第二章 波粒二象性 章末检测试卷（含答案）

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1、章末检测试卷章末检测试卷( (二二) ) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 4 分，共计 48 分.其中 17 题为单项选择题，812 题 为多项选择题) 1.爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方 法来说，这属于( ) A.等效替代 B.控制变量 C.科学假说 D.数学归纳 答案 C 解析 为了解释光电效应的实验规律，由于当时没有现成的理论，爱因斯坦就提出了“光子 说”来解释光电效应的规律，并取得成功.从科学研究的方法来说，这属于科学假说.C 正确， A、B、D 错误. 2.波粒二象性是微观世界的基本特征，

2、以下说法正确的是( ) A.光电效应现象揭示了光的波动性 B.热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性 C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 答案 B 解析 光电效应现象揭示了光的粒子性，A 错误；热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明 中子具有波动性，B 正确；普朗克借助于能量子假说，解释了黑体辐射规律，破除了“能量 连续变化”的传统观念，C 错误；根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一 个质子的德布罗意波长相等，则动量 p 也相等，动能则不相等，D 错误. 3.用波长为 1和 2的单色光 A 和 B 分别照射两种金

3、属 C 和 D 的表面.单色光 A 照射两种金属 时都能产生光电效应现象；单色光 B 照射时，只能使金属 C 产生光电效应现象，不能使金属 D 产生光电效应现象.设两种金属的逸出功分别为 WC和 WD，则下列选项正确的是( ) A.12，WCWD B.12，WCWD C.1WD D.12，WCWD 答案 D 解析 由题意知，A 光光子的能量大于 B 光光子的能量，根据 hhc ，得 12；又因为 单色光 B 只能使金属 C 产生光电效应现象， 不能使金属 D 产生光电效应现象， 所以 WCWD， 故正确选项是 D. 4.某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为 2.21 eV，用波长为 2

4、.510 7m 的紫外 线照射阴极.已知真空中光速为 3.0108 m/s，电子电荷量为 1.610 19C，普朗克常量为 6.6310 34 J s，则钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大初动能分别是( ) A.5.31014 Hz,2.2 J B.5.31014 Hz,4.410 19 J C.3.31033 Hz,2.2 J D.3.31033 Hz,4.410 19 J 答案 B 解析 由 W0h0得极限频率 0W0 h 2.211.610 19 6.6310 34 Hz5.31014 Hz， 由光电效应方程 得 EkhW0hc W0 6.6310 343.0108 2.510 7

5、 J2.211.610 19 J4.41019 J. 5.在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中 原子间距接近，已知中子质量 m1.6710 27 kg，普朗克常量 h6.631034 J s，可以估算 出德布罗意波长 1.8210 10 m 的热中子的动能的数量级为( ) A.10 17 J B.10 19 J C.10 21 J D.10 24 J 答案 C 解析 由 h p， p 22mE k， 得 Ek h2 2m2， 代入数据， 有 Ek3.9710 21 J， 数量级为 1021 J， 故选 C 项. 6.已知金属锌发生光电效应时产生的光电子

6、的最大初动能 Ek跟入射光的频率 的关系图象如 图 1 中的直线 l 所示.某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为 E1. 若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为 E2，E2E1，关于这种金属 的最大初动能 Ek跟入射光的频率 的关系图象应是图中的( ) 图 1 A.a B.b C.c D.上述三条图线都不正确 答案 A 解析 根据光电效应方程知，Ek 为一次函数，斜率是普朗克常量 h，h 是确定的值，虽然 两金属的逸出功不同，但两个 Ek 图象的斜率相同，两个直线平行，同时再利用 Ekh W0，结合题意 E2E1，h 相同，所以 W1W2，即直线在纵轴上

7、的截距的绝对值 W2大，故选 项 A 正确. 7.(2019 济宁市期末)如图 2 所示，N 为钨板，M 为金属网，它们分别与电池的两极相连，各 电池的电动势和极性如图所示， 已知钨板的逸出功为 4.5 eV.现分别用不同的光照射钨板(各光 子的能量已在图上标出)，则图中有光电子到达金属网的是( ) 图 2 A. B. C. D. 答案 B 解析 入射光的光子能量小于逸出功，则不能发生光电效应，故错误.入射光的光子能 量大于逸出功，能发生光电效应，电场对光电子加速，故有光电子到达金属网，故正确. 入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程 EkhW03.5 eV， 因为所加的

