魯科版高中物理選修35 第5章 波與粒子 單元測(cè)試

/2019-2019學(xué)年魯科版高中物理選修3-5第5章波與粒子單元測(cè)試一、單項(xiàng)選擇題1.以下說法不正確的有〔〕A.

普朗克曾經(jīng)大膽假設(shè)：振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍,這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫做能量子

B.

α粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn),這是盧瑟福猜測(cè)原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)之一

C.

由玻爾理論可知,氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí),要輻射一定頻率的光子,同時(shí)電子的動(dòng)能減小,電勢(shì)能增大

D.

在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用同種頻率的光照射不同的金屬外表,從金屬外表逸出的光電子的最大初動(dòng)能Ek越大,那么這種金屬的逸出功W0越小2.以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng),即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè)光子而從金屬外表逸出．強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí),用強(qiáng)激光照射金屬,由于其光子密度極大,一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能,從而形成多光子電效應(yīng),這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)．

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖．用頻率為ν的普通光源照射陰極K,沒有發(fā)生光電效應(yīng)．換用同樣頻率為ν的強(qiáng)激光照射陰極K,那么發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí),假設(shè)加上反向電壓U,即將陰極K接電源正極,陽極A接電源負(fù)極,在KA之間就形成了使光電子減速的電場(chǎng),逐漸增大U,光電流會(huì)逐漸減小；當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí),所加反向電壓U可能是以下的〔其中W為逸出功,h為普朗克常量,e為電子電量〕〔〕

A.

B.

C.

U=2hν﹣W

D.

3.對(duì)不確定性關(guān)系△x△p≥有以下幾種理解,其中正確的選項(xiàng)是〔〕A.

微觀粒子的動(dòng)量不可確定

B.

微觀粒子的位置不可確定

C.

微觀粒子的動(dòng)量和位置可同時(shí)確定

D.

不確定性關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子,也適于宏觀物體4.一單色光照到某金屬外表時(shí),有光電子從金屬外表逸出,以下說法中不正確的選項(xiàng)是()A.

只增大入射光的頻率,金屬逸出功將不變

B.

只延長(zhǎng)入射光照射時(shí)間,光電子的最大初動(dòng)能將不變

C.

只增大入射光的頻率,光電子的最大初動(dòng)能將增大

D.

只增大入射光的強(qiáng)度,單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目將減少5.關(guān)于光電效應(yīng),以下說法中正確的選項(xiàng)是〔

〕A.

發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),入射光越強(qiáng),光子的能量就越大

B.

不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光的最低頻率是相同的

C.

金屬內(nèi)的每個(gè)電子可以吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子,當(dāng)它積累的動(dòng)能足夠大時(shí),就能發(fā)生光電效應(yīng)

D.

如果入射光子的能量小于金屬外表的電子克服原子核的引力而逸出時(shí)所需做的最小功,便不能發(fā)生光電效應(yīng)6.關(guān)于陰極射線,以下說法正確的選項(xiàng)是(

)A.

陰極射線就是稀薄氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光放電現(xiàn)象

B.

陰極射線是在真空管內(nèi)由正極放出的電子流

C.

陰極射線是由德國物理學(xué)家戈德斯坦命名的

D.

陰極射線的荷質(zhì)比比氫原子的荷質(zhì)比小7.在以下表達(dá)中,不正確的選項(xiàng)是〔〕A.

光電效應(yīng)現(xiàn)象說明光具有粒子性

B.

重核裂變和輕核聚變都會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量虧損

C.

瑪麗居里最早發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象

D.

假設(shè)黃光照射某金屬能發(fā)生光電效應(yīng),用紫光照射該金屬一定能發(fā)生光電效應(yīng)二、多項(xiàng)選擇題8.某同學(xué)采用如下圖的實(shí)驗(yàn)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(shí),會(huì)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(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓,直至電流計(jì)中電流恰為零,此時(shí)電壓表的電壓值U稱為反向截止電壓,根據(jù)反向截止電壓,可以計(jì)算光電子的最大初動(dòng)能Ekm,現(xiàn)分別用頻率為v1、v2的單色光照射陰極,測(cè)量的反向截止電壓分別為U1與U2,設(shè)電子質(zhì)量為m,電荷量為e,那么以下關(guān)系中正確的選項(xiàng)是〔

〕

A.

