2017-2018学年套餐之物理粤教版选修3-5讲义第2章波粒二象性章末检测

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(1～7题为单项选择题，8～12题为多项选择题，每小题5分，共60分)1．关于热辐射，下列说法中正确的是()A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值D．温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动答案C解析一般物体的热辐射强度除与温度有关之外，还与物体的材料、表面状况有关，A错误；黑体不一定是黑的，B错误；由黑体辐射的实验规律知，C正确，D错误．2．下列说法正确的是()A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量C．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长答案A3．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于()A．等效替代 B．控制变量C．科学假说 D．数学归纳答案C解析为了解释光电效应的实验规律，由于当时没有现成的理论，爱因斯坦就提出了“光子说”来解释光电效应的规律，并取得成功．从科学研究的方法来说，这属于科学假说．C正确，A、B、D错误．4．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是()A．光电效应现象揭示了光的波动性B．热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等答案B解析光电效应现象揭示了光的粒子性，A错误；热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，B正确；普朗克借助于能量子假说，解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，C错误；根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个质子的德布罗意波长相等，则动量p也相等，动能则不相等，D错误．5．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3.当用a光束照射某金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大初动能为Ek，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大初动能为eq\f(1,3)Ek，当改用c光束照射该金属板时()A．能发生光电效应，飞出的光电子最大初动能为eq\f(1,6)EkB．能发生光电效应，飞出的光电子最大初动能为eq\f(1,9)EkC．能发生光电效应，飞出的光电子最大初动能为eq\f(1,12)EkD．由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应答案B解析对a、b、c三束光由光电效应方程有：eq\f(hc,λa)－W0＝Ek，eq\f(hc,2λa)－W0＝eq\f(1,3)Ek，由以上两式得eq\f(hc,λa)＝eq\f(4,3)Ek，W0＝eq\f(1,3)Ek.当改用c光束照射该金属板时eq\f(hc,3λa)－W0＝eq\f(4,9)Ek－eq\f(1,3)Ek＝eq\f(1,9)Ek，故B正确．6．如图1甲所示，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为()图1A．1.5eV0.6eV B．1.7eV1.9eVC．1.9eV2.6eV D．3.1eV4.5eV答案C解析用光子能量hν＝2.5eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理－eU＝0－eq\f(1,2)mvmax2知，最大初动能eq\f(1,2)mvmax2＝eU＝0.6eV，由光电效应方程知W0＝hν－eq\f(1,2)mvmax2＝1.9eV，对题图乙当电压表读数为2V时，电子到达阳极的最大动能为Ek′＝eq\f(1,2)mvmax2＋eU′＝0.6eV＋2eV＝2.6eV.故C正确．7．已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能Ek跟入射光的频率ν的关系图象如图2中的直线1所示．某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为E1.若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为E2，E2<E1，关于这种金属的最大初动能Ek跟入射光的频率ν的关系图象应是图中的()图2A．a B．bC．c D．上述三条图线都不正确答案A解析根据光电效应方程知，Ek－ν为一次函数，普朗克常量h是斜率，h是确定的值，虽然两金属的逸出功不同，但两个Ek－ν图象的斜率相同，两个直线平行，同时再利用Ek＝hν－W0，结合图象E2<E1，hν相同，所以W1<W2，即直线在纵轴上的截距W2大，故选项A正确．8．下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是()A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性答案CD解析干涉和衍射是波特有的现象，由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线散射中有波长变大的成分，并不能证实物质波理论的正确性，即A、B不能说明粒子的波动性．9．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是()A．遏止电压 B．饱和光电流C．光电子的最大初动能 D．逸出功答案ACD解析同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程eq\f(1,2)mvmax2＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一束光照射，光中的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的．10．有关经典物理学中的粒子，下列说法正确的是()A．有一定的大小，但没有一定的质量B．有一定的质量，但没有一定的大小C．既有一定的大小，又有一定的质量D．有的粒子还有一定量的电荷答案CD解析根据经典物理学关于粒子的理论定义得C、D正确．11．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是()A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生答案AC解析在发生光电效应时，饱和光电流大小由光照强度来决定，与频率无关，光照强度越大饱和光电流越大，因此A正确，B错误；根据Ekm＝hν－W0可知，对于同一光电管，逸出功W0不变，当频率变高时，最大初动能Ekm变大，因此C正确；由光电效应规律可知，当频率低于极限频率时无论光照强度多大，都不会有光电流产生，因此D错误．12．如图3所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接．用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转．下列说法正确的是()图3A．a光的频率一定大于b光的频率B．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应C．电源正极可能与c接线柱连接D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f答案ACD解析由于电源的接法不知道，所以有两种情况：(1)c接负极，d接正极：单色光a频率大于金属的极限频率，b光的频率小于金属的极限频率，所以a光的频率一定大于b光的频率．(2)c接正极，d接负极：a、b两光都能发生光电效应，a光产生的光电子能到达负极而b光产生的光电子不能到达负极，a光产生的光电子的最大初动能大，所以a光的频率一定大于b光的频率．故A、C正确，B错误；电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f.故D正确．二、填空题(本题共2个小题，共10分)13.(4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4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4答案概率概率图514．(6分)如图5所示的实验电路，当用黄光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转．若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为U.若此时增加黄光照射的强度，则毫安表______(选填“有”或“无”)示数．若改用蓝光照射光电管中的金属涂层，则毫安表________(选填“有”或“无”)示数．答案无有解析光电效应的原理是当有频率足够大的光照射到金属表面时，将会使金属中的电子获得足够能量而从金属表面逸出，逸出的光电子向另一极板定向移动而形成电流．当增加黄光照射的强度时，不能增加光电子的最大初动能，故毫安表无示数．当改用蓝光照射时，光电子的最大初动能增大，光电子能到达A极，形成电流．三、计算题(本题共3个小题，共30分)15．(10分)铝的逸出功是4.2eV，现用波长200nm的光照射铝的表面．求：(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的极限频率．答案(1)2.02eV(2)2.02V(3)1.01×1015Hz解析(1)由爱因斯坦光电效应方程eq\f(1,2)mvmax2＝hν－W0可得：eq\f(1,2)mvmax2＝heq\f(c,λ)－W0＝(eq\f(6.63×10－34×3×108,2×10－7)－4.2×1.6×10－19)J＝3.225×10－19J≈2.02eV.(2)由eU0＝eq\f(1,2)mvmax2得遏止电压U0＝eq\f(\f(1,2)mv\o\al(2,max),e)＝2.02V.(3)由W0＝hν0得极限频率ν0＝eq\f(W0,h)＝eq\f(4.2×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz≈1.01×1015Hz.16．(10分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是λ＝eq\f(h,p)，式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字．答案(1)1.5×10－23kg·m/s(2)U＝eq\f(h2,2meλ2)8×102V解析(1)λ＝eq\f(h,p)，电子的动量p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(6.63×10－34,4.4×10－11)kg·m/s≈1.5×10－23kg·m/s.(2)电子在电场中加速，有eU＝eq\f(1,2)mv2U＝eq\f(mv2,2e)＝eq\f(h2,2meλ2)≈8×102V.17．(10分)如图6甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与AK之间电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s.结合图象，求：(结果均保留两位有效数字)图6(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能．(2)该阴极材料的极限波长．答案