【优质试卷】2019-2020高中物理 第二章 波粒二象性章末质量评估 粤教版选修3-5

本章测评（满分:100分时间：90分钟）第Ⅰ卷(选择题共48分）一、选择题（共有12个小题，每个小题4分，共48分．每个小题至少有一个选项正确,选对得4分，选不全得2分,选错或不选得0分)1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2下列说法正确的是( )A．光波是一种概率波B．光波是一种电磁波C．单色光从光密介质进入光疏介质时,光子的能量改变D．单色光从光密介质进入光疏介质时,光的波长不变3在图2－1 所示的光电管的实验中,发现用一定频率的A单色光照射光电管时,电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应．那么( ）图2－1A．A光的频率大于B光的频率B．B光的频率大于A光的频率C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a 4如图2－2 所示,一个粒子源产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光,那么在荧光屏上将看到（）图2－2A．只有两条亮纹B．有许多条明、暗相间的条纹C．没有亮纹D．只有一条亮纹5人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时,只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔,眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（)A．2。

3×10－18 W B．3.8×10－19 WC．7.0×10－48 W D．1。

2×10－48 W6下列实际的例子中，应用的物理原理表明光具有波动性的是( ）A．在磨制各种镜面或其他光学平面时应用干涉法检查平面的平整程度B．拍摄水面下的物体时，在照相机镜头前装一片偏振滤光片，可以使景象清晰C．一窄束白光通过三棱镜色散得到彩色的光带D．利用光照射到光电管上产生光电流，进行自动控制7关于电磁波和机械波，下列说法正确的是( )A．电磁波和机械波的传播都需要借助于介质B．电磁波在任何介质中传播的速度都相同，而机械波的波速大小与介质密切相关C．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象D．机械波能产生多普勒效应，而电磁波不能产生多普勒效应8分别用波长为λ和错误!λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2。

粤教版高中物理选修3-5 第二章波粒二象性单元检测一、单选题1.下列五幅图的有关说法中正确的是（）① ②③ ④⑤A. 若两球质量相等，碰后的速度一定为vB. 射线甲是α粒子流，具有很强的穿透能力C. 在光的颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越小D. 链式反应属于重核的聚变E. 中央亮条的宽度代表粒子动量的不确定范围2.对于光电效应的研究结果，下列叙述中的是（）A. 光电子的发射几乎是瞬时的B. 入射光的频率必须大于极限频率时才能产生光电效应C. 发生光电效应时，单位时间里照射到金属表面的光子数目越多，则单位时间内从金属表面逸出的光电子数会越多D. 发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子的速度大小均相等3.如图为一光电管电路，滑动变阻器滑动触头P位于AB上某点，用光照射光电管阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有（）A. 加大照射光强度B. 换用波长短的光照射C. 将P向B滑动D. 将电源正负极对调4.下列说法正确的是（）A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B. 天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构C. 一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D. 大量的氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射两种不同频率的光5.下列说法正确的是（）A. 光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性B. 微观粒子的动量和位置的不确定量同时变大，同时变小C. 爱因斯坦在对黑体辐射的研究中提出了能量子的观点D. 康普顿在研究石墨对X射线的散射中发现光具有波动性6.下表给出了一些金属材料的逸出功．现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种？（普朗克常量h=6.6×10﹣34J•s，光速c=3.0×108m/s）（）A. 2种B. 3种C. 4种D. 5种7.用某种频率的光照射锌板，使其发射出光电子．为了增大光电子的最大初动能，下列措施可行的是（）A. 增大入射光的强度B. 增加入射光的照射时间C. 换用频率更高的入射光照射锌板D. 换用波长更长的入射光照射锌板8.下列表述正确的是（）A. 天然放射现象说明原子具有核式结构B. β衰变的实质是原子核内某个中子转化成了质子和电子C. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，改用波长更长的其他光来照射该金属就可能发生光电效应D. