2018-2019版高中物理 第2章 波和粒子章末檢測試卷 滬科版選修3-5.docx

第2章 波和粒子 章末檢測試卷(二) (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分；其中1～8題為單項選擇題，9～12題為多項選擇題) 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，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值 D．溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長增大的方向移動 答案　C 2．關(guān)于光電效應(yīng)，以下說法正確的是(　　) A．光電子的最大動能與入射光的頻率成正比 B．光電子的最大動能越大，形成的光電流越強 C．能否產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，取決于入射光光子的能量是否大于金屬的逸出功 D．用頻率是ν1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，改用頻率是ν2的黃光照射該金屬一定不發(fā)生光電效應(yīng) 答案　C 解析　由光電效應(yīng)方程知，光電子的最大動能隨入射光頻率的增大而增大，但不是成正比關(guān)系，A錯．光電流的強度與入射光的強度成正比，與光電子的最大動能無關(guān)，B錯．用頻率是ν1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，改用頻率是ν2的黃光照射該金屬不一定不發(fā)生光電效應(yīng)，能發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光光子的能量要大于金屬的逸出功，D錯，C對． 3．愛因斯坦由光電效應(yīng)的實驗規(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(　　) A．等效替代 B．控制變量 C．科學(xué)假說 D．?dāng)?shù)學(xué)歸納 答案　C 解析　為了解釋光電效應(yīng)的實驗規(guī)律，由于當(dāng)時沒有現(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錯誤． 4．關(guān)于光的波粒二象性，下列理解正確的是(　　) A．當(dāng)光子靜止時有粒子性，光子傳播時有波動性 B．光是一種宏觀粒子，但它按波的方式傳播 C．光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率)可以用波動規(guī)律來描述 D．大量光子出現(xiàn)的時候表現(xiàn)為粒子性，個別光子出現(xiàn)的時候表現(xiàn)為波動性 答案　C 解析　光子是不會靜止的，大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性，故A、D錯誤；光子不是宏觀粒子，光在傳播時有時看成粒子有時可看成波，故B錯誤；光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率)可以用波動規(guī)律來描述，故C正確． 5．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 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．黑體輻射的實驗規(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錯誤；根據(jù)德布羅意波長公式，若一個電子的德布羅意波長和一個質(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錯誤． 6．經(jīng)150V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過鋁箔后射到其后的屏上，則(　　) A．所有電子的運動軌跡均相同 B．所有電子到達屏上的位置坐標(biāo)均相同 C．電子到達屏上的位置坐標(biāo)可用牛頓運動定律確定 D．電子到達屏上的位置受波動規(guī)律支配，無法用確定的坐標(biāo)來描述它的位置 答案　D 解析　電子在運動中表現(xiàn)出波動性，沒有一定的運動軌跡，牛頓運動定律不適用于電子的運動．故正確選項為D. 7．如圖1甲所示，合上開關(guān)，用光子能量為2.5eV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0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零，當(dāng)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(dāng)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(　　) 圖1 A．1.5eV　0.6eV B．1.7eV　1.9eV C．1.9eV　2.6eV D．3.1eV　4.5eV 答案　C 解析　用光子能量hν＝2.5eV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0.60V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－mvm2知，最大動能Ekm＝eU＝0.6eV，由光電效應(yīng)方程知W＝hν－Ekm＝1.9eV，對題圖乙當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時，電子到達陽極的最大動能為Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6eV＋2eV＝2.6eV.