當(dāng)用頻率為v1的光照射時(shí),光電子的最大初速度v=

B.

陰極K金屬的逸出功W逸=hv1﹣eU1

C.

陰極K金屬的極限頻率v0=

D.

普朗克常量h=9.使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率為νc,那么〔

〕A.

當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時(shí),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(shí),所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為hνc

C.

當(dāng)照射光的頻率ν大于νc時(shí),假設(shè)ν增大,那么逸出功增大

D.

當(dāng)照射光的頻率ν大于νc時(shí),假設(shè)ν增大一倍,那么光電子的最大初動(dòng)能也增加一倍10.以下說法正確的選項(xiàng)是〔

〕A.

的半衰期是5天,12g經(jīng)過15天后還有1.5g未衰變

B.

按照波爾理論,氫原子核外電子從較小半徑躍遷到較大半徑軌道時(shí),電子的動(dòng)能增大,原子總能量增大

C.

光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都揭示了光具有粒子性

D.

方程式U→Th+He是重核裂變反響方程

E.

普朗克為了解釋黑體輻射現(xiàn)象,第一次提出了能量量子化理論三、填空題11.在如下圖的光電效應(yīng)現(xiàn)象中,光電管陰極K的極限頻率為ν0．現(xiàn)用頻率為2ν0的光照射在陰極上,普朗克常量為h,那么光電子的最大初動(dòng)能為________；假設(shè)此時(shí)電路中的電流為I,那么單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽極的電子數(shù)為________〔電子的電荷量用e表示〕；假設(shè)增大照射光的強(qiáng)度,那么電路中的光電流將________〔填“增大〞“減小〞或“不變〞〕．

12.在經(jīng)典物理學(xué)中,可以同時(shí)用質(zhì)點(diǎn)的________和________精確描述它的運(yùn)動(dòng),如果知道了質(zhì)點(diǎn)的________,還可以預(yù)言它以后任意時(shí)刻的________和________。13.原子核的半徑為10－15m,那么核內(nèi)質(zhì)子的動(dòng)量不確定范圍Δp≥________kg·m/s；如果電子被限制在核內(nèi),那么電子的動(dòng)量不確定范圍Δp≥________kg·m/s。四、解答題14.用頻率為ν的光照射某光電管,發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能為E,假設(shè)改用頻率為2ν的光照射該光電管,那么發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能是多少？五、實(shí)驗(yàn)探究題15.如下圖的是工業(yè)生產(chǎn)中大局部光控制設(shè)備用到的光控繼電器示意圖,它由電源．光電管．放大器．電磁繼電器等幾局部組成,看圖答復(fù)以下問題：

〔1〕圖中a端應(yīng)是電源________極．〔2〕光控繼電器的原理是：當(dāng)光照射光電管時(shí),________．〔3〕當(dāng)用綠光照射光電管K極時(shí),可發(fā)生光電效應(yīng),那么以下說法中正確的選項(xiàng)是

A.

增大綠光照射強(qiáng)度,光電子最大初動(dòng)能增大

B.

增大綠光照射強(qiáng)度,電路中光電流增大

C.

改用比綠光波長(zhǎng)大的光照射光電管K極時(shí),電路中一定有光電流

D.