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径更大的轨道时，电子的动能增大，电势能增大，总能量增大9.下列说法中正确的是（）A. 光电效应说明光具有波动性B. 光纤通信利用了光的折射现象C. 泊松亮斑说明了光沿直线传播D. 光的干涉和衍射现象说明光具有波动性10.下列关于近代物理知识说法，你认为正确的是（）A. 汤姆生发现了电子，表明原子核有复杂结构B. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长D. 按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量减小11.如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，此时滑片P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则（）A. 若将滑动触头P向B端移动时，电流表读数有可能不变B. 若将滑动触头P向A端移动时，电流表读数一定增大C. 若用红外线照射阴极K时，电流表中一定没有电流通过D. 若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数不变12.如图所示，下列说法正确的是（）A. 由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光子波长最长B. 由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子频率最小C. 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D. 用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应13.关于光的波粒二象性，错误的说法是( )A. 光的频率愈高，光子的能量愈大，粒子性愈显著B. 光的波长愈长，光子的能量愈小，波动性愈明显C. 频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D. 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性二、多选题14.如图是某金属在光的照射下，光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象，由图象可知（）A. 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2ED. 该图线的斜率表示普朗克常量15.关于近代物理，下列说法正确的是（）A. 用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率B. 核聚变反应方程H+ H→ He+ n中，n表示质子C. α射线是高速运动的氦原子D. 由玻尔的原子模型可推知，处于激发态的氢原子，量子数越大，核外电子动能越小16.如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是（）A. 用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应B. 一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C. 一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD. 用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E. 用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离17.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为v0，则下列说法正确的是（）A. 当用频率为v＜v0的单色光照射该金属时，只要照射时间足够长，就能产生光电子B. 当用频率为2v0的单色光照射该金属时，所产生光电子的最大初动能为hv0C. 当照射光的频率v＞v0时，虽然v增大，但逸出功不变D. 当照射光的频率v＞v0时，如果v增大一倍，光电子的最大初动能也增大一倍三、填空题18.宏观物体的物质波波长非常小，极不易观察到它的________.19.在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为ν0．现用频率为2ν0的光照射在阴极上，已知普朗克常量为h，则光电子的最大初动能为________；若此时电路中的电流为I，则单位时间内到达阳极的电子数为________（电子的电荷量用e表示）；若增大照射光的强度，则电路中的光电流将________（填“增大”“减小”或“不变”）．20.如图1所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图2所示．则光电子的最大初动能为________J ，金属的逸出功为________J ．四、解答题21.真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如图所示，光照前两板都不带电，以光照射A板，则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。

