2022-2023學(xué)年高中物理第十七章波粒二象性單元檢測課時作業(yè)新人教版選修3-5

PAGEPAGE5第十七章波粒二象性(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分)1．普朗克能量子假說是為解釋()A．光電效應(yīng)實驗規(guī)律提出的 B．康普頓效應(yīng)實驗規(guī)律提出的C．光的波粒二象性提出的 D．黑體輻射的實驗規(guī)律提出的2．對于光的波粒二象性的理解正確的是()A．大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動性，個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性B．光在傳播時是波，而與物質(zhì)相互作用時就轉(zhuǎn)變成粒子C．高頻光是粒子，低頻光是波D．波粒二象性是光的根本屬性，有時它的波動性顯著，有時它的粒子性顯著3．硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件．下列表述正確的是()A．硅光電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置B．硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出C．逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率無關(guān)D．任意頻率的光照射到硅光電池上都能產(chǎn)生光電效應(yīng)4．以下說法正確的是()A．若用紅光照射金屬時發(fā)生光電效應(yīng)，則用其他可見光照射該金屬均能產(chǎn)生光電效應(yīng)B．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，可能是因為該束光的照射時間太短C．光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，而康普頓效應(yīng)則反映了光的波動性D．物質(zhì)波是一種概率波，在微觀物理學(xué)中可以用“軌跡”來描述粒子的運動5．頻率為ν的光子的動量和波長的關(guān)系是λ＝eq\f(h,p)，能量為ε，則光的速度為()A．ελ/h B．pε C．ε/p D．h2/(ε·p)6．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而發(fā)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek－ν圖象．已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.34eV，若將二者的圖線畫在同一個Ek－ν坐標(biāo)圖中，用實線表示鎢，虛線表示鋅，則能正確反映這一過程的是下圖中的()7．2006年度諾貝爾物理學(xué)獎授予了兩名美國科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫度在不同方向上的微小變化．他們的出色工作被譽(yù)為是宇宙學(xué)研究進(jìn)入精密科學(xué)時代的起點．下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關(guān)的說法中正確的是()A．微波是指波長在10－3m到10m之間的電磁波B．微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播C．黑體的熱輻射實際上是電磁輻射D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說8.圖1用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖1所示．則這兩種光()A．照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大B．從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角大C．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大D．通過同一玻璃三棱鏡時，a光的偏折程度大9．分別用波長為λ和eq\f(3,4)λ的單色光照射同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為()A.eq\f(hc,2λ) B.eq\f(2hc,3λ) C.eq\f(3,4)hcλ D.eq\f(4hλ,5c)10.圖2某同學(xué)采用如圖2所示的實驗裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象．當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時，會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．閉合開關(guān)S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計中電流恰為零，此電壓表的電壓值U稱為遏止電壓，根據(jù)遏止電壓，可以計算出光電子的最大初動能Ekm.現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測量到遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，則下列關(guān)系式中正確的是()A．用頻率為ν1的光照射時，光電子的最大初速度v＝eq\r(\f(2eU1,m))B．陰極K金屬的逸出功W0＝hν1－eU1C．陰極K金屬的極限頻率νc＝eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2)D．普朗克常數(shù)h＝eq\f(eU1－U2,ν1－ν2)題號12345678910答案二、非選擇題(本題共4小題，共60分)11．