2020-2021學年高中物理人教版選修3-5課堂演練：第十七章　波粒二象性 章末質量評估 Word版含解析

1、章末質量評估(二)(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確)1.下列說法不正確的是（）a.普朗克提出“振動者的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍”，從而建立了“能量量子化”觀點b.如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波，而不發(fā)生反射，這種物體就被稱為“黑體”c.我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與溫度無關d.愛因斯坦指出“光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個不可分割的能量子組成的”解析：根據(jù)“黑體輻射”以及對黑體輻射的研究，普朗克提出“振動者的帶電微粒的能量只能是

2、某一最小能量值的整數(shù)倍”，從而建立了“能量量子化”觀點.故a正確；根據(jù)“黑體輻射”以及對黑體輻射的研究，如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波，而不發(fā)生反射，這種物體就被稱為“黑體”.故b正確；我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與溫度有關.故c錯誤；愛因斯坦提出了光子的概念，指出“光不僅在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個不可分割的能量子組成的”.故d正確.本題選擇不正確的.答案：c2.下列說法正確的是（）a.就物質波來說，速度相等的電子和質子，電子的波長長b.原來不帶電的一塊鋅板，被弧光燈照射鋅板時，鋅板帶負電c.紅光光子比紫光光子的能量大d.光電效應和康普頓

3、效應均揭示了光具有波動性解析：物質波波長，速度相等的電子和質子，電子質量較小，則電子的波長長.故a項正確.原來不帶電的一塊鋅板，被弧光燈照射鋅板時，電子從鋅板逸出，鋅板帶正電.故b項錯誤.紅光的頻率小于紫光頻率，光子能量eh，則紅光光子比紫光光子的能量小.故c項錯誤.光電效應和康普頓效應均揭示了光具有粒子性.故d項錯誤.答案：a3關于光的波粒二象性，以下說法中正確的是()a光的波動性與機械波，光的粒子性與質點都是等同的b光子和質子、電子等是一樣的粒子c大量光子易顯出粒子性，少量光子易顯出波動性d紫外線、x射線和射線中，射線的粒子性最強，紫外線的波動性最顯著解析：光的波動性與機械波、光的粒子性與

4、質點有本質區(qū)別，選項a錯誤；光子實質上是以場的形式存在的一種“粒子”，而電子、質子是實物粒子，故選項b錯誤；光是一種概率波，大量光子往往表現(xiàn)出波動性，少量光子則往往表現(xiàn)出粒子性，選項c錯誤；頻率越高的光的粒子性越強，頻率越低的光的波動性越顯著，故選項d正確答案：d4下列關于物質波的說法中正確的是()a實物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，所以實物粒子與光子是本質相同的物體b物質波和光波都不是概率波c粒子的動量越大，其波動性越易觀察d粒子的動量越大，其波動性越易觀察解析：實物粒子雖然與光子具有某些相同的現(xiàn)象，但實物粒子是實物，而光則是傳播著的電磁波，其本質不同；物質波和光波都是概率波；又由可知，p

5、越小，越大，波動性越明顯故正確選項為d.答案：d5.黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示，由圖可知，下列說法錯誤的是()a隨溫度升高，各種波長的輻射強度都增加b隨溫度降低，各種波長的輻射強度都增加c隨溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動d隨溫度降低，輻射強度的極大值向波長較長的方向移動解析：黑體輻射的強度與溫度有關，溫度越高，黑體輻射的強度越大，a正確、b錯誤；隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故c、d正確.答案：b6用波長為2.0×107 m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動能是4.7×1019 j由此可知，鎢的極限頻率是：(普朗克常

6、量h6.63×1034 j·s，光速c3.0×108 m/s，結果取兩位有效數(shù)字)()a5.5×1014hz b7.9×1014hzc9.8×1014hz d1.2×1015hz解析：據(jù)ekmhw，wh0 可得：0，代入數(shù)據(jù)得： 07.9×1014hz，故選b.答案：b7.如圖所示，光滑水平面上有兩個大小相同的鋼球a、b，a球的質量大于b球的質量開始時a球以一定的速度向右運動，b球處于靜止狀態(tài)兩球碰撞后均向右運動設碰撞前a球的德布羅意波的波長為1，碰撞后a、b兩球的德布羅意波的波長分別為2和3，則下列關系正確的是(

