2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-5課堂演練：第十七章　波粒二象性 章末質(zhì)量評(píng)估 Word版含解析

1、章末質(zhì)量評(píng)估(二)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1.下列說(shuō)法不正確的是（）a.普朗克提出“振動(dòng)者的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值的整數(shù)倍”，從而建立了“能量量子化”觀點(diǎn)b.如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波，而不發(fā)生反射，這種物體就被稱為“黑體”c.我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與溫度無(wú)關(guān)d.愛因斯坦指出“光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)不可分割的能量子組成的”解析：根據(jù)“黑體輻射”以及對(duì)黑體輻射的研究，普朗克提出“振動(dòng)者的帶電微粒的能量只能是

2、某一最小能量值的整數(shù)倍”，從而建立了“能量量子化”觀點(diǎn).故a正確；根據(jù)“黑體輻射”以及對(duì)黑體輻射的研究，如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波，而不發(fā)生反射，這種物體就被稱為“黑體”.故b正確；我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與溫度有關(guān).故c錯(cuò)誤；愛因斯坦提出了光子的概念，指出“光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)能量是一份一份的，而且光本身就是由一個(gè)不可分割的能量子組成的”.故d正確.本題選擇不正確的.答案：c2.下列說(shuō)法正確的是（）a.就物質(zhì)波來(lái)說(shuō)，速度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長(zhǎng)長(zhǎng)b.原來(lái)不帶電的一塊鋅板，被弧光燈照射鋅板時(shí)，鋅板帶負(fù)電c.紅光光子比紫光光子的能量大d.光電效應(yīng)和康普頓

3、效應(yīng)均揭示了光具有波動(dòng)性解析：物質(zhì)波波長(zhǎng)，速度相等的電子和質(zhì)子，電子質(zhì)量較小，則電子的波長(zhǎng)長(zhǎng).故a項(xiàng)正確.原來(lái)不帶電的一塊鋅板，被弧光燈照射鋅板時(shí)，電子從鋅板逸出，鋅板帶正電.故b項(xiàng)錯(cuò)誤.紅光的頻率小于紫光頻率，光子能量eh，則紅光光子比紫光光子的能量小.故c項(xiàng)錯(cuò)誤.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)均揭示了光具有粒子性.故d項(xiàng)錯(cuò)誤.答案：a3關(guān)于光的波粒二象性，以下說(shuō)法中正確的是()a光的波動(dòng)性與機(jī)械波，光的粒子性與質(zhì)點(diǎn)都是等同的b光子和質(zhì)子、電子等是一樣的粒子c大量光子易顯出粒子性，少量光子易顯出波動(dòng)性d紫外線、x射線和射線中，射線的粒子性最強(qiáng)，紫外線的波動(dòng)性最顯著解析：光的波動(dòng)性與機(jī)械波、光的粒子性與

4、質(zhì)點(diǎn)有本質(zhì)區(qū)別，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；光子實(shí)質(zhì)上是以場(chǎng)的形式存在的一種“粒子”，而電子、質(zhì)子是實(shí)物粒子，故選項(xiàng)b錯(cuò)誤；光是一種概率波，大量光子往往表現(xiàn)出波動(dòng)性，少量光子則往往表現(xiàn)出粒子性，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；頻率越高的光的粒子性越強(qiáng)，頻率越低的光的波動(dòng)性越顯著，故選項(xiàng)d正確答案：d4下列關(guān)于物質(zhì)波的說(shuō)法中正確的是()a實(shí)物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，所以實(shí)物粒子與光子是本質(zhì)相同的物體b物質(zhì)波和光波都不是概率波c粒子的動(dòng)量越大，其波動(dòng)性越易觀察d粒子的動(dòng)量越大，其波動(dòng)性越易觀察解析：實(shí)物粒子雖然與光子具有某些相同的現(xiàn)象，但實(shí)物粒子是實(shí)物，而光則是傳播著的電磁波，其本質(zhì)不同；物質(zhì)波和光波都是概率波；又由可知，p

