高中物理第四章波粒二象性章末检测教科版选修3_5

第四章 波粒二象性章末检测(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．其中1～4题为单项选择题，5～12题为多项选择题)1．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为E k ，则这种金属的逸出功和极限频率分别是( )A ．hν－E k ，ν－E k hB ．E k －hν，ν＋E k hC ．hν＋E k ，ν－h E kD ．E k ＋hν，ν＋h E k答案 A解析 由光电效应方程E k ＝hν－A 得A ＝hν－E k ，而A ＝hν0，则ν0＝A h ＝hν－E k h ＝ν－E k h，故A 正确． 2．关于电子的运动规律，以下说法正确的是( )A ．电子如果表现出粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律B ．电子如果表现出粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律C ．电子如果表现出波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律D ．电子如果表现出波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律答案 C解析 由于电子是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，也不遵从牛顿运动定律，所以选项A 、B 错误；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，但可确定电子在某点附近出现的概率且遵循波动规律，选项C 正确，D 错误．3．关于光电效应实验，下列表述正确的是( )A ．光照时间越长光电流越大B ．入射光足够强就可以有光电流C ．遏止电压与入射光的频率无关D ．入射光频率大于极限频率才能产生光电子答案 D解析 光电流的大小与光照时间无关，选项A 错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，选项B 错误；遏止电压U c 满足eU c ＝hν－hν0，由该表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，选项C 错误；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，选项D 正确．4．已知钙和钾的极限频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014 Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量答案 A解析 根据爱因斯坦光电效应方程12mv 2m ＝hν－W.由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝h λ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．5．下列各种波是概率波的是( )A ．声波B ．无线电波C ．光波D ．物质波答案 CD解析 声波是机械波，A 错．无线电波是一种能量波，B 错．由概率波的概念和光波以及物质波的特点分析可以得知光波和物质波均为概率波，故C 、D 正确．6．已知使某金属产生光电效应的极限频率为νc ，则( )A ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC ．当照射光的频率ν大于νc 时，若ν增大，则逸出功增大D ．当照射光的频率ν大于νc 时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍答案 AB解析 当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，由于2νc 大于该金属的极限频率，所以一定能发生光电效应，产生光电子，选项A 正确；根据爱因斯坦光电效应方程12m e v 2＝hν－W 0，当入射光的频率为2νc 时，发射的光电子的最大初动能为2hνc －hνc ＝hνc ，选项B 正确；当入射光的频率由2νc 增大一倍变为4νc 时，发射的光电子的最大初动能为4hνc －hνc ＝3hνc ，显然不是随着增大一倍，选项D 错误；逸出功是金属本身对金属内电子的一种束缚本领的体现，与入射光的频率无关，选项C 错误．7．下列物理现象的发现从科学研究的方法来说，属于科学假说的是( )A ．安培揭示磁现象电本质B ．爱因斯坦由光电效应的实验规律提出光子说C ．探究加速度与质量和外力的关系D ．建立质点模型答案 AB解析 探究加速度与质量和外力关系用的是控制变量法；建立质点模型是理想化方法；安培提出分子电流假说揭示了磁现象电本质，爱因斯坦提出光子说成功解释光电效应用的是科学假说．8．用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，均能产生光电效应，那么( )A ．两束光的光子能量相同B ．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同C ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同D ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同答案 AC解析 由E ＝hν和E k ＝hν－W 知两束光的光子能量相同，照射金属得到的光电子最大初动能相同，故A 、C对，D错；由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，故B错．9．下列对光电效应的解释正确的是( )A．金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同答案BD解析按照爱因斯坦光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大．但要使电子离开金属，需使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，但电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，因此只要光的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应．从金属中逸出时，只有在从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功才最小，这个功称为逸出功，不同金属逸出功不同．故以上选项正确的有B、D. 10．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法不正确的是( )A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的D．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置答案AB解析微观粒子的波动性是一种概率波，对应微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述A、B错误，C、D正确．11．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能E k与入射光的频率ν的关系如图1所示，由实验图像可求出( )图1A．该金属的极限频率和极限波长B．