2021高中物理-第四章-波粒二象性-章末檢測(cè)卷(教科版選修3-5)

章末檢測(cè)卷(四)(時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分)1．普朗克能量子假說(shuō)是為了解釋()A．光電效應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)律而提出的B．康普頓效應(yīng)而提出的C．光的波粒二象性而提出的D．黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律而提出的答案D解析普朗克能量子假說(shuō)完善解決了經(jīng)典物理學(xué)在黑體輻射問(wèn)題上遇到的困難，并且為愛(ài)因斯坦光子理論、玻爾原子理論奠定了基礎(chǔ)．2．愛(ài)因斯坦由光電效應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)律猜想光具有粒子性，從而提出光子說(shuō)．從科學(xué)爭(zhēng)辯的方法來(lái)說(shuō)，這屬于()A．等效替代 B．把握變量C．科學(xué)假說(shuō) D．?dāng)?shù)學(xué)歸納答案C解析本題考查物理思維方法，光子說(shuō)的提出屬于科學(xué)猜想，是否正確需要實(shí)踐的進(jìn)一步檢驗(yàn)，這種方法是科學(xué)假說(shuō)，故選C.3．關(guān)于電子云，下列說(shuō)法正確的是()A．電子云是真實(shí)存在的實(shí)體B．電子云四周的小黑點(diǎn)就是電子的真實(shí)位置C．電子云上的小黑點(diǎn)表示的是電子的概率分布D．電子云說(shuō)明電子在繞原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)有固定軌道答案C解析由電子云的定義我們知道，電子云不是一種穩(wěn)定的概率分布，在歷史上，人們常用小黑點(diǎn)表示這種概率，小黑點(diǎn)的密疏代表電子在這一位置毀滅的概率大小，故只有C正確．4．下列說(shuō)法中正確的是()A．在微觀物理學(xué)中可以用“軌跡”來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng)B．實(shí)物粒子與光子一樣都具有波粒二象性C．在光的衍射試驗(yàn)中，毀滅亮紋的地方光子到達(dá)的概率較大D．粒子的動(dòng)量越小，其波動(dòng)性越簡(jiǎn)潔觀看答案BCD解析微觀粒子的位置、動(dòng)量等具有不確定性(概率)，在微觀物理學(xué)中無(wú)法用“軌跡”來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．5．下列關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法中正確的是()A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子B．由光電效應(yīng)現(xiàn)象可知光子與電子是同一種粒子；從雙縫干涉試驗(yàn)結(jié)果看出，光波與機(jī)械波是同一種波C．在一束光中，光子間的相互作用使光表現(xiàn)出波的性質(zhì)D．光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光子說(shuō)并未否定電磁說(shuō)，在光子能量ε＝hν中，頻率ν仍表示的是波的特性答案D解析光具有波粒二象性，有時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)性，有時(shí)表現(xiàn)為粒子性，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電子屬于實(shí)物粒子，光子不是，光波與機(jī)械波都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，但光波與機(jī)械波有著本質(zhì)的不同，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；波動(dòng)性是光的固有特性，不是光子間相互作用的結(jié)果，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；光子說(shuō)在承認(rèn)光具有粒子性的同時(shí)，認(rèn)為光也具有波動(dòng)性，所以選項(xiàng)D正確．6．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)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置B．硅光電池中吸取了光子能量的電子都能逸出C．逸出的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率無(wú)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)答案A解析本題考察了光電效應(yīng)，解題的關(guān)鍵是透徹理解光電效應(yīng)的基本規(guī)律．硅光電池是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置，A正確；硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件，依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W＝hν－h(huán)ν0可見(jiàn)只有當(dāng)入射光子的頻率大于極限頻率時(shí)才可能發(fā)生光電效應(yīng)，B、C、D均錯(cuò)誤．7．某激光器能放射波長(zhǎng)為λ的激光，放射功率為P，c表示光速，h為普朗克常量，則激光器每秒放射的光量子數(shù)為()A.eq\f(λP,hc) B.eq\f(hP,λc)C.eq\f(cPλ,h) D．λPhc答案A解析每個(gè)光量子的能量ε＝hν＝eq\f(hc,λ)，每秒鐘放射的總能量為P，則n＝eq\f(P,ε)＝eq\f(λP,hc).8.如圖1所示是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像．由圖像可知()圖1A．該金屬的逸出功等于EB．該金屬的逸出功等于hν0C．入射光的頻率為eq\f(1,2)ν0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為eq\f(1,2)ED．入射光的頻率為2ν0時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為E答案ABD解析由題圖可知，該金屬的極限頻率為ν0，而Ek－ν關(guān)系圖像的斜率表示普朗克常量，可知選項(xiàng)A、B正確．依據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．9．