2019-2020学年高中物理 综合测试3 粤教版选修3-5

1 阶段测试阶段测试 3 3 波粒二象性波粒二象性 一一 一 选择题 本题共 6 小题 每小题 7 分 共 42 分 在每小题给出的四个选项中 第 1 3 题只有一项符合题目要求 第 4 6 题有多项符合题目要求 全部选对的得 7 分 选 对但不全的得 4 分 有选错的得 0 分 1 下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是 a 光的波动性和粒子性是相互矛盾的 不能统一 b 在衍射现象中 暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方 c 大量光子表现出的波动性强 少量光子表现出的粒子性强 d 频率低的光子表现出的粒子性强 频率高的光子表现出的波动性强 答案 c 解析 光的波粒二象性是指光有时表现为波动性 有时表现为粒子性 二者是统一 的 故 a 错误 在衍射现象中 暗条纹是指振动减弱的地方 并非光子不能到达的地方 故 b 错误 光既具有粒子性 又具有波动性 大量的光子波动性比较明显 个别光子粒子 性比较明显 故 c 正确 光的粒子性和波动性与光子频率高低无关 故 d 错误 故选 c 2 关于光电效应 下列说法正确的是 a 极限频率越大的金属材料逸出功越大 b 只要光照射的时间足够长 任何金属都能产生光电效应 c 从金属表面出来的光电子的最大初动能越大 这种金属的逸出功越小 d 入射光的光强一定时 频率越高 单位时间内逸出的光电子数就越多 答案 a 解析 金属材料的逸出功与其极限频率相对应 即w h 0 显然 0越大 w越大 a 对 只有当入射光的频率大于某种金属的极限频率 才能发生光电效应 b 错 由光电效 应方程mv2 h w可知 从金属表面出来的光电子的最大初动能与入射光的频率或光子 1 2 的能量h 有关 而某种金属的逸出功是确定的 与光子的最大初动能无关 c 错 发生 光电效应时 单位时间内逸出的光电子数与入射光的光强有关 与频率无关 只要入射光 的光强一定 单位时间内逸出的光电子数就一定 d 错 3 光子有能量 也有动量 它也遵守有关动量的规律 如图所示 真空中 有一 字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴oo 在水平面内灵活地转动 其中左边是圆形 黑纸片 吸收光子 右边是和左边大小 质量相同的圆形白纸片 反射光子 当用平行白 光垂直照射这两个圆面时 关于装置开始转动情况 俯视 的下列说法中正确的是 2 a 顺时针方向转动 b 逆时针方向转动 c 都有可能 d 不会转动 答案 b 解析 白纸片发射光子 光子的动量变化大 由动量定理知 光子对白纸片的冲击 力大 b 正确 4 利用金属晶格 大小约为 10 10 m 作为障碍物观察电子的衍射图样 方法是让电子 通过电场加速后 让电子束照射到金属晶格上 从而得到电子的衍射图样 已知电子质量 为m 电荷量为e 初速度为 0 加速电压为u 普朗克常量为h 则下列说法中正确的是 a 该实验说明了电子具有波动性 b 实验中电子束的德布罗意波长为 h 2meu c 加速电压u越大 电子的衍射现象越明显 d 若用相同动能的质子替代电子 衍射现象将更加明显 答案 ab 解析 能得到电子的衍射图样 说明电子具有波动性 故 a 正确 由ue mv2得v 1 2 2ue m 动量p mv m 2ue m2meu 波长 故 b 对 h p h 2meu 由上式可知 u越大 越小 衍射现象越不明显 故 c 错 用相同动能的质子代替 电子时 由p 可知 m变大 p变大 变小 衍射现象越不明显 故 d 错 故选 2mek a b 5 2019 年天津二模 现代物理学认为 光和实物粒子都具有波粒二象性 下列事实 中突出体现波动性的是 a 一定频率的光照射到锌板上 光的强度越大 单位时间内锌板上发射的光电子的数 目就越多 b 在白光下观察竖直放置的肥皂膜 呈现彩色条纹的干涉现象 c 阳光通过三棱镜形成彩色光带 d 人们常利用热中子研究晶体的结构 因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距 大致相同 答案 bd 解析 只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应 故如果入射 光的频率小于金属的极限频率 无论怎样增大光的强度 也不会有光电子逸出 如能发生 3 光电效应 则证明了光的粒子性 故 a 错误 肥皂液是无色的 吹出的肥皂泡却是彩色的 是由于光线在肥皂膜的表面发生干涉造成的 而干涉是波特有的性质 故证明了光具有波 动性 故 b 正确 阳光通过三棱镜形成彩色光带 是光的色散现象 不是波动性的特征 故 c 错误 晶体中相邻原子之间的距离大致与德布罗意波长相同 故能发生明显的衍射现 象 而衍射是波特有的性质 故 d 正确 6 下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为 1 mhz 的无线电波 的波长 由表中数据可知 质量 kg速度 m s 1 波长 m 弹子球2 0 10 21 0 10 23 3 10 30 电子 100 ev 9 1 10 31 5 0 106 1 2 10 10 无线电波 1 mhz 3 0 1083 3 102 a 