普朗克常量C．该金属的逸出功D．单位时间内逸出的光电子数答案ABC解析金属中电子吸收光子的能量为hν，根据爱因斯坦光电效应方程有E k＝hν－W.任何一种金属的逸出功W一定，说明E k随ν的变化而变化，且是线性关系，所以直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距OA表示E k＝0时频率ν0，即金属的极限频率．根据hν0－W＝0，求得逸出功W＝hν0，也可求出极限波长λ0＝cν0＝hcW.由图像不能知道单位时间内逸出的光子数，A、B、C对，D错．12．光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定关系的观点加以解释，正确的是( )A．单缝宽，光沿直线传播，是因为单缝越宽，位置不确定量Δx越大，动量不确定量Δp越大的缘故B．单缝宽，光沿直线传播，是因为单缝越宽，位置不确定量Δx越大，动量不确定量Δp越小的缘故C．单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为单缝越窄，位置不确定量Δx越小，动量不确定量Δp越小的缘故D．单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为单缝越窄，位置不确定量Δx越小，动量不确定量Δp越大的缘故答案BD解析由粒子位置不确定量Δx与粒子动量不确定量Δp的不确定关系：ΔxΔp≥h4π可知，单缝越宽，位置不确定量Δx越大，动量不确定量Δp越小，所以光沿直线传播，B正确；单缝越窄，位置不确定量Δx越小，动量不确定量Δp越大，所以中央亮纹越宽，D正确．二、非选择题(本题共4小题，共40分)13. (8分)1924年，法国物理学家德布罗意提出，任何一个运动着的物体都有一种波与它对应.1927年，两位美国物理学家在实验中得到了电子束通过铝箔时的衍射图案，如图2所示．图中，“亮圆”表示电子落在其上的________大，“暗圆”表示电子落在其上的________小．图2答案概率概率14．(10分)已知运动的微小灰尘质量为m＝10－10 kg，假设我们能够测定它的位置准确到10－6 m，则它的速度的不准确量为多少？答案5×10－19 m/s解析由不确定性关系ΔpΔx≥h4π，得Δv≥h4πm·Δx，代入数据得Δv≥5×10－19 m/s.15．(10分)X射线管中阳极与阴极间所加电压为3×104V，电子加速后撞击X射线管阴极产生X射线，则X射线的最短波长为多少？(电子电荷量e＝1.6×10－19 C，电子初速度为零)答案 4.1×10－11 m解析X射线光子最大能量hν＝eU，即hcλ＝eU，λ＝hceU＝4.1×10－11 m.16．(12分)质量为10 g的子弹与电子的速率相同均为500 m/s，测量准确度为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？电子质量m＝9.1×10－31 kg.答案 1.06×10－31 m 1.15×10－3 m解析测量准确度也就是速度的不确定性，故子弹、电子的速度不确定量为Δv＝0.05 m/s，子弹动量的不确定量为Δp1＝5×10－4kg·m/s，电子动量的不确定量为Δp2＝4.6×10－32kg·m/s，由Δx≥h4πΔp，子弹位置的最小不确定量Δx1＝6.63×10－344×3.14×5×10－4m＝1.06×10－31 m，电子位置的最小不确定量Δx2＝6.63×10－344×3.14×4.6×10－32m＝1.15×10－3 m.高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

第4章波粒二象性(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题8分，共48分，在每小题给出的5个选项有3项符合题目要求．选对1个得3分，选对2个得6分，选对3个得8分，每选错1个扣4分，最低得分为0分．)1．关于热辐射，下列说法中正确的是( )A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关B．黑体只吸收可见光，不辐射可见光，所以黑体一定是黑的C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值D．温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长减小的方向移动E．一般物体的热辐射强度与物体的温度、材料、表面状况均有关【解析】一般物体的热辐射强度除与温度有关之外，还与材料、表面状况有关，A错误，E正确；黑体可以辐射可见光，不一定是黑的，B错误；由黑体辐射的实验规律知，C、D均正确．【答案】CDE2．关于光电效应，下列几种表述正确的是( )A．金属的极限频率与入射光的频率成正比B．光电流的强度与入射光的强度无关C．用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能要大D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应E．光电子的最大初动能与入射光的频率存在线性关系【解析】金属的极限频率由该金属决定，与入射光的频率无关，光电流的大小随入射光强度增大而增大，选项A、B错误；不可见光包括能量比可见光大的紫外线、X射线、γ射线，也包括能量比可见光小的红外线、无线电波，选项C正确；任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光波长小于这个波长，才能产生光电效应，选项D正确；由光电效应方程E k＝hν－W可知，光电子的最大初动能与入射光的频率存在一次函数关系，E正确．【答案】CDE3．如图1所示为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz，则以下判断正确的是( )【导学号：】图1A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C．用λ＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生D．增大电源的电压，电路中的光电流可能不变E．光照射时间越长，电路中的光电流越大【解析】在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关．据此可判断A、E错误；波长λ＝0.5 μm的光子的频率ν＝cλ＝3×1080.5×10－6Hz＝6×1014Hz>4.5×1014 Hz，可发生光电效应，所以选项B、C正确；若电路中的电流已达到饱和光电流，此时增大电源的电压，电路中的光电流也不再增大，D正确．【答案】BCD4．下列关于微观粒子波粒二象性的认识，正确的是( )A．因实物粒子具有波动性，故其轨迹是波浪线B．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，所以粒子没有确定的轨迹C．由概率波的知识可知，因微观粒子落在哪个位置不能确定，再由不确定性关系知粒子动量将完全确定D．大量光子表现出波动性，此时光子仍具有粒子性E．对于微观粒子来讲，其位置和动量都有一定的不确定性【解析】实物粒子的波动性指实物粒子是概率波，与经典的波不同，选项A错误；微观粒子落点位置不能确定，与经典粒子有确定轨迹不同，选项B正确；单缝衍射中，微观粒子通过狭缝，其位置的不确定量等于缝宽，其动量也有一定的不确定量，选项C错误，E正确；波动性和粒子性是微观粒子的固有特性，无论何时二者都同时存在，选项D正确．【答案】BDE5．用两束频率相同、强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，均能产生光电效应，那么( )A．