物理選修3-5全套講義第五章波與粒子章末檢測5

章末檢測(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共11小題，每小題5分，共55分．其中1～5題為單項選擇題，6～11題為多項選擇題)1．某種單色光的頻率為ν，用它照射某種金屬時，在逸出的光電子中動能最大值為Ek，則這種金屬逸出功和極限頻率分別是()A．hν－Ek，ν－eq\f(Ek,h) B．Ek－h(huán)ν，ν＋eq\f(Ek,h)C．hν＋Ek，ν－eq\f(h,Ek) D．Ek＋hν，ν＋eq\f(h,Ek)答案A解析由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W得W＝hν－Ek，而W＝hν0，則ν0＝eq\f(W,h)＝eq\f(hν－Ek,h)＝ν－eq\f(Ek,h)，故A正確．2．下列說法正確的是()A．康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，電子的衍射實驗說明粒子具有波動性B．愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象，并且提出光子說，成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象C．愛因斯坦的光電效應(yīng)方程能夠說明光子具有動量D．康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量答案A解析康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性，電子的衍射實驗說明粒子具有波動性，選項A正確；赫茲在研究電磁波時發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象，愛因斯坦提出光子說，成功解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，選項B錯誤；愛因斯坦的光電效應(yīng)方程不能夠說明光子具有動量，選項C錯誤；康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量外還有動量，選項D錯誤．3．已知鈣和鉀的極限頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A．波長B．頻率C．能量D．動量答案A解析根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W.由題知W鈣>W鉀，所以鈣逸出的光電子的最大初動能較?。鶕?jù)p＝eq\r(2mEk)及p＝eq\f(h,λ)和c＝λν知，鈣逸出的光電子的特點是：動量較小、波長較長、頻率較小．選項A正確，選項B、C、D錯誤．4．從衍射的規(guī)律可以知道，狹縫越窄，屏上中央亮條紋就越寬，由不確定性關(guān)系式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)判斷下列說法正確的是()A．入射的粒子有確定的動量，射到屏上粒子就有準(zhǔn)確的位置B．狹縫的寬度變小了，因此粒子的不確定性也變小了C．更窄的狹縫可以更準(zhǔn)確地測得粒子的位置，但粒子動量的不確定性卻更大了D．更寬的狹縫可以更準(zhǔn)確地測得粒子的位置，但粒子動量的不確定性卻更大了答案C解析由ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，狹縫變小了，即Δx減小了，Δp變大，即動量的不確定性變大了，故選項C正確，選項A、B、D錯誤．5．用紅光照射光電管陰極發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子最大初動能為Ek，飽和光電流為I，若改用強度相同的綠光照射同一光電管，產(chǎn)生的光電子最大初動能和飽和電流分別為Ek′和I′，則下面說法正確的是()A．Ek′<Ek，I′>I B．Ek′>Ek，I′>IC．Ek′<Ek，I′＝I D．Ek′>Ek，I′<I答案D解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0及ν紅<ν綠，可知，Ek紅<Ek綠，即Ek<Ek′.又紅光和綠光的強度相同，即E＝nhν紅＝n′hν綠，因為ν紅<ν綠，所以n>n′，即單位時間內(nèi)入射的紅光的光子數(shù)多，逸出的光電子數(shù)也多，飽和光電流也大，I>I′，D項正確．6．關(guān)于光子和運動著的電子，下列敘述正確的是()A．光子和電子一樣都是實物粒子B．光子和電子都能發(fā)生衍射現(xiàn)象C．光子和電子都具有波粒二象性D．光子具有波粒二象性，而電子只具有粒子性答案BC解析物質(zhì)可分為兩大類：一是質(zhì)子、電子等實物，二是電場、磁場等，統(tǒng)稱場．光是傳播著的電磁場．根據(jù)物質(zhì)波理論，一切運動的物體都具有波動性，故光子和電子具有波粒二象性．綜上所述，B、C選項正確．7．關(guān)于光電效應(yīng)實驗，下列表述正確的是()A．光照時間越長光電流越大B．入射光足夠強就可以有光電流C．遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D．入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子答案CD解析光電流的大小與光照時間無關(guān)，選項A錯誤；如果入射光的頻率小于金屬的極限頻率，入射光再強也不會發(fā)生光電效應(yīng)，選項B錯誤；遏止電壓Uc滿足eUc＝hν－h(huán)ν0，由該表達式可知，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，選項C正確；只有當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率，才會有光電子逸出，選項D正確．8．已知使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為νc，則()A．當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子B．