故C正確． 8．已知金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)時產(chǎn)生的光電子的最大動能Ekm跟入射光的頻率ν的關(guān)系圖像如圖2中的直線1所示．某種單色光照射到金屬鋅的表面時，產(chǎn)生的光電子的最大動能為E1.若該單色光照射到另一金屬表面時產(chǎn)生的光電子的最大動能為E2，E2<E1，關(guān)于這種金屬的最大動能Ekm跟入射光的頻率ν的關(guān)系圖像應(yīng)是圖中的(　　) 圖2 A．a(chǎn) B．b C．c D．上述三條圖線都不正確 答案　A 解析　根據(jù)光電效應(yīng)方程知，Ekm－ν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Ekm－ν圖像的斜率相同，兩個直線平行，同時再利用Ekm＝hν－W，結(jié)合圖像E2<E1，hν相同，所以W1<W2，即直線在縱軸上的截距的絕對值W2大，故選項A正確． 9.金屬在光的照射下產(chǎn)生光電效應(yīng)，其遏止電壓U0與入射光頻率ν的關(guān)系圖像如圖3所示．則由圖像可知(　　) 圖3 A．該金屬的逸出功等于hν0 B．入射光的頻率發(fā)生變化時，遏止電壓不變 C．若已知電子電荷量e，就可以求出普朗克常量h D．入射光的頻率為3ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大動能為2hν0 答案　ACD 解析　當(dāng)遏止電壓為零時，最大動能為零，W＝hν0，故A正確．根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W和eU0＝Ekm得，U0＝－，當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，遏止電壓與入射光的頻率成線性關(guān)系，故B錯誤．由U0＝－，知圖線的斜率等于，從圖像上可以得出斜率的大小，若已知電子電荷量，可以求出普朗克常量，故C正確．從圖像上可知，逸出功W＝hν0.根據(jù)光電效應(yīng)方程，Ekm＝hν－W＝hν－h(huán)ν0.入射光的頻率為3ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2hν0，故D正確． 10．下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波長和頻率為1MHz的無線電波的波長，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知(　　) 質(zhì)量/kg 速度/(ms－1) 波長/m 彈子球 2.010－2 1.010－2 3.310－30 電子(100eV) 9.110－31 5.0106 1.510－10 無線電波(1MHz) 3.0108 3.0102 A.要檢測彈子球的波動性幾乎不可能 B．無線電波通常只能表現(xiàn)出波動性 C．電子照射到金屬晶體上能觀察到它的波動性 D．只有可見光才有波粒二象性 答案　ABC 解析　彈子球的波長相對太小，所以檢測其波動性幾乎不可能，A正確；無線電波波長較長，所以通常表現(xiàn)為波動性，B正確；電子波長與金屬晶體原子尺度差不多，所以能利用金屬晶體觀察電子的波動性，C正確；由物質(zhì)波理論知，D錯誤． 11．物理學(xué)家做了一個有趣的實驗：在雙縫干涉實驗中，在光屏處放上照相底片，若減弱光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫，實驗結(jié)果表明，如果曝光時間不太長，底片上只出現(xiàn)一些不規(guī)則的點；如果曝光時間足夠長，底片上就出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋，對這個實驗結(jié)果下列認識正確的是(　　) A．曝光時間不長時，光子的能量太小，底片上的條紋看不清楚，故出現(xiàn)不規(guī)則的點 B．單個光子的運動表現(xiàn)出波動性 C．干涉條紋中明亮的部分是光子到達機會較多的地方 D．大量光子的行為表現(xiàn)出波動性 答案　CD 解析　光是一種概率波，對于一個光子通過單縫落在何處，是不確定的，但概率最大的是中央亮紋處，可達95%以上，還可能落到暗紋處，不過落在暗紋處的概率最小(注意暗紋處并非無光子到達)．故C、D選項正確． 12．如圖4所示為研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗電路，電源的兩個電極分別與接線柱c、d連接．用一定頻率的單色光a照射光電管時，靈敏電流計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，靈敏電流計G的指針不偏轉(zhuǎn)．下列說法正確的是(　　) 圖4 A．a(chǎn)光的頻率一定大于b光的頻率 B．用b光照射光電管時，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．若靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由d→G→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)生的光電子能到達負極而b光產(chǎn)生的光電子不能到達負極，a光產(chǎn)生的光電子的最大動能大，所以a光的頻率一定大于b光的頻率，故A、C正確，B錯誤；電流的方向與負電荷定向移動的方向相反，若靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由d→G→f，故D正確． 