第二章 波粒二象性章末总结一、量子论、光子说、光子能量的计算 1．量子论德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量ε＝h ν. 2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，也是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即ε＝h ν，其中h 为普朗克常量，h ＝6.63×10－34J·s.3．光的频率与波长的关系：ν＝cλ.例1 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 ＝c Δt ＝3×108×1.0×10－11m ＝3×10－3m.根据W ＝P Δt 可知每列光脉冲能量W ＝P Δt ＝1.0×1010×1.0×10－11 J ＝0.1 J.而每个光子能量E ＝h cλ＝6.63×10－34×3×108793.4×10－9 J ≈2.507×10－19J.故每个光脉冲含有光子数n ＝W E ＝0.12.507×10－19个≈4×1017个． 二、光电效应的规律和光电效应方程 1．光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率，才能发生光电效应．低于极限频率时，无论光照强度多强，都不会发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大． (3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.(4)当入射光的频率高于极限频率时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比． 2．爱因斯坦光电效应方程12mv max 2＝h ν－W 0W 0表示金属的逸出功，ν0表示金属的极限频率，则W 0＝h ν0.例2 如图1甲所示为研究光电效应的电路图．图1(1)对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转．将滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能________(选填“减小”、“增大”)．如果改用频率略低的紫光照射，电流表______(选填“一定”“可能”或“一定没”)有示数．(2)当用光子能量为5 eV 的光照射到光电管上时，测得电流表上的示数随电压变化的图象如图乙所示．则光电子的最大初动能为________ J ，金属的逸出功为______ J. 答案 (1)减小 可能 (2)3.2×10－194.8×10－19解析 (1)AK 间所加的电压为正向电压，光电子在光电管中加速，滑动变阻器滑片向右移动的过程中，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若光电流没达到饱和电流，则电流表示数增大，所以滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能减小，紫光照射不一定能发生光电效应，所以电流表可能有示数．(2)由题图乙可知，当该装置所加的电压为－2 V 的反向电压时，电流表示数为0，得光电子的最大初动能为2 eV ，根据光电效应方程12mv max 2＝h ν－W 0得W 0＝3 eV ＝4.8×10－19J.针对训练 关于光电效应，以下说法正确的是( ) A ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B ．光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强C ．能否产生光电效应现象，取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功D ．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属一定不发生光电效应 答案 C解析 由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是成正比关系，A 错．光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大初动能无关，B 错．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属也可能发生光电效应，能发生光电效应的条件是入射光光子的能量要大于金属的逸出功，D 错，C 对．三、用图象表示光电效应的规律 1．E k －ν图象根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0，光电子的最大初动能E k 是入射光频率ν的一次函数，图象如图2所示．其横轴截距为金属的极限频率ν0，纵轴截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量h .图22．I －U 图象光电流强度I 随光电管两极间电压U 的变化图象如图3所示，图中I m 为饱和光电流，U 0为遏止电压．利用12m e v m 2＝eU 0可得光电子的最大初动能．图33．U 0－ν图象遏止电压与入射光频率ν的关系图象如图4所示：图中的横轴截距ν0为截止频率．而遏止电压U 0随入射光频率的增大而增大．图4例3 用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k －ν图线．已知钨的逸出功是2.84 eV ，锌的逸出功为3.34 eV ，若将二者的图线画在同一个E k －ν坐标系中，则正确的图是( )答案 A解析 根据光电效应方程E k ＝h ν－W 0可知，E k －ν图象的斜率为普朗克常量h ，因此图中两线应平行，故C 、D 错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率，由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率较高，所以A 正确，B 错误．