1、第第 5 章章 波与粒子波与粒子 章末检测章末检测 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 11 小题，每小题 5 分，共 55 分其中 15 题为单项选择题，611 题 为多项选择题) 1某种单色光的频率为 ，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为 Ek，则 这种金属逸出功和极限频率分别是( ) AhEk，Ek h BEkh，Ek h ChEk， h Ek DEkh， h Ek 答案 A 解析 由光电效应方程 EkhW 得 WhEk，而 Wh0，则 0W h hEk h Ek h ， 故 A 正确 2下列说法正确的是( ) A康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍
2、射实验说明粒子具有波动性 B爱因斯坦发现了光电效应现象，并且提出光子说，成功解释了光电效应现象 C爱因斯坦的光电效应方程能够说明光子具有动量 D康普顿效应表明光子只具有能量 答案 A 解析 康普顿效应说明光具有粒子性， 电子的衍射实验说明粒子具有波动性， 选项 A 正确； 赫兹在研究电磁波时发现了光电效应现象， 爱因斯坦提出光子说， 成功解释了光电效应现象， 选项 B 错误；爱因斯坦的光电效应方程不能够说明光子具有动量，选项 C 错误；康普顿效 应表明光子除了具有能量外还有动量，选项 D 错误 3已知钙和钾的极限频率分别为 7.731014 Hz 和 5.441014 Hz，在某种单色光的照射
3、下两 种金属均发生光电效应， 比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子， 钙逸出的光电子具 有较大的( ) A波长 B频率 C能量 D动量 答案 A 解析 根据爱因斯坦光电效应方程1 2mv 2 mhW.由题知 W钙W钾，所以钙逸出的光电子的 最大初动能较小 根据 p 2mEk及 ph 和 c 知， 钙逸出的光电子的特点是： 动量较小、 波长较长、频率较小选项 A 正确，选项 B、C、D 错误 4 从衍射的规律可以知道， 狭缝越窄， 屏上中央亮条纹就越宽， 由不确定性关系式 xp h 4 判断下列说法正确的是( ) A入射的粒子有确定的动量，射到屏上粒子就有准确的位置 B狭缝的宽度变小了，因此
4、粒子的不确定性也变小了 C更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了 D更宽的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了 答案 C 解析 由 xp h 4，狭缝变小了，即 x 减小了，p 变大，即动量的不确定性变大了，故 选项 C 正确，选项 A、B、D 错误 5用红光照射光电管阴极发生光电效应时，光电子最大初动能为 Ek，饱和光电流为 I，若 改用强度相同的绿光照射同一光电管，产生的光电子最大初动能和饱和电流分别为 Ek和 I，则下面说法正确的是( ) AEkI BEkEk，II CEkEk，II 答案 D 解析 由爱因斯坦光电效应方程 EkhW0及
5、 红绿，可知，Ek红Ek绿，即 EkEk.又红 光和绿光的强度相同，即 Enh红nh绿，因为 红n，即单位时间内入 射的红光的光子数多，逸出的光电子数也多，饱和光电流也大，II，D 项正确 6关于光子和运动着的电子，下列叙述正确的是( ) A光子和电子一样都是实物粒子 B光子和电子都能发生衍射现象 C光子和电子都具有波粒二象性 D光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性 答案 BC 解析 物质可分为两大类：一是质子、电子等实物，二是电场、磁场等，统称场光是传播 着的电磁场根据物质波理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子具有波粒二象 性综上所述，B、C 选项正确 7关于光电效应实验，下列表
6、述正确的是( ) A光照时间越长光电流越大 B入射光足够强就可以有光电流 C遏止电压与入射光的频率有关 D入射光频率大于极限频率才能产生光电子 答案 CD 解析 光电流的大小与光照时间无关，选项 A 错误；如果入射光的频率小于金属的极限频 率，入射光再强也不会发生光电效应，选项 B 错误；遏止电压 Uc满足 eUchh0，由该 表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，选项 C 正确；只有当入射光的频率大于极限 频率，才会有光电子逸出，选项 D 正确 8已知使某金属产生光电效应的极限频率为 c，则( ) A当用频率为 2c的单色光照射该金属时，一定能产生光电子 B当用频率为 2c的单色光照射该金
7、属时，所产生的光电子的最大初动能为 hc C当入射光的频率 大于 c时，若 增大，则逸出功增大 D当入射光的频率 大于 c时，若 增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 答案 AB 解析 当用频率为 2c的单色光照射该金属时，由于 2c大于该金属的极限频率，所以一定 能发生光电效应，产生光电子，选项 A 正确；根据爱因斯坦光电效应方程1 2mev 2hW 0， 当入射光的频率为 2c时，发射的光电子的最大初动能为 2hchchc，选项 B 正确；当 入射光的频率由 2c增大一倍变为 4c时，发射的光电子的最大初动能为 4hchc3hc， 显然不是随着增大一倍，选项 D 错误；逸出功是金属本身