要检测弹子球的波动性是可能的 b 无线电波通常情况下只表现出波动性 c 电子照射到金属晶体上能观察到波动性 d 只有可见光才有波动性 答案 bc 解析 弹子球的波长 3 3 10 30 m 相对太小 所以要检测其波动性几乎不可能 故 a 错 无线电波的波长 3 3 102 m 较长 通常表现为波动性 故 b 对 电子与金属晶 体的尺度差不多 所以能利用金属晶体观察电子的波动性 故 c 对 任何物体 小到中子 质子 大到行星 太阳都存在波动性 故 d 错 二 非选择题 本题共 6 小题 共 58 分 计算题要有必要的文字说明和解题步骤 7 5 分 如图所示是研究光电效应的电路 阴极k和阳极a是密封在真空玻璃管中的 两个电极 k在受到光照时能够发射光电子 阳极a吸收阴极k发出的光电子 在电路中 形成光电流 如果用单色光a照射阴极k 电流表的指针发生偏转 用单色光b照射光电 管阴极k时 电流表的指针不发生偏转 下列说法正确的是 a a光的波长一定小于b光的波长 b 只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大 c 只增加a光的强度可使逸出的电子最大初动能变大 d 阴极材料的逸出功与入射光的频率有关 4 e 用单色光a照射阴极k 当电源的正负极对调时 电流表的读数可能减为零 答案 abe 解析 用一定频率的a单色照射光电管时 电流表指针会发生偏转 知 a 0 由 f 知a光的波长小于b光的波长 故 a 正确 只增加a光的强度 即增加了光子 的个数 则产生的光电子数目增多 光电流增大 使通过电流表的电流增大 故 b 正确 根据光电效应方程ek h w 最大初动能与入射光频率有关 与强度无关 故只增加a 光的强度逸出的电子最大初动能不变 故 c 错误 阴极材料的逸出功由材料本身决定 与 入射光的频率无关 故 d 错误 根据光电效应方程和动能定理 若qu 0 ek 则光电子 无法到达阳极a 电流表示数为 0 故 e 正确 8 5 分 下列说法正确的是 a 在电磁波中红外线比紫外线的波动性更显著 b 光的波动性不是由于光子之间的相互作用引起的 c 光的波长越小 光子的能量越小 d 德布罗意的 物质波 假设否定了光具有波动性 e 光电效应实验中 遏止电压与入射光的频率有关 答案 abe 解析 红外线的波长大于紫外线的波长 故红外线波动性更显著 故 a 正确 光的 波动性不是由于光子之间的相互作用引起的 是由于无数光子的无规则运动形成的 b 正 确 光的波长越小 频率越大 则光子的能量越大 故 c 错误 德布罗意的 物质波 假 设证实了光具有波动性 故 d 错误 光电效应实验中 根据eu0 h 0 可知 遏止电压与 入射光的频率成正比 故 e 正确 9 5 分 用很弱的光做双缝干涉实验 把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间 不可能同时有两个光子 比较不同曝光时间摄得的照片 发现曝光时间不长的情况下 照 片上是一些散乱的无规则分布的亮点 若曝光时间较长 照片上亮点分布区域呈现出不均 匀迹象 若曝光时间足够长 照片上获得清晰的双缝干涉条纹 这个实验说明了 a 光只具有粒子性 b 光只具有波动性 c 光既具有粒子性 又具有波动性 d 光的波动性不是光子之间的相互作用引起的 e 少量的光子往往表现为粒子性 大量的光子往往表现为波动性 答案 cde 解析 此实验说明了光既具有粒子性 又具有波动性 少量的光子往往表现为粒子 性 大量的光子往往表现为波动性 由于只有一个光子 所以说明光的波动性不是光子之 5 间的相互作用引起的 10 10 分 已知功率为 100 w 灯泡消耗的电能的 5 转化为所发出的可见光的能量 光 速c 3 108 m s 普朗克常量h 6 63 10 34 j s 假定所发出的可见光的波长都是 560 nm 计算灯泡每秒内发出的光子数 答案 1 4 1019 s 1 解析 波长为 的光子能量为e hc 设灯泡每秒内发出的光子数为n 灯泡的电功率为p 则n 式中k 5 是灯泡的发光效率 kp e 联立解得n kp hc 代入数据得n 1 4 1019 s 1 11 16 分 某种金属的逸出功是 3 ev 用波长 500 nm 的绿光照射该金属能否发生光 电效应 用波长 400 nm 的紫光照射能否发生光电效应 电子的最大初动能是多少 答案 不能 能 0 11 ev 解析 入射光子能量大于金属的逸出功就可以发生光电效应 根据光电效应方程 ek h w 电子的最大初动能等于入射光子能量减去金属逸出功 绿光光子能量 e绿 h 绿 h c 绿 6 63 10 34 j 3 108 500 10 9 3 98 10 19 j 2 49 ev 紫光光子能量 e紫 h 紫 h c 紫 6 63 10 34 j 3 108 400 10 9 4 97 10 19 j 3 11 ev 由题意知 w 3 ev e绿w 所以紫光照射 能够发生光电效应 电子最大初动能 ek h 紫 w 3 11 ev 3 ev 0 11 ev 12 17 分 2018 年盐城三模 光照射某金属产生光电效应时 实验测得光电子最大初 动能与照射光频率的图象如图所示 其中图线与横轴交点坐标为 5 5 1014hz 用一束波长 6 范围为 4 0 10 7 9 0 10 7 m 的可见光照射该金属时 求光电子的最大初动能 已知 普朗克常量为h 6