改用比綠光頻率大的光照射光電管K極時(shí),電路中一定有光電流．六、綜合題16.太陽能光電直接轉(zhuǎn)換器的工作原理是利用光電效應(yīng),將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能．圖示為測(cè)定光電流的電路簡(jiǎn)圖．

〔1〕現(xiàn)給光電管加正向電壓,那么A極是電源的________極,E連線柱是電流表的________接線柱〔填“正〞或“負(fù)〞〕；〔2〕入射光應(yīng)照射在________極上〔填“C〞或“D〞〕；〔3〕假設(shè)電流表讀數(shù)是1μA,電子所需電荷量c=1.6×10﹣19C,那么每秒鐘從光電管陰極發(fā)射出的光電子至少是________個(gè)．答案解析局部一、單項(xiàng)選擇題1.【答案】C【解析】【解答】A、普朗克能量量子化理論：振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍,這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫做能量子,故A正確；

B、α粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn),這是盧瑟福猜測(cè)原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)之一,故B正確；

C、玻爾理論可知,氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí),要輻射一定頻率的光子,同時(shí)電子的動(dòng)能增大,電勢(shì)能減小,故C錯(cuò)誤；

D、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用同種頻率的光照射不同的金屬外表,根據(jù)光電效應(yīng)方程：EK=hγ﹣W0,從金屬外表逸出的光電子的最大初動(dòng)能Ek越大,那么這種金屬的逸出功W0越小,故D正確；

應(yīng)選：C．

【分析】根據(jù)普朗克提出能量量子化,即可求解；由α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出原子核式結(jié)構(gòu)模型；輻射光子,同時(shí)電子的動(dòng)能增大,電勢(shì)能減小,且總能量減小；根據(jù)光電效應(yīng)方程：EK=hγ﹣W0；即可求解；2.【答案】B【解析】【解答】解：根據(jù)題意知,一個(gè)電子吸收一個(gè)光子不能發(fā)生光電效應(yīng),換用同樣頻率為ν的強(qiáng)激光照射陰極K,那么發(fā)生了光電效應(yīng),即吸收的光子能量為nhv,n=2,3,4…

那么有：eU=nhv﹣W,解得．B符合題意,A、C、D不符合題意．

故答案為：B．

【分析】解決此題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)方程,知道最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系．3.【答案】D【解析】【解答】不確定性原理說明,粒子的位置與動(dòng)量不可同時(shí)被確定,位置的不確定性與動(dòng)量的不確定性遵守不等式：△x△p≥,不確定性關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子,也適于宏觀物體,故ABC錯(cuò)誤、D正確．

應(yīng)選：D．

【分析】不確定性原理說明,粒子的位置與動(dòng)量不可同時(shí)被確定,位置的不確定性與動(dòng)量的不確定性遵守不等式：△x△p≥．4.【答案】D【解析】【解答】A.金屬的逸出功與入射光的頻率無關(guān),由金屬本身的性質(zhì)決定,A不符合題意。

B.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的照射時(shí)間無關(guān),B不符合題意。

C.根據(jù)光電效應(yīng)方程知,Ekm=hv-W0,增大入射光的頻率,光電子的最大初動(dòng)能增大,C不符合題意。

D.入射光強(qiáng)度增大,那么單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子數(shù)目增多,D符合題意。

故答案為：D.

【分析】結(jié)合光電效應(yīng)公式Ekm=hv-W0分析,只有當(dāng)光的頻率比擬高時(shí),才會(huì)有電子溢出,否那么光強(qiáng)再大,也不會(huì)有電子溢出。5.【答案】D【解析】【解答】A、光子的能量與光照強(qiáng)度無關(guān),只與光的頻率有關(guān),光子的最大初動(dòng)能與光照強(qiáng)度無關(guān),隨著入射光的頻率增大而增大,故A錯(cuò)誤；

B、每種金屬都有自己的極限頻率,故B錯(cuò)誤．

C、金屬內(nèi)的每個(gè)電子一次只能吸收一個(gè)光子,而且是不能積累的,故C錯(cuò)誤；

D、根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知,當(dāng)入射光光子的能量小于金屬的逸出功時(shí),不能發(fā)生光電效應(yīng),故D正確；

