2024-2025學年高中物理第二章波粒二象性章末質(zhì)量評估含解析粵教版選修3-5

PAGE8-章末質(zhì)量評估(二)(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題目要求，選對的得3分，選錯或不答的得0分)1．利用光子說對光電效應的說明，下列說法正確的是()A．金屬表面的一個電子只能汲取一個光子B．電子汲取光子后肯定能從金屬表面逸出，成為光電子C．金屬表面的一個電子汲取若干個光子，積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出D．無論光子能量大小如何，電子汲取光子并積累了能量后，總能逸出成為光電子解析：依據(jù)光子說，金屬中的一個電子一次只能汲取一個光子，若所汲取的光子頻率大于金屬的極限頻率，電子才能逃離金屬表面，成為光電子，且光子的汲取是瞬時的，不需時間的積累，故選項A正確．答案：A2．用單色光做雙縫干涉試驗，P處為亮紋，Q處為暗紋，現(xiàn)在調(diào)整光源和雙縫，使光子一個一個通過雙縫，則通過的某一光子()A．肯定到達P處 B．不能到達Q處C．可能到達Q處 D．都不正確解析：單個光子的運動路徑是不行預料的，只知道落在P處的概率大，落在Q處的概率小，因此，一個光子從狹縫通過后可能落在P處也可能落在Q處．答案：C3．下列試驗現(xiàn)象中，哪一個試驗現(xiàn)象的說明使得光的波動說遇到了巨大的困難()A．光電效應 B．光的衍射C．多普勒效應 D．光的干涉解析：光的干涉、衍射以及多普勒效應說明光具有波動性，支持了光的波動說．光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性，使得光的波動說遇到了巨大困難．故A正確，B、C、D錯誤．答案：A4．關(guān)于光電效應現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．在光電效應現(xiàn)象中，入射光的強度越大，光電子的最大初動能越大B．在光電效應現(xiàn)象中，光電子的最大初動能與照耀光的頻率成正比C．對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光的波長必需小于此波長，才能產(chǎn)生光電效應D．對于某種金屬，只要入射光的強度足夠大，就會發(fā)生光電效應解析：由光電效應方程Ekm＝hν－W0知，入射光的頻率越大，光電子的最大初動能越大，光電子的最大初動能與照耀光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是成正比，A、B錯誤；依據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0＝heq\f(C,λ)－h(huán)eq\f(C,λ0)，入射光的波長必需小于極限波長，才能發(fā)生光電效應，能否發(fā)生光電效應與入射光的強度無關(guān)，C正確，D錯誤．答案：C5．硅光電池是利用光電效應將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能．若有N個頻率為ν的光子打在光電池極板上，這些光子的總能量為(h為普朗克常量)()A．hν B.eq\f(1,2)NhνC．Nhν D．2Nhν解析：據(jù)光子說可知，光子能量與頻率有關(guān)，一個光子能量為ε＝hν(h為普朗克常量)，N個光子的能量為Nhν，所以選項C正確．答案：C6．從衍射的規(guī)律可以知道，狹縫越窄，屏上中心亮條紋就越寬，由不確定性關(guān)系式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)推斷下列說法正確的是()A．入射的粒子有確定的動量，射到屏上的粒子就有精確的位置B．狹縫的寬度變小了，因此粒子動量的不確定性也變小了C．更窄的狹縫可以更精確地測得粒子的位置，但粒子動量的不確定性卻更大了D．更寬的狹縫可以更精確地測得粒子的位置，但粒子動量的不確定性卻更大了解析：由ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，狹縫變小了，即Δx減小了，Δp變大，即動量的不確定性變大了，故選項C正確，選項A、B、D錯誤．答案：C7．智能手機大部分帶有照相機，用來衡量手機的照相機性能的一個特別重要的指標就是像素.1像素可理解為光子打在光屏上一個亮點，現(xiàn)知300萬像素的數(shù)碼相機拍出的照片比30萬像素的數(shù)碼相機拍出的等大的照片清楚得多，其緣由可以理解為()A．光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是一份一份的B．光的波動性是大量光子之間的相互作用引起的C．大量光子表現(xiàn)光具有粒子性D．光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動性解析：由題意知像素越高形成照片的光子數(shù)越多，表現(xiàn)的波動性越強，照片越清楚，選項D正確．答案：D8．試驗表明：光子與速度不太大的電子碰撞發(fā)生散射時，光的波長會變長或者不變，這種現(xiàn)象叫康普頓散射，該過程遵循能量守恒定律和動量守恒定律．