2013-2014高中物 第5章 波與粒子章末檢測 魯科版選修.doc

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章末檢測 (時(shí)間：90分鐘 滿分：100分) 一、選擇題(本題共12小題，每小題6分，共72分) 1．有關(guān)經(jīng)典物理學(xué)中的粒子，下列說法正確的是 (　　)． A．有一定的大小，但沒有一定的質(zhì)量 B．有一定的質(zhì)量，但沒有一定的大小 C．既有一定的大小，又有一定的質(zhì)量 D．有的粒子還有一定量的電荷 解析　根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)關(guān)于粒子的理論定義得C、D正確． 答案　CD 2．用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，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(gè)一個(gè)通過雙縫，則通過的某一光子 (　　)． A．一定到達(dá)P處 B．不能到達(dá)Q處 C．可能到達(dá)Q處 D．都不正確 解析　單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)路徑是不可預(yù)測的，只知道落在P處的概率大，落在 Q處的概率小，因此，一個(gè)光子從狹縫通過后可能落在P處，也可能落在Q 處． 答案　C 3．已知使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為νc，則 (　　)． A．當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時(shí)，一定能產(chǎn)生光電子 B．當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時(shí)，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為 hνc C．當(dāng)照射光的頻率ν大于νc時(shí)，若ν增大，則逸出功增大 D．當(dāng)照射光的頻率ν大于νc時(shí)，若ν增大一倍，則光電子的最大初動(dòng)能也 增大一倍 解析　當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時(shí)，由于2νc大于該金屬的極限頻 率，所以一定能發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生光電子，選項(xiàng)A正確；根據(jù)愛因斯坦光 電效應(yīng)方程mev2＝hν－W0，當(dāng)入射光的頻率為2νc時(shí)，發(fā)射的光電子的最大 初動(dòng)能為2hνc－h(huán)νc＝hνc，選項(xiàng)B正確；當(dāng)入射光的頻率由2νc增大一倍變?yōu)? 4νc時(shí)，發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能為4hνc－h(huán)νc＝3hνc，顯然不是隨著增大一 倍，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；逸出功是金屬本身對(duì)金屬內(nèi)電子的一種束縛本領(lǐng)的體現(xiàn)， 與入射光的頻率無關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤． 答案　AB 4．現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，光和實(shí)物粒子都具有波粒二象性．下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是 (　　)． A．一定頻率的光照射到鋅板上，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)鋅板上發(fā)射的 光電子就越多 B．肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的 C．質(zhì)量為10－3kg、速度為10－2m/s的小球，其德布羅意波長約10－28m，不 過我們能清晰地觀測到小球運(yùn)動(dòng)的軌跡 D．人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長與晶體 中原子間距大致相同 解析　光電效應(yīng)體現(xiàn)光的粒子性，A錯(cuò)；肥皂泡看起來是彩色的，這是薄膜 干涉現(xiàn)象，體現(xiàn)光的波動(dòng)性，B正確；由于小球的德布羅意波長太小，很難 觀察到其波動(dòng)性，C錯(cuò)；人們利用熱中子的衍射現(xiàn)象研究晶體結(jié)構(gòu)，所以體 現(xiàn)的就是波動(dòng)性，D正確． 答案　BD 5．下列物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)從科學(xué)研究的方法來說，屬于科學(xué)假說的是 (　　)． A．安培揭示磁現(xiàn)象電本質(zhì) B．愛因斯坦由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律提出光子說 C．探究加速度與質(zhì)量和外力的關(guān)系 D．建立質(zhì)點(diǎn)模型 解析　探究加速度與質(zhì)量和外力關(guān)系用的是控制變量法；建立質(zhì)點(diǎn)模型是理 想化方法；安培提出分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象電本質(zhì)，愛因斯坦提出光子 說成功解釋光電效應(yīng)用的是科學(xué)假說． 答案　AB 6．用兩束頻率相同，強(qiáng)度不同的紫外線分別照射兩種相同金屬的表面，均能產(chǎn)生光電效應(yīng)，那么 (　　)． A．兩束光的光子能量相同 B．兩種情況下單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子個(gè)數(shù)相同 C．兩種情況下逸出的光電子的最大初動(dòng)能相同 D．兩種情況下逸出的光電子的最大初動(dòng)能不同 解析　由E＝hν和Ek＝hν－W知兩束光的光子能量相同，照射金屬得到的光 電子最大初動(dòng)能相同，故A、C對(duì)，D錯(cuò)；由于兩束光強(qiáng)度不同，逸出光電 子個(gè)數(shù)不同，故B錯(cuò)． 答案　AC 圖1 7．所謂黑體是指能全部吸收入射的電磁波的物體．顯然，自然界不存在真正的黑體，但許多物體在某些波段上可近似地看成黑體．如圖1所示，用不透明的材料制成的帶小孔的空腔，可近似地看作黑體．這是利用了 (　　)． A．控制變量法 B．比值法 C．類比法 D．理想化方法 解析　黑體實(shí)際上是一種物理模型，把實(shí)際物體近似看作黑體，用到的自然 是理想化方法，D對(duì)． 答案　D 8．下列對(duì)光電效應(yīng)的解釋正確的是 (　　)． A．金屬內(nèi)的每個(gè)電子要吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)它積累的能量足夠 大時(shí)，就能逸出金屬 B．如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時(shí)所 需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng) C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大，光電子的最大初動(dòng) 能就越大 D．由于不同金屬的逸出功是不同的，因此使不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射 光的最低頻率也不同 解析　按照愛因斯坦光子說，光子的能量是由光的頻率決定的，與光強(qiáng)無關(guān)， 入射光的頻率越大，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大．