2018-2019版物理新導(dǎo)學(xué)筆記滬科通用版選修3-5講義：第2章 波和粒子 章末檢測試卷（二）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精章末檢測試卷(二)（時(shí)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(xiàng)選擇題,9～12題為多項(xiàng)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(qiáng)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(qiáng)度隨波長的分布有一個(gè)極大值D．溫度升高時(shí),黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長增大的方向移動答案C2．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(qiáng)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(cuò)．光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比,與光電子的最大動能無關(guān)，B錯(cuò)．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(cuò)，C對．3．愛因斯坦由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)規(guī)律,由于當(dāng)時(shí)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(cuò)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(shí)有粒子性,光子傳播時(shí)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(diǎn)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(shí)候表現(xiàn)為粒子性,個(gè)別光子出現(xiàn)的時(shí)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(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性,故A、D錯(cuò)誤；光子不是宏觀粒子,光在傳播時(shí)有時(shí)看成粒子有時(shí)可看成波，故B錯(cuò)誤；光子在空間各點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(cuò)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(cuò)誤;根據(jù)德布羅意波長公式，若一個(gè)電子的德布羅意波長和一個(gè)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(cuò)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(yùn)動軌跡均相同B．所有電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)均相同C．電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)可用牛頓運(yùn)動定律確定D．電子到達(dá)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(yùn)動中表現(xiàn)出波動性，沒有一定的運(yùn)動軌跡,牛頓運(yùn)動定律不適用于電子的運(yùn)動．故正確選項(xiàng)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(shí)，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(shí)，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(shí)，則逸出功及電子到達(dá)陽極時(shí)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(yīng)，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0。60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零,則電子不能到達(dá)陽極，由動能定理－eU＝0－eq\f（1，2）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(shí),電子到達(dá)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(shí)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(shí)，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(shí)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(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(gè)Ekm－ν圖像的斜率相同，兩個(gè)直線平行，同時(shí)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(xiàng)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3A．該金屬的逸出功等于hν0B．入射光的頻率發(fā)生變化時(shí),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hD．入射光的頻率為3ν0時(shí)，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(shí),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＝eq\f(hν,e)－eq\f（W,e)，當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，遏止電壓與入射光的頻率成線性關(guān)系，故B錯(cuò)誤．由U0＝eq\f(hν,e)－eq\f（W,e),知圖線的斜率等于eq\f（h,e），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(shí)，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/（m·s－1）波長/m彈子球2.0×10－21.0×10－23。3×10－30電子（100eV）9.1×10－315。0×1061.5×10－10無線電波(1MHz)3。0×1083.0×102A。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(cuò)誤．11．物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn):在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片,若減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過狹縫,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時(shí)間不太長，底片上只出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)；如果曝光時(shí)間足夠長，底片上就出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋，對這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果下列認(rèn)識正確的是()A．曝光時(shí)間不長時(shí)，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(diǎn)B．單個(gè)光子的運(yùn)動表現(xiàn)出波動性C．干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)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(gè)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(dá)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(dá))．故C、D選項(xiàng)正確．12．如圖4所示為研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)電路,電源的兩個(gè)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(shí)，靈敏電流計(jì)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(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針不偏轉(zhuǎn)．下列說法正確的是（)圖4A．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(shí)，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(jì)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(fù)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(fù)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(dá)負(fù)極而b光產(chǎn)生的光電子不能到達(dá)負(fù)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(cuò)誤；電流的方向與負(fù)電荷定向移動的方向相反,若靈敏電流計(jì)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(shí)驗(yàn)電路，當(dāng)用黃光照射光電管中的金屬涂層時(shí),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(shí),毫安表的讀數(shù)恰好減小到零，此時(shí)電壓表讀數(shù)為U.若此時(shí)增加黃光照射的強(qiáng)度,則毫安表____(選填“有"或“無”)示數(shù)．若此時(shí)改用藍(lán)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(shí)，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(qiáng)度時(shí),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(lán)光照射時(shí),光電子的最大動能增大,光電子能到達(dá)A極，形成電流．14．(6分)如圖6所示是用光照射某種金屬時(shí)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。63×10－34J·s(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4。17，與縱軸交點(diǎn)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。5×1014Hz的光照射該種金屬時(shí)，則對應(yīng)的遏止電壓應(yīng)為____V.圖6答案普朗克常量h4。17×10142。76×10－190.5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。17×1014Hz。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＝6.63×10－34×4.17×1014J≈2.76×10－19J，由題圖得，當(dāng)入射光的頻率為ν＝5。5×1014Hz,最大動能為Ekm＝0.5eV。依據(jù)U0＝eq\f(Ekm，e)解得：U0＝0。5V.三、計(jì)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。63×10－34J·s，電子電荷量e＝1。6×10－19C，真空中光速c＝3.0×108m/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。10×1015Hz解析(1)由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W可得:Ekm＝heq\f（c,λ)－W＝（eq\f（6。63×10－34×3×108，2×10－7）－4。54×1。6×10－19）J＝2。681×10－19J≈1。68eV。(2）由eU0＝Ekm得遏止電壓U0＝eq\f(Ekm,e)＝1。68V.（3）由W＝hν0得極限頻率ν0＝eq\f(W，h)＝eq\f（4。54×1。6×10－19，6.63×10－34)Hz≈1.10×1015Hz.16．(10分）德布羅意認(rèn)為：任何一個(gè)運(yùn)動著的物體，都有一種波與它對應(yīng)，波長是λ＝eq\f（h,p),式中p是運(yùn)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(jì)算加速電壓的大?。?電子質(zhì)量m＝9。1×10－31kg，電子電荷量的絕對值e＝1.6×10－19C,普朗克常量h＝6。63×10－34J·s,加速電壓的計(jì)算結(jié)果保留一位有效數(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，根據(jù)動能定理有eU＝eq\f（1,2）mv2U＝eq