两束光的光子能量相同B．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同C．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同D．强度大的紫外线照射金属的表面时单位时间内逸出的光电子个数多E．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同【解析】由ε＝hν和E k＝hν－W0知两束光的光子能量相同，照射金属得到的光电子最大初动能相同，故A、C对，E错；由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，强度大的紫外线照射金属表面时单位时间内逸出的光电子个数多，B错，D对．【答案】 ACD6．如图2是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率的关系图像，由图像可知( )图2A ．该金属的逸出功等于EB ．该金属的逸出功等于hν0C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为3ED ．入射光的频率为ν02时，产生的光电子的最大初动能为E 2 E ．入射光的频率为ν02时，将不发生光电效应现象 【解析】 根据光电效应方程有E k ＝hν－W 0，其中W 0＝hν0为金属的逸出功．所以有E k ＝hν－hν0，由此结合图像可知，该金属的逸出功为E ，或者W 0＝hν0，当入射光的频率为2ν0时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E ，故A 、B 正确，C 错误；若入射光的频率为ν02时，小于极限频率，不能发生光电效应，故D 错误，E 正确．【答案】 ABE二、非选择题(本题共5小题，共52分)7．(6分)经150 V 电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，电子到达屏上的位置受________规律支配，无法用确定的________来描述它的位置．【解析】 电子被加速后其德布罗意波波长λ＝h p ＝1×10－10 m ，穿过铝箔时发生衍射，电子的运动不再遵守牛顿运动定律，不可能用“轨迹”来描述电子的运动，只能通过概率波来描述．【答案】 波动 坐标8．(10分)太阳能直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳能转换成电能．如图3所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压.【导学号：】图3(1)标出电源和电流表的正负极；(2)入射光应照在________极上．(3)电流表读数是10 μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个．【解析】 (1)加正向电压，应该是在电子管中电子由B 向A 运动，即电流是由左向右．因此电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负极．(2)光应照在B 极上．(3)设电子个数为n，则I＝ne，所以n＝10×10－61.6×10－19＝6.25×1013(个)．【答案】(1)电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是负极(2)B (3)6.25×10139．(12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道．如图4所示是一个航标灯自动控制电路的示意图．电路中的光电管阴极K涂有可发生光电效应的金属．下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在400～770 nm(1 nm＝10－9 m)．图4各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长(1)光电管阴极K上应涂有金属________；(2)控制电路中的开关S应和________(选填“a”或“b”)接触；(3)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故．如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，这时电路中开关S 应和________(选填“a”或“b”)接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生．【解析】(1)依题意知，可见光的波长范围为400×10－9～770×10－9 m而金属铯的极限波长为λ＝0.660 0×10－6 m＝660×10－9 m，因此，光电管阴极K上应涂金属铯．(2)深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与b接触，船舶依靠航标灯指引航道，所以控制电路中的开关S应和b接触．(3)若将上述控制电路中的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正常工作的，此时衔铁与a接触，所以电路中的开关S应和a接触．【答案】(1)铯(2)b(3)a10．(12分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是λ＝h p，式中p 是运动着的物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m ＝9.1×10－31 kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字．【解析】 (1)由λ＝h p知电子的动量 p ＝h λ＝1.5×10－23 kg·m/s. (2)电子在电场中加速，有eU ＝12mv 2 又12mv 2＝p 22m 解得U ＝mv 22e ＝h 22meλ2≈8×102 V. 【答案】 (1)1.5×10－23kg·m/s (2)U ＝h 22meλ2 8×102 V 11．(12分)如图5所示，相距为d 的两平行金属板A 、B 足够大，板间电压恒为U ，有一波长为λ的细激光束照射到B 板中央，使B 板发生光电效应，已知普朗克常量为h ，金属板B 的逸出功为W 0，电子质量为m ，电荷量为e .求：图5(1)从B 板运动到A 板所需时间最短的光电子，到达A 板时的动能；(2)光电子从B 板运动到A 板时所需的最长时间．【解析】 (1)根据爱因斯坦光电效应方程得E k ＝hν－W 0光子的频率为ν＝c λ所以光电子的最大初动能为E k ＝hc λ－W 0能以最短时间到达A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B 板的电子，设到达A 板的动能为E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k所以E k1＝eU ＋hc λ－W 0.(2)能以最长时间到达A 板的光电子，是离开B 板时的初速度为零或运动方向平行于B 板的光电子．则d ＝12at 2＝Uet 22dm解得t ＝d 2m Ue. 【答案】 (1)eU ＋hcλ－W 0 (2)d 2m Ue。