5、越小，越大，波動(dòng)性越明顯故正確選項(xiàng)為d.答案：d5.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，由圖可知，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()a隨溫度升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加b隨溫度降低，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加c隨溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)d隨溫度降低，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng)解析：黑體輻射的強(qiáng)度與溫度有關(guān)，溫度越高，黑體輻射的強(qiáng)度越大，a正確、b錯(cuò)誤；隨著溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，故c、d正確.答案：b6用波長(zhǎng)為2.0×107 m的紫外線照射鎢的表面，釋放出來(lái)的光電子中最大的動(dòng)能是4.7×1019 j由此可知，鎢的極限頻率是：(普朗克常

6、量h6.63×1034 j·s，光速c3.0×108 m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字)()a5.5×1014hz b7.9×1014hzc9.8×1014hz d1.2×1015hz解析：據(jù)ekmhw，wh0 可得：0，代入數(shù)據(jù)得： 07.9×1014hz，故選b.答案：b7.如圖所示，光滑水平面上有兩個(gè)大小相同的鋼球a、b，a球的質(zhì)量大于b球的質(zhì)量開始時(shí)a球以一定的速度向右運(yùn)動(dòng)，b球處于靜止?fàn)顟B(tài)兩球碰撞后均向右運(yùn)動(dòng)設(shè)碰撞前a球的德布羅意波的波長(zhǎng)為1，碰撞后a、b兩球的德布羅意波的波長(zhǎng)分別為2和3，則下列關(guān)系正確的是(

7、)a123b123c1 d1解析：球a、b碰撞過(guò)程中滿足動(dòng)量守恒，得pb0papa；由，可得p，所以動(dòng)量守恒表達(dá)式也可寫成：，所以1，故選項(xiàng)d正確答案：d8一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止開始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后(加速電壓為u)，該粒子的德布羅意波長(zhǎng)為()a. b.c. d.解析：設(shè)加速后的速度為v，由動(dòng)能定理，得qumv2，所以v ，代入德布羅意波長(zhǎng)公式，得.答案：c9.用強(qiáng)度相同的紅光和藍(lán)光分別照射同一種金屬，均能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng).下列判斷正確的是（）a.用紅光照射時(shí)，該金屬的逸出功小，用藍(lán)光照射時(shí)該金屬的逸出功大b.用紅光照射時(shí)，逸出光電子所需時(shí)間長(zhǎng)，用藍(lán)光照射時(shí)逸出光電子所需

8、時(shí)間短c.用紅光照射時(shí)，逸出的光電子最大初動(dòng)能小，用藍(lán)光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大d.若增加入射光的強(qiáng)度，逸出的光電子最大初動(dòng)能相應(yīng)增加解析：強(qiáng)度相同的紅光和藍(lán)光分別照射同一種金屬，均能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，知紅光和藍(lán)光的頻率都大于金屬的截止頻率，金屬的逸出功與照射光的頻率無(wú)關(guān)，故a錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)的時(shí)間極短，即逸出光電子在瞬間完成，小于109 s，與光的頻率無(wú)關(guān)，故b錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程得，ekmhw0，金屬的逸出功不變，紅光的頻率小，藍(lán)光的頻率大，則藍(lán)光照射時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大，與光照強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故c正確，d錯(cuò)誤.答案：c10.實(shí)驗(yàn)得到金屬鈣的光電子的最大初動(dòng)能ekmax與入射

9、光頻率的關(guān)系如圖所示.下表中列出了幾種金屬的截止頻率和逸出功，參照下表可以確定的是（）金屬鎢鈣鈉截止頻率0/hz10.957.735.53逸出功w/ev4.543.202.29a.如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)得到的ekmax圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大b.如用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)得到的ekmax圖線也是一條直線，其斜率比圖中直線的斜率大c.如用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)得到的ekmax圖線也是一條直線，設(shè)其延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為（0，ek2），則ek2<ek1d.如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)入射光的頻率<1時(shí)，可能會(huì)有光電子逸出解析：由光電效應(yīng)方程：ekmhw0hh0可知， ekm圖線的斜率表示普朗克常量，