7、)a123b123c1 d1解析：球a、b碰撞過程中滿足動量守恒，得pb0papa；由，可得p，所以動量守恒表達式也可寫成：，所以1，故選項d正確答案：d8一個質量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止開始經加速電場加速后(加速電壓為u)，該粒子的德布羅意波長為()a. b.c. d.解析：設加速后的速度為v，由動能定理，得qumv2，所以v ，代入德布羅意波長公式，得.答案：c9.用強度相同的紅光和藍光分別照射同一種金屬，均能使該金屬發(fā)生光電效應.下列判斷正確的是（）a.用紅光照射時，該金屬的逸出功小，用藍光照射時該金屬的逸出功大b.用紅光照射時，逸出光電子所需時間長，用藍光照射時逸出光電子所需

8、時間短c.用紅光照射時，逸出的光電子最大初動能小，用藍光照射時逸出的光電子最大初動能大d.若增加入射光的強度，逸出的光電子最大初動能相應增加解析：強度相同的紅光和藍光分別照射同一種金屬，均能使該金屬發(fā)生光電效應，知紅光和藍光的頻率都大于金屬的截止頻率，金屬的逸出功與照射光的頻率無關，故a錯誤；發(fā)生光電效應的時間極短，即逸出光電子在瞬間完成，小于109 s，與光的頻率無關，故b錯誤；根據(jù)光電效應方程得，ekmhw0，金屬的逸出功不變，紅光的頻率小，藍光的頻率大，則藍光照射時逸出的光電子最大初動能大，與光照強度無關，故c正確，d錯誤.答案：c10.實驗得到金屬鈣的光電子的最大初動能ekmax與入射

9、光頻率的關系如圖所示.下表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功，參照下表可以確定的是（）金屬鎢鈣鈉截止頻率0/hz10.957.735.53逸出功w/ev4.543.202.29a.如用金屬鎢做實驗得到的ekmax圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大b.如用金屬鈉做實驗得到的ekmax圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大c.如用金屬鈉做實驗得到的ekmax圖線也是一條直線，設其延長線與縱軸交點的坐標為（0，ek2），則ek2<ek1d.如用金屬鎢做實驗，當入射光的頻率<1時，可能會有光電子逸出解析：由光電效應方程：ekmhw0hh0可知， ekm圖線的斜率表示普朗克常量，

10、橫軸截距表示最大初動能為零時的入射光頻率，此時的頻率等于金屬的極限頻率，故極限波長可求，再根據(jù)w0h0可求出逸出功.普朗克常量與金屬的性質、與光電子的最大初動能、入射光的頻率無關，如用金屬鎢做實驗或者用金屬鈉做實驗得到的ekm圖線都是一條直線，其斜率與圖中直線的斜率相等，故a、b錯誤.如用金屬鈉做實驗得到的ekm圖線也是一條直線，設其延長線與縱軸交點的坐標為（0，ek2），由于鈉的逸出功小于鈣的逸出功，則ek2<ek1，故c正確.如用金屬鎢做實驗，當入射光的頻率<1時，不可能會有光電子逸出，故d錯誤.答案：c二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題4分，共16分在每小題給出的四個選項

11、中有多個選項正確，全選對得4分，漏選得2分，錯選或不選得0分)11在驗證光的波粒二象性的實驗中，下列說法正確的是()a使光子一個一個地通過單縫，如果時間足夠長，底片上會出現(xiàn)衍射圖樣b單個光子通過單縫后，底片上會出現(xiàn)完整的衍射圖樣c光子通過單縫的運動路線像水波一樣起伏d單個光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出隨機性，大量光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性解析：a.使光子一個一個地通過單縫，如果時間足夠長，底片上中央到達的機會最多，其他地方機會較少.因此會出現(xiàn)衍射圖樣，故a正確；b.單個光子通過單縫后，要經過足夠長的時間，底片上才會出現(xiàn)完整的衍射圖樣，故b錯誤；c.光的波動性不同于宏觀意義

12、的波，是一種概率波，c錯誤；d.單個光子通過單縫后打在底片的情況呈現(xiàn)出隨機性，大量光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性.所以少量光子體現(xiàn)粒子性，大量光子體現(xiàn)波動性，故d正確.故選：ad.答案：ad12用兩束頻率相同，強度不同的紫外線分別照射兩種相同金屬的表面，均能產生光電效應，那么 () a兩束光的光子能量相同b兩種情況下單位時間內逸出的光電子個數(shù)相同c兩種情況下逸出的光電子的最大初動能相同d兩種情況下逸出的光電子的最大初動能不同解析：由h和ekhw0，可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能相同，故a、c對，d錯；由于兩束光強度不同，逸出光電子個數(shù)不同，故b錯答案：ac