爭(zhēng)辯光電效應(yīng)規(guī)律的試驗(yàn)裝置如圖2所示，以頻率為ν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放射后將向陽(yáng)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由電壓表測(cè)出．當(dāng)電流計(jì)示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱(chēng)為反向截止電壓U0.在下列表示光電效應(yīng)試驗(yàn)規(guī)律的圖像中，正確的是()圖2答案ACD解析當(dāng)入射光頻率為ν時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能Ekm＝hν－W，要使光電流為零，則eU0＝Ekm，即eU0＝hν－W，由此可知B項(xiàng)錯(cuò)誤；在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)間電流強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比，A正確；當(dāng)光強(qiáng)和頻率確定時(shí)，反向電壓越大，到達(dá)陽(yáng)極A的光電子數(shù)越少，光電流越小，C正確；光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬時(shí)的，因此在10－9s時(shí)間后達(dá)到恒定值，D正確．10．用圖3所示的光電管爭(zhēng)辯光電效應(yīng)的試驗(yàn)中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)．而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么()圖3A．a(chǎn)光的頻率確定大于b光的頻率B．增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．用a光照射光電管陰極K時(shí)通過(guò)電流計(jì)G的電流是由d到cD．只增加a光的強(qiáng)度可使通過(guò)電流計(jì)G的電流增大答案AD解析單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明沒(méi)發(fā)生光電效應(yīng)，說(shuō)明光的頻率小，故A正確；發(fā)生光電效應(yīng)只由頻率打算，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電子從陰極K逸出向陽(yáng)極A運(yùn)動(dòng)，電流方向應(yīng)由c到d，故C錯(cuò)誤；增加a光的強(qiáng)度，單位時(shí)間入射的光子數(shù)增加，因此單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)增加，故D正確．二、填空題(本題共2小題，共24分)11．(8分)黑體輻射的規(guī)律不能用經(jīng)典電磁學(xué)理論來(lái)解釋?zhuān)?900年德國(guó)物理學(xué)家普朗克認(rèn)為能量是由一份一份不行分割最小能量值組成，每一份稱(chēng)為_(kāi)_____.1905年愛(ài)因斯坦從今得到啟發(fā)，提出了光子的觀點(diǎn)，認(rèn)為光子是組成光的最小能量單位，光子的能量表達(dá)式為_(kāi)___________，并用功解釋了________現(xiàn)象中有關(guān)極限頻率、最大初動(dòng)能等的規(guī)律，寫(xiě)出了出名的________方程，并因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．答案能量子ε＝hν光電效應(yīng)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)12．(8分)圖4中畫(huà)出了氫原子的4個(gè)能級(jí)，并注明白相應(yīng)的能量E.處在n＝4能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波．已知金屬鉀的逸出功為2.22eV.在這些光波中，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有________種．圖4答案4解析能夠從金屬鉀表面打出光電子的光子的能量必大于金屬鉀的逸出功2.22eV，從n＝4能級(jí)向低能級(jí)躍遷的氫原子，能夠發(fā)出6種不同頻率的光子，其中從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)和從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)放出的光子的能量小于2.22eV，不能從鉀表面打出光電子．13．(8分)如圖5所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線，由圖可知該金屬的極限頻率為_(kāi)_______，該圖線的斜率表示______．該金屬的逸出功為_(kāi)_______．圖5答案4.27×1014Hz普朗克常量h1.77eV解析由圖可知該金屬的極限頻率為4.27×1014Hz，因此該金屬的逸出功W＝hν0代入可得W＝1.77eV.由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知圖像的斜率為普朗克常量h.三、計(jì)算題(本題共2小題，共16分)14．(8分)某真空光電管的金屬陰極的逸出功是4.0×10－19J，某種單色光的能量恰好等于這種金屬的逸出功，試求：(1)這種單色光的頻率多大？(2)在光電管的陽(yáng)極和陰極間加30V的加速電壓，用這種單色光照射光電管的陰極，光電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的動(dòng)能有多大？答案(1)6.0×1014Hz(2)4.8×10－18J解析(1)該單色光的頻率即為光電管陰極金屬的極限頻率．該單色光光子能量ε＝hν，所以ν＝eq\f(ε,h)＝eq\f(4.0×10－19,6.63×10－34)Hz＝6.0×1014Hz.(2)到達(dá)陽(yáng)極時(shí)電子的動(dòng)能即為加速電壓所做的功：Ek＝eU＝1.6×10－19×30J＝4.8×10－18J.15．(8分)用波長(zhǎng)為200nm的紫外線照射鎳的表面，釋放出來(lái)的光電子最大的動(dòng)能是2.94eV，用波長(zhǎng)為160nm的紫外線照射鎳的表面，釋放出來(lái)的光電子最大動(dòng)能是多少？答案4.49eV解析設(shè)鎳的逸出功為W，依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，有：第一次照射：Ek1＝heq\f(c,λ1)－W①其次次照射：Ek2＝heq\f(c,λ2)－W②由①②兩式相減，得Ek2－Ek1＝hc(eq\f(1,λ2)－eq\f(1,λ1))，即Ek2＝Ek1＋hc(eq\f(1,λ2)－eq\f(1,λ1))＝2.94eV＋eq\f(6.63×10－34×3×108×\f(1,160)－\f(1,200)×109,1.6×10－19)eV＝4.49eV16．(10分)A、B兩種