新教材2023-2024學(xué)年高中物理第6章波粒二象性測評選擇性

第6章測評(時間:75分鐘滿分:100分)一、單項選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.愛因斯坦由光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,猜測光具有粒子性,從而提出光子說,從科學(xué)研究的方法來說,這屬于()A.等效替代 B.控制變量C.科學(xué)假說 D.數(shù)學(xué)歸納2.德布羅意認(rèn)為實物粒子也具有波動性,他給出了德布羅意波波長的表達(dá)式λ=hp。現(xiàn)用同樣的直流電壓加速原來靜止的一價氫離子H+和二價鈣離子Ca2+,已知氫離子與鈣離子的質(zhì)量比為1∶40,加速后的氫離子和鈣離子的德布羅意波的波長之比為(A.1∶43 B.43∶1C.1∶45 D.45∶13.用一束綠光照射光電管金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng),則下述措施可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是()A.延長光照時間B.保持光的頻率不變,增大光的強(qiáng)度C.換用一束藍(lán)光照射D.增大光電管的正向加速電壓4.用波長為λ1和λ2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,則下列選項正確的是()A.λ1>λ2,WC>WD B.λ1>λ2,WC<WDC.λ1<λ2,WC>WD D.λ1<λ2,WC<WD二、多項選擇題:本題共4小題,每小題6分,共24分。每小題有多項符合題目要求,全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有錯選的得0分。5.關(guān)于光的波粒二象性的說法正確的是()A.一束傳播的光,既有波動性,又有粒子性B.光波與機(jī)械波是同種波C.光的波動性是由光子間的相互作用而形成的D.光是一種波,同時也是一種粒子,光子說并未否定電磁說,在光子能量ε=hν中,仍表現(xiàn)出波的特性6.關(guān)于物質(zhì)波,下列說法不正確的是()A.所有物體不論其是否運動,都有對應(yīng)的物質(zhì)波B.任何一個運動著的物體都有一種波和它對應(yīng),這就是物質(zhì)波C.運動的電場、磁場沒有相對應(yīng)的物質(zhì)波D.只有運動著的微觀粒子才有物質(zhì)波,對于宏觀物體,不論其是否運動,都沒有相對應(yīng)的物質(zhì)波7.一激光器發(fā)光功率為P,發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長為λ,若在真空中速度為c,普朗克常量為h,則下列敘述正確的是()A.該激光在真空中的波長為nλB.該激光的頻率為cC.該激光器在ts內(nèi)輻射的能量子數(shù)為PtnλD.該激光器在ts內(nèi)輻射的能量子數(shù)為Ptλ8.用如圖所示的裝置演示光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)用某種頻率的光照射到光電管上時,電流表G的讀數(shù)為i。下列說法正確的是()A.將電池的極性反轉(zhuǎn),則光電流減小,甚至可能為零B.用較低頻率的光來照射,依然有光電流,但電流較小C.將變阻器的觸點c向b移動,光電流減小,但不為零D.只要電源的電動勢足夠大,將變阻器的觸點c向a端移動,電流表G的讀數(shù)必將一直變大三、非選擇題:共60分?？忌鶕?jù)要求作答。9.(4分)波粒二象性是微觀世界的基本特征,和揭示了光的粒子性,和揭示了光的波動性。(選填“光的干涉”“光的衍射”“光電效應(yīng)”或“康普頓效應(yīng)”)

10.(4分)利用金屬晶格(大小約1010m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣,方法是讓電子通過電場加速后,讓電子束照射到金屬晶格上,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,則加速后電子的德布羅意波長為λ=。若電子質(zhì)量m=9.1×1031kg,加速電壓U=300V,則電子束(選填“能”或“不能”)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象。

11.(6分)采用如圖甲所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律,現(xiàn)分別用a、b兩束單色光照射光電管,得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系圖像如圖乙所示。(1)實驗中當(dāng)靈敏電流表有示數(shù)時將滑片P向右滑動,則電流表示數(shù)一定不會(選填“增大”“不變”或“減小”)。

(2)照射陰極材料時,(選填“a光”或“b光”)使其逸出的光電子的最大初動能大。

(3)若a光的光子能量為5eV,圖乙中Uc2=2V,則光電管的陰極材料的逸出功為J。(e=1.6×1019C)

12.(6分)如圖所示是研究光電效應(yīng)的電路,陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管中的兩個電極,K在受到光照時能夠逸出光電子。陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子,在電路中形成光電流。如果用單色光a照射陰極K,電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn);用單色光b照射光電管陰極K時,電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),a光的波長一定(選填“小于”“等于”或“大于”)b光的波長,只增加a光的強(qiáng)度可能使通過電流表的電流(選填“減小”“不變”或“增大”),使逸出的電子最大初動能變大的方法是,陰極材料的逸出功與入射光的頻率(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。

