第2章 波和粒子 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 5 分，共计 60 分.17 题为单项选择题，812 题为多 项选择题全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错或不选的得 0 分) 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

2、误 2“非典”期间，很多地方用红外线热像仪监测人的体温，只要被测者从仪器前走过，便可 知道他的体温是多少，关于其中的原理，下列说法正确的是( ) A人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温 B仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关 C被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且 较短波长的成分强 D被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且 较长波长的成分强 答案 C 解析 根据辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；随着温度的升高， 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动人的

3、体温的高低，直接决定了这个人辐射的红外 线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道这个人的体温，C 正确 3用波长为 1和 2的单色光 A 和 B 分别照射两种金属 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( ) A12，WCWD B12，WCWD C1WD D12，WCWD 答案 D 解析 由实验现象知 A 光光子的能量大于 B 光光子的能量，根据 Ehhc ，得 12；又因 为单色光B只能使金属C产生

4、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 2.510 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( ) A5.31014 Hz,2.2 J B5.31014 Hz,4.410 19 J C3.31033 Hz,2.2 J D3.31033 Hz,4.410 19 J 答案 B 解析 由 Wh0得极限频率 0W h 2.211.61

5、0 19 6.6310 34 Hz5.31014 Hz，由光电效应方程 可得 EkmhWhc W 6.6310 343.0108 2.510 7 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 原子间距相近，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可能是( ) A10 17 J B10 19 J C10 21 J D10 24 J 答案 C 解析 由 h p，p 22mE k，得 Ek h2 2m

6、2，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的最大初动能 Ekm跟入射光的频率 的关系图像 如图 1 中的直线 1 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 Ekm跟入射光的频率 的关系图像应是图中的( ) 图 1 Aa Bb Cc 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，Ekm 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 E

7、km 图像的斜率相同，两个直线平行，同时再利用 Ekm hW，结合题意 E2E1，h 相同，所以 W1W2，即直线在纵轴上的截距的绝对值 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

8、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，根据光电效应方程可得 EkmhW3.5 eV，因为所加的电压为反向电压，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 EkmhW 3.5 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下列说法中正确的是( ) A光的波粒二象性学说就是牛顿的微粒说加上惠更斯的波动说组成的 B光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦的电磁理论 C光子说并没有否定电磁说，在光子的能量 Eh 中， 表示波的特性，E 表示粒子的特性 D光波不同于宏观观念中那

9、种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波 答案 CD 解析 光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性大小，可以用波动规律来描述，不是 惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波光的粒子性是指光的能量是一份一份的，一份是一 个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒光子说与电磁说不矛盾，它们是不同领域的不同表 述 9 (2018 泰安市高二下期末)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

10、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 Ekm与入 射光频率 的关系图像由图像可知( ) 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

11、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

12、，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 Aa 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

13、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，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 个小题，共 10 分) 13(4 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

14、 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“无”)示数 图 6 答案 无(2 分) 有(2 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

15、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 的关系图像如图乙所示 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 U22 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，

16、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 eUEkm知 b 光照射阴极材料时逸出的光电子的最大初 动能较大 (3)由光电效应方程可得 EkmhW，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 30 分) 15.(10 分)如图 8 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，

17、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 8 答案 1.8 eV 2.2 eV 解析 设光电子逸出时最大初动能为 Ekm，到达 A 极的最大动能为 Ekm 当 A、K 间所加反向电压为 0.9 V 时，由动能定理有 eUEkm(2 分) 得 Ekm0.9 eV(1 分) 当 A、K 间所加正向电压为 0.9 V 时，由动能定理有 eUEkmEkm(2 分) 得 Ekm1.8 eV(1 分) 由光电效应方程有 EkmhW(2 分) 得 W2.2 eV.(2 分) 16.(10 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

18、U 与入射光的频率 ，得到 U 图像如图 9 所示，根据图像求： 图 9 (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 Ekmhh0(2 分) 根据动能定理得eU0Ekm(1 分) U 关系式为 Uh e h e0(1 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) 17(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，

19、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 m9.11031 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(2 分) 电子的动量 ph 6.6310 34 4.410 11 kg m/s1.5 10 23 kgm/s.(2 分) (2)电子在电场中加速，有 eU1 2mv 2(2 分) Umv 2 2e h2 2me2(2 分) 代入数据得 U8102 V(2 分)