2016-2017學(xué)年高中物理第17章波粒二象性本章測(cè)評(píng)A新人教版選修

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第17章 波粒二象性 (基礎(chǔ)過關(guān))一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。第15題為單選題,第68題為多選題。全部選對(duì)的得6分,選不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)1.導(dǎo)學(xué)號(hào)下列能正確解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)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:根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)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(dòng),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,故選項(xiàng)B正確。答案:B2.關(guān)于光效應(yīng)的規(guī)律,下列說法中正確的

2、是()A.只有入射光的波長大于該金屬的極限波長,光電效應(yīng)才能產(chǎn)生B.光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度成正比C.發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都大于10-7 sD.發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光強(qiáng)度成正比解析:由E=h=h知,當(dāng)入射光波長小于金屬的極限波長時(shí),發(fā)生光電效應(yīng),故A錯(cuò)誤;由Ek=h-W0知,最大初動(dòng)能由入射光頻率決定,與入射光強(qiáng)度無關(guān),故B錯(cuò)誤;發(fā)生光電效應(yīng)的時(shí)間一般不超過10-9 s,故C錯(cuò)誤;發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目與入射光的強(qiáng)度是成正比的,D正確。答案:D3.關(guān)于熱輻射,下列說法中正確的是()A.一般物體的熱輻射強(qiáng)度只與物體的溫度

3、有關(guān)B.黑體只吸收電磁波,不反射電磁波,所以黑體一定是黑的C.一定溫度下,黑體輻射強(qiáng)度隨波長的分布有一個(gè)極大值D.溫度升高時(shí),黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長增大的方向移動(dòng)解析:一般物體的熱輻射強(qiáng)度除與溫度有關(guān)之外,還與材料、表面狀態(tài)有關(guān),A錯(cuò)誤;黑體可以輻射可見光,不一定是黑的,B錯(cuò)誤;由黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律知,C正確,D錯(cuò)誤。答案:C4.關(guān)于光電效應(yīng),下列說法中正確的是()A.光電流隨入射頻率的增大而增大B.光電子的初動(dòng)能越大,光電流就越大C.光子本身所具有的能量取決于光子本身的頻率D.用頻率是1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng),則改用頻率是2的紅光照射該金屬就一定不發(fā)生光電效應(yīng)解析:光的頻率高,光

4、子能量大,但光不一定強(qiáng),入射光子數(shù)目不確定,產(chǎn)生的光電流也不一定強(qiáng),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。光電子的初動(dòng)能大,入射光子數(shù)目不一定多,產(chǎn)生的光電子數(shù)目不一定多,因而光電流不一定大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。用綠光照射時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng),改用紅光照射時(shí),雖然紅光的頻率小于綠光的頻率,但金屬的截止頻率情況不知,因此,用紅光照射時(shí)也可能發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。由光子說可知,選項(xiàng)C正確。答案:C5.由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可以畫出光電子的最大初動(dòng)能和入射光的頻率的關(guān)系,如圖所示,以下說法錯(cuò)誤的是()A.c表示截止頻率B.W0的絕對(duì)值等于逸出功C.直線的斜率表示普朗克常量h的大小D.圖線表明最大初動(dòng)能與入射光頻率成正比解析:由愛因

5、斯坦光電效應(yīng)方程Ek=h-W0可知,當(dāng)Ek=0時(shí),c=即為某金屬的截止頻率;當(dāng)=0時(shí),Ek=-W0,可見W0的絕對(duì)值就是該金屬對(duì)應(yīng)的逸出功;而該直線的斜率k=h即為普朗克常量。故選項(xiàng)A、B、C正確,D錯(cuò)誤。答案:D6.關(guān)于光的波粒二象性,以下說法中正確的是()A.光的波動(dòng)性與機(jī)械波,光的粒子性與質(zhì)點(diǎn)都是等同的B.用光照射水蒸氣時(shí)出現(xiàn)“彩虹”,說明光具有粒子性C.大量光子易顯出波動(dòng)性,少量光子易顯出粒子性D.紫外線、X射線和射線的頻率依次增大,則射線的粒子性最強(qiáng),紫外線的波動(dòng)性最顯著解析:光的波動(dòng)性與機(jī)械波、光的粒子性與質(zhì)點(diǎn)有本質(zhì)區(qū)別,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;光照射水蒸氣出現(xiàn)彩虹是由光的折射形成,不能說明光

6、具有粒子性,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;光是一種概率波,大量光子往往表現(xiàn)出波動(dòng)性,少量光子則往往表現(xiàn)出粒子性,選項(xiàng)C正確;頻率越高的光的粒子性越強(qiáng),頻率越低的光的波動(dòng)性越顯著,故選項(xiàng)D正確。答案:CD7.用如圖所示裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象,光電管陽極與滑動(dòng)變阻器的中心抽頭c相連,當(dāng)滑片P從a移到c的過程中,光電流始終為零。為了產(chǎn)生光電流,可采取的措施是()A.增大入射光的強(qiáng)度B.增大入射光的頻率C.把P向a移動(dòng)D.把P從c向b移動(dòng)解析:滑片從a移到c的過程中,光電管中所加反向電壓減小到零,此過程光電流始終為零,說明沒有光電子逸出,可能是入射光的頻率小于陰極的極限頻率,沒有發(fā)生光電效應(yīng),所以選項(xiàng)B正確。若光子能量

