高中物理 第十七章 波粒二象性章末質(zhì)量評估 新人教版選修35

6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性 章末質(zhì)量評估(二) (時間：90 分鐘 滿分：100 分) 一、單項選擇題(本大題共 10 小題，每小題 3 分，共 30 分每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確) 1下列宏觀概念是“量子化”的是( ) A物體的質(zhì)量 B木棒的長度 C花生米的粒數(shù) D物體的動能 解析：粒數(shù)的數(shù)值只能取正整數(shù)，不能取分?jǐn)?shù)或小數(shù)，因而是不連續(xù)的，是量子化的.其他三個物理量的數(shù)值都可以取小數(shù)或分?jǐn)?shù)，甚至取無理數(shù)也可以，因而是連續(xù)的，非量子化的.故只有 C 正確；故選 C. 點睛：量子化在高中要求較低，只需明確量子化的定義，知道“量子化”指其物理量的數(shù)值會是一些特定的數(shù)值即可. 答案：C 2用綠光照射一光電管，產(chǎn)生了光電效應(yīng)，欲使光電子從陰極逸出時的最大初動能增加，下列做法可取的是 ( ) A改用紅光照射 B增大綠光的強(qiáng)度 C增大光電管上的加速電壓 D改用紫光照射 解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0，在逸出功一定時，只有增大光的頻率，才能增加最大初動能，與光的強(qiáng)度無關(guān)，D 對 答案：D 3關(guān)于光的波粒二象性，以下說法中正確的是( ) A光的波動性與機(jī)械波，光的粒子性與質(zhì)點都是等同的 B光子和質(zhì)子、電子等是一樣的粒子 C大量光子易顯出粒子性，少量光子易顯出波動性 D紫外線、X 射線和 射線中， 射線的粒子性最強(qiáng)，紫外線的波動性最顯著 解析：光的波動性與機(jī)械波、光的粒子性與質(zhì)點有本質(zhì)區(qū)別，選項 A 錯誤；光子實質(zhì)上是以場的形式存在的一種“粒子”，而電子、質(zhì)子是實物粒子，故選項 B 錯誤；光是一種概率波，大量光子往往表現(xiàn)出波動性，少量光子則往往表現(xiàn)出粒子性，選項 C 錯誤；頻率越高的光的粒子性越強(qiáng)，頻率越低的光的波動性越顯著，故選項 D 正確 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 答案：D 4下列關(guān)于物質(zhì)波的說法中正確的是( ) A實物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，所以實物粒子與光子是本質(zhì)相同的物體 B物質(zhì)波和光波都不是概率波 C粒子的動量越大，其波動性越易觀察 D粒子的動量越大，其波動性越易觀察 解析：實物粒子雖然與光子具有某些相同的現(xiàn)象，但實物粒子是實物，而光則是傳播著的電磁波，其本質(zhì)不同；物質(zhì)波和光波都是概率波；又由hp可知，p越小，越大，波動性越明顯故正確選項為 D. 答案：D 5.黑體輻射的實驗規(guī)律如圖所示，由圖可知，下列說法錯誤的是( ) A隨溫度升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加 B隨溫度降低，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加 C隨溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動 D隨溫度降低，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移動 解析：黑體輻射的強(qiáng)度與溫度有關(guān)，溫度越高，黑體輻射的強(qiáng)度越大，A 正確、B 錯誤；隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動，故 C、D 正確. 答案：B 6用波長為 2.0107 m 的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子中最大的動能是4.71019 J由此可知，鎢的極限頻率是：(普朗克常量h6.631034 Js，光速c3.0108 m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字)( ) A5.51014Hz B7.91014Hz C9.81014Hz D1.21015Hz 解析：據(jù)EkmhW，Wh0 c 可得：0cEkmh，代入數(shù)據(jù)得： 07.91014Hz，故選 B. 答案：B 7.如圖所示， 光滑水平面上有兩個大小相同的鋼球A、B，A球的質(zhì)量大于B球的質(zhì)量 開6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 始時A球以一定的速度向右運(yùn)動，B球處于靜止?fàn)顟B(tài)兩球碰撞后均向右運(yùn)動設(shè)碰撞前A球的德布羅意波的波長為1，碰撞后A、B兩球的德布羅意波的波長分別為2和3，則下列關(guān)系正確的是( ) A123 B123 C12323 D12323 解析：球A、B碰撞過程中滿足動量守恒，得pB0pApA；由hp， 可得ph，所以動量守恒表達(dá)式也可寫成：h3h1h2， 所以12323，故選項 D 正確 答案：D 8一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止開始經(jīng)加速電場加速后(加速電壓為U)，該粒子的德布羅意波長為( ) A. h2mqU B.h2mqU C.h2mqU2mqU D.hmqU 解析：設(shè)加速后的速度為v，由動能定理，得qU12mv2，所以v 2qUm， 代入德布羅意波長公式，得 hphmvhm2qUmh2mqU2mqU. 