高中物理人教版5第十七章波粒二象性【省一等獎】

章末過關(guān)檢測(二)[學(xué)生用書P86(獨立成冊)](時間：60分鐘，滿分：100分)一、單項選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分．在每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確)1．能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是()A．能量的連續(xù)經(jīng)典理論B．普朗克提出的能量量子化理論C．以上兩種理論體系任何一種都能解釋D．牛頓提出的能量微粒說解析：選B.根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律，隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強(qiáng)度都增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到較滿意的解釋，故B正確．2．關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是()A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光波與機(jī)械波是同種波C．光的波動性是由光子間的相互作用而形成的D．光是一種波，同時也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子能量E＝hν中，仍表現(xiàn)出波的特性解析：選D.個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性，而不是有的光是波，有的光是粒子，故A錯誤；光子是電磁波，而電子是實物粒子，故B錯誤；光波是概率波，個別光子的行為是隨機(jī)的，表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為往往表現(xiàn)為波動性，不是由光子間的相互作用形成的，故C錯誤；光是一種波，同時也是一種粒子，在光子能量ε＝hν中，頻率ν仍表示的是波的特性，它體現(xiàn)了光的波動性與粒子性的統(tǒng)一，故D正確．3．用波長為λ1和λ2的單色光A和B分別照射兩種金屬C和D的表面．單色光A照射兩種金屬時都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；單色光B照射時，只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．設(shè)兩種金屬的逸出功分別為WC和WD，則下列選項正確的是()A．λ1>λ2，WC>WDB．λ1>λ2，WC<WDC．λ1<λ2，WC>WDD．λ1<λ2，WC<WD解析：選光光子的能量大于B光光子，根據(jù)E＝hν＝heq\f(c,λ)，得λ1<λ2；又因為單色光B只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，所以WC<WD，故正確選項是D.4．利用光電管研究光電效應(yīng)實驗電路如圖所示，用頻率為ν1的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則()A．用紫外線照射，電流表中不一定有電流通過B．用紅外線照射，電流表中一定無電流通過C．用頻率為ν1的可見光照射K，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭移到A端時，電流表中一定無電流通過D．用頻率為ν1的可見光照射K，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向B端滑動時，電流表示數(shù)可能不變解析：選D.因紫外線的頻率比可見光的頻率高，所以用紫外線照射時，電流表中一定有電流通過，A錯誤；因不知陰極K的截止頻率，所以用紅外線照射時不一定發(fā)生光電效應(yīng)，B錯誤；用頻率為ν1的可見光照射K，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭移到A端時，UMK＝0，光電效應(yīng)還在發(fā)生，電流表中一定有電流通過，C錯誤；滑動變阻器的觸頭向B端滑動時，UMK增大，陰極M吸收光電子的能力增強(qiáng)，光電流會增大，當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽極M時，電流達(dá)到最大，即飽和電流，若在滑動前，電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流，那么再增大UMK，光電流也不會增大，D正確．5．在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距相近．已知中子質(zhì)量m＝×10－27kg，普朗克常量h＝×10－34J·s，可以估算德布羅意波長λ＝×10－10m的熱中子動能的數(shù)量級為()A．10－17J B．10－19JC．10－21J D．10－24J解析：選C.根據(jù)德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)可算出中子動量大小，再由p2＝2mEk即可算出熱中子的動能．由λ＝eq\f(h,p)，p2＝2mEk，得Ek＝eq\f(h2,2mλ2)，代入數(shù)據(jù)，有Ek＝×10－21J，數(shù)量級為10－21J，故選C項．二、多項選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分．