人教版高中物理选修35第十七章《波粒二象性》单元检测题解析版.docx

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人教版高中物理选修35第十七章《波粒二象性》单元检测题解析版

《波粒二象性》单元检测题

一、单选题

1.某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是（　　）

A．延长光照时间

B．增大光的强度

C．换用波长较短的光照射

D．换用频率较低的光照射

2.关于光的波粒二象性，下列理解正确的是（　　）

A．当光子静止时有粒子性，光子传播时有波动性

B．光是一种宏观粒子，但它按波的方式传播

C．光子在空间各点出现的可能性大小（概率）可以用波动规律来描述

D．大量光子出现的时候表现为粒子性，个别光子出现的时候表现为波动性

3.用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，应（　　）

A．改用红光照射

B．增大绿光强度

C．增大光电管上的加速电压

D．改用紫外线照射

4.下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是（　　）

A．光的色散和光的干涉

B．光的干涉和光的衍射

C．泊松亮斑和光电效应

D．光的反射和光电效应

5.利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是（　　）

A．金属表面的一个电子只能吸收一个光子

B．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子

C．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出

D．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子

6.如图所示，弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成亮暗相间的条纹，与锌板相连的验电器的铝箔有张角，则该实验不能证明（　　）

A．光具有波动性

B．从锌板上逸出带正电的粒子

C．光能发生衍射

D．光具有波粒二象性

7.研究光电效应时，用不同频率的紫外线照射金属锌，得到光电子最大初动能Ek随入射光频率变化的Ek－ν图象，应是下列四个图中的（　　）

A．

B．

C．

D．

8.在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是（　　）

A．光电效应是瞬时发生的

B．所有金属都存在极限颇率

C．光电流随着入射光增强而变大

D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大

9.如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最大的是（　　）

A．电子B．中子C．质子D．α粒子

10.用a、b两种单色光先后两次照射同一金属板，均可发生光电效应，但两种色光波长关系为λa＞λb，则（　　）

A．两种光子的频率关系是νa＞νb

B．两种光子的频率都大于极限频率

C．两次逸出的光电子的动能一定Ekb＞Eka

D．两次逸出的光电子的最大初动能一定相等

11.用某单色光照射金属表面，金属表面有光电子飞出．如果照射光的频率增大，强度减弱．则光子的能量和单位时间内飞出金属表面的光电子数的变化是（　　）

A．光子的能量增大，光电子数减小

B．光子的能量增大，光电子数增多

C．光子的能量减小，光电子数减少

D．光子的能量减小，光电子数增多

12.光电效应实验中，下列结果正确的是（　　）

A．光照时间增大为原来的2倍时，光电流也增大为原来的2倍

B．当入射光的频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增为原来的2倍

C．入射光波长增大为原来的2倍，有可能不发生光电效应

D．入射光强增大为原来的2倍时，单位时间发出的光电子数量有可能变为原来的4倍

二、多选题

13.黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（　　）

A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加

B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加

C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

14.关于普朗克“能量量子化”的假设，下列说法正确的是（　　）

A．认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的

B．认为能量值是连续的

C．认为微观粒子的能量是量子化的、连续的

D．认为微观粒子的能量是分立的

15.下列现象说明光具有波粒二象性的是（　　）

A．光的直线传播和干涉

B．光的衍射和干涉

C．光的干涉和光电效应

D．泊松亮斑和光电效应

16.如图所示，把一块不带电的锌板接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，验电器金属箔张开．下列说法正确的是（　　）

A．紫外线是不连续的

B．验电器金属箔带正电

C．从锌板逸出电子的动能都相等

D．改用红外灯照射，验电器金属箔一定张开

17.电子衍射实验证明电子具有波动性，这种波可称为（　　）

A．电磁波B．几率波C．德布罗意波D．物质波

三、实验题

18.如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．

（1）示意图中，a端应是电源________极．

（2）光控继电器的原理是：

当光照射光电管时，________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

（3）当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则________说法正确．

A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大

B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大

四、计算题

19.某光源能发出波长为0.60μm的可见光，用它照射某金属可发生光电效应，产生光电子的最大初动能为4.0×10－20J．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s.求（计算时保留两位有效数字）：

①该可见光中每个光子的能量；

②该金属的逸出功．

20.如图为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时，对应图线与横轴的交点U1＝－2.37V．（普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子电量e＝1.6×10－19C）（以下计算结果保留两位有效数字）

（1）求阴极K发生光电效应的极限频率．

（2）当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时，测得饱和电流为0.32μA，求阴极K单位时间发射的光电子数．

21.自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断地向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射．热辐射具有如下特点：

（1）辐射的能量中包含各种波长的电磁波；

（2）物体温度越高，单位时间内从物体表面单位面积上辐射的能量越大；（3）在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同．处在一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变．若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响，我们定义一种理想的物体，它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比，即P0＝σT4，其中常量σ＝5.67×10－8W/（m·K4）

在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体．有关数据及数学公式：

太阳半径Rs＝696000km，太阳表面温度Ts＝5770K，火星半径r＝3395km.已知球面积S＝4πR2，其中R为球半径．

（1）太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10－7～1×10－5m范围内，求相应的频率范围．