應(yīng)選：D．

【分析】正確解答此題要掌握：理解光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件,最大初動(dòng)能與入射光頻率、逸出功之間關(guān)系等．6.【答案】C【解析】【分析】陰極射線是在真空管中由負(fù)極發(fā)出的電子流,故A、B錯(cuò)；

最早由德國物理學(xué)家戈德斯坦在1876年提出并命名為陰極射線,故C對(duì)；

陰極射線本質(zhì)是電子流,故其荷質(zhì)比比氫原子荷質(zhì)比大的多,故D錯(cuò)。

【點(diǎn)評(píng)】解決此題的關(guān)鍵知道陰極射線的性質(zhì)：陰極射線的實(shí)質(zhì)是電子流,以及知道電子和氫離子的質(zhì)量、電量的關(guān)系：電子的電量與氫離子的電量相等。7.【答案】C【解析】【解答】A、光電效應(yīng)是金屬中的電子吸收能量后,飛出金屬外表的現(xiàn)象；說明光具有粒子性；故A正確．

B、重核裂變和輕核聚變都會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量虧損；故B正確；

C、貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象中,原子核發(fā)生衰變,生成新核,同時(shí)有中子產(chǎn)生,因此說明了原子核可以再分；故C錯(cuò)誤；

D、因紫光的頻率高于黃光的頻率；故假設(shè)黃光照射某金屬能發(fā)生光電效應(yīng),用紫光照射該金屬一定能發(fā)生光電效應(yīng)半衰期的大小與所處的物理環(huán)境和化學(xué)狀態(tài)無關(guān),由原子核內(nèi)部因素決定．故D正確．

應(yīng)選：C．

【分析】光電效應(yīng)是金屬中的電子逸出金屬的現(xiàn)象；貝可勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象；根據(jù)氫原子能量的變化得出軌道半徑的變化,結(jié)合庫侖引力提供向心力得出電子動(dòng)能的變化,抓住原子能量等于動(dòng)能和電勢(shì)能之和得出電勢(shì)能的變化二、多項(xiàng)選擇題8.【答案】A,B,D【解析】【解答】解：A、當(dāng)用頻率為v1的光照射時(shí),根據(jù)動(dòng)能定理得,,解得光電子的最大初速度,故A正確．

B、根據(jù)光電效應(yīng)方程得,eU1=hv1﹣W逸,解得逸出功W逸=hv1﹣eU1,故B正確．

C、根據(jù)光電效應(yīng)方程有：eU1=hv1﹣hv0,eU2=hv2﹣hv0,聯(lián)立方程組解得h=,極限頻率v0=,故C錯(cuò)誤,D正確．

應(yīng)選：ABD．

【分析】根據(jù)截止電壓,結(jié)合動(dòng)能定理求出光電子的最大初速度．根據(jù)光電效應(yīng)方程求出金屬的逸出功,根據(jù)光電效應(yīng)方程,聯(lián)立方程組求出普朗克常量和金屬的極限頻率．9.【答案】A,B【解析】【解答】某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的截止頻率為νc,那么逸出功W0＝hνc,當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時(shí),一定能產(chǎn)生光電子,故A選項(xiàng)符合題意；由光電效應(yīng)方程,Ek＝2hνc－W0,那么Ek＝hνc,故B選項(xiàng)符合題意；逸出功只與金屬材料有關(guān),與入射光的頻率無關(guān),故C選項(xiàng)符合題意；假設(shè)入射光的頻率增大一倍,光電子的最大初動(dòng)能增加大于一倍,故D選項(xiàng)不合題意。故答案為：AB

【分析】由發(fā)生光電效應(yīng)的條件是照射光的頻率大于金屬的極限頻率,據(jù)此分析A,再由光電效應(yīng)方程分析BD,金屬的逸出功由金屬本身決定。10.【答案】A,C,E【解析】【解答】解：A、經(jīng)過15天,即經(jīng)過3個(gè)半衰期,根據(jù)知,未衰變的質(zhì)量m=12×g=1.5g,故A正確．

