2018-2019学年高中物理第四章波粒二象性单元质量评估教科版选修3-5

1、第四章 波粒二象性单元质量评估 ( 四 )(90 分钟 100 分 )一、选择题(本大题共 12 小题,18 单选,912 多选,每小题 4 分,共 48 分)1. 物理学的发展和物理学家的努力是分不开的 , 下列关于各个物理学家的贡献表述正确的是( )A. 牛顿在理论上预言了电磁波存在B. 爱因斯坦首次提出了物质波假设C. 普朗克首次提出了“量子”的概念D. 德布罗意提出了波粒二象性，解释了光的性质【解析】 选 C。麦克斯韦在理论上预言了电磁波的存在,A 错;德布罗意首次提出了物质波假设,B错;普朗克首次提出了 “量子”的概念,C正确;爱因斯坦提出了波粒二象性，解释了光的 性质 ,D 错。2

2、. 普朗克量子假说是为解释 ()A. 光电效应实验规律而提出的B. X 射线散射的实验规律而提出的C. 黑体辐射的实验规律而提出的D .以上说法都不对【解析】选 C。根据量子化知识，普朗克量子假说是为解释黑体辐射的实验规律而提出的，故选项 C 正确。3. 所谓“黑体”是指这样的一种物体 ()A. 不能反射任何可见光的物体B. 不能发射任何电磁辐射的物体C. 能够吸收外来的任何电磁辐射的物体D. 颜色是纯黑的物体【解析】选 G 黑体是指能够吸收外来的任何电磁辐射的物体，与物体的颜色和自身是否发射电磁辐射无关，故选项 C 正确。4. 一个光子和一个电子具有相同的波长 ,则 ()A.光子具有较大的动

3、量B.电子具有较大的能量C.电子与光子的动量相等D.电子和光子的动量不确定h【解析】 选 C。根据入可知，相同的波长光子和电子具有相同的动量，故选项 C 正确。5.某激光器能发射波长为 入的激光，发射功率为 P,c 表示光速,h 为普朗克常数。则激光器每秒发射的光子数为（）XPhPcPAA.hCkP【解析】 选 A。本题考查光子论及能量守恒。由P - 1= nh 九得 n=“ .故正确选项为 A。6.科学研究表明，光子既有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子。假设光子与电子碰撞前的波长为 入，碰撞后的波长为 入，则碰撞过程中（）A.能量守恒，动量守恒，且入=入B. 能量

4、不守恒，动量不守恒，且入=入C. 能量守恒，动量守恒，且入 入【解析】 选 G 能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世C界。光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律。光子与电子碰撞前光子的能量 =hv=f：，当C光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量 =hv=；，由& 可知入 入，选项 C 正确。7.氢原子的能级如图所示，一群氢原子处于 n=3 的激发态，在向基态跃迁的过程中，下列说法中正确的是（）n=4.0.85 eVn=3 .-1.51 eVfi=2. 3.40亡V 1.13.6 eVA.这群氢原子能发射出三种频率不同的光，其中从 n=3跃迁

5、到 n=2 所发出的光的波长最短D.入 PhcB.这群氢原子能发射出两种频率不同的光，其中从 n=3跃迁到 n=1 所发出的光的频率最大C. 用这群氢原子所发射出的光照射逸出功为2.49eV 的金属钠，则从金属钠表面所发出的光电子的最大初动能可能为11.11eVD. 用这群氢原子所发射出的光照射逸出功为2.49eV 的金属钠，则从金属钠表面所发出的光电子的最大初动能可能为9.60eVhe【解析】 选 D。一群处于 n=3 能级态的氢原子能发射出 =3 种频率的光,由 hv 可知,由 n=3 跃迁到 n=2 能级发射出的光的波长最长,故 A、 B 均错误；这群氢原子发射出的光子的 能量分别为 1

6、.89eV、10.2eV、 12.09eV。 照射逸出功为 2.49eV 的金属钠时，发出的光电子的 最大初动能为 7.71eV 或 9.6eV,故 D 正确,C 错误。8.关于光电效应的规律，下列说法不正确的是（）A. 当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大 初动能越大B. 当某种色光照射金属表面时能产生光电效应，则入射光的强度越大产生的光电子数越多C. 对某金属，入射光波长必须小于其极限波长，才能产生光电效应D. 同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则逸出功大的金属产生的光电子的最大初动能也越大【解析】 选 D。由爱因斯坦光电效应方程，

7、Ek=hv-W,可知入射光频率v越高,Ek值越大，故 A项正确。当某种色光照射金属表面能产生光电子，入射光强度越大，单位时间照射金属单位面积上的光子数就越多，光子与光电子是一对一的关系，因而产生的光电子数越多，故 B 项正确。产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属极限频率所以入射光波长必须小于极限波长，才能产生光电效应，故 C 项正确。由 E=hv-W,不同金属 A 不一样，同频率的光照射时，逸出功 W 大的金属，光电子的最大初动能小，所以 D 错误。【总结提升】 光电效应问题的解答技巧（1）利用光电效应规律解题，关键是在理解的基础上熟练记住光电效应规律,光电效应实验规律可理解记忆为：“放（

8、出光电子）不放，看光限（入射光最低频率）;放多少（光电子）,看光 强；（光电子的）最大初动能（大小）,看（入射光的）频率；要放瞬时放”。（2）理解光电效应实验规律中的两个关系：1_ 21光电子的最大初动能,与入射光频率V成一次函数关系，不是成正比。2光电流的饱和值跟入射光的强度成正比，这是因为，在发生光电效应时，吸收一个光子产生 一个光电子，光电子个数决定了光电流强度，而光电子个数取决于入射光强度，我们容易推得 光电流的饱和值跟入射光的强度成正比。9. 关于物质波的认识，正确的是（）A. 电子的衍射证实了物质波的假说是正确的B. 物质波也是一种概率波C. 任何一物体都有一种波和它对应，这就是物