四、波粒二象性的理解 1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为．(2)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著．2．实物粒子(如：电子、质子等)都有一种波与之对应(物质波的波长λ＝h p，频率ν＝εh)．3．物质波与光波一样都属于概率波．概率波的实质：是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的． 例4 (多选)关于光的波粒二象性，正确的说法是( ) A ．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著 B ．光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著C ．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D ．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性 答案 ABD解析 光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性越明显，反之波动性越明显，个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性，故选项A 、B 、D 正确.1．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18J，已知可见光的平均波长约为0.6 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则进入人眼的能量子数至少为( )A．1个 B．3个 C．30个 D．300个答案 B解析可见光的平均频率ν＝cλ，能量子的平均能量为ε＝hν，引起视觉效应时E＝nε，联立可得n≈3，B正确．2．(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属( )A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．频率超过极限频率的入射光，光照强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．频率超过极限频率的入射光，频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大答案AD解析根据光电效应规律可知A正确，B错误．根据光电效应方程知，频率ν越高，光电子的最大初动能就越大，C错误，D正确．3．(多选)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是( )A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C．质量为10－3 kg、速度为10－2 m/s的小球，其德布罗意波长约为10－28 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同答案BD解析光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B正确；由于小球的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，D正确．4．已知金属铯的极限波长为0.66 μm，用0.50 μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳？铯金属的逸出功为多少焦耳？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)答案9.6×10－20 J 3×10－19 J解析金属铯发生光电效应的极限频率ν0＝cλ0.金属铯的逸出功W＝hν0＝hcλ0＝6.63×10－34×3×1080.66×10－6J≈3×10－19 J. 由光电效应方程1 2mv2max＝hν－W0＝hcλ－hcλ0＝hc(1λ－1λ0)＝6.63×10－34×3×108×(10.50×10－6－10.66×10－6)J≈9.6×10－20 J.。

第二章波粒二象性单元测试（粤教版选修3-5）说明：本试卷分为第Ⅰ、Ⅱ卷两部分，请将第Ⅰ卷选择题的答案填入题后括号内，第Ⅱ卷可在各题后直接作答.共100分，考试时间90分钟.第Ⅰ卷（选择题共40分）一、本题共10小题，每小题4分，共40分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1.入射光照射到金属表面上发生了光电效应,若入射光的强度减弱,但频率保持不变,那么以下说法正确的是( )A.从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔明显增加B.逸出的光电子的最大初动能减少C.单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目减少D.有可能不再产生光电效应解析：本题考查光电效应的基本规律.由光电效应的基本规律知,光的频率不变,逸出的光电子的最大初动能不变;入射光的强度减弱,单位时间内照射到金属上的光子数减少,因而单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目减少;只要入射光的频率大于金属的极限频率,就能产生光电效应,并且是瞬时的,不会因入射光的强度减弱而延长时间.ABD错,C对.