13.(10分)當(dāng)波長λ=200nm的紫外線照射到金屬上時,逸出的光電子最大初動能Ekm=5.6×1019J。已知普朗克常量h=6.6×1034J·s,光在真空中的傳播速度c=3.0×108m/s。求:(1)紫外線的頻率;(2)金屬的逸出功。14.(12分)我國中微子探測實驗利用光電管把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。如圖所示,A和K分別是光電管的陽極和陰極,加在A、K之間的電壓為U?，F(xiàn)用發(fā)光功率為P的激光器發(fā)出頻率為ν的光全部照射在K上,回路中形成電流。已知陰極K材料的逸出功為W0,普朗克常量為h,電子電荷量為e。(1)若對調(diào)電源正、負(fù)極,光電管兩端電壓至少為多少,才可使電流表G示數(shù)為零;(2)若每入射100個光子會產(chǎn)生1個光電子,所有的光電子都能到達(dá)A,求回路的電流強(qiáng)度I。15.(18分)如圖所示,倫琴射線管兩極加上一高壓電源,即可在陽極A上產(chǎn)生X射線。(h=6.63×1034J·s,電子電荷量e=1.6×1019C)(1)若高壓電源的電壓為20kV,求X射線的最短波長;(2)若此時電流表讀數(shù)為5mA,1s內(nèi)產(chǎn)生5×1013個平均波長為1.0×1010m的光子,求倫琴射線管的工作效率。

第6章測評1.C為了解釋光電效應(yīng)的實驗規(guī)律,由于當(dāng)時沒有現(xiàn)成的理論,愛因斯坦就提出了“光子說”來解釋光電效應(yīng)的規(guī)律,并取得成功。從科學(xué)研究的方法來說,這屬于科學(xué)假說,故C正確。2.D離子加速后的動能為Ek=qU,離子的德布羅意波波長λ=hp=h3.C用一束綠光照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng),知綠光的頻率小于金屬的極限頻率,要能發(fā)生光電效應(yīng),需改用頻率更大的光照射(如藍(lán)光)。能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度和照射時間無關(guān)。故C正確,A、B、D錯誤。4.DA光光子的能量大于B光光子,根據(jù)E=hν=hcλ,得λ1<λ2;又因為單色光B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<WD5.AD光具有波粒二象性,個別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性;大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性,故A正確;光波是電磁波,故B錯誤;光波是概率波,個別光子的行為是隨機(jī)的,表現(xiàn)為粒子性,大量光子的行為往往表現(xiàn)為波動性,不是由光子間的相互作用形成的,故C錯誤;光是一種波,同時也是一種粒子,在光子能量ε=hν中,頻率ν仍表示的是波的特性,它體現(xiàn)了光的波動性與粒子性的統(tǒng)一,故D正確。6.ACD任何一個運動著的物體,都有一種波與它對應(yīng),即物質(zhì)波,物質(zhì)波有兩類,即實物和場,故B正確。7.AC激光在介質(zhì)中的折射率n=cν=λ0νλν=λ0λ,故激光在真空中的波長λ0=nλ,A正確;激光頻率ν=cλ0=cnλ,B錯誤;由能量關(guān)系Pt=Nε,c=λ8.AC將電池的極性反轉(zhuǎn),光電管中仍然有光電子產(chǎn)生,只是電流表讀數(shù)可能為零,故A正確;當(dāng)光照頻率小于極限頻率時,不能發(fā)生光電作用,則沒有電流,故B錯誤;觸頭c向b端移動,導(dǎo)致陽極與陰極的電壓減小,則電場力也減小,所以單位時間內(nèi)到達(dá)陽極的光電子數(shù)減少,光電流減小,故C正確;只要電源的電壓足夠大,將變阻器的觸頭c向a端移動,受到電場力增大,當(dāng)逸出的光電子可以全部到達(dá)陽極時,再繼續(xù)增大電壓,電流表讀數(shù)不會再變大,故D錯誤。9.答案光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)光的干涉光的衍射解析光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)揭示了光的粒子性,光的干涉和光的衍射揭示了光的波動性。10.答案h2meU解析由eU=Ek及p=2mEk得λ=hp=h2meU;將U=300V代入,得λ=6.λ與金屬晶格差不多,所以能發(fā)生明顯衍射。11.答案(1)減小(2)b光(3)4.8×1019解析(1)當(dāng)滑片P向右滑動時,正向電壓增大,光電子做加速運動,若光電流達(dá)到飽和,則電流表示數(shù)不變,若沒達(dá)到飽和,則電流表示數(shù)增大。(2)由題圖乙知b光的遏止電壓大,由eUc=Ek知b光照射陰極材料時逸出的光電子的最大初動能大。(3)由光電效應(yīng)方程Ek=hνW,可知光電管的陰極材料的逸出功為(52)eV=3eV=4.8×1019J。12.答案小于增大換用比a光頻率更大的光照射陰極K無關(guān)解析用單色光b照射光電管陰極K時,電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),說明用b光不能發(fā)生光電效應(yīng),即a光的波長一定小于b光的波長;只增加a光的強(qiáng)度可使陰極K單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)量增加,故通過電流表的電流增大;換用比a光頻率更大的光照射陰極K時能使逸出的電子的最大初動能變大;陰極材料的逸出功只與陰極材料有關(guān),與入射光的頻率無關(guān)。13.答案(1)1.5×1015Hz(2)4.3×1019J解析(1)根據(jù)波長與頻率的關(guān)系可得ν=cλ=3×108200×(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hνW0得金屬的逸出功W0=hνEkm=6.6×1034×1.5×1015J5.6×1019J=4.3×1019J。14.答案(1)hν-W解析(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hνW0設(shè)遏止電壓為U,根據(jù)動能定理得eU=Ekm解得U=hν(