第十七章 波粒二象性 章末检测试卷（含答案）

《第十七章 波粒二象性 章末检测试卷（含答案）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十七章 波粒二象性 章末检测试卷（含答案）（9页珍藏版）》请在七七文库上搜索。

1、章末检测章末检测 (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、 选择题(本题共 12 小题， 每小题 5 分， 共 60 分。 其中 17 题为单项选择题， 812 题为多项选择题) 1.关于热辐射，下列说法正确的是( ) A.一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关 B.黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的 C.一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值 D.温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动 解析 一般物体的热辐射强度除与温度有关之外，还与材料、表面状况有关，选 项 A 错误；黑体可以辐射可见光，不一定是黑的，选项 B 错误；由黑体辐射的实 验规律知，选

2、项 C 正确，D 错误。 答案 C 2.2017 年年初，我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置，发出了 波长在 100 nm(1 nm10 9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。 “大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理 等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电 离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取 普朗克常量 h6.610 34 J s，真空光速 c3108 m/s)( ) A.10 21 J B.10 18 J C.10 15 J D.10 12 J 解析 根据 h 及 c，

3、得 hc 6.610 34 3108 10010 9 J210 18 J，故 选项 B 正确。 答案 B 3.光子的能量与其( ) A.频率成正比 B.波长成正比 C.速度成正比 D.速度平方成正比 解析 由 Eh、c 得 Ehhc ，可见光子的能量与其频率成正比、与其波 长成反比，选项 A 正确，B 错误；由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是 相同的，故选项 C、D 错误。 答案 A 4.某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图 1 所示，表中 给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料( ) 图 1 材料 钠 铜 铂 极限波长(nm) 541 268 196

4、 A.仅钠能产生光电子 B仅钠、铜能产生光电子 C.仅铜、铂能产生光电子 D都能产生光电子 解析 根据爱因斯坦光电效应方程可知， 只要光源的波长小于某金属的极限波长， 就有光电子逸出，该光源发出的光的波长有的小于 100 nm，小于钠、铜、铂三个 的极限波长，都能产生光电子，选项 D 正确，A、B、C 错误。 答案 D 5.光子有能量，也有动量 ph ，它也遵守有关动量的规律，如图 2 所示，真空中 有一“”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴 OO在水平面内灵活地转动，其 中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片。当用平行 白光垂直照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况(

5、俯视)的下列说法正确 的是( ) 图 2 A.顺时针方向转动 B逆时针方向转动 C.都有可能 D不会转动 解析 本题考查光子的动量， 光照射到黑纸片上被吸收， 照射到白纸片上被反射， 因此白纸片受到的冲量大，装置逆时针转动，故选项 B 正确。 答案 B 6.如图 3 甲所示，合上开关，用光子能量为 2.5 eV 的一束光照射阴极 K，发现电 流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于 0.60 V 时，电流表读 数仍不为零，当电压表读数大于或等于 0.60 V 时，电流表读数为零。把电路改为 图乙，当电压表读数为 2 V 时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( ) 图 3 A.1

6、.5 eV 0.6 eV B1.7 eV 1.9 eV C.1.9 eV 2.6 eV D3.1 eV 4.5 eV 解析 用光子能量 h2.5 eV 的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电 效应，当电压表读数大于或等于 0.60 V 时，电流表读数为零，则电子不能到达阳 极，由动能定理eU01 2mv 2 m知，最大初动能 EkeU0.6 eV，由光电效应方 程 W0hEk1.9 eV，对题图乙当电压表读数为 2 V 时，电子到达阳极的最大 动能为 EkEkeU0.6 eV2 eV2.6 eV。故选项 C 正确。 答案 C 7.研究光电效应的电路如图 4 所示。用频率相同、强度不同的光

7、分别照射密封真 空管的钠极板(阴极 K)，钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收，在电路中形成光 电流。下列光电流 I 与 A、K 之间的电压 UAK的关系图中，正确的是( ) 图 4 解析 用频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大初动能相同，所 以遏止电压相同；饱和电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和电流越大，故 选项 C 正确。 答案 C 8.在光电效应实验中，用频率为 的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列 说法正确的是( ) A.增大入射光的强度，饱和光电流增大 B.减小入射光的强度，光电效应现象消失 C.改用频率小于 的光照射，一定不发生光电效应 D.改用频率大于 的光照

8、射，光电子的最大初动能变大 解析 增大入射光的强度，单位时间内照到单位面积上的光子数增加，光电流增 大，选项 A 正确；减小入射光的强度，只是光电流减小，光电效应现象是否消失 与光的频率有关，而与光的强度无关，选项 B 错误；改用频率小于 的光照射， 但只要光的频率大于极限频率 0仍然可以发生光电效应，选项 C 错误；由爱因斯 坦光电效应方程 hW逸1 2mv 2 得：光频率 增大，而 W选不变，故光电子的最 大初动能变大，选项 D 正确。 答案 AD 9.如图 5 所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的 变化图象，直线与横轴的交点坐标(4.27，0)，与纵轴交点坐标(

9、0，0.5)。由图可知 ( ) 图 5 A.该金属的截止频率为 4.271014 Hz B.该金属的截止频率为 5.51014 Hz C.该图线的斜率表示普朗克常量 D.该金属的逸出功为 0.5 eV 解析 图线在横轴上的截距为截止频率，选项 A 正确，选项 B 错误；由光电效应 方程 EkhW0，可知图线的斜率为普朗克常量，选项 C 正确；金属的逸出功为 W0hc1.77 eV，选项 D 错误。 答案 AC 10.在光的双缝干涉实验中，在光屏上放上照相底片并设法减弱光子流的强度，尽 可能使光子一个一个地通过狭缝，在曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况 下，其实验结果是( ) A.若曝光时间

