2024-2025學年高中物理第十七章波粒二象性章末質(zhì)量評含解析新人教版選修3-5

PAGE8-章末質(zhì)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ε的整數(shù)倍”，從而建立了“能量量子化”觀點B.假如某種物體能夠完全汲取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.我們四周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“光不僅在放射和汲取時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個不行分割的能量子組成的”解析：依據(jù)“黑體輻射”以及對黑體輻射的探討，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ε的整數(shù)倍”，從而建立了“能量量子化”觀點.故A正確；依據(jù)“黑體輻射”以及對黑體輻射的探討，假如某種物體能夠完全汲取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；我們四周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“光不僅在放射和汲取時能量是一份一份的，而且光本身就是由一個不行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(zhì)波來說，速度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長長B.原來不帶電的一塊鋅板，被弧光燈照耀鋅板時，鋅板帶負電C.紅光光子比紫光光子的能量大D.光電效應和康普頓效應均揭示了光具有波動性解析：物質(zhì)波波長λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)，速度相等的電子和質(zhì)子，電子質(zhì)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，被弧光燈照耀鋅板時，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E＝hν，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(zhì)點都是等同的B．光子和質(zhì)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γ射線中，γ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、光的粒子性與質(zhì)點有本質(zhì)區(qū)分，選項A錯誤；光子實質(zhì)上是以場的形式存在的一種“粒子”，而電子、質(zhì)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(zhì)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(zhì)相同的物體B．物質(zhì)波和光波都不是概率波C．粒子的動量越大，其波動性越易視察D．粒子的動量越大，其波動性越易視察解析：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(zhì)不同；物質(zhì)波和光波都是概率波；又由λ＝eq\f(h,p)可知，p越小，λ越大，波動性越明顯．故正確選項為D.答案：D5.黑體輻射的試驗規(guī)律如圖所示，由圖可知，下列說法錯誤的是()A．隨溫度上升，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．隨溫度上升，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；隨著溫度的上升，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2.0×10－7m的紫外線照耀鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動能是4.7×10－19J．由此可知，鎢的極限頻率是：(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，結果取兩位有效數(shù)字)()A．5.5×1014Hz B．7.9×1014HzC．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz解析：據(jù)Ekm＝hν－W，W＝hν0ν＝eq\f(c,λ)可得：ν0＝eq\f(c,λ)－eq\f(Ekm,h)，代入數(shù)據(jù)得：ν0＝7.9×1014Hz，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(zhì)量大于B球的質(zhì)量．起先時A球以肯定的速度向右運動，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λ1，碰撞后A、B兩球的德布羅意波的波長分別為λ2和λ3，則下列關系正確的是()A．λ1＝λ2＝λ3 B．λ1＝λ2＋λ3C．λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2－λ3) D．λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2＋λ3)解析：球A、B碰撞過程中滿意動量守恒，得p′B－0＝pA－p′A；由λ＝eq\f(h,p)，可得p＝eq\f(h,λ)，所以動量守恒表達式也可寫成：eq\f(h,λ3)＝eq\f(h,λ1)－eq\f(h,λ2)，所以λ1＝eq\f(λ2λ3,λ2＋λ3)，故選項D正確．答案：D8．一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止起先經(jīng)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.eq\r(\f(h,2mqU)) B.eq\f(h,2mqU)C.eq\f(h,2mqU)eq\r(2mqU) D.eq\f(h,\r(mqU))解析：設加速后的速度為v，由動能定理，得qU＝eq\f(1,2)mv2，所以v＝eq\r(\f(2qU,m))，代入德布羅意波長公式，得λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)＝eq\f(h,m\r(\f(2qU,m)))＝eq\f(h,2mqU)eq\r(2mqU).答案：C9.用強度相同的紅光和藍光分別照耀同一種金屬，均能使該金屬發(fā)生光電效應.下列推斷正確的是（）A.用紅光照耀時，該金屬的逸出功小，用藍光照耀時該金屬的逸出功大B.用紅光照耀時，逸出光電子所需時間長，用藍光照耀時逸出光電子所需時間短C.用紅光照耀時，逸出的光電子最大初動能小，用藍光照耀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耀同一種金屬，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，金屬的逸出功與照耀光的頻率無關，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10－9s，與光的頻率無關，故B錯誤；依據(jù)光電效應方程得，Ekm＝hν－W0，金屬的逸出功不變，紅光的頻率小，藍光的頻率大，則藍光照耀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.試驗得到金屬鈣的光電子的最大初動能Ekmax與入射光頻率ν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ν0/Hz10.957.735.53逸出功W/eV4.543.202.29A.如用金屬鎢做試驗得到的Ekmaxν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大B.