二、填空題(本題共2小題，共10分) 13．(4分)如圖5所示的實驗電路，當(dāng)用黃光照射光電管中的金屬涂層時，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，毫安表的讀數(shù)恰好減小到零，此時電壓表讀數(shù)為U.若此時增加黃光照射的強度，則毫安表____(選填“有”或“無”)示數(shù)．若此時改用藍光照射光電管中的金屬涂層，則毫安表_____(選填“有”或“無”)示數(shù)． 圖5 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，將會使金屬中的電子獲得足夠能量而從表面逸出，逸出的光電子向另一極板定向移動而形成電流．當(dāng)增加黃光照射的強度時，不能增加光電子的最大動能，故毫安表無示數(shù)．當(dāng)改用藍光照射時，光電子的最大動能增大，光電子能到達A極，形成電流． 14．(6分)如圖6所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大動能隨入射光頻率的變化圖線，普朗克常量h＝6.6310－34Js(直線與橫軸的交點坐標(biāo)為4.17，與縱軸交點坐標(biāo)為0.5)．由圖可知，斜率表示________．該金屬的極限頻率為________Hz，該金屬的逸出功為____J，(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)若用頻率為5.51014Hz的光照射該種金屬時，則對應(yīng)的遏止電壓應(yīng)為____V. 圖6 答案　普朗克常量h　4.171014　2.7610－19　0.5 解析　根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W，Ekm－ν圖像的橫軸的截距大小等于極限頻率，由題圖知該金屬的極限頻率為4.171014Hz.由Ekm＝hν－W得，該圖線的斜率表示普朗克常量h，金屬的逸出功W＝hν0＝6.6310－344.171014J≈2.7610－19J，由題圖得，當(dāng)入射光的頻率為ν＝5.51014Hz，最大動能為Ekm＝0.5eV.依據(jù)U0＝解得：U0＝0.5V. 三、計算題(本題共3小題，共30分) 15．(10分)鎢的逸出功是4.54eV，現(xiàn)用波長200nm的光照射鎢的表面．已知普朗克常量h＝6.6310－34Js，電子電荷量e＝1.610－19C，真空中光速c＝3.0108m/s.求：(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字) (1)光電子的最大動能； (2)遏止電壓； (3)鎢的極限頻率． 答案　(1)1.68eV　(2)1.68V　(3)1.101015Hz 解析　(1)由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W可得： Ekm＝h－W＝(－4.541.610－19) J＝2.68110－19J≈1.68eV. (2)由eU0＝Ekm得遏止電壓U0＝＝1.68V. (3)由W＝hν0得極限頻率 ν0＝＝Hz≈1.101015Hz. 16．(10分)德布羅意認為：任何一個運動著的物體，都有一種波與它對應(yīng)，波長是λ＝，式中p是運動著的物體的動量，h是普朗克常量．已知某種紫光的波長是440nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的10－4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，并計算加速電壓的大小．(電子質(zhì)量m＝9.1 10－31kg，電子電荷量的絕對值e＝1.610－19C，普朗克常量h＝6.6310－34Js，加速電壓的計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字) 答案　(1)1.510－23kgm/s　(2)U＝　8102V 解析　(1)λ＝，電子的動量 p＝＝kgm/s≈1.510－23kgm/s. (2)電子在電場中加速，根據(jù)動能定理有eU＝mv2 U＝＝ 代入數(shù)據(jù)得：U≈8102V. 17．(10分)如圖7甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管．用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與AK之間電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，已知普朗克常量h＝6.6310－34Js，電子電荷量e＝1.610－19C，真空中光速c＝3.0108m/s.結(jié)合圖像，求：(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 圖7 (1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能； (2)該陰極材料的極限波長． 答案　(1)4.01012個　9.610－20J　(2)6.610－7m 解析　(1)光電流達到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù) n＝＝個＝4.01012(個) 光電子的最大動能為： Ekm＝eU0＝1.610－190.6J＝9.610－20J. (2)設(shè)該陰極材料的極限波長為λ0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝h－h(huán) 代入數(shù)據(jù)得λ0≈6.610－7m.