“亮圓”表示電子落在其上的 大，“暗圓”表示電子落在其上的圖4答案概率概率圖514. （6分）如圖5所示的實(shí)驗(yàn)電路，當(dāng)用黃光照射光電管中的金屬涂層時(shí)，毫安表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn).若將電路中的滑動變阻器的滑片P向右移動到某一位置時(shí)，毫安表的讀數(shù)恰好減小到零，此時(shí)電壓表讀數(shù)為U.若此時(shí)增加黃光照射的強(qiáng)度，則毫安

13、表 (選填“有”或“無”)示數(shù).若改用藍(lán)光照射光電管中的金屬涂層，則毫安表(選填“有”或“無”)示數(shù). 答案無有 解析 光電效應(yīng)的原理是當(dāng)有頻率足夠大的光照射到金屬表面時(shí)，將會使金屬中的電子獲得 足夠能量而從金屬表面逸出，逸出的光電子向另一極板定向移動而形成電流.當(dāng)增加黃光照 射的強(qiáng)度時(shí)，不能增加光電子的最大初動能，故毫安表無示數(shù).當(dāng)改用藍(lán)光照射時(shí)，光電子的最大初動能增大，光電子能到達(dá)A極，形成電流.三、計(jì)算題(本題共3個(gè)小題，共30分)15. (10分)鋁的逸出功是4.2 eV ,現(xiàn)用波長200 nm的光照射鋁的表面.求： (1)光電子的最大初動能；(2)遏止電壓； (3)鋁的極限頻率.答案

14、 (1)2.02 eV (2)2.02 V (3)1.01 X 10 15 Hz 12解析(1)由愛因斯坦光電效應(yīng)萬程 5mMax： hv W可得：2 mWax =c h-W0l =(入、6.63 X1034X3X1082X 10 7_ - 19 4.2X1.6X10) J_ _ 19_= 3.225 X 10 J = 2.02eV.1 mvn2ax122(2)由 eU0=；mmax 得遏止電壓 U)=2.02 V.2e(3)由W= hv o得極限頻率W0 4.2 X 1.6 X10 196.63 X 10- 3415Hz= 1.01 X10Hz.16. (10分)德布羅意認(rèn)為：任何一個(gè)運(yùn)動著

15、的物體，都有著一種波與它對應(yīng)，波長是入=h,式中p是運(yùn)動著的物體的動 量，h是普朗克常量.已知某種紫光的波長是440 nm,若將P電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的10"倍，求：(1)電子的動量的大??；(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系，并計(jì)算加速電壓的大小.電子質(zhì)量m= 9.1 X1031 kg,電子電荷量 e= 1.6X10 19C,普朗克常量 h= 6.63 X 10 34 J - s ,加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字.23答案(1)1.5 X10 kg - m/sh22(2) Ul=-一二 8X10 V2me入 2解析入=p,電子的動量kg - m/s.h 6.63 X 10 3423p= =kg - m/s =1.5X10i 入 4.4 x 10- 11”12(2)電子在電場中加速，有 eU= 2mvmv22e- =h22me入 22= 8X10V.17. (10分)如圖6甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管.用波長 入=0.50的綠光照射陰極K,實(shí)驗(yàn)測得流過 ©表的電流I與AK之間電勢差 Uk滿足如圖乙所示規(guī)律，取 h =6.63 X 10 34 J - s.結(jié)合圖象，求：(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)甲乙圖6(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時(shí)的最大初動能.(