假如電子具有足夠大的初速度，以至于在散射過程中有能量從電子轉(zhuǎn)移到光子，則該散射被稱為逆康普頓散射，這一現(xiàn)象已被試驗證明．關(guān)于上述逆康普頓散射，下列說法中正確的是()A．該過程不遵循能量守恒定律B．該過程不遵循動量守恒定律C．散射光中存在波長變長的成分D．散射光中存在頻率變大的成分解析：逆康普頓散射與康普特散射一樣也遵守能量守恒定律、動量守恒定律，故AB錯誤；由于有能量從電子轉(zhuǎn)移到光子，所以光子的能量增大，頻率變大，波長變短，故C錯誤、D正確．答案：D9．分別用波長為λ和eq\f(3λ,4)的單色光照耀同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為()A.eq\f(hc,2λ) B.eq\f(2hc,3λ)C.eq\f(3hc,4λ) D.eq\f(4hc,5λ)解析：設此金屬板的逸出功為W，依據(jù)光電效應方程得如下兩式：當用波長為λ的光照耀時：Ek1＝eq\f(hc,λ)－W，當用波長為eq\f(3,4)λ的光照耀時：Ek2＝eq\f(4hc,3λ)－W，又eq\f(Ek1,Ek2)＝eq\f(1,2)，解得W＝eq\f(2hc,3λ).故正確選項為B.答案：B10．如圖甲所示，合上開關(guān)，用光子能量為2.5eV的一束光照耀陰極K，發(fā)覺電流表讀數(shù)不為零．調(diào)整滑動變阻器，發(fā)覺當電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零．把電路改為圖乙，當電壓表讀數(shù)為2V時，則逸出功及電子到達陽極時的最大動能為()A．1.5eV0.6eV B．1.7eV1.9eVC．1.9eV2.6eV D．3.1eV4.5eV解析：用光子能量hν＝2.5eV的光照耀陰極，電流表讀數(shù)不為零，則能發(fā)生光電效應，當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零，則電子不能到達陽極，由動能定理－eU＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)知，最大初動能Ek＝eU＝0.6eV，由光電效應方程知W0＝hν－Ek＝1.9eV，對題圖乙當電壓表讀數(shù)為2V時，電子到達陽極的最大動能為E′k＝Ek＋eU′＝0.6eV＋2eV＝2.6eV.故C正確．答案：C二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯或不答的得0分)11．對光的相識，以下說法正確的是()A．康普頓效應說明白光具有粒子性B．光子的能量越大波動性越明顯C．光表現(xiàn)出波動性時，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時，就不具有波動性了D．光的波粒二象性應理解為：在某種場合下光的波動性表現(xiàn)明顯，在另外某種場合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯解析：康普頓效應和光電效應都說明光具有粒子性，A正確．光子的能量E＝hv，能量越大，則光的頻率越大，波長λ＝eq\f(c,v)越短，光的粒子性越明顯，B錯誤．光具有波粒二象性，光表現(xiàn)出波動性時，只是粒子性不明顯，并不是就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時，只是波動性不明顯，也并不是就不具有波動性了，C錯誤．光的波粒二象性應理解為：在某種場合下光的波動性表現(xiàn)明顯，比如光在傳播過程發(fā)生衍射和干涉時，波動性表現(xiàn)明顯；在另外某種場合下，與物質(zhì)作用時，例如光電效應和康普頓效應，這時間的粒子性表現(xiàn)明顯，D正確．答案：AD12．用綠光照耀一光電管，能產(chǎn)生光電流，則下列肯定可以使該光電管產(chǎn)生光電效應的有()A．紅外線 B．黃光C．藍光 D．紫外線解析：按頻率從小到大的依次排列：紅外、紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫、紫外．光的能量與光的頻率成正比，大于綠光頻率的光都可以發(fā)生光電效應，選項C、D正確．答案：CD13．如圖所示，一光電管的陰極用極限波長為λ0的鈉制成.用波長為λ的紫外線照耀陰極，光電管陽極A和陰極K之間的電勢差為U，飽和光電流的值(當陰極K放射的電子全部到達陽極A時，電路中的電流達到最大值，稱為飽和光電流)為I，電子電荷量為e，則()A．若入射光強度增到原來的三倍，但光子的能量不變，從陰極K放射的光電子的最大初動能可能增大B．若改用同樣強度的藍光照耀可能逸出光電子C．每秒鐘內(nèi)由K極放射的光電子數(shù)目為eq\f(I,e)D．