（2）每小时从太阳表面辐射的总能量为多少？

（3）火星受到来自太阳的辐射可认为垂直到面积为πr2（r为火星半径）的圆盘上．已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度．

答案解析

1.【答案】C

【解析】光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于等于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、B、D均错误；又因ν＝

，所以选项C正确．

2.【答案】C

【解析】大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，A错误；光是不是宏观粒子，光在传播时有时看成粒子有时可看成波，B错误；光子在空间各点出现的可能性大小（概率）可以用波动规律来描述，C正确；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，D错误．

3.【答案】D

【解析】根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，频率越高，光电子的最大初动能越大，与入射光的强度以及加速电压无关，故D正确．

4.【答案】C

【解析】光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据，光电效应说明光具有粒子性，光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，故选项C正确．

5.【答案】A

【解析】根据光子说，金属中的一个电子一次只能吸收一个光子，若所吸收的光子频率大于金属的极限频率，电子才能逃离金属表面，成为光电子，且光子的吸收是瞬时的，不需时间的积累，故选项A正确．

6.【答案】B

【解析】衍射现象说明了光具有波动性，光电效应现象说明了光具有粒子性，故该实验说明了光具有波粒二象性，A、C、D正确；光照射锌板后，与锌板相连的验电器的铝箔有张角，说明锌板带电，但不能确定带什么电，B错误．

7.【答案】C

【解析】根据光电效应方程有：

Ek＝hν－W，其中W为金属的逸出功：

W＝hν0.由此可知Ek－ν图象是一条直线，横截距大于零，故C正确．

8.【答案】C

【解析】光电效应证实了光的粒子性，因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，D项错误．

9.【答案】A

【解析】德布罗意波长为λ＝

又p＝mv

解得：

λ＝

速度大小相同，电子的质量m最小，则电子的德布罗意波长最大．

10.【答案】B

【解析】根据公式c＝λν可知，波长越长的，频率越低，则有νa<νb,A错误；再根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，所以b光的光电子的最大初动能大于a光的光电子的最大初动能，而光电子的动能可能相等，C、D错误；根据光电效应发生条件可知，两种光子的频率都大于极限频率，B正确.

11.【答案】A

【解析】根据E＝hν知，照射光的频率增大，则光子能量增大，光的强度减弱，单位时间内发出光电子的数目减少．故A正确．

12.【答案】C

【解析】光电效应的发生是瞬时的，A错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能不是原来的2倍，B错误；入射光波长增大为原来的2倍，频率变为原来的

，有可能不发生光电效应，C正确；入射光强增大为原来的2倍时，单位时间发出的光电子数量有可能变为原来的2倍，D错误．

13.【答案】ACD

【解析】温度升高，各种波长的辐射强度都会增加，随着温度的升高，辐射强度的极大值向较短波长方向移动．

14.【答案】AD

【解析】普朗克的理论认为带电微粒辐射或吸收能量时，是一份一份的，微观粒子的能量是量子化的、是分立的，故A、D正确.

15.【答案】ACD

【解析】泊松亮斑，光的衍射和干涉说明光具有波动性；光的直线传播和光电效应说明光具有粒子性．

16.【答案】AB

【解析】根据光子说内容可知，紫外线是不连续的，A正确．发生光电效应时，有光电子从锌板飞出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电，B正确．根据光电效应方程知，光电子的最大初动能为Ekm＝hν－hν0，但不是所有电子的动能都等于最大初动能．故C错误．当用红外灯照射时，由于红外线频率小于紫外线频率，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔不一定张开．故D错误．

17.【答案】CD

【解析】电子是实物粒子，能发生衍射现象，该实验说明物质波理论是正确的，这种波称为物质波，或德布罗意波．

18.【答案】

（1）正

（2）阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住．无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M（3）B

【解析】

19.【答案】

（1）3.3×10－19J

（2）2.9×10－19J

【解析】①根据E＝h

得，E＝3.3×10－19J.

②根据光电效应方程得：

Ekm＝

－W0＝4×10－20J，

则W0＝2.9×10－19J.

20.【答案】

（1）5.1×1014Hz

（2）2.0×1012个

【解析】

（1）根据能量守恒定律有E1＝eU1＋hν

将E1＝4.5eV＝4.5×1.6×10－19J

代入可得ν0＝5.1×1014Hz

（2）根据I＝

，q＝Ne，可求出N＝

＝

＝

＝2.0×1012个

21.【答案】

（1）3×1013Hz～1.5×1015Hz　

（2）1.38×1030J　（3）204K

【解析】

（1）根据ν＝

可解得：

ν1＝1.5×1015Hz，ν2＝3×1013Hz

（2）由公式P0＝σT4可求太阳表面每秒每平方米辐射的能量，乘以太阳表面积4πR

再乘以3600，就可得每小时太阳表面辐射的总能量．

则有，W＝4πR

σT

·3600J＝1.38×1030J

（3）P1＝4πR

σT

且R0＝400Rs，

又P2＝σT44πr2，

因P1＝P2

可得T＝

≈204K.