绝密★启用前教科版高中物理选修3-5 第四章波粒二象性寒假复习题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.下列说法正确的是()A．质子不能够发生衍射现象B．链式反应在任何条件下都能发生C．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，该元素的半衰期将增大【答案】C【解析】高速运动的质子能够发生衍射现象，故A错误；链式反应在满足临界体积与临界质量时，才能发生，故B错误；随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加；另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C正确；放射性元素的半衰期不随环境的变化而变化，故D错误．2.如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成，当用绿光照射光电管的阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是()A．示意图中，a端应是电源的负极B．放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯M磁化，将衔铁N吸住C．若增大绿光的照射强度，光电子最大初动能增大D．改用红光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流【答案】B【解析】电路中要产生电流，则a端接电源的正极，使逸出的光电子在光电管中加速，放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯M磁化，将衔铁N吸住．故A错误，B正确．根据光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，由入射光的频率决定，C错误．绿光照射有光电流产生，能产生光电效应，由于红光的频率小于绿光的频率，则红光照射可能不会产生光电效应，不会有光电流产生，D错误．3.红光和紫光相比()A．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小D．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小【答案】B【解析】此题只需比较红光和紫光的区别就行了，红光与紫光相比，红光波长较长、频率较低、光子能量较低、在同种介质中传播速度较快，正确答案为B.4.法国物理学家德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长λ＝，人们把这种波称为物质波，也叫德布罗意波．如果有两个电子的速度分别为v1和v2，且v1＝2v2.则这两个电子对应的德布罗意波的波长关系为()A．λ1∶λ2＝1∶2B．λ1∶λ2＝4∶1C．λ1∶λ2＝2∶1D．λ1∶λ2＝1∶4【答案】A【解析】两个电子的速度之比v1∶v2＝2∶1，则两个电子的动量之比p1∶p2＝2∶1.所以两个电子的德布罗意波长之比λ1∶λ2＝1∶2.5.质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大为2v，则描述该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)()A．保持不变B．变为原来波长的两倍C．变为原来波长的一半D．变为原来波长的四倍【答案】C【解析】质量为m的粒子运动速度为v，其动量p＝mv，所以对应的物质波的波长为λ＝，现将粒子的速度增大为2v，则描述该粒子的物质波的波长将变为原来波长的一半．6.下列说法中错误的是()A．物质波也叫德布罗意波B．德布罗意波也是概率波C．光波是一种概率波D．光波也是德布罗意波【答案】D【解析】物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配，故A、B正确．光波具有波粒二象性，波动性表明光波是一种概率波，故C正确．由于光子的特殊性，其静止质量为零，所以光波不是德布罗意波，故D错误．7.如图为研究光电效应的装置．一光电管的阴极用极限频率ν0＝6×1014Hz的钠制成，用频率ν＝9.2×1014Hz的紫外线照射阴极，同时在光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.7 V，已知普朗克恒量h＝6.63×10－34J·s，电子电量e＝1.6×10－19【C】则光电子到达阳极A极时的最大动能为()A． 2.6 eVB． 3.8 eVC． 4.0 eVD． 4.8 eV【答案】C【解析】电子从阴极射出时的最大初动能E km＝hν－hν0＝6.63×10－34×(9.2×1014Hz－6×1014Hz)＝2.12×10－19J根据动能定理得，电子到达A时的最大动能E kA＝E km＋eU＝2.12×10－19＋2.7×1.6×10－19≈6.4×10－19J ＝4.0 eV，故C正确，A、B、D错误．8.下列说法中正确的是()A．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象B．只要增大入射光强度，就一定能发生光电效应C．如果能发生光电效应，只增大入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目不变D．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方【答案】D【解析】概率波是物质波，传播不需要介质，而机械波传播需要介质，故概率波和机械波的本质是不一样的，但是都能发生干涉和衍射现象，A错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与光的强度无关，B错误；如果能发生光电效应，只增大入射光强度，则光子的密集程度增加，故单位时间内逸出的光电子数目增加，C错误；光波是概率波，故光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方，D正确．9.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时()A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电D．若仅减弱照射光的强度，则可能不再有光电子飞出【答案】B【解析】每个电子吸收一个光子，只有当入射光的能量足够大时，才会有电子飞出，A错误；锌板在弧光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，指针也带正电，B正确，C错误；是否有光电子飞出，与照射光的强度无关，D错误．10.如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最大的是()A．电子B．中子C．质子D．α粒子【答案】A【解析】德布罗意波长为λ＝又p＝mv解得：λ＝速度大小相同，电子的质量m最小，则电子的德布罗意波长最大．二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)说明光具有粒子性的现象是()A．光电效应B．光的干涉C．光的衍射D．康普顿效应【答案】AD【解析】光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性；光的干涉和光的衍射说明光具有波动性．12.(多选)下列对于光子的认识，正确的是()A．“光子说”中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”B．“光子说”中的光子就是光电效应的光电子C．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D．