當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hνcC．當(dāng)入射光的頻率ν大于νc時，若ν增大，則逸出功增大D．當(dāng)入射光的頻率ν大于νc時，若ν增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍答案AB解析當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時，由于2νc大于該金屬的極限頻率，所以一定能發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生光電子，選項A正確；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程eq\f(1,2)mev2＝hν－W0，當(dāng)入射光的頻率為2νc時，發(fā)射的光電子的最大初動能為2hνc－h(huán)νc＝hνc，選項B正確；當(dāng)入射光的頻率由2νc增大一倍變?yōu)?νc時，發(fā)射的光電子的最大初動能為4hνc－h(huán)νc＝3hνc，顯然不是隨著增大一倍，選項D錯誤；逸出功是金屬本身對金屬內(nèi)電子的一種束縛本領(lǐng)的體現(xiàn)，與入射光的頻率無關(guān)，選項C錯誤．9．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(chǎn)生光電效應(yīng)，那么()A．兩束光的光子能量相同B．兩種情況下單位時間內(nèi)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答案AC解析由E＝hν和Ek＝hν－W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．10．電子的運動受波動性的支配，對于氫原子的核外電子，下列說法正確的是()A．氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置B．電子繞核運動時，可以運用牛頓運動定律確定它的軌道C．電子繞核運動的“軌道”其實是沒有意義的D．電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置答案CD解析微觀粒子的波動性是一種概率波，對應(yīng)微觀粒子的運動，牛頓運動定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置，電子的“軌道”其實是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置，綜上所述A、B錯誤，C、D正確．11.在做光電效應(yīng)的實驗時，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應(yīng)，實驗測得光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖1所示，由實驗圖象可求出()圖1A．該金屬的極限頻率和極限波長B．普朗克常量C．該金屬的逸出功D．單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)答案ABC解析金屬中電子吸收光子的能量為hν，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W.任何一種金屬的逸出功W一定，說明Ek隨ν的變化而變化，且是線性關(guān)系，所以直線的斜率等于普朗克常量，直線與橫軸的截距OA表示Ek＝0時頻率ν0，即金屬的極限頻率．根據(jù)hν0－W＝0，求得逸出功W＝hν0，也可求出極限波長λ0＝eq\f(c,ν0)＝eq\f(hc,W).由圖象不能知道單位時間內(nèi)逸出的光子數(shù)，A、B、C對，D錯．二、填空題(本題共1小題，共5分)12.(5分)1924年，法國物理學(xué)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(yīng).1927年，兩位美國物理學(xué)家在實驗中得到了電子束通過鋁箔時的衍射圖案，如圖2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________?。畧D2答案概率概率三、計算題(本題共4小題，共40分)13．(8分)已知運動的微小灰塵質(zhì)量為m＝10－10kg，假設(shè)我們能夠測定它的位置準(zhǔn)確到10－6答案5×10－19解析由不確定性關(guān)系ΔpΔx≥eq\f(h,4π)，得Δv≥eq\f(h,4πm·Δx)，代入數(shù)據(jù)得Δv≥5×10－19m/s.14．(10分)幾種金屬的逸出功W0見下表金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(×10－19J)7.265.123.663.603.41由一束可見光照射上述金屬的表面，請通過計算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)．已知該可見光的波長的范圍為4.0×10－7～7.6×10－6m，普朗克常數(shù)h＝6.63×10－34答案鈉、鉀、銣解析光子的能量E＝eq\f(hc,λ)，取λ＝4.0×10－7m，則E≈5.0×10－19J，根據(jù)E>W0判斷，鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)．15．(10分)X射線管中陽極與陰極間所加電壓為3×104V，電子加速后撞擊X射線管陰極產(chǎn)生X射線，則X射線的最短波長為多少？(電子電荷量e＝1.6×10－19C，答案4.1×10－11解析X射線光子最大能量hν＝eU，即heq\f(c,λ)＝eU，λ＝eq\f(hc,eU)≈4.1×10－11m.16．(12分)質(zhì)量為10g的子彈與電子的速率相同均為500m/s，測量準(zhǔn)確度為0.01%，若位置和速率在同一實驗中同時測量，試問它們位置的最小不確定量各為多少？(電子質(zhì)量m＝9.1×答案1.06×10－31m1.16×10解析測量準(zhǔn)確度也就是速度的不確定性，故子彈、電子的速度不確定量為Δv＝0.05m/