但要 使電子離開金屬，需使電子具有足夠的動(dòng)能，而電子增加的動(dòng)能只能來源于 照射光的光子能量，但電子只能吸收一個(gè)光子，不能吸收多個(gè)光子，因此只 要光的頻率低，即使照射時(shí)間足夠長，也不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)．從金屬中逸出 時(shí)，只有在從金屬表面向外逸出的電子克服原子核的引力所做的功才最小， 這個(gè)功稱為逸出功，不同金屬逸出功不同．故以上選項(xiàng)正確的有B、D. 答案　BD 9．電子的運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)性的支配，對(duì)于氫原子的核外電子，下列說法正確的是 (　　)． A．氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢? B．電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定它的軌道 C．電子繞核運(yùn)動(dòng)的“軌道”其實(shí)是沒有意義的 D．電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置 解析　微觀粒子的波動(dòng)性是一種概率波，對(duì)應(yīng)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓運(yùn)動(dòng)定 律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠? 中的位置，電子的“軌道”其實(shí)是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現(xiàn) 的概率比較大的位置，綜上所述C、D正確． 答案　CD 圖2 10．在做光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測得光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖2所示，由實(shí)驗(yàn)圖象可求出 (　　)． A．該金屬的極限頻率和極限波長 B．普朗克常量 C．該金屬的逸出功 D．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù) 解析　金屬中電子吸收光子的能量為hν，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek ＝hν－W0.任何一種金屬的逸出功W0一定，說明Ek隨ν的變化而變化，且是 線性關(guān)系，所以直線的斜率等于普朗克常量，直線與橫軸的截距OA表示Ek ＝0時(shí)頻率ν0，即金屬的極限頻率．根據(jù)hν0－W0＝0，求得逸出功W0＝hν0， 也可求出極限波長λ0＝＝.由圖象不能知道單位時(shí)間內(nèi)逸出的光子數(shù)， A、B、C對(duì)，D錯(cuò)． 答案　ABC 11．2006年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了兩名美國科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化．他們的出色工作被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時(shí)代的起點(diǎn)．下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關(guān)的說法中正確的是 (　　)． A．微波是指波長在10－3 m到10 m之間的電磁波 B．微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播 C．黑體的熱輻射實(shí)際上是電磁輻射 D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說 解析　微波是指波長在10－3 m到10 m之間的電磁波，可以在真空中傳播； 聲波是機(jī)械波，只能在介質(zhì)中傳播，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤．黑體的熱輻射實(shí) 際上是通過電磁波的`形式向外輻射電磁能量，選項(xiàng)C正確．普朗克在研究 黑體的熱輻射問題時(shí)提出了能量子假說：輻射黑體分子、原子的振動(dòng)可看做 諧振子，這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能，但是這些諧振子只能處于某些 分立的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，諧振子的能量并不像經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具 有任意值，選項(xiàng)D正確． 答案　ACD 12．在自然生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠等生物通過營養(yǎng)關(guān)系構(gòu)成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用．蛇是老鼠的天敵，它通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的存在．假設(shè)老鼠的體溫約為37 ℃，它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長為λmax，根據(jù)熱輻射理論，λmax與輻射源的絕對(duì)溫度T的關(guān)系近似為λmaxT＝2.90 10－3 mK.則老鼠發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長為 (　　)． A．7.810－5 m B．9.410－6 m C．1.1610－4 m D．9.710－8 m 解析　體溫為37 ℃時(shí)，熱力學(xué)溫度T＝310 K，根據(jù)λmaxT＝2.9010－3 mK， 得λmax＝ m＝9.410－6 m. 答案　B 二、非選擇題(本題共4小題，共28分) 圖3 13．(4分)1924年，法國物理學(xué)家德布羅意提出，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種波與它對(duì)應(yīng).1927年，兩位美國物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中得到了電子束通過鋁箔時(shí)的衍射圖案，如圖3所示．圖中，“亮圓”表示電子落在其上的________大，“暗圓”表示電子落在其上的________小． 答案　概率　概率 14．(6分)已知運(yùn)動(dòng)的微小灰塵質(zhì)量為m＝10－10 kg，假設(shè)我們能夠測定它的位置準(zhǔn)確到10－6 m，則它的速度的不準(zhǔn)確量為________m/s. 解析　由不確定性關(guān)系ΔpΔx≥，得Δv≥，代入數(shù)據(jù)得Δv≥ 510－19 m/s. 答案　510－19 m/s 15．(6分)X射線管中陽極與陰極間所加電壓為3104 V，電子加速后撞擊X射線管陰極產(chǎn)生X射線，則X射線的最短波長為________．(電子電荷量e＝1.610－19 C，電子初速度為零) 解析　X射線光子最大能量hν＝eU，即h＝eU，λ＝＝4.110－11 m. 答案　4.110－11 m 16．(12分)質(zhì)量為10 g的子彈與電子的速率相同均為500 m/s，測量準(zhǔn)確度為0.01%，若位置和速率在同一實(shí)驗(yàn)中同時(shí)測量，試問它們位置的最小不確定量各為多少？電子質(zhì)量m＝9.110－31 kg. 解析　測量準(zhǔn)確度也就是速度的不確定性，故子彈、電子的速度不確定量為 Δv＝0.05 m/s，子彈動(dòng)量的不確定量為Δp1＝510－4 kgm/s，電子動(dòng)量的 不確定量為Δp2＝4.610－32 kgm/s，由Δx≥，子彈位置的最小不確 定量Δx1＝ m＝1.0610－31 m，電子位置的最小不確定量 Δx2＝ m＝1.1510－3 m. 答案　1.0610－31 m　1.1510－3 m