8、电压为反向电压，大小为2 V，根据动能定理，知光电子能到达金属网，故正确. 入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程 EkhW03.5 eV，所 加的反向电压为 4 V，根据动能定理知，光电子不能够到达金属网，故错误. 8.关于物质波的认识，正确的是( ) A.电子的衍射证实了物质波的假设是正确的 B.物质波也是一种概率波 C.任一物体都有一种波和它对应，这就是物质波 D.物质波就是光波 答案 AB 解析 电子的衍射证实了德布罗意关于物质波的假说是正确的，所以 A 正确；只有运动的物 体才有物质波与它对应，故 C 错误；物质波与光波一样，也是一种概率波，即粒子在各点出 现的

9、概率遵循波动规律，但物质波不是光波，所以 B 正确，D 错误. 9.(2018 泰安市高二下学期期末)实物粒子和光都具有波粒二象性.下列事实中突出体现波动性 的是( ) A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B. 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 答案 ACD 解析 电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子是一种波，故 A 正确； 射 线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可说明 射线是一种粒子，故 B 错误；人们利用慢中子 衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故 C 正确；人们利用电子显

10、微镜观测 物质的微观结构，利用了电子的衍射现象，说明电子是一种波，故 D 正确. 10.(2019 辛集中学期中)如图 3 是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能 Ek与入射 光频率 的关系图象.由图象可知( ) 图 3 A.该金属的逸出功等于 E B.入射光的频率为 20时，产生的光电子的最大初动能为 2E C.该金属的极限频率等于 0 D.入射光的频率为0 2时，产生的光电子的最大初动能为 E 2 答案 AC 11.如图 4 所示，某种单色光照射到光电管的阴极上时，电流表有示数，则( ) 图 4 A.入射的单色光的频率必须大于阴极材料的极限频率 B.增大单色光的强度，电流表的示数将增

11、大 C.滑片 P 向左移，电流表示数将增大 D.滑片 P 向左移，电流表示数将减小，甚至为零 答案 ABD 解析 单色光射到光电管的阴极上时，电流表有示数，说明发生了光电效应，因此入射的单 色光的频率一定大于阴极材料的极限频率，选项 A 正确；增大单色光的强度，则产生的光电 流增大，电流表的示数增大，选项 B 正确；当滑片 P 向左移时，K 极的电势比 A 极高，光电 管上加的是反向电压，故选项 C 错误，D 正确. 12.如图 5 所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱 c、d 连接.用 一定频率的单色光 a 照射光电管时，灵敏电流计 G 的指针会发生偏转，而用另一频率

12、的单色 光 b 照射该光电管时，灵敏电流计 G 的指针不偏转.下列说法正确的是( ) 图 5 A.a 光的频率一定大于 b 光的频率 B.用 b 光照射光电管时，一定没有发生光电效应 C.电源正极可能与 c 接线柱连接 D.若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由 dGf 答案 ACD 解析 由于电源的接法不知道，所以有两种情况：(1)c 接负极，d 接正极：单色光 a 频率大 于金属的极限频率， b光的频率小于金属的极限频率， 所以a光的频率一定大于b光的频率.(2)c 接正极，d 接负极：a、b 两光可能都发生光电效应，a 光产生的光电子能到达负极而 b 光产 生的光电子不能到达负极

13、，a 光产生的光电子的最大初动能大，所以 a 光的频率一定大于 b 光的频率，故 A、C 正确，B 错误；电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，若灵敏电流 计的指针发生偏转，则电流方向一定是由 dGf，故 D 正确. 二、填空题(本题共 2 小题，共 12 分) 13.(6 分)如图 6 所示的实验电路，当用黄光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生 了偏转.若将电路中的滑动变阻器的滑片 P 向右移动到某一位置时， 毫安表的读数恰好减小到 零，此时电压表读数为 U.若此时增加黄光照射的强度，则毫安表_(选填“有”或“无”) 示数.若改用蓝光照射光电管中的金属涂层，则毫安表_(选填“有”或“