放射的電子到達A極時的動能最大值為hceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)－\f(1,λ0)))解析：從陰極K放射的光電子的最大初動能Ekm＝hν－W0，與入射光強度無關(guān)，入射光強度增到原來的三倍，但光子的能量不變，從陰極K放射的光電子的最大初動能不變，故A錯誤；藍光的頻率比紫外線的頻率小，又依據(jù)Ekm＝hν－W0可得，用同樣強度的藍光照耀可能逸出光電子，也可能不逸出光電子，故B正確；由K極放射的光電子數(shù)目為n＝eq\f(Q,e)＝eq\f(It,e)，每秒鐘內(nèi)由K極放射的光電子數(shù)目為eq\f(I,e)，故C正確；放射的電子到達A極時的動能最大值為Ekm＝hν－W0＝eq\f(hc,λ)－eq\f(hc,λ0)＝hceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)－\f(1,λ0)))，故D正確．答案：BCD14．在光電效應試驗中，波長是λ1的光恰好能使金屬P發(fā)生光電效應，波長是λ2的光恰好能使金屬Q(mào)發(fā)生光電效應，已知波長λ1>λ2.下列選項A、B是兩種金屬的光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的圖象；選項C、D是用甲光照耀金屬P、乙光照耀金屬Q(mào)時間電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖象，已知甲、乙兩束光的頻率ν甲>ν乙，則下列選項中正確的是()解析：依據(jù)光電效應方程程Ekm＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0知，圖線的斜率表示普朗克常量，依據(jù)圖線斜率可得出普朗克常量．橫軸截距表示最大初動能為零時的入射光頻率，已知波長λ1>λ2，所以ν1<ν2，因此Q的橫軸截距大，A正確，B錯誤；光電流I與光電管兩端電壓U的關(guān)系圖象，與電壓軸的交點表示遏制電壓，因eUc＝hν0，由于兩束光的頻率ν甲>ν乙，由P的遏制電壓大，故D正確，C錯誤．答案：AD三、非選擇題(本題共4小題，共54分．把答案填在題中的橫線上或按題目要求作答．解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟．只寫出最終答案的不能得分．答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)15．(12分)小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應現(xiàn)象，試驗裝置示意如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)圖甲中電極A為光電管的________(選填“陰極”或“陽極”)；(2)試驗中測得銣的遏止電壓U0與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的極限頻率ν0＝______Hz，逸出功W0＝____________J；(3)假如試驗中入射光的頻率ν＝7.00×1014Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ekm＝____________J.解析：(1)光電子從陰極K釋放出來，則電極A為光電管的陽極．(2)由題圖乙讀出銣的極限頻率ν0＝5.15×1014Hz(5.12×1014～5.18×1014Hz均可)，逸出功W0＝hν0＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J(3.39×10－19～3.43×10－19J均可)．(3)依據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0＝6.63×10－34×7.00×1014J－3.41×10－19J＝1.23×10－19J(1.21×10－19～1.25×10－19J均可)．答案：(1)陽極(2)(5.12～5.18)×1014(3.39～3.43)×10－19(3)(1.21～1.25)×10－1916．(12分)在半徑r＝10m的球殼中心有一盞功率為P＝40W的鈉光燈(可視為點光源)，發(fā)出的鈉黃光的波長為λ＝0.59μm，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中光速c＝3×108m/s.試求每秒鐘穿過S＝1cm2球殼表面的光子數(shù)目．解析：鈉黃光的頻率ν＝eq\f(c,λ)＝5.1×1014Hz則一個光子的能量E0＝hν＝3.4×10－19J，又鈉黃燈在t＝1s內(nèi)發(fā)出光能E＝Pt＝40J，那么在t＝1s內(nèi)穿過球殼S＝1cm2的光子能量E1＝eq\f(SE,4πr2)＝3.2×10－6J，則每秒鐘穿過該球殼1cm2面積的光子數(shù)n＝eq\f(E1,E0)＝9.4×1012(個)．答案：9.4×1012個17．(14分)鋁的逸出功是4.2eV，現(xiàn)在用波長200nm的光照耀鋁的表面．求：(1)光電子的最大初動能；(2)遏止電壓；(3)鋁的極限頻率．解析：(1)依據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0，得Ekm＝eq\f(hc,λ)－W0＝eq\f(6.63×10－34×3.0×108,200×10－9)J－4.2×1.6×10－19J＝3.225×10－19J.(2)由Ekm＝eU0，可得U0＝eq\f(Ekm,e)＝eq\f(3.225×10－19,