光子的能量跟光的频率成正比【答案】CD【解析】根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒，A错误，C正确；光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故光子不是光电效应的光电子，B错误；由E＝hν知，光子能量E与其频率ν成正比，D正确．13.（多选）电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是()A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的D．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置【答案】CD【解析】微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C、D正确．14.(多选)下列说法正确的是()A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的C．任何金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率大于这个频率，才能产生光电效应D．入射光的强度增大，从金属表面逸出的光电子的最大初动能也会增大【答案】AC【解析】卢瑟福通过α粒子散射实验否定了汤姆孙的枣糕模型，建立了原子核式结构模型，故A 正确；β衰变中产生的β射线实际上是原子核中的中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，故B错误；任何金属都存在一个“极限频率”，当入射光的频率大于金属的极限频率，才能发生光电效应，故C正确；发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，故D错误．分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.照相底片上的感光物质中的AgBr分子在光照射下能分解，经冲洗后就被记录下来(这种现象称为“光化效应”，与光电效应类似，只有入射光光子的能量大于某一数值，才能发生)．已知分解一个AgBr分子所需的最小能量约为1.0×10－19J，试探究分析这种照相底片感光的截止波长．(即它能记录的光的最大波长值)【答案】2.0×10－6m【解析】ɛ＝hν，而c＝νλ故λ＝h≈2.0×10－6m.16.激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为 1.0×1010W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10－11s，波长为793.4 nm.问每列光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s)【答案】3×10－3m 4×1017个【解析】光脉冲的长度是光在一个脉冲时间内传播的距离，设为l.则l＝cΔt＝3×108×1.0×10－11m＝3×10－3m.根据W＝PΔt可知每列光脉冲能量W＝PΔt＝1.0×1010×1.0×10－11J＝0.1 J.而每个光子能量E＝h＝6.63×10－34×J≈2.507×10－19J.故每个光脉冲含有光子数n＝＝个≈4×1017个．17.地球绕太阳的运动可看作是轨道半径为R的匀速圆周运动，太阳源源不断地向四周辐射能量，太阳光的总辐射功率为PS，太阳光在穿过太空及地球大气层到达地面的过程中，大约有30%的能量损耗．到达地面的太阳光由各种频率的光子组成，每个光子不仅具有能量，还具有动量，其能量与动量的比值为c，c为真空中的光速．(在计算时可认为每个光子的频率均相同)(1)求射到地面的太阳光在垂直于太阳光方向的单位面积上的辐射功率Pe；(2)辐射到物体表面的光子被物体吸收或反射时都会对物体产生压强，光子对被照射物体单位面积上所施加的压力叫做光压，假设辐射到地面的太阳光被地面全部吸收，求太阳光对地面的光压I；(3)试证明：地球表面受到的太阳光辐射压力，和地球绕太阳做圆周运动的轨道半径R的平方成反比(PS可认为不变)．【答案】(1)(2)(3)Fe＝r2，式中PS、r、c均为常量，可见地球所受的光辐射压力和地球到太阳的距离R的平方成反比．【解析】(1)太阳向各个方向均匀辐射，则有：Pe＝＝①(2)在地面上取一个很小的截面积S，设在很短的时间间隔t内，有N个光子垂直射入此面积，产生的光压力为F，根据动量定理有：－Ft＝0－Np②根据光压的定义有：I＝③根据光子能量E和动量p的大小关系为：p＝④在地球轨道处、垂直于太阳光方向的单位面积上的太阳辐射功率为：Pe＝⑤联立解得：I＝⑥(3)设地球半径为r，则地球受到的光辐射压力为：＝Iπr2⑦Fe联立⑥⑦解得：Fe＝πr2＝r2式中PS、r、c均为常量，可见地球所受的光辐射压力和地球到太阳的距离R的平方成反比18.质量为m＝6.64×10－27kg的α粒子通过宽度为a＝0.1 mm的狭缝后，其速度的不确定量约为多少？若其速度v＝3×107m/s，它能否看成经典粒子？【答案】8×10－5m/s能【解析】α粒子位置不确定量Δx＝a，由不确定关系ΔxΔp≥及Δp＝mΔv，得Δv≥≈8×10－5m/s，因为v≥Δv，所以能看成经典粒子处理．。

2023-2024学年教科版高中物理单元测试学校：__________ 班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息;2．请将答案正确填写在答题卡上;一、选择题（本大题共计11小题，每题3分，共计33分）1.在探究光电效应现象时，某小组的同学使用频率为u 的单色光照射某金属时，逸出的光电子最大初动能为E_ k，已知普朗克常量用h表示，则（）A. 用频率为dfracnu2的单色光照射该金属时有可能发生光电效应B. 用频率为2nu的单色光照射该金属时逸出的光电子最大初动能等于2E_\ kC. 该金属的逸出功为hnuD. 若增加该光的强度，则逸出的光电子最大初动能增大【答案】A【解析】解：用频率为u的光照射能逸出光电子，则W_0\lt hu，但不知道W_0与\dfrac12hu之间的关系，则\dfracu2的单色光照射该金属时有可能发生光电效应，故 A正确， C错误．根据E_ k=hu-W_0知，用频率为2u的单色光照射该金属时逸出的光电子最大初动能不等于2E_ k，故 B错误．最大初动能只能与光照频率有关，与光照强度无关，故 D错误．故选 A．2.光子有能量，也有动量p= \dfrach\lambda ，它也遵守有关动量的规律．如图所示，真空中有一“\infty ”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形白纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形黑纸片．当用两束相同的平行白光分别垂直照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况（俯视）的下列说法中正确的是（）A. 顺时针方向转动B. 逆时针方向转动C. 不会转动D. 都有可能【答案】A【解析】解：白纸反射各种色光，故用平行白光垂直照射白纸片时光子会被反弹回去，而黑纸面会吸收各种色光，即光子与黑纸片碰撞后具有相同的速度方向，结合动量守恒知光子与白纸片碰撞后，白纸片会获得较大速度，故此装置会顺时针方向转动；故选：A．3.下列说法正确的是（）A. 光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象B. 根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子电势能减小，核外电子运动速度增大C. 卢瑟福通过对alpha 粒子散射实验的研究，揭示了原子核的结构D. 