14、无”)示数. 图 6 答案 无(3 分) 有(3 分) 解析 光电效应的原理是当有频率足够大的光照射到金属表面时，将会使金属中的电子获得 足够能量而从表面逸出， 逸出的光电子向另一极板定向移动而形成电流.当增加黄光照射的强 度时，不能增加光电子的最大初动能，故毫安表无示数.当改用蓝光照射时，照射光的频率增 大，光电子的最大初动能增大，光电子能到达 A 极，形成电流. 14.(6 分)采用如图 7 甲所示电路可研究光电效应规律， 现分别用 a、 b 两束单色光照射光电管， 得到光电流 I 与光电管两极间所加电压 U 的关系图象如图乙所示. 图 7 (1)实验中当灵敏电流表有示数时将滑片 P 向右

15、滑动，则电流表示数一定不会_(选填 “增大”“不变”或“减小”). (2)照射阴极材料时， _(选填“a 光”或“b 光”)使其逸出的光电子的最大初动能较大. (3)若 a 光的光子能量为 5 eV， 图乙中 U022 V， 则光电管的阴极材料的逸出功为_ J.(e1.610 19 C) 答案 (1)减小(2 分) (2)b 光(2 分) (3)4.810 19(2 分) 解析 (1)当滑片 P 向右滑动时，正向电压增大，光电子做加速运动，若光电流达到饱和，则 电流表示数不变，若没达到饱和，则电流表示数增大. (2)由题图乙知 b 光的遏止电压大，由 eU0Ek知 b 光照射阴极材料时逸出的光

16、电子的最大初 动能较大. (3)由光电效应方程 EkhW0，可知光电管的阴极材料的逸出功为 5 eV2 eV3 eV 4.810 19 J. 三、计算题(本题共 3 小题，共 40 分) 15.(12 分)用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压 U0与入射光的频 率 ，得到 U0 图象如图 8 所示，根据图象求： 图 8 (1)该金属的极限频率 0； (2)普朗克常量 h.(已知电子电荷量 e1.610 19 C) 答案 见解析 解析 (1)由图线的横截距可知 05.01014 Hz(2 分) (2)光电子的最大初动能 Ekhh0(2 分) 根据动能定理得eU00Ek(2 分

17、) U0 关系式为 U0h e h e0(2 分) 图线的斜率 kh e(2 分) 由图线可知 k 5.0 17.55.01014 V/Hz(1 分) 解得 h6.410 34 J s(1 分) 16.(14分)如图9所示是光电效应实验部分示意图.当用光子能量为h3.1 eV的光照射金属K 时，产生光电流.若 K 的电势高于 A 的电势，且电势差为 0.9 V，此时光电流刚好截止.那么， 当 A 的电势高于 K 的电势，且电势差也为 0.9 V 时，光电子到达 A 极时的最大动能是多大？ 此金属的逸出功是多大？ 图 9 答案 1.8 eV 2.2 eV 解析 设光电子逸出时最大初动能为 Ek，

18、到达 A 极的最大动能为 Ek 当 A、K 间所加反向电压为 0.9 V 时，由动能定理有 eUEk(3 分) 得 Ek0.9 eV(1 分) 当 A、K 间所加正向电压为 0.9 V 时，由动能定理有 eUEkEk(3 分) 得 Ek1.8 eV(1 分) 由光电效应方程有 EkhW0(3 分) 得 W02.2 eV.(3 分) 17.(14 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， 使它的德布罗意波长是这种紫光波长的 10 4 倍，求：(电子质量 m9.1

19、10 31 kg，电子电荷 量 e1.610 19 C，普朗克常量 h6.631034 J s) (1)电子的动量的大小；(结果取两位有效数字) (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.(加速电压的计算结果取 一位有效数字) 答案 (1)1.510 23 kg m/s (2)U h2 2me2 810 2 V 解析 (1)h p(3 分) 电子的动量 ph 6.6310 34 4.410 11 kg m/s1.510 23 kg m/s.(3 分) (2)电子在电场中加速，有 eU1 2mv 2(3 分) Umv 2 2e h2 2me2(3 分) 代入数据得 U8102 V.(2 分)