高中物理第17章波粒二象性章末檢測(含解析)新人教版必修3

第十七章章末檢測時間：90分鐘分值：100分第I卷（選擇題共48分）一、選擇題（本題有12小題，每小題4分，共48分.其中1?10題為單選題，11?12題為多選題）1．近年來，數(shù)碼相機(jī)幾乎家喻戶曉，用來衡量數(shù)碼相機(jī)性能的一個非常重要的指標(biāo)就是像素，像素可理解為光子打在光屏上的一個亮點(diǎn)，現(xiàn)知300萬像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的照片比30萬像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解為（）A.光是一一種粒子，它和物質(zhì)的作用是一份一份的B.光的波動性是大量光子之間的相互作用引起的C大量光子表現(xiàn)光具有粒子性D.光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動性【解析】由題意知像素越高形成照片的光子數(shù)越多，表現(xiàn)的波動性越強(qiáng)，照片越清晰，D項(xiàng)正確.【答案】D2.用波長為人和人的單色光A和B分別照射兩種金屬C和D的表面.單色光A照射兩種金屬時都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；單色光B照射時，只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.設(shè)兩種金屬的逸出功分別為Wc和Wd，則下列選項(xiàng)正確的是（）A.入"Wc>WdB.入1〉入2,W：<W：c入1〈入2,w：〉w：D.入1〈入2,W：<W：c_ .【解析】由題意知，A光光子的能量大于B光光子，根據(jù)E=hv=h■『得入1<%；又因?yàn)閱紊釨只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，所以WC<WD，故正確選項(xiàng)是D.【答案】D3.在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波波長與晶體中原子間距相近，已知中子質(zhì)量m=1.67X10-27kg,普朗克常量h=6.63X10-34J?s,可以估算出德布羅意波波長入=1.82X10-1。m的熱中子的動量的數(shù)量級可能是（）A.10-17kg?m/sB.10-18kg?m/sC.10-20kg?m/sD.10-24kg?m/s【解析】本題考查德布羅意波.根據(jù)德布羅意波波長公式入=h得：p=4=6.63X10-341.82X106.63X10-341.82X10-10kg?m/s=3.6X10-24kg?m/s,可見，熱中子的動量的數(shù)量級是10-24kg?m/s.【答案】D4.紫外線光子的動量為4.一個靜止的O,吸收了一個紫外線光子后（）c 3A.仍然靜止B.沿著光子原來運(yùn)動的方向運(yùn)動C.沿光子運(yùn)動相反方向運(yùn)動D.可能向任何方向運(yùn)動【解析】由動量守恒定律知，吸收了紫外線光子的o3分子與光子原來運(yùn)動方向相同.故正確選項(xiàng)為B.【答案】B.要觀察納米級以下的微小結(jié)構(gòu)，需要利用分辨率比光學(xué)顯微鏡更高的電子顯微鏡.有

關(guān)電子顯微鏡的下列說法正確的是（）A.它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光短，因此不容易發(fā)生明顯衍射B.它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光長，因此不容易發(fā)生明顯衍射C它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光短，因此更容易發(fā)生明顯衍射D.它是利用了電子物質(zhì)波的波長比可見光長，因此更容易發(fā)生明顯衍射【解析】電子顯微鏡的分辨率比光學(xué)顯微鏡更高，是因?yàn)殡娮游镔|(zhì)波的波長比可見光短，和可見光相比，電子物質(zhì)波更不容易發(fā)生明顯衍射，所以分辨率更高，A正確.【答案】A.所謂黑體是指能全部吸收入射的電磁波的物體.顯然，自然界不存在真正的黑體，但許多物體在某些波段上可近似地看成黑體.如圖所示，用不透明的材料制成的帶小孔的空腔，可近似地看作黑體.這是利用了（）A.控制變量法.比值法C.類比法D.理想化方法【解析】黑體實(shí)際上是一種物理模型，把實(shí)際物體近似看作黑體，用到的自然是理想化方法，D對.【答案】D7.用a、b、c、d表示4種單色光，若①a、b從同種玻璃射向空氣，a的臨界角小于b的臨界角；②用b、c和d在相同條件下分別做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，c的條紋間距最大；③用b、d照射某金屬表面，只有b能使其發(fā)射電子.則可推斷a、b、c、d可能分別是（）A.紫光、藍(lán)光、紅光、橙光B.藍(lán)光、紫光、紅光、橙光C.紫光、藍(lán)光、橙光、紅光D.紫光、橙光、紅光、藍(lán)光【解析】本題考查的知識點(diǎn)較多，但都是光學(xué)中的基本物理現(xiàn)象，如全反射、雙縫干涉和光電效應(yīng)等，意在考查學(xué)生是否掌握了基本的物理現(xiàn)象和規(guī)律.由sine：、知，a光的折射率大于b光，則a光的頻率大于b光的頻率.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，條紋間距和光波波長成正比，則c的頻率最小.b、d做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，b能使金屬產(chǎn)生光電子，則b的頻率大于d的頻率.因此有fa〉fb〉fd〉fc，則A選項(xiàng)對.