答案C2.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不属于( )A.等效代替B.控制变量C.科学假说D.数学归纳解析：本题考查科学研究方法.爱因斯坦由光电效应的实验规律提出光子说,属于科学假说.光子说圆满地解释了光电效应的实验规律,后来的康普顿效应又无可辩驳地证明了光是一种粒子,光子说得到了验证,由假说上升为一种正确理论.答案ABD3.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中 ( )A.原子要吸收光子，电子的动能增加，原子的电势能增加B.原子要放出光子，电子的动能减少，原子的电势能减少C.原子要吸收光子，电子的动能增加，原子的电势能减少D.原子要吸收光子，电子的动能减少，原子的电势能增加解析：本题考查氢原子玻尔理论.电子从离核较近轨道跃迁到较远轨道，能量增加.由能量守恒知，原子要吸收光子，该过程中电子要克服库仑力做功，动能减少，原子的电势能增加.故正确选项为D.答案D4.氢原子从第4能级跃迁到第2能级发出蓝光,那么氢原子从第5能级跃迁到第2能级可能发出( )A.绿光B.红光C.黄光D.紫光解析：本题考查玻尔理论.由于E 5-E 2＞E 4-E 2,所以该光子的能量比蓝光光子的能量大,放出的可能是紫光，D 正确.答案D5.某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P ，c 表示光速，h 为普朗克常量.则激光器每秒发射的光子数为( )A.hc Pλ B.chP λ C.hcP λD.λPhc解析：本题考查光子论及能量守恒.由P ·1=nhλc 得n=hcP λ 故正确选项为A. 答案A6.一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光，分别照射到相同的金属板a 、b 、c 上，如图所示.已知金属板b 有光电子放出，则可知 ( )A.板a 一定不放出光电子B.板a 不一定放出光电子C.板c 一定不放出光电子D.板c 一定放出光电子解析：介质对不同频率的色光折射率不同，频率越高折射率越大，通过三棱镜后偏折得越厉害.由题图可知，经玻璃三棱镜分别射向金属板a 、b 、c 的三束光，频率依次升高.a 、b 、c 是相同的金属板，发生光电效应的极限频率是相同的，b 板有光电子放出时，说明金属的极限频率低于射向b 板的光的频率，但不能确定其值是否也低于射向a 板的光的频率，故c 板一定有光电子放出，a 板不一定有光电子放出.故正确选项为B 、D.答案BD7.氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子.已知基态的氦离子能量为E 1=-54.4 eV ，氦离子能级的示意图如图所示.在具有下列能量的光子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（ ）A.40.8 eVB.43.2 eVC.51.0 eVD.54.4 eV解析：本题考查玻尔理论.（1）由玻尔理论知，基态的氦离子要实现跃迁，入射光子的能量应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差.（2）氦离子在图示的各激发态与基态的能量差：ΔE1=E∞-E1=0-(-54.4 eV)=54.4 eVΔE2=E4-E1=-3.4 eV-(54.4 eV)=51.0 eVΔE3=E3-E1=-6.0 eV-(-54.4 eV)=48.4 eVΔE4=E2-E1=-13.6 eV-(54.4 eV)=40.8 eV可见，40.8 eV、51.0 eV、54.4 eV都能被基态氦离子吸收.答案ACD8.对光电效应的解释正确的是（）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.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相同的，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解析：按照爱因斯坦的光子说，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，须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，不能同时吸收多个光子，否则当光的频率低而照射时间足够长时，也会发生光电效应.电子从金属中逸出时，处在金属表面的电子向外逸出时克服原子核的引力所做的功最小，这个功称为逸出功.不同金属的逸出功不同.答案BD9.用电子显微镜观察一微生物的内部结构，需要把电子的德布罗意波长设定为λd ，已知普朗克常量为h ，电子的质量为m ，电荷量为e ，电子的初速度不计.则显微镜工作时电子的加速电压应是以下哪个值 （ ）A.222d me h λ B.222mehd λC.222dme h λD.222ehm dλ 解析：根据动能定理：eU=21mv 2=m p m mv 22)(22= 所以p=meU 2,由德布罗意波长公式：λd =222,2d me h U meU h p h λ==,A 正确. 答案A10.如图是产生X 射线的装置，叫做X 射线管，图中的K 是阴极，A 是阳极.通电时，由阴极发出的电子，打在阳极上，从阳极上激发出X 射线（也称X 光）.设其中光子能量的最大值等于电子到达阳极时的动能.已知阴极与阳极之间的电势差U 、普朗克常量h,电子电荷量e 和光速c ，则（设电子初速度为零） ( )A.X 射线是从对阴极A 发出的B.高压电源的a 端为负极C.X 射线管发出的X 光的最长波长为eU hc D.X 射线管发出的X 光的最短波长为eUhc解析：X 射线是从对阴极A 发出的,A 选项对.