8、对金属内电子的一种束缚本领的 体现，与入射光的频率无关，选项 C 错误 9 用两束频率相同， 强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面， 均能产生光电效应， 那么( ) A两束光的光子能量相同 B两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同 C两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同 D两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同 答案 AC 解析 由 Eh 和 EkhW 知两束光的光子能量相同，照射金属得到的光电子最大初动 能相同，故 A、C 对，D 错；由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，故 B 错 10电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是( ) A氢原子的核外电子可
9、以用确定的坐标描述它们在原子中的位置 B电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道 C电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的 D电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置 答案 CD 解析 微观粒子的波动性是一种概率波， 对应微观粒子的运动， 牛顿运动定律已经不适用了， 所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置， 电子的“轨道”其实是 没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述 A、B 错误，C、 D 正确 11.在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动 能 Ek与入射光的频率 的关系如图 1 所示，由实验图象可
10、求出( ) 图 1 A该金属的极限频率和极限波长 B普朗克常量 C该金属的逸出功 D单位时间内逸出的光电子数 答案 ABC 解析 金属中电子吸收光子的能量为 h，根据爱因斯坦光电效应方程有 EkhW.任何一 种金属的逸出功 W 一定，说明 Ek随 的变化而变化，且是线性关系，所以直线的斜率等于 普朗克常量，直线与横轴的截距 OA 表示 Ek0 时频率 0，即金属的极限频率根据 h0 W0，求得逸出功 Wh0，也可求出极限波长 0 c 0 hc W.由图象不能知道单位时间内逸出 的光子数，A、B、C 对，D 错 二、填空题(本题共 1 小题，共 5 分) 12. (5 分)1924 年，法国物理
11、学家德布罗意提出，任何一个运动着的物体都有一种波与它对 应.1927 年，两位美国物理学家在实验中得到了电子束通过铝箔时的衍射图案，如图 2 所 示 图中， “亮圆”表示电子落在其上的_大， “暗圆”表示电子落在其上的_ 小 图 2 答案 概率 概率 三、计算题(本题共 4 小题，共 40 分) 13(8 分)已知运动的微小灰尘质量为 m10 10 kg，假设我们能够测定它的位置准确到 10 6 m，则它的速度的不准确量为多少？ 答案 510 19 m/s 解析 由不确定性关系 px h 4，得 v h 4mx，代入数据得 v510 19 m/s. 14(10 分)几种金属的逸出功 W0见下表
12、 金属 钨 钙 钠 钾 铷 W0(10 19J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41 由一束可见光照射上述金属的表面， 请通过计算说明哪些能发生光电效应 已知该可见光的 波长的范围为 4.010 77.6106 m，普朗克常数 h6.631034 J s. 答案 钠、钾、铷 解析 光子的能量 Ehc ，取 4.010 7 m，则 E5.01019 J，根据 E W 0判断，钠、 钾、铷能发生光电效应 15(10 分)X 射线管中阳极与阴极间所加电压为 3104 V，电子加速后撞击 X 射线管阴极 产生 X 射线， 则 X 射线的最短波长为多少？(电子电荷量 e1.610 19 C
13、， 电子初速度为零) 答案 4.110 11 m 解析 X 射线光子最大能量 heU，即 hc eU， hc eU4.110 11 m. 16(12 分)质量为 10 g 的子弹与电子的速率相同均为 500 m/s，测量准确度为 0.01%，若位 置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？(电子质量 m 9.110 31 kg) 答案 1.0610 31 m 1.16103 m 解析 测量准确度也就是速度的不确定性，故子弹、电子的速度不确定量为 v0.05 m/s， 子弹动量的不确定量为 p1510 4 kg m/s，电子动量的不确定量为 p 24.5510 32 kg m/s， 由x h 4p， 子弹位置的最小不确定量x1 6.6310 34 43.14510 4 m1.0610 31 m， 电子位置的最小不确定量 x2 6.6310 34 43.144.5510 32 m1.1610 3 m.
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