9、质波D. 物质波就是光波【解析】选 A、B。本题综合考查物质波概念，电子衍射图像的观测证明德布罗意关于物质波的假说是正确的。所以A 正确。只有运动的物质才有物质波与它对应，故 C 错误。物质波与光波一样，也是一种概率波，即粒子在各点出现的概率遵循波动规律，但物质波不是光波，所以 B 正确，D 错误。10. 如图所示，该光电管中阴极材料的逸出功为1.9eV，当电键 S 断开时，用某种光照射阴极 K，发现电流表读数不为零（滑动变阻器滑动触头置于最左端）。则（ ） |-叫 IJ- II-A. 闭合电键后，触头向右移动，电流表示数会增大B. 若选用光子能量为 1.7eV 的光照射光电管则电流表示数为0

10、C. 当滑动变阻器触头向右滑动一定距离时电流表示数可能减为0D. 达到饱和光电流后，要增大电流只能通过增大正向电压来实现【解析】 选 A、B。由电键 S 断开时，发现电流表示数不为零，说明该入射光能使光电管发生光电效应.当闭合电键后，触头向右移动时，光电管中两极之间的电压增大，参与导电的光电子数量增加，电流表示数会增加，A 正确;若入射光子能量为 1.7eV，小于逸出功 W 则光电管不 发生光电效应，B 正确；因光电管接正向电压，故当触头向右移动时，电流表示数不可能为 零，C 错误；达到饱和光电流后，要增大电流，只能通过增大入射光的强度来实现，D 错误。11.利用金属晶格（大小约 10-10m

11、）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m 电量为e、初速度为零，加速电压为 U,普朗克常量为 h,则下列说法中正确的是（）A. 该实验说明物质波的存在hB. 实验中电子束的德布罗意波长为入C. 加速电压 u 越大，电子的衍射现象越不明显D. 若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显【解析】选 A、B Co 衍射现象是波的特有现象，能通过金属晶格观察到电子的衍射图样，说1 h明实物粒子具有波动性，德布罗意物质波的确存在，A 正确；由入=用可得入h=1 打，B 正确；由公式可知，加速电压越大，入越小，越不

12、易观察到电子的衍射现象，C 正_ h确；由 p=l，入=可知，入=、，现用相同动能的质子代替电子，质子的物质波波长更短，衍射现象将更加不明显，D 错误。12.关于光的波粒二象性，以下说法正确的是（）A. 光有时是波，有时是一种粒子B. 光子实质上就是一个微观粒子，只不过太小，一般不易观察C. 一个光子与一个静止的自由电子相互碰撞后，光子散射出去，该光子的波长增大D. 紫外线、X 射线和丫射线中，丫射线的粒子性最强，紫外线的波动性最显著【解析】选 C D。波动性和粒子性是光同时具备的两种性质，只是有时光易显示出波动性，有时光易显示出粒子性。 光虽然具有粒子性，每一份就是一个光子，但光子与电子、质

13、子等实物粒子不同，前者没有一定的形状，而后者有一定的形状，前者在真空中的速度总是不变的，而后者却以低于光速的速度运动，且速度可以不断变化。我们说光具有粒子性，只是说光是一份一份的，是不连续的，并不是说光子与质子、电子等微小的实物粒子是一样的粒子，故 A、B选项错误；光子与电子碰撞以后能量减小，但速度仍是光速，故其频率减小，波长增大，故 C 选项正确；在紫外线、X 射线和丫射线中，紫外线的波长最长，最易发生衍射和干涉现象，波动性 最强，而丫射线波长最短，最不容易发生干涉和衍射现象，因而其波动性最弱，粒子性最强，D选项正确；故选 C、D二、计算题（本大题共 4 小题，共 52 分，要有必要的文字说

14、明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）13. （10 分）X 射线管中阳极与阴极间所加电压为3X104V,电子加速后撞击 X 射线管阴极产生X 射线,求 X 射线的最短波长。（电子电荷量 e=1.6X10-19C,电子的初速度为零）【解析】 电子加速过程由动能定理可知:hv=eU （3 分）又 c=入v,（3 分）he 6.63 x 1034x 3 x 10已故最短波长：入：7y |（）：m=4.14X10-11m （4 分）答案：4.14X10-11m14. （12 分）已知使锌板发生光电效应的光的极限波长为入0=372nm,按照玻尔的理论，氢原子的基态能量为-13.6eV,试通过计算说明利

15、用氢原子光谱中的光能否使锌板发生光电效应（真空中的光速为 c=3.00X108m/s,普朗克常数 h=6.63X10-34J s）。hr:【解析】由 W=（3 分）6.63 x 10-34x 3 x 10可得锌板的逸出功W=厂J-19=5.35X10 J=3.34eV（3 分）按照玻尔理论，氢原子各激发态向n=1 能级态跃迁时放出的光子能量最小为Emin=10.2eV（3分）故利用光谱中的光能使锌板发生光电效应。（3 分）答案:见解析【补偿训练】已知钠发生光电效应的极限波长为入0=5X10-7m 现用波长为 4X10-7m 的光照射用钠做阴极的光电管。求：（1）钠的逸出功 W（2）为使光电管中的光电流为零，在光电管上所加反