答案：C 9已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為c，則( ) A當(dāng)照射光的頻率小于c時，只要增大光的強(qiáng)度必能產(chǎn)生光電子 B當(dāng)照射光的頻率大于c時，若增大，則逸出功增大 C當(dāng)照射光的頻率大于c時，若光的強(qiáng)度增大，則產(chǎn)生的光電子數(shù)必然增加 D當(dāng)照射光的頻率大于c時，若增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍 解析：只要入射光的頻率大于極限頻率，該金屬才可發(fā)生光電效應(yīng)，故當(dāng)光照頻率小于極限頻率時，不會產(chǎn)生光子，A 錯誤；逸出功只和金屬的性質(zhì)有關(guān)，與照射光的頻率無關(guān)，6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 當(dāng)照射光頻率大于極限頻率時，根據(jù)EkmhW0可知若頻率增大，則光電子的最大動能增大，但不是正比關(guān)系，BD 錯誤；光照強(qiáng)度決定光電子數(shù)目，光照強(qiáng)度越大，光電子數(shù)目必然增大，C 正確. 答案：C 10分別用波長為和34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 12，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.hc2 B.2hc3 C.34hc D.4h5c 解析：由光電效應(yīng)方程得hcW0Ek1，hc34W0Ek2，并且Ek1Ek212，可得W02hc3. 答案：B 二、多項選擇題(本大題共 4 小題，每小題 4 分，共 16 分在每小題給出的四個選項中有多個選項正確，全選對得 4 分，漏選得 2 分，錯選或不選得 0 分) 11在驗證光的波粒二象性的實驗中，下列說法正確的是( ) A使光子一個一個地通過單縫，如果時間足夠長，底片上會出現(xiàn)衍射圖樣 B單個光子通過單縫后，底片上會出現(xiàn)完整的衍射圖樣 C光子通過單縫的運(yùn)動路線像水波一樣起伏 D單個光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性 解析：A.使光子一個一個地通過單縫，如果時間足夠長，底片上中央到達(dá)的機(jī)會最多，其他地方機(jī)會較少.因此會出現(xiàn)衍射圖樣，故 A 正確；B.單個光子通過單縫后，要經(jīng)過足夠長的時間， 底片上才會出現(xiàn)完整的衍射圖樣， 故 B 錯誤； C.光的波動性不同于宏觀意義的波，是一種概率波，C 錯誤；D.單個光子通過單縫后打在底片的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性.所以少量光子體現(xiàn)粒子性， 大量光子體現(xiàn)波動性，故 D 正確.故選：AD. 答案：AD 12用兩束頻率相同，強(qiáng)度不同的紫外線分別照射兩種相同金屬的表面，均能產(chǎn)生光電效應(yīng)，那么 ( ) A兩束光的光子能量相同 B兩種情況下單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)相同 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 C兩種情況下逸出的光電子的最大初動能相同 D兩種情況下逸出的光電子的最大初動能不同 解析：由h和EkhW0，可知兩束光的光子能量相同，照射金屬得到的光電子最大初動能相同，故 A、C 對，D 錯；由于兩束光強(qiáng)度不同，逸出光電子個數(shù)不同，故 B錯 答案：AC 13.如圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖象，由圖象可知( ) A該金屬的逸出功等于E B該金屬的逸出功等于h0 C入射光的頻率為 20時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為 3E D入射光的頻率為 20時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E 解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程，有EkhW0，其中W0h0為金屬的逸出功所以有Ekhh0，由此結(jié)合圖象可知，該金屬的逸出功為E，或者W0h0，當(dāng)入射光的頻率為20時，代入方程可知產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E，故 A、B、D 正確，C 錯誤 答案：ABD 14美國物理學(xué)家密立根利用圖甲所示的電路研究金屬的遏止電壓U0與入射光頻率的關(guān)系，描繪出圖乙中的圖象，由此算出普朗克常量h.