10、不长，则底片上出现一些无规则的点 B.若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹 C.这一实验结果证明了光具有波动性 D.这一实验结果否定了光具有粒子性 解析 实验表明，大量光子的行为表现为波动性，个别或少数光子行为表现为粒 子性。上述实验表明光具有波粒二象性，故选项 A、B、C 正确。 答案 ABC 11.(2019 江门高二检测)用很弱的光做双缝干涉实验， 把入射光减弱到可以认为光 源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图 6 所示是不同数量的光子照 射到感光胶片上得到的照片。这些照片说明( ) 图 6 A.光具有粒子性 B.光具有波动性 C.光既有粒子性，又有波动性 D.光的波动性不是

11、光子之间的相互作用引起的 解析 少量光子通过双缝后照片上呈现不规则分布的亮点显示了光的粒子性，大 量光子通过双缝后照片上获得了双缝干涉条纹，说明光具有波动性；光子先后依 次通过双缝，说明光的波动性不是光子之间的相互作用引起的。故选项 C、D 正 确。 答案 CD 12.某半导体激光器发射波长为 1.510 6 m，功率为 5.0103 W 的连续激光。已 知可见光波长的数量级为 10 7 m，普朗克常量 h6.631034 J s，该激光器发出 的 ( ) A.是紫外线 B.是红外线 C.光子能量约为 1.310 18 J D.光子数约为每秒 3.81016个 解析 由于激光波长大于可见光波长

12、，所以该激光器发出的是红外线，选项 B 正 确， A错误； 由Ehc 可得光子能量约为E6.6310 343108 1.510 6 J1.310 19 J， 选项 C 错误；光子数约为每秒为 nP E3.810 16 个，选项 D 正确。 答案 BD 二、计算题(本大题共 4 小题，共 40 分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数 值计算的要注明单位) 13.(10 分)铝的逸出功是 4.2 eV，现在用波长为 200 nm 的光照射铝的表面。普朗 克常量 h6.6310 34 J s 求： (1)光电子的最大初动能； (2)遏止电压； (3)铝的截止频率。 解析 (1)由爱因斯坦光电效应方程

13、 EkhW0可得 Ekhc W0 6.6310 343108 210 74.21.610 19 J 3.22510 19 J2.02 eV。 (2)由 eUcEk得遏止电压 UcEk e 2.02 V。 (3)由 W0hc得极限频率 0W0 h 4.21.610 19 6.6310 34 Hz1.011015 Hz。 答案 (1)2.02 eV (2)2.02 V (3)1.011015 Hz 14.(10 分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长 是 h p，式中 P 是运动着的物体的动量，h 是普朗克常量。已知某种紫光的波长 是 440 nm，若将电子加速，使它的

14、德布罗意波长是这种紫光波长的 10 4 倍，求： (1)电子的动量的大小； (2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小。电子质量 m 9.110 31 kg，电子电荷量 e1.61019 C， 普朗克常量 h6.6310 34 J s，加速电压的计算结果取一位有效数字。 解析 (1)h p，电子的动量 ph 6.6310 34 4.410 11 kg m/s1.510 23 kg m/s。 (2)电子在电场中加速，有 eU1 2mv 2 Umv 2 2e h2 2me2810 2 V。 答案 (1)1.510 23 kg m/s (2)U h2 2me2 810 2 V 1

15、5.(10 分)如图 7 甲所示是研究光电效应规律的光电管。 用波长 0.50 m 的绿光 照射阴极 K，实验测得流过表的电流 I 与 AK 之间电势差 UAK满足如图乙所示 规律，取 h6.6310 34 J s。结合图象，求：(结果均保留两位有效数字) 图 7 (1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极 K 时的最大初动能； (2)该阴极材料的极限波长。 解析 (1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极 A，阴极每秒钟发 射的光电子的个数 nIm e 0.6410 6 1.610 19个4.01012(个) 光电子的最大初动能为 EkmeU01.610 19 C0.6 V9.

16、61020 J。 (2)设阴极材料的极限波长为 0，根据爱因斯坦光电效应方程 Ekmhc h c 0，代入 数据得 06.610 7 m。 答案 (1)4.01012个 9.610 20 J (2)6.6107 m 16.(10分)研究光电效应规律的实验装置如图8 所示， 光电管的阴极材料为金属钾， 其逸出功为 W02.25 eV，现用光子能量为 10.75 eV 的紫外线照射光电管，调节 变阻器滑片位置，使光电流刚好为零。求： 图 8 (1)电压表的示数是多少？ (2)若照射光的强度不变，紫外线的频率增大一倍，阴极 K 每秒内逸出的光电子数 如何变化？到达阳极的光电子动能为多大？ (3)若将

17、电源的正负极对调，到达阳极的光电子动能为多大？ 解析 (1)由光电效应方程 EkhW0 得光电子最大初动能 Ek8.50 eV 光电管两端加有反向电压，光电子由 K 向 A 做减速运动。 由动能定理eUEkAEk 因 EkA0，则 UEk e 8.50 V。 (2)设光的强度为 nh，光强不变，频率增大一倍，则每秒入射的光子数 n 减为原 来的一半，阴极 K 每秒内逸出的光电子数也减为原来的一半，由光电效应方程得 光电子的最大初动能 EkhW02hW019.25 eV 电子由阴极向阳极做减速运动， 由动能定理eUEkAEk，得 EkA10.75 eV。 (3)若将电源的正负极对调，光电管上加有正向电压，光电子从阴极向阳极做加速 运动，由动能定理 eUEkAEk，得 EkA17.00 eV。 答案 (1)8.50 V (2)减为原来一半 10.75 eV (3)17.00 eV