(12分)一顆質(zhì)量為5kg的炮彈以200m/s的速度運動時，它的德布羅意波長為________；假設(shè)它以光速運動，它的德布羅意波長為________；若要使它的德布羅意波長為400nm，則它的速度為________．12．(15分)一電子具有200m/s的速率，動量的不確定范圍是0.01%，我們確定該電子位置時，有多大的不確定范圍？(電子質(zhì)量為9.1×10－31kg)13．(15分)鋁的逸出功是4.2eV，現(xiàn)在用波長200nm的光照射鋁的表面．(1)求光電子的最大初動能；(2)求遏止電壓；(3)求鋁的極限頻率．4.(18分)已知每秒鐘從太陽射到地球上垂直于太陽光的每平方米截面上的輻射能為1.4×103J，其中可見光部分約占45%.假設(shè)可見光的波長為0.55μm，太陽光向各個方向的輻射是均勻的，日地之間距離R＝1.5×1011m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由此可估算出太陽每秒鐘輻射的可見光的光子數(shù)約為多少個(保留兩位有效數(shù)字)．第十七章波粒二象性1．D2.AD3．A[光電效應(yīng)是光(包括不可見光)照射金屬使其逸出電子的現(xiàn)象，因此硅光電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，選項A正確；根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律知，大于一定頻率的光才能被電子吸收而發(fā)生光電效應(yīng)，電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)．]4．A[其他可見光頻率均大于紅光頻率故均可發(fā)生光電效應(yīng)，所以A正確；光照射到金屬上，不能發(fā)生光電效應(yīng)，說明入射光的頻率太低，低于極限頻率，所以B錯；光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)都反映了光的粒子性，所以C錯；物質(zhì)波是一種概率波，粒子到達(dá)什么位置是隨機(jī)的，是預(yù)先不確定的，因此不能用“軌跡”描述粒子的運動，所以D錯．]5．AC[由波速公式c＝λν，德布羅意波波長λ＝eq\f(h,p)，光能量子ε＝hν，可得c＝λeq\f(ε,h)＝eq\f(h,p)·eq\f(ε,h)＝eq\f(ε,p)，故選項A、C正確．]6．A[由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動能Ek＝hν－W0，Ek－ν圖象中，鎢、鋅直線的斜率應(yīng)相同，故C、D錯誤；又因為鎢的逸出功小于鋅的逸出功，所以鎢的截止頻率應(yīng)小于鋅的截止頻率，綜上可知A項正確．]7．ACD[微波的波長范圍是1mm到10m，A正確．微波能在真空中傳播，B不正確．黑體熱輻射實際上是電磁輻射，C正確．普朗克在研究黑體的熱輻射問題時提出了能量子假說，D正確．]8．BC[由E＝hν知，光的頻率是光電子最大初動能的決定因素，a光的頻率小，折射率小，臨界角大，在光的干涉實驗中，若保持雙縫間距離、縫與屏間距離都不變，用b光和a光分別做實驗得出的干涉條紋，可以看出b光的條紋間距比a光的小，B、C正確．]9．B[由光電效應(yīng)方程得heq\f(c,λ)－W0＝Ek1，eq\f(hc,\f(3,4)λ)－W0＝Ek2，并且Ek1∶Ek2＝1∶2，可得W0＝eq\f(2hc,3λ).]10．ABD[光電子在電場中做減速運動，根據(jù)動能定理可知－eU1＝0－eq\f(1,2)mv2，可得v＝eq\r(\f(2eU1,m))，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可得W0＝hν1－eU1＝hν2－eU2，聯(lián)立解得h＝eq\f(eU1－U2,ν1－ν2)，D正確；將h代入hνc＝W0，解得νc＝eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2)，C錯誤．]11．6.63×10－37m4.42×10－43m3.32×10－28m/s解析炮彈的動量p＝mv＝103kg·m/s它的德布羅意波長為λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(6.63×10－34,103)m＝6.63×10－37m當(dāng)它以光速c＝3×108m/s運動時λ′＝eq\f(h,p′)＝eq\f(h,mc)＝eq\f(6.63×10－34,5×3×108)m＝4.42×10－43m當(dāng)λ″＝400nm＝4×10－7m時v＝eq\f(h,mλ″)＝eq\f(6.63×10－34,5×4×10－7)m/s＝3.32×10－28m/s.12．Δx≥2.90×10－3m解析由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)得：電子位置的不確定范圍Δx≥eq\f(h,4πΔp)＝eq\f(6.63×10－34,4×3.14×9.1×10－31×200×0.01%)m＝2.90×10－3m13．(1)2.02eV(2)2.02V(3)1.01×1015Hz解析(1)由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可得：Ek＝heq\f(c,λ)－W0＝eq\f(6.63×10－34×3×108,2×10－7)J－4.2×1.6×10－19J≈3.23×10－19J≈2.02eV(2)由eUc＝Ek得遏止電壓Uc＝eq\f(Ek,e)＝2.02V.(3)由W0＝hνc得極限頻率νc＝eq\f(W0,h)＝eq\f(4.2×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz≈1.01×1015Hz.14．4.9×1044個解析因太陽光向各個方向的輻射是均勻的，可認(rèn)為太陽每秒鐘輻射的可見光的光子數(shù)等于