2017-2018學年套餐之物理粵教版選修3-5講義第2章波粒二象性章末檢測

章末檢測(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(1～7題為單項選擇題，8～12題為多項選擇題，每小題5分，共60分)1．關于熱輻射，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解析一般物體的熱輻射強度除與溫度有關之外，還與物體的材料、表面狀況有關，A錯誤；黑體不一定是黑的，B錯誤；由黑體輻射的實驗規(guī)律知，C正確，D錯誤．2．下列說法正確的是()A．愛因斯坦在光的粒子性的基礎上，建立了光電效應方程B．康普頓效應表明光子只具有能量，不具有動量C．實物的運動有特定的軌道，所以實物不具有波粒二象性D．德布羅意指出微觀粒子的動量越大，其對應的波長就越長答案A3．愛因斯坦由光電效應的實驗規(guī)律，猜測光具有粒子性，從而提出光子說，從科學研究的方法來說，這屬于()A．等效替代 B．控制變量C．科學假說 D．數(shù)學歸納答案C解析為了解釋光電效應的實驗規(guī)律，由于當時沒有現(xiàn)成的理論，愛因斯坦就提出了“光子說”來解釋光電效應的規(guī)律，并取得成功．從科學研究的方法來說，這屬于科學假說．C正確，A、B、D錯誤．4．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．5．現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3.當用a光束照射某金屬板時能發(fā)生光電效應，飛出的光電子最大初動能為Ek，若改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大初動能為eq\f(1,3)Ek，當改用c光束照射該金屬板時()A．能發(fā)生光電效應，飛出的光電子最大初動能為eq\f(1,6)EkB．能發(fā)生光電效應，飛出的光電子最大初動能為eq\f(1,9)EkC．能發(fā)生光電效應，飛出的光電子最大初動能為eq\f(1,12)EkD．由于c光束光子能量較小，該金屬板不會發(fā)生光電效應答案B解析對a、b、c三束光由光電效應方程有：eq\f(hc,λa)－W0＝Ek，eq\f(hc,2λa)－W0＝eq\f(1,3)Ek，由以上兩式得eq\f(hc,λa)＝eq\f(4,3)Ek，W0＝eq\f(1,3)Ek.當改用c光束照射該金屬板時eq\f(hc,3λa)－W0＝eq\f(4,9)Ek－eq\f(1,3)Ek＝eq\f(1,9)Ek，故B正確．6．如圖1甲所示，合上開關，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)當電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零，當電壓表讀數(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的光照射陰極，電流表讀數(shù)不為零，則能發(fā)生光電效應，當電壓表讀數(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－eq\f(1,2)mvmax2知，最大初動能eq\f(1,2)mvmax2＝eU＝0.6eV，由光電效應方程知W0＝hν－eq\f(1,2)mvmax2＝1.9eV，對題圖乙當電壓表讀數(shù)為2V時，電子到達陽極的最大動能為Ek′＝eq\f(1,2)mvmax2＋eU′＝0.6eV＋2eV＝2.6eV.故C正確．7．已知金屬鋅發(fā)生光電效應時產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek跟入射光的頻率ν的關系圖象如圖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)生的光電子的最大初動能為E1.若該單色光照射到另一金屬表面時產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E2，E2<E1，關于這種金屬的最大初動能Ek跟入射光的頻率ν的關系圖象應是圖中的()圖2A．a(chǎn) B．bC．c D．上述三條圖線都不正確答案A解析根據(jù)光電效應方程知，Ek－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Ek－ν圖象的斜率相同，兩個直線平行，同時再利用Ek＝hν－W0，結(jié)合圖象E2<E1，hν相同，所以W1<W2，即直線在縱軸上的截距W2大，故選項A正確．8．下列物理實驗中，能說明粒子具有波動性的是()A．通過研究金屬的遏止電壓與入射光頻率的關系，證明了愛因斯坦光電效應方程的正確性B．通過測試多種物質(zhì)對X射線的散射，發(fā)現(xiàn)散射射線中有波長變大的成分C．通過電子雙縫實驗，發(fā)現(xiàn)電子的干涉現(xiàn)象D．利用晶體做電子束衍射實驗，證實了電子的波動性答案CD解析干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，由于X射線本身就是一種波，而不是實物粒子，故X射線散射中有波長變大的成分，并不能證實物質(zhì)波理論的正確性，即A、B不能說明粒子的波動性．9．在光電效應實驗中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能產(chǎn)生光電效應．對于這兩個過程，下列四個物理量中，一定不同的是()A．遏止電壓 B．飽和光電流C．光電子的最大初動能 D．逸出功答案ACD解析同一束光照射不同的金屬，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金屬，逸出功不同，根據(jù)光電效應方程eq\f(1,2)mvmax2＝hν－W0知，最大初動能不同，則遏止電壓不同；同一束光照射，光中的光子數(shù)目相等，所以飽和光電流是相同的．10．有關經(jīng)典物理學中的粒子，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答案CD解析根據(jù)經(jīng)典物理學關于粒子的理論定義得C、D正確．11．現(xiàn)用某一光電管進行光電效應實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生．下列說法正確的是()A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D．保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生答案AC解析在發(fā)生光電效應時，飽和光電流大小由光照強度來決定，與頻率無關，光照強度越大飽和光電流越大，因此A正確，B錯誤；根據(jù)Ekm＝hν－W0可知，對于同一光電管，逸出功W0不變，當頻率變高時，最大初動能Ekm變大，因此C正確；由光電效應規(guī)律可知，當頻率低于極限頻率時無論光照強度多大，都不會有光電流產(chǎn)生，因此D錯誤．12．如圖3所示為研究光電效應規(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3A．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，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)生的光電子的最大初動能大，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個小題，共10分)13.(4分)1924年，法國物理學家德布羅意提出，任何一個運動著的物體都有一種波與它對應.1927年，兩位美國物理學家在實驗中得到了電子束通過鋁箔時的衍射圖案，如圖4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．圖4答案概率概率圖514．(6分)如圖5所示的實驗電路，當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)．答案無有解析光電效應的原理是當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金屬表面逸出，逸出的光電子向另一極板定向移動而形成電流．當增加黃光照射的強度時，不能增加光電子的最大初動能，故毫安表無示數(shù)．當改用藍光照射時，光電子的最大初動能增大，光電子能到達A極，形成電流．三、計算題(本題共3個小題，共30分)15．(10分)鋁的逸出功是4.2eV，現(xiàn)用波長200nm的光照射鋁的表面．求：(1)光電子的最大初動能；(2)遏止電壓；(3)鋁的極限頻率．答案(1)2.02eV(2)2.02V(3)1.01×1015Hz解析(1)由愛因斯坦光電效應方程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得遏止電壓U0＝eq\f(\f(1,2)mv\o\al(2,max),e)＝2.02V.(3)由W0＝hν0得極限頻率ν0＝eq\f(W0,h)＝eq\f(4.2×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz≈1.01×1015Hz.16．(10分)德布羅意認為：任何一個運動著的物體，都有著一種波與它對應，波長是λ＝eq\f(h,p)，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)試推導加速電壓跟德布羅意波長的關系，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e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，加速電壓的計算結(jié)果取一位有效數(shù)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)，電子的動量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)電子在電場中加速，有eU＝eq\f(1,2)mv2U＝eq\f(mv2,2e)＝eq\f(h2,2meλ2)≈8×102V.17．(10分)如圖6甲所示是研究光電效應規(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，取h＝6.63×10－34J·s.結(jié)合圖象，求：(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖6(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大初動能．(2)該陰極材料的極限波長．答案