B、氫原子核外電子從較小半徑躍遷到較大半徑軌道時(shí),原子能量增大,根據(jù)知,電子動(dòng)能減小,故B錯(cuò)誤．

C、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)揭示了光具有粒子性,故C正確．

D、方程式U→Th+He是α衰變方程,故D錯(cuò)誤．

E、普朗克為了解釋黑體輻射現(xiàn)象,第一次提出了能量量子化理論,故E正確．

應(yīng)選：ACE．

【分析】根據(jù)半衰期的次數(shù),結(jié)合得出未衰變?cè)雍说馁|(zhì)量；根據(jù)電子軌道半徑的變化,結(jié)合庫侖引力提供向心力,得出電子動(dòng)能的變化；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性；根據(jù)裂變、聚變、衰變的特點(diǎn)區(qū)分反響方程；普朗克為了解釋黑體輻射現(xiàn)象,第一次提出能量子的觀點(diǎn)．三、填空題11.【答案】hν0；；增大【解析】【解答】解：陰極K的逸出功W0=hν0,用頻率為2ν0的光照射在陰極時(shí),光電子的最大初動(dòng)能Ekm=2hν0﹣W0=hν0；

由電流的定義可知,單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽極的電子數(shù)n=；

當(dāng)照射光的強(qiáng)度增大時(shí),單位時(shí)間內(nèi)射向陰極的光子數(shù)將增加,電路中的光電流增大．

故答案為：hν0,,增大．

【分析】根據(jù)光電效應(yīng)方程求出光電子的最大初動(dòng)能,依據(jù)電流定義式,即可確定到達(dá)陰極的電子個(gè)數(shù),最后入射光的強(qiáng)度影響單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目．12.【答案】位置；動(dòng)量；加速度；位置；動(dòng)量【解析】【解答】不確定性原理說明,粒子的位置與動(dòng)量不可同時(shí)被確定,位置的不確定性與動(dòng)量的不確定性遵守不等式【分析】不確定性原理說明,粒子的位置與動(dòng)量不可同時(shí)被確定,位置的不確定性與動(dòng)量的不確定性遵守不等式：△x△p≥13.【答案】5.3×10－20；5.3×10－20【解析】【解答】設(shè)質(zhì)子的位置不確定范圍等于原子核的半徑,即Δx＝10－15m,

由不確定關(guān)系公式Δx·Δp≥,

得Δp≥＝5.3×10－20kg·m/s。

同理,電子被限制在核內(nèi),動(dòng)量的不確定范圍與質(zhì)子一樣為：

【分析】不確定性原理說明,粒子的位置與動(dòng)量不可同時(shí)被確定,位置的不確定性與動(dòng)量的不確定性遵守不等式：△x△p≥四、解答題14.【答案】解：設(shè)光電管的逸出功為W0,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：

E=hν﹣W0

E′=2hν﹣W0

解方程組得：E′=hν+E0

答：發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能是hν+E0．【解析】【分析】由光電效應(yīng)方程：EK=hν﹣W0,即可求解．五、實(shí)驗(yàn)探究題15.【答案】〔1〕正

〔2〕K極發(fā)射光電子,電路中產(chǎn)生電流,經(jīng)放大器放大后的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)使鐵芯M被磁化,將銜鐵N吸住；無光照射光電管時(shí),電路中無電流,N自動(dòng)離開M

〔3〕B,D【解析】【解答】解：〔1〕由于光電子從陰極K發(fā)出后向A運(yùn)動(dòng),所以光電管的左端為高電勢(shì),所以b端應(yīng)是電源的負(fù)極,a端為正極．〔2〕光控繼電器的原理是：當(dāng)光照射光電管時(shí),〔3〕A、用綠光照射光電管的陰極K時(shí),可發(fā)生光電效應(yīng),根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,增大綠光的照射強(qiáng)度,光電子最大初動(dòng)能不變,故A錯(cuò)誤；

B、增大