若原子核A能自发地进行beta 衰变，则衰变后生产的新元素原子核比原子核A多一个中子而少一个质子，核子总数是不变的【答案】B【解析】解： A ．光电效应是原子核外电子吸收光子能量逃逸原子的束缚的现象，故A错误；B．波尔理论中原子向低能级跃迁，电势能减小，轨道半径减小，电子运动速度增大，故B正确；C ．利用\alpha 粒子的散射可以估算原子核的大小，但\alpha 粒子没有进入原子核，不能得到原子核的有关信息，故C错误；D．原子核自发进行\beta 衰变时，原子核多一个质子而少一个中子，故D错误．故选： B．4.如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n= 3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法不正确的是（）A. 这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n= 3能级跃迁到n= 2能级所发出的光波长最长B. 这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大C. 能发生光电效应的光有两种D. 金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60, eV【答案】B【解析】解：A、这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论\triangle E= E_m-E_n( m \gt n)得知，从n= 3跃迁到n= 1所发出的光能量最大，由E= h\gamma =h\dfracc\lambda 得知，频率最高，波长最短，而从n= 3跃迁到n= 2所发出的光能量最小，发出的光波长最长．故A正确；B、氢原子辐射光子的过程中，能量减小，轨道半径减小，根据\dfracke^2r^2=\dfracmv^2r知，电子动能增大，则电势能减小．故B不正确；C 、根据玻尔理论可知，只有从n= 3跃迁到n= 1，以及从n= 2跃迁到n= 1辐射的光子能量大于逸出功，所以能发生光电效应的光有两种．故C正确．D、从n= 3跃迁到n= 1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.6-1.51eV= 12.09eV，根据光电效应方程得，E_km= hv-W_0= 12.09-2.49eV= 9.60eV．故D正确．本题选择不正确的，故选：B5.关于对黑体的认识，下列说法正确的是（）A. 黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D. 如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体【答案】C【解析】 A 、能100\% 地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故A错误；BC、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射电磁波的强度的极大值向波长较短的方向移动，故B错误，C正确；D、射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体，故D错误。

2018-2019学年高中物理第四章波粒二象性单元质量评估教科版选修3-5 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018-2019学年高中物理第四章波粒二象性单元质量评估教科版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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第四章波粒二象性单元质量评估(四）（90分钟100分)一、选择题（本大题共12小题,1～8单选，9～12多选，每小题4分，共48分）1.物理学的发展和物理学家的努力是分不开的，下列关于各个物理学家的贡献表述正确的是（）A.牛顿在理论上预言了电磁波存在B.爱因斯坦首次提出了物质波假设C.普朗克首次提出了“量子”的概念D.德布罗意提出了波粒二象性,解释了光的性质【解析】选C.麦克斯韦在理论上预言了电磁波的存在，A错;德布罗意首次提出了物质波假设，B错;普朗克首次提出了“量子”的概念,C正确;爱因斯坦提出了波粒二象性，解释了光的性质,D 错。

2.普朗克量子假说是为解释( ）A.光电效应实验规律而提出的B.X射线散射的实验规律而提出的C。

黑体辐射的实验规律而提出的D.以上说法都不对【解析】选C。

根据量子化知识，普朗克量子假说是为解释黑体辐射的实验规律而提出的，故选项C正确。

3.所谓“黑体”是指这样的一种物体（)A。

不能反射任何可见光的物体B。

不能发射任何电磁辐射的物体C.能够吸收外来的任何电磁辐射的物体D。

颜色是纯黑的物体【解析】选C.黑体是指能够吸收外来的任何电磁辐射的物体,与物体的颜色和自身是否发射电磁辐射无关，故选项C正确。

2018学年高中物理第四章波粒二象性粒子的波动性、不确定关系习题教科版选修3-5编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018学年高中物理第四章波粒二象性粒子的波动性、不确定关系习题教科版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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粒子的波动性、不确定关系一、选择题1．对于光的波粒二象性的说法中，正确的是（）．A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波是同样一种波C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子的能量E=hν中，频率ν仍表示的是波的特性2．关于光的波粒二象性，下列说法正确的是（）．A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体B．光是波，与橡皮绳上的波相似C．光的波动性是大量光子运动规律的表现，在干涉条纹中,那些光强度大的地方，光子到达的概率大D．在宏观世界中波动性和粒子性是对立的，在微观世界是可以统一的3．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95％以上．假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子（ )．A．一定落在中央亮纹处 B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处 D．落在中央亮纹处的可能性最大4．光子有能量，也有动量，动量p=h／λ，它也遵循有关动量的规律．如图所示，真空中,有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO＇在水平面内灵活地转动,其中左边是圆形黑纸片（吸收光子），右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子）．当用平行白光垂直照射这两个圆面时,关于装置开始转动情况（俯视）的下列说法中正确的是( ）．A．顺时针方向转动 B．逆时针方向转动 C．都有可能 D．不会转动—5．频率为ν的光子，具有的能量为如，动量为hν／c，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光的散射．散射后的光子（）．A．