電子電量用e表示，下列說法正確的是( ) 圖甲 圖乙 A入射光的頻率增大，為了測遏止電壓，則滑動變阻器的滑片P應(yīng)向M端移動 B增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動能也增大 C由UC 圖象可知，這種金屬的截止頻率為c D由UC 圖象可求普朗克常量表達(dá)式為hU1e1c 解析： 入射光的頻率增大， 光電子的最大初動能增大， 則遏止電壓增大， 測遏止電壓時，6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 應(yīng)使滑動變阻器的滑片P向N端移動，A 錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0知，光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，B 錯誤；根據(jù)EkmhW0eUC，解得UCh1ehce，則hU1e1c；當(dāng)遏止電壓為 0 時，c，C、D 正確 答案：CD 三、非選擇題(本題共 4 小題，共 54 分解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 15(12 分)某真空光電管的金屬陰極的逸出功是 4.01019 J，某種單色光的能量恰好等于這種金屬的逸出功. (1)求這種單色光的頻率； (2)在光電管的陽極和陰極間加 30 V 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)陽極時的動能有多大？ 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h，所以4.010196.631034 Hz6.01014 Hz (2)到達(dá)陽極時電子的動能即為加速電壓所做的功EkeU1.6101930 J4.81018 J. 答案：(1)6.01014 Hz (2)4.81018 J 16(14 分)德布羅意認(rèn)為，任何一個運(yùn)動著的物體，都有一種波與它對應(yīng)，波長是hp，式中p是運(yùn)動物體的動量，h是普朗克常量.已知某種紫光的波長是 440 nm，若將電子加速，使它的德布羅意波波長是這種紫光波長的 104倍. (1)求電子的動量大小； (2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波波長的關(guān)系. 解析：根據(jù)德布羅意波波長公式與動量表達(dá)式，即可求解；根據(jù)動能定理，即可求解. (1)根據(jù)德布羅意波波長公式：hp， 電子的動量為：ph， 代入數(shù)據(jù)解得：p1.51023 kgm/s. (2)根據(jù)動能定理：eU12mv2p22m，又因：ph， 聯(lián)立以上解得：Uh22em2. 答案：(1)1.51023 kgm/s (2)Uh22em2 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 17(14 分)波長為0.071 nm 的倫琴射線使金箔發(fā)射光電子，電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動的最大半徑為r.已知rB1.88104 Tm，電子的質(zhì)量me9.11031 kg.試求； (1)光電子的最大初動能； (2)金箔的逸出功； (3)該電子的物質(zhì)波的波長 解析：(1)電子在勻強(qiáng)磁場中做勻速圓周運(yùn)動的最大半徑 rmeveB. 其最大初動能為 Ek12mev2（mev2）2me（erB）22me （1.610191.88104）229.11031 J 3.1103 eV. (2)由愛因斯坦光電效應(yīng)方程 hEkW0和c得 W0hcEk6.63103431080.0711091.610193.1103 eV1.44104 eV. (3)由德布羅意波長公式得 hp，pmverB. 解得2.21011 m. 答案：(1)3.1103 eV (2)1.44104 eV (3)2.21011 m 18(14 分)如圖所示裝置，陰極K用極限波長00.66 m 的金屬制成若閉合開關(guān)S， 用波長0.50 m的綠光照射陰極， 調(diào)整兩個極板電壓， 使電流表示數(shù)最大為0.64 A，求： (1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時的最大初動能； (2)如果將照射陰極的綠光的光強(qiáng)增大為原來的 2 倍，求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 6 E D B C 3 1 9 1 F 2 3 5 1 D D 8 1 5 F F 3 3 D 4 4 3 5 F 3 7 5 光電子飛出陰極時的最大初動能 解析：(1)陰極每秒鐘發(fā)射的光電子個數(shù)： nImte0.6410611.61019個4.01012個 根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能應(yīng)為： EkhW0hchc0. 代入數(shù)據(jù)可得：Ek9.61020 J. (2)如果照射光的頻率不變，光強(qiáng)加倍，則每秒鐘發(fā)射的光電子數(shù)也加倍，飽和光電流也增大為原來的 2 倍根據(jù)光電效應(yīng)實驗規(guī)律可得陰極每秒鐘發(fā)射的光電子個數(shù)為 n2n8.01012個 光子子的最大初動能仍然為： EkhW09.61020 J. 答案：(1)4.01012個 9.61020 J (2)8.01012個 9.61020 J