7、恰好等于電子逸出功,即電子初動(dòng)能為零,也不會(huì)產(chǎn)生光電流,此時(shí)加正向電壓則可產(chǎn)生光電流,所以選項(xiàng)D也正確。答案:BD8.導(dǎo)學(xué)號(hào)研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,以頻率為的光照射光電管陰極K時(shí),有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓,光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運(yùn)動(dòng)。光電流i由圖中電流計(jì)G測(cè)出,反向電壓U由電壓表V測(cè)出。當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí),電壓表的示數(shù)稱為遏止電壓Uc,在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中,正確的是()解析:當(dāng)反向電壓U與入射光頻率一定時(shí),光電流i與光強(qiáng)成正比,所以A圖正確;頻率為的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動(dòng)能為me=h-W0,而遏止電壓Uc與最

8、大初動(dòng)能的關(guān)系為eUc=,所以遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系是eUc=h-W0,其函數(shù)圖象不過原點(diǎn),所以B圖錯(cuò)誤;當(dāng)光強(qiáng)與入射光頻率一定時(shí),單位時(shí)間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動(dòng)能是一定的,所形成的光電流強(qiáng)度會(huì)隨反向電壓的增大而減小,所以C圖正確;根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時(shí)性規(guī)律,不難確定D圖是正確的。答案:ACD二、填空題(本題共2小題,共16分。把答案填在題中的橫線上)9.(6分)已知銫的截止頻率為4.5451014 Hz,鈉的截止頻率為6.001014 Hz,鍶的截止頻率為1.1531015 Hz,鉑的截止頻率為7.5291015 Hz,當(dāng)用波長為0.375 m的光照射它們時(shí),其中能夠發(fā)

9、生光電效應(yīng)的金屬是。解析:根據(jù)公式c=,得到入射光的頻率= Hz=81014 Hz?？梢钥闯鲣C和鈉的截止頻率比入射光的頻率小。答案:鈉和銫10.(10分)2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主威拉德博伊爾和喬治史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應(yīng)原理。如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標(biāo)有A和K的為光電管,其中K為陰極,A為陽極。理想電流計(jì)可檢測(cè)通過光電管的電流,理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源,用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K,電流計(jì)中有示數(shù);若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng),電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小,當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的

10、讀數(shù)恰好為零,讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為 6.0 V;現(xiàn)保持滑片P位置不變,光電管陰極材料的逸出功為,若增大入射光的強(qiáng)度,電流計(jì)的讀數(shù)(選填“為零”或“不為零”)。解析:根據(jù)當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零,讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為U=6.0 V,由動(dòng)能定理,eU=Ek;由愛因斯坦光電效應(yīng)方程,Ek=E-W,解得光電管陰極材料的逸出功為W=4.5 eV;若增大入射光的強(qiáng)度,電流計(jì)的讀數(shù)仍為零。答案:4.5 eV為零三、解答題(本題共3小題,共36分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)11.導(dǎo)學(xué)號(hào)(10分)2012年8月10日美國名將梅

11、里特在倫敦奧運(yùn)會(huì)110 m欄比賽中,以12秒92的成績獲得冠軍。設(shè)梅里特質(zhì)量約為74 kg,計(jì)算他在110 m欄跑中的德布羅意波長,并說明其波動(dòng)性是否明顯。解析:梅里特110 m欄跑時(shí)對(duì)應(yīng)德布羅意波波長為= m1.0510-36 m?？梢姶瞬ㄩL極短,其波動(dòng)性很難表現(xiàn)出來。答案:1.0510-36 m波動(dòng)性不明顯12.(12分)如圖表示黑體輻射強(qiáng)度隨波長的變化圖線。根據(jù)熱輻射理論,輻射強(qiáng)度的極大值所對(duì)應(yīng)的波長m與熱力學(xué)溫度之間存在如下關(guān)系:mT=2.9010-3 mK。求:(1)T=15 000 K所對(duì)應(yīng)的波長;(2)用T=15 000 K所對(duì)應(yīng)波長的光照射逸出功為W0=4.54 eV的金屬鎢,

12、能否發(fā)生光電效應(yīng)?若能,逸出光電子的最大初動(dòng)能是多少?解析:(1)由公式mT=2.9010-3 mK得m= m1.9310-7 m。(2)波長m=1.9310-7 m的光子能量=h= eV6.44 eV因W0,故能發(fā)生光電效應(yīng)。由光電效應(yīng)方程Ek=h-W0,得Ek=(6.44-4.54) eV=1.90 eV。答案:(1)1.9310-7 m(2)能1.90 eV13.(14分)如圖所示,陰極K用極限波長0=0.66 m的金屬銫制成,用波長=0.5 m的綠光照射陰極K,調(diào)整兩個(gè)極板電壓,當(dāng)A板電壓比陰極K高出2.5 V時(shí),光電流達(dá)到飽和,電流表示數(shù)為0.64 A,求:(1)每秒陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的時(shí)候所具有的最大初動(dòng)能;(2)如果把照射陰極的單色光的光強(qiáng)增大為原來的2倍,每秒從陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的時(shí)候所具有的最大初動(dòng)能。解析:(1)當(dāng)陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A時(shí),光電流達(dá)到飽和,由電流可知每秒到達(dá)陰極的電子數(shù),即每秒發(fā)射的電子數(shù)。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可計(jì)算最大的初動(dòng)能。當(dāng)電流達(dá)到飽和時(shí),陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A,陰極每秒發(fā)射的光電子的個(gè)數(shù)n= =4.01012 。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程,光電子的最大初動(dòng)能me=h-W0