改变原来的运动方向，但频率保持不变B．光子将从电子处获得能量，因而频率将增大C．散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反D．由于电子受到碰撞时会吸收光子的一部分能量，散射后的光子频率低于入射光的频率6．下列哪组现象能说明光具有波粒二象性（ )．A．光的色散和光的干涉 B．光的干涉和光的衍射C．光的反射和光电效应 D．泊松亮斑和光电效应7．关于电子的运动规律，以下说法正确的是( ）．A．电子如果不表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其规律遵循牛顿定律B．电子如果不表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动,其规律遵循波动规律C．电子如果表现波动性,则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律 D．电子如果表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其规律遵循牛顿定律8．A、B是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,A的质量等于B的质量,A的轨道半径大于B 的轨道半径，设A、B的德布罗意波长分别为λA和λB，则下列判断正确的是（）．A．λA＝λB B．λA＞λBC．λA＜λB D．条件不足，无法比较λA和λB的大小9．电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm,如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同速度的情况下，质子显微镜的最高分辨率将（）．A．小于0.2 nm B．大于0。

章末检测(第十七章)(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(1～7题为单项选择题，8～12题为多项选择题，每小题5分，共60分)1．关于热辐射，下列说法中正确的是( )A ．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关B ．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的C ．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值D ．温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动2．下列说法正确的是( )A ．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程B ．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量C ．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性D ．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长3．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于( )A ．等效替代B ．控制变量C ．科学假说D ．数学归纳4．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是( )A ．光电效应现象揭示了光的波动性B ．热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等5．现有a 、b 、c 三束单色光，其波长关系为λa ∶λb ∶λc ＝1∶2∶3.当用a 光束照射某金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大初动能为E k ，若改用b 光束照射该金属板，飞出的光电子最大初动能为13E k ，当改用c 光束照射该金属板时( ) A ．能发生光电效应，飞出的光电子最大初动能为16E k B ．能发生光电效应，飞出的光电子最大初动能为19E k C ．能发生光电效应，飞出的光电子最大初动能为112E k D ．由于c 光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应6．如图1甲所示，合上开关，用光子能量为2.5eV 的一束光照射阴极K ，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为()图1A．1.5eV0.6eV B．1.7eV 1.9eVC．1.9eV 2.6eV D．3.1eV 4.5eV7．已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能E k跟入射光的频率ν的关系图象如图2中的直线1所示．某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为E1.若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为E2，E2<E1，关于这种金属的最大初动能E k跟入射光的频率ν的关系图象应是图中的()图2A．aB．bC．cD．上述三条图线都不正确8．下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是()A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性9．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是()A．遏止电压B．饱和光电流C．光电子的最大初动能D．逸出功10．有关经典物理学中的粒子，下列说法正确的是()A．有一定的大小，但没有一定的质量B．有一定的质量，但没有一定的大小C．既有一定的大小，又有一定的质量D．有的粒子还有一定量的电荷11．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果下列认识正确的是()A．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点B．单个光子的运动表现出波动性C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出波动性12．如图3所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接．用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转．下列说法正确的是()图3A．a光的频率一定大于b光的频率B．用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应C．电源正极可能与c接线柱连接D．若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d→G→f二、填空题(本题共2个小题，共10分)13．(4分)1924年，法国物理学家德布罗意提出，任何一个运动着的物体都有一种波与它对应.1927年，两位美国物理学家在实验中得到了电子束通过铝箔时的衍射图案，如图4所示．图中，“亮圆”表示电子落在其上的______大，“暗圆”表示电子落在其上的______小．图414．(6分)如图5所示的实验电路，当用黄光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转．