2021高中物理-第四章-波粒二象性-章末检测卷(教科版选修3-5).docx

章末检测卷(四)
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分)
1．普朗克能量子假说是为了解释(　　)
A．光电效应的试验规律而提出的
B．康普顿效应而提出的
C．光的波粒二象性而提出的
D．黑体辐射的试验规律而提出的
答案　D
解析　普朗克能量子假说完善解决了经典物理学在黑体辐射问题上遇到的困难，并且为爱因斯坦光子理论、玻尔原子理论奠定了基础．
2．爱因斯坦由光电效应的试验规律猜想光具有粒子性，从而提出光子说．从科学争辩的方法来说，这属于(　　)
A．等效替代 B．把握变量
C．科学假说 D．数学归纳
答案　C

解析　本题考查物理思维方法，光子说的提出属于科学猜想，是否正确需要实践的进一步检验，这种方法是科学假说，故选C.
3．关于电子云，下列说法正确的是(　　)
A．电子云是真实存在的实体
B．电子云四周的小黑点就是电子的真实位置
C．电子云上的小黑点表示的是电子的概率分布
D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道
答案　C
解析　由电子云的定义我们知道，电子云不是一种稳定的概率分布，在历史上，人们常用小黑点表示这种概率，小黑点的密疏代表电子在这一位置毁灭的概率大小，故只有C正确．
4．下列说法中正确的是(　　)
A．在微观物理学中可以用“轨迹”来描述粒子的运动
B．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性
C．在光的衍射试验中，毁灭亮纹的地方光子到达的概率较大
D．粒子的动量越小，其波动性越简洁观看
答案　BCD
解析　微观粒子的位置、动量等具有不确定性(概率)，在微观物理学中无法用“轨迹”来描述粒子的运动，选项A错误．
5．下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是(　　)
A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
B．由光电效应现象可知光子与电子是同一种粒子；从双缝干涉试验结果看出，光波与机械波是同一种波
C．在一束光中，光子间的相互作用使光表现出波的性质
D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性
答案　D
解析　光具有波粒二象性，有时表现为波动性，有时表现为粒子性，所以选项A错误；电子属于实物粒子，光子不是，光波与机械波都能发生干涉现象，但光波与机械波有着本质的不同，所以选项B错误；波动性是光的固有特性，不是光子间相互作用的结果，所以选项C错误；光子说在承认光具有粒子性的同时，认为光也具有波动性，所以选项D正确．
6．硅光电池是利用光电效应原理制成的器件．下列表述正确的是(　　)
A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置
B．硅光电池中吸取了光子能量的电子都能逸出
C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关
D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应
答案　A
解析　本题考察了光电效应，解题的关键是透彻理解光电效应的基本规律．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置，A正确；硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，依据光电效应方程Ek＝hν－W＝hν－hν0可见只有当入射光子的频率大于极限频率时才可能发生光电效应，B、C、D均错误．
7．某激光器能放射波长为λ的激光，放射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒放射的光量子数为(　　)
A. B.
C. D．λPhc
答案　A
解析　每个光量子的能量ε＝hν＝，每秒钟放射的总能量为P，
则n＝＝.
8.如图1所示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ν的关系图像．由图像可知(　　)

图1
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hν0
C．入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
答案　ABD
解析　由题图可知，该金属的极限频率为ν0，而Ek－ν关系图像的斜率表示普朗克常量，可知选项A、B正确．依据光电效应的规律可知选项C错误，D正确．
9．争辩光电效应规律的试验装置如图2所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K放射后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表测出．当电流计示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U0.在下列表示光电效应试验规律的图像中，正确的是(　　)

图2

答案　ACD
解析　当入射光频率为ν时，光电子的最大初动能Ekm＝hν－W，要使光电流为零，则 eU0＝Ekm，即eU0＝hν－W，由此可知B项错误；在发生光电效应时间电流强度与光强成正比，A正确；当光强和频率确定时，反向电压越大，到达阳极A的光电子数越少，光电流越小，C正确；光电效应的发生是瞬时的，因此在10－9s时间后达到恒定值，D正确．
10．用图3所示的光电管争辩光电效应的试验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么(　　)

图3
A．a光的频率确定大于b光的频率
B．增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
C．用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c
D．只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大
答案　AD
解析　单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，说明没发生光电效应，说明光的频率小，故A正确；发生光电效应只由频率打算，与光强无关，故B错误；发生光电效应时，电子从阴极K逸出向阳极A运动，电流方向应由c到d，故C错误；增加a光的强度，单位时间入射的光子数增加，因此单位时间逸出的光电子数增加，故D正确．
二、填空题(本题共2小题，共24分)
11．(8分)黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不行分割最小能量值组成，每一份称为______.1905年爱因斯坦从今得到启发，提出了光子的观点，认为光子是组成光的最小能量单位，光子的能量表达式为____________，并用功解释了________现象中有关极限频率、最大初动能等的规律，写出了出名的________方程，并因此获得诺贝尔物理学奖．
答案　能量子　　ε＝hν　　光电效应　　爱因斯坦光电效应
12．(8分)图4中画出了氢原子的4个能级，并注明白相应的能量E.处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有________种．

图4
答案　4
解析　能够从金属钾表面打出光电子的光子的能量必大于金属钾的逸出功2.22 eV，从n＝4能级向低能级跃迁的氢原子，能够发出6种不同频率的光子，其中从n＝4能级跃迁到n＝3能级和从n＝3能级跃迁到n＝2能级时放出的光子的能量小于2.22 eV，不能从钾表面打出光电子．
13．(8分)如图5所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，由图可知该金属的极限频率为________，该图线的斜率表示______．该金属的逸出功为________．

图5
答案　4.27×1014 Hz　普朗克常量h　1.77 eV
解析　由图可知该金属的极限频率为4.27×1014Hz，因此该金属的逸出功W＝hν0代入可得W＝1.77 eV.由光电效应方程Ek＝hν－W可知图像的斜率为普朗克常量h.
三、计算题(本题共2小题，共16分)
14．(8分)某真空光电管的金属阴极的逸出功是4.0×10－19 J，某种单色光的能量恰好等于这种金属的逸出功，试求：
(1)这种单色光的频率多大？
(2)在光电管的阳极和阴极间加30 V的加速电压，用这种单色光照射光电管的阴极，光电子到达阳极时的动能有多大？
答案　(1)6.0×1014 Hz　(2)4.8×10－18 J
解析　(1)该单色光的频率即为光电管阴极金属的极限频率．该单色光光子能量ε＝hν，所以ν＝＝ Hz＝6.0×1014 Hz.
(2)到达阳极时电子的动能即为加速电压所做的功：Ek＝eU＝1.6×10－19×30 J＝4.8×10－18 J.
15．(8分)用波长为200 nm的紫外线照射镍的表面，释放出来的光电子最大的动能是2.94 eV，用波长为160 nm的紫外线照射镍的表面，释放出来的光电子最大动能是多少？
答案　4.49 eV
解析　设镍的逸出功为W，依据爱因斯坦光电效应方程，有：第一次照射：Ek1＝h－W①
其次次照射：Ek2＝h－W②
由①②两式相减，
得Ek2－Ek1＝hc(－)，即Ek2＝Ek1＋hc(－)
＝2.94 eV＋ eV＝4.49 eV
16．(10分)A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子的最大初动能分别为EA、EB.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功．
答案　2∶1　EA－2EB
解析　光子能量ε＝hν，
动量p＝，且ν＝
得p＝，则pA∶pB＝2∶1
A照射该金属时，光电子的最大初动能EA＝εA－W0
同理，EB＝εB－W0
解得W0＝EA－2EB.