10、橫軸截距表示最大初動(dòng)能為零時(shí)的入射光頻率，此時(shí)的頻率等于金屬的極限頻率，故極限波長(zhǎng)可求，再根據(jù)w0h0可求出逸出功.普朗克常量與金屬的性質(zhì)、與光電子的最大初動(dòng)能、入射光的頻率無(wú)關(guān)，如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)或者用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)得到的ekm圖線都是一條直線，其斜率與圖中直線的斜率相等，故a、b錯(cuò)誤.如用金屬鈉做實(shí)驗(yàn)得到的ekm圖線也是一條直線，設(shè)其延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)為（0，ek2），由于鈉的逸出功小于鈣的逸出功，則ek2<ek1，故c正確.如用金屬鎢做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)入射光的頻率<1時(shí)，不可能會(huì)有光電子逸出，故d錯(cuò)誤.答案：c二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題4分，共16分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)

11、中有多個(gè)選項(xiàng)正確，全選對(duì)得4分，漏選得2分，錯(cuò)選或不選得0分)11在驗(yàn)證光的波粒二象性的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是()a使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)單縫，如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上會(huì)出現(xiàn)衍射圖樣b單個(gè)光子通過(guò)單縫后，底片上會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣c光子通過(guò)單縫的運(yùn)動(dòng)路線像水波一樣起伏d單個(gè)光子通過(guò)單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過(guò)單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性解析：a.使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)單縫，如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上中央到達(dá)的機(jī)會(huì)最多，其他地方機(jī)會(huì)較少.因此會(huì)出現(xiàn)衍射圖樣，故a正確；b.單個(gè)光子通過(guò)單縫后，要經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，底片上才會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣，故b錯(cuò)誤；c.光的波動(dòng)性不同于宏觀意義

12、的波，是一種概率波，c錯(cuò)誤；d.單個(gè)光子通過(guò)單縫后打在底片的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性，大量光子通過(guò)單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性.所以少量光子體現(xiàn)粒子性，大量光子體現(xiàn)波動(dòng)性，故d正確.故選：ad.答案：ad12用兩束頻率相同，強(qiáng)度不同的紫外線分別照射兩種相同金屬的表面，均能產(chǎn)生光電效應(yīng)，那么 () a兩束光的光子能量相同b兩種情況下單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子個(gè)數(shù)相同c兩種情況下逸出的光電子的最大初動(dòng)能相同d兩種情況下逸出的光電子的最大初動(dòng)能不同解析：由h和ekhw0，可知兩束光的光子能量相同，照射金屬得到的光電子最大初動(dòng)能相同，故a、c對(duì)，d錯(cuò)；由于兩束光強(qiáng)度不同，逸出光電子個(gè)數(shù)不同，故b錯(cuò)答案：ac

13、13.利用金屬晶格（大小約1010 m）作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子束通過(guò)電場(chǎng)加速后，照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣.已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為u，普朗克常量為h.則下列說(shuō)法中正確的是（）a.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了電子具有波動(dòng)性b.實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波的波長(zhǎng)為c.加速電壓u越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯d.若用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯解析：該實(shí)驗(yàn)觀察電子的衍射圖樣，衍射現(xiàn)象說(shuō)明粒子的波動(dòng)性，故a正確；電子束通過(guò)電場(chǎng)加速，由動(dòng)能定理可得eumv2，故有pmv，所以，實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波的波長(zhǎng)為，故b正確；由b可知：加速電壓u越大，波長(zhǎng)