在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全選對的得6分，選對但不全的得3分，有錯選或不答的得0分)6．下列實驗中，能證明光具有粒子性的是()A．光電效應(yīng)實驗B．光的雙縫干涉實驗C．光的圓孔衍射實驗D．康普頓效應(yīng)實驗解析：選AD.光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，使光的電磁說出現(xiàn)了無法逾越的理論難題，只有認(rèn)為光子具有粒子性才能很好的解釋上述現(xiàn)象，故A、D支持光的粒子性，而B、C支持光的波動性，故選A、D.7．(2023·高考廣東卷)在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大解析：選AD.增大入射光強(qiáng)度，單位時間內(nèi)照射到單位面積上的光子數(shù)增加，光電流增大，A項正確．光電效應(yīng)現(xiàn)象是否消失與光的頻率有關(guān)，而與照射強(qiáng)度無關(guān)，故選項B錯誤．用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤；根據(jù)hν－W逸＝eq\f(1,2)mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D正確．8．電子的運動受波動性支配，對氫原子的核外電子，下列說法正確的是()A．電子繞核運動的“軌道”其實是沒有意義的B．電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置C．電子繞核運動時電子邊運動邊振動D．電子在核外的位置是不確定的解析：選ABD.根據(jù)微觀粒子的運動特點判斷．9．如圖所示是研究光電效應(yīng)的電路，陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管中的兩個電極，K在受到光照時能夠發(fā)射光電子．陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成光電流．如果用單色光a照射陰極K，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；用單色光b照射光電管陰極K時，電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．下列說法正確的是()A．a(chǎn)光的波長一定小于b光的波長B．只增加a光的強(qiáng)度可能使通過電流表的電流增大C．只增加a光的強(qiáng)度可使逸出的電子最大初動能變大D．陰極材料的逸出功與入射光的頻率有關(guān)解析：選AB.用單色光b照射光電管陰極K時，電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明用b光不能發(fā)生光電效應(yīng)，即a光的波長一定小于b光的波長，選項A正確；只增加a光的強(qiáng)度可使陰極K單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)量增加，故通過電流表的電流增大，選項B正確；只增加a光的強(qiáng)度不能使逸出的電子的最大初動能變大，選項C錯誤；陰極材料的逸出功只與陰極材料有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)，選項D錯誤．三、非選擇題(本題共3小題，共46分．解答時應(yīng)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)10．(14分)電子具有多大速度時，德布羅意波的波長同光子能量為4×104eV的X射線的波長相等？此電子需經(jīng)多大的電壓加速？解析：由德布羅意波公式λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,meve)光子能量式E＝hν＝heq\f(c,λ)聯(lián)立可得：ve＝eq\f(E,mec)＝eq\f(4×104××10－19,×10－31×3×108)m/s＝×107m/s.由動能定理得：eU＝eq\f(1,2)meveq\o\al(2,e)U＝eq\f(meveq\o\al(2,e),2e)＝eq\f×10－31×（×107）2,2××10－19)V＝×103V.答案：×107m/s×103V11．(14分)分別用λ和eq\f(3,4)λ的單色光照射同一金屬，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為1∶2.以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬的逸出功是多大？解析：設(shè)此金屬的逸出功為W0，根據(jù)光電效應(yīng)方程得如下兩式：當(dāng)用波長為λ的光照射時：Ek1＝eq\f(hc,λ)－W0①當(dāng)用波長為eq\f(3,4)λ的光照射時：Ek2＝eq\f(4hc,3λ)－W0②又eq\f(Ek1,Ek2)＝eq\f(1,2)③解①②③組成的方程組得：W0＝eq\f(2hc,3λ).答案：eq\f(2hc,3λ)12．(18分)如圖所示，倫琴射線管兩極加上一高壓電源，即可在陽極A上產(chǎn)生X射線．(h＝×10－34J·s，電子電荷量e＝×10－19C)(1)若高壓電源的電壓為20kV，求X射線的最短波長；(2)若此時電流表讀數(shù)為5mA，1s內(nèi)產(chǎn)生5×1013個平均波長為×10－10m的光子，求倫琴射線管的工作效率．解析：(1)倫琴射線管陰極上產(chǎn)生的熱電子在20kV高壓加速下獲得的動能全部變成X光子