如用金屬鈉做試驗得到的Ekmaxν圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大C.如用金屬鈉做試驗得到的Ekmaxν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.如用金屬鎢做試驗，當入射光的頻率ν<ν1時，可能會有光電子逸出解析：由光電效應方程：Ekm＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0可知，Ekmν圖線的斜率表示普朗克常量，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，再依據(jù)W0＝hν0可求出逸出功.普朗克常量與金屬的性質(zhì)、與光電子的最大初動能、入射光的頻率無關，如用金屬鎢做試驗或者用金屬鈉做試驗得到的Ekmν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.如用金屬鈉做試驗得到的Ekmν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.如用金屬鎢做試驗，當入射光的頻率ν<ν1時，不行能會有光電子逸出，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試驗中，下列說法正確的是()A．使光子一個一個地通過單縫，假如時間足夠長，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途像水波一樣起伏D．單個光子通過單縫后打在底片上的狀況呈現(xiàn)出隨機性，大量光子通過單縫后打在底片上的狀況呈現(xiàn)出規(guī)律性解析：A.使光子一個一個地通過單縫，假如時間足夠長，底片上中心到達的機會最多，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(jīng)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狀況呈現(xiàn)出隨機性，大量光子通過單縫后打在底片上的狀況呈現(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耀兩種相同金屬的表面，均能產(chǎn)生光電效應，那么()A．兩束光的光子能量相同B．兩種狀況下單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)相同C．兩種狀況下逸出的光電子的最大初動能相同D．兩種狀況下逸出的光電子的最大初動能不同解析：由ε＝hν和Ek＝hν－W0，可知兩束光的光子能量相同，照耀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：AC13.利用金屬晶格（大小約10－10m）作為障礙物視察電子的衍射圖樣，方法是讓電子束通過電場加速后，照耀到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣.已知電子質(zhì)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.該試驗說明白電子具有波動性B.試驗中電子束的德布羅意波的波長為λ＝eq\f(h,\r(2meU))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(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯解析：該試驗視察電子的衍射圖樣，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eU＝eq\f(1,2)mv2，故有p＝mv＝eq\r(2meU)，所以，試驗中電子束的德布羅意波的波長為λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2meU))，故B正確；由B可知：加速電壓U越大，波長越小，那么，衍射現(xiàn)象越不明顯，故C錯誤；若用相同動能的質(zhì)子替代電子，質(zhì)量變大，那么粒子動量p＝eq\r(2mEk)變大，故德布羅意波的波長λ＝eq\f(h,p)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探討金屬的遏止電壓U0與入射光頻率ν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-ν圖象可知，這種金屬的截止頻率為νcD．由UC-ν圖象可求普朗克常量表達式為h＝eq\f(U1e,ν1－νc)解析：入射光的頻率增大，光電子的最大初動能增大，則遏止電壓增大，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；依據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0知，光電子的最大初動能與入射光的強度無關，B錯誤；依據(jù)Ekm＝hν－W0＝eUC，解得UC＝eq\f(hν1,e)－eq\f(hνc,e)，則h＝eq\f(U1e,ν1－νc)；當遏止電壓為0時，ν＝νc，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，只寫出最終答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)15.（10分）已知小燈泡的功率P＝1W，設小燈泡發(fā)光時向四周勻稱輻射平均波長λ＝10－6m的光，求在距離燈泡d＝1.0×103m處，每秒鐘落在垂直于光線方向上面積為S＝1cm2處的光子數(shù)是多少（已知h＝6.63×10－34J·s，計算結果保留兩位有效數(shù)字）？解析：每個光子W0＝eq\f(hc,λ)＝1.99×10－19J，每秒放射光子數(shù)n＝eq\f(P,W0)＝5×1018個，n0＝eq\f(S,S球)n，S球＝4πR2，解得n0＝4.0×107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λ＝eq\f(h,p)，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440nm，若將電子加速，使它的德布羅意波波長是這種紫光波長的10－4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：依據(jù)德布羅意波波長公式與動量表達式，即可求解；依據(jù)動能定理，即可求解.(1)依據(jù)德布羅意波波長公式：λ＝eq\f(h,p)，電子的動量為：p＝eq\f(h,λ)，代入數(shù)據(jù)解得：p＝1.5×10－23kg·m/s.(2)依據(jù)動能定理：eU＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)，又因：p＝eq\f(h,λ)，聯(lián)立以上解得：U＝eq\f(h2,2emλ2).答案：(1)1.5×10－23kg·m/s(2)U＝eq\f(h2,2emλ2)17．(14分)波長為λ＝0.071nm的倫琴射線使金箔放射光電子，電子在磁感應強度為B的勻強磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運動的最大半徑為r.已知r·B＝1.88×10－4T·m，電子的質(zhì)量me＝9.1×10－31kg.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(zhì)波的波長．解析：(1)電子在勻強磁場中做勻速圓周運動的最大半徑r＝eq\f(mev,eB).其最大初動能為Ek＝eq\f(1,2)mev2＝eq\f(（mev2）,2me)＝eq\f(（er·B）2,2me)＝eq\f(（1.6×10－19×1.88×10－4）2,2×9.1×10－31)J＝3.1×103eV.(2)由愛因斯坦光電效應方程hν＝Ek＋W0和ν＝eq\f(c,λ)得W0＝eq\f(hc,λ)－Ek＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co