14、越小，那么，衍射現(xiàn)象越不明顯，故c錯(cuò)誤；若用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，質(zhì)量變大，那么粒子動(dòng)量p變大，故德布羅意波的波長(zhǎng)變小，故衍射現(xiàn)象將不明顯，故d錯(cuò)誤.答案：ab14美國(guó)物理學(xué)家密立根利用圖甲所示的電路研究金屬的遏止電壓u0與入射光頻率的關(guān)系，描繪出圖乙中的圖象，由此算出普朗克常量h.電子電量用e表示，下列說(shuō)法正確的是()圖甲圖乙a入射光的頻率增大，為了測(cè)遏止電壓，則滑動(dòng)變阻器的滑片p應(yīng)向m端移動(dòng)b增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能也增大c由uc ­圖象可知，這種金屬的截止頻率為cd由uc ­圖象可求普朗克常量表達(dá)式為h解析：入射光的頻率增大，光電子的最大初動(dòng)能增大，則遏

15、止電壓增大，測(cè)遏止電壓時(shí)，應(yīng)使滑動(dòng)變阻器的滑片p向n端移動(dòng)，a錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程ekmhw0知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，b錯(cuò)誤；根據(jù)ekmhw0euc，解得uc，則h；當(dāng)遏止電壓為0時(shí)，c，c、d正確答案：cd三、非選擇題(本題共4小題，共54分解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15.（10分）已知小燈泡的功率p1 w，設(shè)小燈泡發(fā)光時(shí)向四周均勻輻射平均波長(zhǎng)106 m的光，求在距離燈泡d1.0×103 m處，每秒鐘落在垂直于光線方向上面積為s1 cm2處的光子數(shù)是多少（已知h6.6

16、3×1034j·s，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）？解析：每個(gè)光子w01.99×1019j，每秒發(fā)射光子數(shù)n5×1018個(gè)，n0n，s球4r2，解得n04.0×107個(gè).答案：4.0×107個(gè)16(14分)德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，都有一種波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是，式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h是普朗克常量.已知某種紫光的波長(zhǎng)是440 nm，若將電子加速，使它的德布羅意波波長(zhǎng)是這種紫光波長(zhǎng)的104倍.(1)求電子的動(dòng)量大?。?2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波波長(zhǎng)的關(guān)系.解析：根據(jù)德布羅意波波長(zhǎng)公式與動(dòng)量表達(dá)式，即可求解；根據(jù)動(dòng)能定理，即可求

17、解.(1)根據(jù)德布羅意波波長(zhǎng)公式：， 電子的動(dòng)量為：p，代入數(shù)據(jù)解得：p1.5×1023 kg·m/s.(2)根據(jù)動(dòng)能定理：eumv2，又因：p，聯(lián)立以上解得：u.答案：(1)1.5×1023 kg·m/s(2)u17(14分)波長(zhǎng)為0.071 nm的倫琴射線使金箔發(fā)射光電子，電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑為r.已知r·b1.88×104 t·m，電子的質(zhì)量me9.1×1031 kg.試求；(1)光電子的最大初動(dòng)能；(2)金箔的逸出功；(3)該電子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)解析：(1)電子在勻強(qiáng)磁

18、場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑r.其最大初動(dòng)能為ekmev2 j3.1×103 ev.(2)由愛因斯坦光電效應(yīng)方程hekw0和得w0ek ev1.44×104 ev.(3)由德布羅意波長(zhǎng)公式得，pmverb.解得2.2×1011 m.答案：(1)3.1×103 ev(2)1.44×104 ev(3)2.2×1011 m18(14分)如圖所示裝置，陰極k用極限波長(zhǎng)00.66 m的金屬制成若閉合開關(guān)s，用波長(zhǎng)0.50 m的綠光照射陰極，調(diào)整兩個(gè)極板電壓，使電流表示數(shù)最大為0.64 a，求：(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時(shí)的最大初動(dòng)能；(2)如果將照射陰極的綠光的光強(qiáng)增大為原來(lái)的2倍，求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極時(shí)的