【答案】A 3 .分別用波長為人和］入的單色光照射同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為1：2,以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為（）hcA.2T2hcB.3ThcA.2T2hcB.3TC.34hc入4h入D. 5c,C hL1_ 2hc【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：———=].解得：W0=3Y.h--W04【答案】B.現(xiàn)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu).為滿足測量要求，將顯微鏡工作時電子的德布羅意波波長設(shè)定為[其中n>1.已知普朗克常量為h、電子質(zhì)量為m和電子電荷量為en2h2子電荷量為en2h2A.不med2d2h2c--2men2B.電子的初速度不計，則顯微鏡工作時電子的加速電壓應(yīng)為（）（md2h2、1J2e373n2h2D.2med2【解析】h. 【解析】h. … , h由德布羅意波波長入=6知，P是電子的動量，則P=mv=\;2meU=正，而入二n入二n，代入得u=n2h22med2.【答案】D.在自然生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠等生物通過營養(yǎng)關(guān)系構(gòu)成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用.蛇是老鼠的天敵，它通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的存在.假設(shè)老鼠的體溫約為37℃,它發(fā)出的最強(qiáng)的熱輻射的波長為入，根據(jù)熱輻射理論，入與輻射源的絕對溫度()A.C.T的關(guān)系近似為入maxT=2.90X10-3對溫度()A.C.7.8X10-5m B.9.4X10-6m1.16X10-4mD.9.7X10-8mmax【解析】體溫為37℃時，熱力學(xué)溫度T=310K,根據(jù)入T=2.90X10-3m-K,得max入max2.90X10入max= ttt m=9.4X10-6m.310【答案】B11.關(guān)于光子和運(yùn)動著的電子，下列敘述正確的是（A.B.A.B.C.D.光子和電子都能發(fā)生衍射現(xiàn)象光子和電子都具有波粒二象性光子具有波粒二象性，而電子只具有粒子性【解析】物質(zhì)可分為兩大類：一是質(zhì)子、電子等實(shí)物，二是電場、磁場等，統(tǒng)稱場.光是傳播著的電磁場.根據(jù)物質(zhì)波理論，一切運(yùn)動的物體都具有波動性，故光子和電子具有波粒二象性.綜上所述，B【解析】物質(zhì)可分為兩大類：一是質(zhì)子、電子等實(shí)物，二是電場、磁場等，統(tǒng)稱場.光是傳播著的電磁場.根據(jù)物質(zhì)波理論，一切運(yùn)動的物體都具有波動性，故光子和電子具有波粒二象性.綜上所述，B、C選項(xiàng)正確.【答案】BC12.用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖.則這兩種光（）A.照射該光電管時a光使其逸出的光電子最大初動能大B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角大C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大D.通過同一玻璃棱鏡時，a光的偏折程度大【解析】由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知|eU|=1mv2=hv—W,由圖象可知|U|>|U|,c2 0 c2 c1兩種光的頻率va<vb,選項(xiàng)A錯誤；由兩種光的頻率關(guān)系得入a>入b,根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Ax=d?入可知，a光的相鄰條紋間距大，選項(xiàng)C正確；同理可知na<nb,選項(xiàng)D錯誤；由sinC=n得Ca〉Cb,選項(xiàng)B正確.【答案】BC第H卷（非選擇題共52分）二、實(shí)驗(yàn)題（本題有2小題，共15分，請將答案寫在題中的橫線上）13.（9分）如圖所示，一驗(yàn)電器與鋅板相連，在A處用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，驗(yàn)電器指針保持一定偏角.（1）現(xiàn)用一帶少量負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則驗(yàn)電器指針偏角將（填“增大”、“減小”或“不變”）.（2）使驗(yàn)電器指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn).那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗(yàn)電器指針（填“有”或“無”）偏轉(zhuǎn).（3）實(shí)驗(yàn)室用功率P=1500W的紫外燈演示光電效應(yīng).紫外線波長入=253nm,陰極離光源距離d=0.5m,原子半徑取r=0.5X10-10m,則陰極表面每個原子每秒鐘接收到的光子數(shù)為.（普朗克常量h=6.63X10-34J-s）【解析】（1）當(dāng)用紫外光照射鋅板時，鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，放出光電子而帶上了正電，此時與鋅板連在一起的驗(yàn)電器也帶上了正電，從而指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn).當(dāng)帶負(fù)電的小球與鋅板接觸后，中和了一部分正電荷，從而使驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)減小.（2）使驗(yàn)電器指針回到零，用鈉燈黃光照射，驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn)，說明鈉燈黃光的頻率小于極限頻率，紅外光比鈉燈黃光的頻率還要低，更不可能發(fā)生光電效應(yīng).能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無關(guān). …一 P⑶以紫外燈為圓心，作半徑為d的球面，則每個原子每秒鐘接收到的光能量為E= -4nd2EE入人Xnr2=3.75X10-i8J,因此每個原子每秒鐘接收到的光子數(shù)為n=hV="hc=5個.【答案】（1）增大⑵無（3）5個14.（6分）如圖所示是做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置簡圖.在抽成真空的玻璃管內(nèi)，K為陰極（用金屬銫制成，發(fā)生光電效應(yīng)的逸出功為1.9eV）,A為陽極.在a、b間不接任何電源，用頻率為v（高于銫的極限頻率）的單色光照射陰極K,會發(fā)現(xiàn)電流表指針有偏轉(zhuǎn).這時，若在a、b間接入直流電源，a接正極，b接負(fù)極，并使a、b間電壓從零開始逐漸增大，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓

表的示數(shù)增大到2.1V時，電流表的示數(shù)剛好減小到零.則a、b間未接直流電源時，通過電流表的電流方向?yàn)?；從陰極K發(fā)出的光電子的最大初動能E=上入射單色光的頻率v=Hz.【解析】(1)光電子由K向A定向移動，光電流由A向K,因此通過電流表的電流從下向上.(2)具有最大初動能的電子剛好不能到達(dá)A板，對該電子用動能定理￡=&得，最大初k動能為2.1eV=3.36X10-i9J.⑶由光電效應(yīng)方程：Ek=hv-W,得v=9.65X1014Hz.【答案】從下向上3.36X10-19J9.65X1014Hz三、計算題(本題有3小題，共37分，解答應(yīng)寫出必要的文字說明、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)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15.(12分)德布羅意認(rèn)為：任何一個運(yùn)動著的物體，都有一種波與它對應(yīng)，波長是人=h，式中P是運(yùn)動物體的動量，h是普朗克常量.已知某種紫光的波長是440nm,若將電p子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的10-4倍，求：(1)電子的動量的大?。?2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系，并計算加速電壓的大小.(電子質(zhì)量m=9.1X10-31kg,電子電荷量e=1.6X10-19C,普朗克常量h=6.6X10-34J-s,加速電壓的計算結(jié)果取一位有效數(shù)字)【解析】 ⑴入=h，?=10-4入，電子的動量p一h 6.6X10-34P—人=44X10-11kg?m/s—1.5X10-23kg?m/s.(2)電子在電場中加速，有eU—1mv2,八mv2 h2U—7^—o a—8X102V.2e2me入21【答案】（1）1.5X10-23kg?m/s （2）8X102V16.（12分）16.（12分）如圖所示，陰極K用極限波長入—0.66um的金屬銫制成，用波長入一0.50um的綠光照射陰極K,調(diào)整兩個極板間的電壓，當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5V時，光電流達(dá)到飽和，電流表示數(shù)為0.64uA,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的最大初動能.(2)如果把照射陰極的綠光的光強(qiáng)增大為原來的2倍，求每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的最大初動能.【解析】(1)光電流達(dá)到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A,陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù).個一4.0X1012個.I.At0.64X10-6X1n—maxe 個一4.0X1012個.根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能:‘mv2—hv-W—hc-h-c-2max 0AA

=6.63X10-34X3X10=6.63X10-34X3X108X0.50X10-60.66X10-6J心9.6X10-20J.(2)如果照射光的頻率不變，光強(qiáng)加倍，根據(jù)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子數(shù)為：n'=2n=8.0X1012個.光電子的最大初動能仍然是1mvmax"9.6X10-2。J.【答案】(1)4.0*1012【答案】(1)4.0*1012個9.6X10-20J(2)8.0*1012個9.6X10-20J17.(13分)如圖所示，相距為d的兩平行金屬板A、B足夠大，板間電壓恒為U,有一波長為人的細(xì)激光束照射到B板中央，使B板發(fā)生光電效應(yīng)，已知普朗克常量為h,金屬板B的逸出功為W,電子質(zhì)量為m,電荷量e,