高压电源的a 端是正极,B 错.当电子的动能全部转化为X 光的能量时，其波长最短，由eU=h minλc 得,λmin =eUhc，选项Ｄ对Ｃ错.故正确选项为A 、D.答案AD第Ⅱ卷（非选择题共60分）二、本题共5小题，每小题4分，共20分.把答案填在题中的横线上. 11.根据玻尔理论,当原子跃迁时,若E 初＞E 终,则原子将产生现象.基态氢原子的能量值是-13.6 eV,当一个氢原子由基态跃迁到量子数n=2的定态时需要吸收 eV 的能量;如果向一个处于基态的氢原子提供8 eV 的能量,氢原子的能级将(填“跃迁”或“不跃迁”).解析：由玻尔理论知,氢原子由高能级向低能级跃迁时,将辐射出光子,产生发光现象;向处于基态的氢原子提供8 eV 的能量，因不满足基态到n=2激发态的能量差,基态的氢原子将不吸收、不跃迁.答案发光 10.2不跃迁12.人眼对绿光最敏感,正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时,只要每秒有6个光子射入瞳孔,眼睛就能觉察.普朗克常量为6.63×10-34 J ·s,光速为3.0×108 m/s,则能觉察到绿光时眼睛所接收到的最小功率是.解析：一个绿光子的能量:E=hv=λhc,眼睛接收到的最小功率: P 最小=6E/（1 s ）=λ6hc=7834103.51031063.66--⨯⨯⨯⨯⨯W=2.3×10-18 W.答案2.3×10-18 W13.光电管是把光信号转变成电信号的核心器件.用频率为v 的光照射光电管，发射的光电子的最大初动能为E ，若改用频率为2v 的光照射光电管，则发射的光电子的最大初动能为 .解析：本题考查光电效应方程.设光电管所用金属材料的逸出功为W ，根据爱因斯坦光电效应方程得：E=hv-W①E '=2hv-W ②解①②组成的方程组得：E '=hv+E. 答案hv+E14.如图所示,给出氢原子最低的四个能级，氢原子在这些能级之间跃迁时所辐射的光子频率最多有种，其中最小的频率等于Hz.(保留两位有效数字)解析：本题考查玻尔氢原子理论.由图知辐射的光子频率最多有6种，由E 4-E 3=hv 得最小频率为 v=h E E 34-=341063.651.185.0-⨯+-Hz=1.0×1033Hz. 答案6 1.0×103315.在光电效应实验中,如果实验仪器及线路完好,当光照射到光电管上时,灵敏电流计中没有电流通过,可能的原因是.解析：本题考查光电效应实验.如果入射光的频率太小,不能产生光电效应,电路中无电流.即使产生了光电效应,若反向电压太大,仍然没有电流通过灵敏电流计.答案入射光的频率太小或反向电压太大三、本题共4小题，共40分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.16.(8分)已知处于基态的氢原子的电子轨道半径r=0.53×10-10 m,基态的能级值为E 1=-13.6 eV.(1)有一群氢原子处在量子数n=3的激发态,画一能级图,在图上用箭头标明这些氢原子能发出几种光谱线.(2)计算这几条光谱线中最短的波长.解析：(1)氢原子一共发出3种光谱线,如右图所示:(2)从n=3的激发态跃迁到基态时,放出的光子能量最大,波长最短. 由E 3-E 1=λhc得: λ=13E E hc -=[]1983410)6.13(51.11031063.6--⨯---⨯⨯⨯m =1.65×10-7 m=165 nm. 答案(1)如图 (2)165 nm17.(8分)用波长λ=5×10-7 m 的光照射一金属表面.已知其逸出功W=2 eV ，需加怎样的电压才能把从阴极逸出的全部电子挡住而不致飞到阳极?解析：照射光的能量E=hν=hλc =6.63×10-34×78105100.3-⨯⨯J=2.5 eV 由爱因斯坦光电方程E k =hv-W 得E k =hλc-W=2.5 eV-2 eV=0.5 eV 要使光电子被挡住，则电子要克服电场力做功W 电，W 电＝E k ＝0.5 eV 所以应在阳极和阴极间加大于0.5 V 的反向电压. 答案大于0.5 V18.(10分)用波长为4×10-7 m 的紫光照射某金属，发出的光电子垂直进入3×10-4 T 的匀强磁场中，光电子所形成的圆轨道的最大半径为1.2 cm.(电子电荷量e ＝1.6×10-19 C ，质量m ＝0.91×10-30 kg)求：(1)光电子的最大初动能；(2)该金属发生光电效应的极限频率.解析：(1)由ev m B=m mm r v2，得v m =m eBr m则最大初动能为E k =21mv m 2=m r B e m 2222=1.82×10-19 J.(2)由E k =hλc -W W=hv 0，得极限频率v 0=λc -hk E =4.74×1014 Hz. 答案(1)1.82×10-19 J (2)4.74×1014 Hz19.（14分）五氧化二钽薄膜具有相当稳定的化学性质，很低的光学损耗.在硅太阳能表面镀上一层五氧化二钽薄膜（为增透膜，膜的厚度等于入射光在其中波长的41），可以减少太阳光的反射，提高硅太阳能电池的效率.请根据表格中所给的数据，计算镀膜后，这种硅太阳能电池比镀膜前每秒多吸收了多少个光子.解析：本题是综合题，考查电功率、增透膜、光子等知识点. 由表中数据知，镀膜前后电池的最大功率分别如下： P 1=U 1I 1=520×10-3×100×10-3W=5.2×10-2W P 2=U 2I 2=525×10-3×130×10-3 W=6.825×10-2 W 镀膜后电池增加的功率：ΔP=P 2-P 1=1.625 W 设每秒钟多吸收的光子数为N ，则：Nhv=Nλhc=ΔP n=v c =λλλλ00=v v ,λ0=nλ=4nd故：N=hcndP hc P 4λ0⨯∆=∆ 代入数据得：N=5.09×1017（个）. 答案5.09×1017个。