物理选修3-5全套讲义第五章波与粒子章末检测5

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共11小题，每小题5分，共55分．其中1～5题为单项选择题，6～11题为多项选择题)1．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek，则这种金属逸出功和极限频率分别是()A．hν－Ek，ν－eq\f(Ek,h) B．Ek－hν，ν＋eq\f(Ek,h)C．hν＋Ek，ν－eq\f(h,Ek) D．Ek＋hν，ν＋eq\f(h,Ek)答案A解析由光电效应方程Ek＝hν－W得W＝hν－Ek，而W＝hν0，则ν0＝eq\f(W,h)＝eq\f(hν－Ek,h)＝ν－eq\f(Ek,h)，故A正确．2．下列说法正确的是()A．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性B．爱因斯坦发现了光电效应现象，并且提出光子说，成功解释了光电效应现象C．爱因斯坦的光电效应方程能够说明光子具有动量D．康普顿效应表明光子只具有能量答案A解析康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性，选项A正确；赫兹在研究电磁波时发现了光电效应现象，爱因斯坦提出光子说，成功解释了光电效应现象，选项B错误；爱因斯坦的光电效应方程不能够说明光子具有动量，选项C错误；康普顿效应表明光子除了具有能量外还有动量，选项D错误．3．已知钙和钾的极限频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A．波长B．频率C．能量D．动量答案A解析根据爱因斯坦光电效应方程eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W.由题知W钙>W钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p＝eq\r(2mEk)及p＝eq\f(h,λ)和c＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A正确，选项B、C、D错误．4．从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，由不确定性关系式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)判断下列说法正确的是()A．入射的粒子有确定的动量，射到屏上粒子就有准确的位置B．狭缝的宽度变小了，因此粒子的不确定性也变小了C．更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了D．更宽的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了答案C解析由ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，狭缝变小了，即Δx减小了，Δp变大，即动量的不确定性变大了，故选项C正确，选项A、B、D错误．5．用红光照射光电管阴极发生光电效应时，光电子最大初动能为Ek，饱和光电流为I，若改用强度相同的绿光照射同一光电管，产生的光电子最大初动能和饱和电流分别为Ek′和I′，则下面说法正确的是()A．Ek′<Ek，I′>I B．Ek′>Ek，I′>IC．Ek′<Ek，I′＝I D．Ek′>Ek，I′<I答案D解析由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及ν红<ν绿，可知，Ek红<Ek绿，即Ek<Ek′.又红光和绿光的强度相同，即E＝nhν红＝n′hν绿，因为ν红<ν绿，所以n>n′，即单位时间内入射的红光的光子数多，逸出的光电子数也多，饱和光电流也大，I>I′，D项正确．6．关于光子和运动着的电子，下列叙述正确的是()A．光子和电子一样都是实物粒子B．光子和电子都能发生衍射现象C．光子和电子都具有波粒二象性D．光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性答案BC解析物质可分为两大类：一是质子、电子等实物，二是电场、磁场等，统称场．光是传播着的电磁场．根据物质波理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子具有波粒二象性．综上所述，B、C选项正确．7．关于光电效应实验，下列表述正确的是()A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率有关D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子答案CD解析光电流的大小与光照时间无关，选项A错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，选项B错误；遏止电压Uc满足eUc＝hν－hν0，由该表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，选项C正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，选项D正确．8．已知使某金属产生光电效应的极限频率为νc，则()A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大D．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍答案AB解析当用频率为2νc的单色光照射该金属时，由于2νc大于该金属的极限频率，所以一定能发生光电效应，产生光电子，选项A正确；根据爱因斯坦光电效应方程eq\f(1,2)mev2＝hν－W0，当入射光的频率为2νc时，发射的光电子的最大初动能为2hνc－hνc＝hνc，选项B正确；当入射光的频率由2νc增大一倍变为4νc时，发射的光电子的最大初动能为4hνc－hνc＝3hνc，显然不是随着增大一倍，选项D错误；逸出功是金属本身对金属内电子的一种束缚本领的体现，与入射光的频率无关，选项C错误．9．用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，均能产生光电效应，那么()A．两束光的光子能量相同B．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同C．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同D．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同答案AC解析由E＝hν和Ek＝hν－W知两束光的光子能量相同，照射金属得到的光电子最大初动能相同，故A、C对，D错；由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，故B错．10．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是()A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的D．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置答案CD解析微观粒子的波动性是一种概率波，对应微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述A、B错误，C、D正确．11.在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图1所示，由实验图象可求出()图1A．该金属的极限频率和极限波长B．普朗克常量C．该金属的逸出功D．单位时间内逸出的光电子数答案ABC解析金属中电子吸收光子的能量为hν，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W.任何一种金属的逸出功W一定，说明Ek随ν的变化而变化，且是线性关系，所以直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距OA表示Ek＝0时频率ν0，即金属的极限频率．根据hν0－W＝0，求得逸出功W＝hν0，也可求出极限波长λ0＝eq\f(c,ν0)＝eq\f(hc,W).由图象不能知道单位时间内逸出的光子数，A、B、C对，D错．二、填空题(本题共1小题，共5分)12.(5分)1924年，法国物理学家德布罗意提出，任何一个运动着的物体都有一种波与它对应.1927年，两位美国物理学家在实验中得到了电子束通过铝箔时的衍射图案，如图2所示．图中，“亮圆”表示电子落在其上的________大，“暗圆”表示电子落在其上的________小．图2答案概率概率三、计算题(本题共4小题，共40分)13．(8分)已知运动的微小灰尘质量为m＝10－10kg，假设我们能够测定它的位置准确到10－6答案5×10－19解析由不确定性关系ΔpΔx≥eq\f(h,4π)，得Δv≥eq\f(h,4πm·Δx)，代入数据得Δv≥5×10－19m/s.14．(10分)几种金属的逸出功W0见下表金属钨钙钠钾铷W0(×10－19J)7.265.123.663.603.41由一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应．已知该可见光的波长的范围为4.0×10－7～7.6×10－6m，普朗克常数h＝6.63×10－34答案钠、钾、铷解析光子的能量E＝eq\f(hc,λ)，取λ＝4.0×10－7m，则E≈5.0×10－19J，根据E>W0判断，钠、钾、铷能发生光电效应．15．(10分)X射线管中阳极与阴极间所加电压为3×104V，电子加速后撞击X射线管阴极产生X射线，则X射线的最短波长为多少？(电子电荷量e＝1.6×10－19C，答案4.1×10－11解析X射线光子最大能量hν＝eU，即heq\f(c,λ)＝eU，λ＝eq\f(hc,eU)≈4.1×10－11m.16．(12分)质量为10g的子弹与电子的速率相同均为500m/s，测量准确度为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？(电子质量m＝9.1×答案1.06×10－31m1.16×10解析测量准确度也就是速度的不确定性，故子弹、电子的速度不确定量为Δv＝0.05m/