13、13.利用金屬晶格（大小約1010 m）作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子束通過電場加速后，照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣.已知電子質量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為u，普朗克常量為h.則下列說法中正確的是（）a.該實驗說明了電子具有波動性b.實驗中電子束的德布羅意波的波長為c.加速電壓u越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯d.若用相同動能的質子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯解析：該實驗觀察電子的衍射圖樣，衍射現(xiàn)象說明粒子的波動性，故a正確；電子束通過電場加速，由動能定理可得eumv2，故有pmv，所以，實驗中電子束的德布羅意波的波長為，故b正確；由b可知：加速電壓u越大，波長

14、越小，那么，衍射現(xiàn)象越不明顯，故c錯誤；若用相同動能的質子替代電子，質量變大，那么粒子動量p變大，故德布羅意波的波長變小，故衍射現(xiàn)象將不明顯，故d錯誤.答案：ab14美國物理學家密立根利用圖甲所示的電路研究金屬的遏止電壓u0與入射光頻率的關系，描繪出圖乙中的圖象，由此算出普朗克常量h.電子電量用e表示，下列說法正確的是()圖甲圖乙a入射光的頻率增大，為了測遏止電壓，則滑動變阻器的滑片p應向m端移動b增大入射光的強度，光電子的最大初動能也增大c由uc ­圖象可知，這種金屬的截止頻率為cd由uc ­圖象可求普朗克常量表達式為h解析：入射光的頻率增大，光電子的最大初動能增大，則遏

15、止電壓增大，測遏止電壓時，應使滑動變阻器的滑片p向n端移動，a錯誤；根據(jù)光電效應方程ekmhw0知，光電子的最大初動能與入射光的強度無關，b錯誤；根據(jù)ekmhw0euc，解得uc，則h；當遏止電壓為0時，c，c、d正確答案：cd三、非選擇題(本題共4小題，共54分解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15.（10分）已知小燈泡的功率p1 w，設小燈泡發(fā)光時向四周均勻輻射平均波長106 m的光，求在距離燈泡d1.0×103 m處，每秒鐘落在垂直于光線方向上面積為s1 cm2處的光子數(shù)是多少（已知h6.6

16、3×1034j·s，計算結果保留兩位有效數(shù)字）？解析：每個光子w01.99×1019j，每秒發(fā)射光子數(shù)n5×1018個，n0n，s球4r2，解得n04.0×107個.答案：4.0×107個16(14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，波長是，式中p是運動物體的動量，h是普朗克常量.已知某種紫光的波長是440 nm，若將電子加速，使它的德布羅意波波長是這種紫光波長的104倍.(1)求電子的動量大??；(2)試推導加速電壓跟德布羅意波波長的關系.解析：根據(jù)德布羅意波波長公式與動量表達式，即可求解；根據(jù)動能定理，即可求

17、解.(1)根據(jù)德布羅意波波長公式：， 電子的動量為：p，代入數(shù)據(jù)解得：p1.5×1023 kg·m/s.(2)根據(jù)動能定理：eumv2，又因：p，聯(lián)立以上解得：u.答案：(1)1.5×1023 kg·m/s(2)u17(14分)波長為0.071 nm的倫琴射線使金箔發(fā)射光電子，電子在磁感應強度為b的勻強磁場區(qū)域內做勻速圓周運動的最大半徑為r.已知r·b1.88×104 t·m，電子的質量me9.1×1031 kg.試求；(1)光電子的最大初動能；(2)金箔的逸出功；(3)該電子的物質波的波長解析：(1)電子在勻強磁

18、場中做勻速圓周運動的最大半徑r.其最大初動能為ekmev2 j3.1×103 ev.(2)由愛因斯坦光電效應方程hekw0和得w0ek ev1.44×104 ev.(3)由德布羅意波長公式得，pmverb.解得2.2×1011 m.答案：(1)3.1×103 ev(2)1.44×104 ev(3)2.2×1011 m18(14分)如圖所示裝置，陰極k用極限波長00.66 m的金屬制成若閉合開關s，用波長0.50 m的綠光照射陰極，調整兩個極板電壓，使電流表示數(shù)最大為0.64 a，求：(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能；(2)如果將照射陰極的綠光的光強增大為原來的2倍，求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的