若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为U .若此时增加黄光照射的强度，则毫安表________(选填“有”或“无”)示数．若改用蓝光照射光电管中的金属涂层，则毫安表________(选填“有”或“无”)示数．图5三、计算题(本题共3个小题，共30分)15．(10分)铝的逸出功是4.2eV ，现用波长200nm 的光照射铝的表面．求：(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的截止频率．16．(10分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是λ＝h p，式中p 是运动着的物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求： (1)电子的动量的大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，加速电压的计算结果取一位有效数字．17．(10分)如图6甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与AK之间电势差U AK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s.结合图象，求：(结果均保留两位有效数字)图6(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能．(2)该阴极材料的极限波长．[答案]精析1．C [一般物体的热辐射强度除与温度有关之外，还与材料、表面状况有关，A 错误；黑体可以辐射可见光，不一定是黑的，B 错误；由黑体辐射的实验规律知，C 正确，D 错误．]2．A3．C [为了解释光电效应的实验规律，由于当时没有现成的理论，爱因斯坦就提出了“光子说”来解释光电效应的规律，并取得成功．从科学研究的方法来说，这属于科学假说．C 正确，A 、B 、D 错误．]4．B [光电效应现象揭示了光的粒子性，A 错误；热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，B 正确；普朗克借助于能量子假说，解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，C 错误；根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个质子的德布罗意波长相等，则动量p 也相等，动能则不相等，D 错误．]5．B [对a 、b 、c 三束光由光电效应方程有：hc λa －W 0＝E k ，hc 2λa －W 0＝13E k ，由以上两式得hc λa＝43E k ，W 0＝13E k .当改用c 光束照射该金属板时hc 3λa －W 0＝49E k －13E k ＝19E k ，故B 正确．] 6．C [用光子能量hν＝2.5eV 的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.60V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理－eU ＝0－12m v 2m知，最大初动能E k ＝eU ＝0.6eV ，由光电效应方程W 0＝hν－E k ＝1.9eV ，对题图乙当电压表读数为2V 时，电子到达阳极的最大动能为E k ′＝E k ＋eU ′＝0.6eV ＋2eV ＝2.6eV.故C 正确．]7．A [根据光电效应方程知，E k －ν为一次函数，普朗克常量h 是斜率，h 是确定的值，虽然两金属的逸出功不同，但两个E k －ν图象的斜率相同，两个直线平行，同时再利用E k ＝h ν－W 0，结合图象E 2<E 1，h ν相同，所以W 1<W 2，即直线在纵轴上的截距W 2大，故选项A 正确．]8．CD [干涉和衍射是波特有的现象，由于X 射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X 射线散射中有波长变大的成分，并不能证实物质波理论的正确性，即A 、B 不能说明粒子的波动性．]9．ACD [同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程E k ＝hν－W 0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一束光照射，光中的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的．]10．CD [根据经典物理学关于粒子的理论定义得C 、D 正确．]11．CD [光是一种概率波，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但概率最大的是中央亮纹处，可达95%以上，还可能落到暗纹处，不过落在暗纹处的概率最小(注意暗纹处并非无光子到达)．故C 、D 选项正确．]12．ACD [由于电源的接法不知道，所以有两种情况：(1)c 接负极，d 接正极：单色光a 频率大于金属的极限频率，b 光的频率小于金属的极限频率，所以a 光的频率一定大于b 光的频率．(2)c 接正极，d 接负极：a 、b 两光都能发生光电效应，a 光产生的光电子能到达负极而b 光产生的光电子不能到达负极，a 光产生的光电子的最大初动能大，所以a 光的频率一定大于b 光的频率．故A 、C 正确，B 错误；电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由d →G →f .故D 正确．]13．概率 概率14．无 有[解析] 光电效应的原理是当有频率足够大的光照射到金属表面时，将会使金属中的电子获得足够能量而从表面逸出，逸出的光电子向另一极板定向移动而形成电流．当增加黄光照射的强度时，不能增加光电子的最大初动能，故毫安表无示数．当改用蓝光照射时，光电子的最大初动能增大，光电子能到达A 极，形成电流．15．(1)2.02eV (2)2.02V (3)1.01×1015Hz[解析] (1)由爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0可得：E k ＝h c λ－W 0＝(6.63×10－34×3×1082×10－7－4.2×1.6×10－19)J ＝3.225×10－19J ≈2.02eV .(2)由eU c ＝E k 得遏止电压U c ＝E k e＝2.02V . (3)由W 0＝hν0得极限频率ν0＝W 0h ＝4.2×1.6×10－196.63×10－34Hz ≈1.01×1015Hz.16．(1)1.5×10－23kg·m/s(2)U ＝h 22meλ28×102V [解析] (1)λ＝h p ，电子的动量p ＝h λ＝6.63×10－344.4×10－11kg·m /s ≈1.5×10－23kg·m/s. (2)电子在电场中加速，有eU ＝12m v 2 U ＝m v 22e ＝h 22meλ2≈8×102V . 17．(1)4.0×1012个 9.6×10－20J (2)6.6×10－7m [解析] (1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A ，阴极每秒钟发射的光电子的个数n ＝I m e ＝0.64×10－61.6×10－19个＝4.0×1012(个) 光电子的最大初动能为：E km ＝eU 0＝1.6×10－19C ×0.6V ＝9.6×10－20J.(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程E km ＝h c λ－h c λ0代入数据得λ0≈6.6×10－7m.。