高中物理人教版5第十七章波粒二象性【省一等奖】

章末过关检测(二)[学生用书P86(独立成册)](时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．能正确解释黑体辐射实验规律的是()A．能量的连续经典理论B．普朗克提出的能量量子化理论C．以上两种理论体系任何一种都能解释D．牛顿提出的能量微粒说解析：选B.根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B正确．2．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．光波与机械波是同种波C．光的波动性是由光子间的相互作用而形成的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E＝hν中，仍表现出波的特性解析：选D.个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性，而不是有的光是波，有的光是粒子，故A错误；光子是电磁波，而电子是实物粒子，故B错误；光波是概率波，个别光子的行为是随机的，表现为粒子性，大量光子的行为往往表现为波动性，不是由光子间的相互作用形成的，故C错误；光是一种波，同时也是一种粒子，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性，它体现了光的波动性与粒子性的统一，故D正确．3．用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面．单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象．设两种金属的逸出功分别为WC和WD，则下列选项正确的是()A．λ1>λ2，WC>WDB．λ1>λ2，WC<WDC．λ1<λ2，WC>WDD．λ1<λ2，WC<WD解析：选光光子的能量大于B光光子，根据E＝hν＝heq\f(c,λ)，得λ1<λ2；又因为单色光B只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，所以WC<WD，故正确选项是D.4．利用光电管研究光电效应实验电路如图所示，用频率为ν1的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()A．用紫外线照射，电流表中不一定有电流通过B．用红外线照射，电流表中一定无电流通过C．用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变解析：选D.因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，A错误；因不知阴极K的截止频率，所以用红外线照射时不一定发生光电效应，B错误；用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，UMK＝0，光电效应还在发生，电流表中一定有电流通过，C错误；滑动变阻器的触头向B端滑动时，UMK增大，阴极M吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极M时，电流达到最大，即饱和电流，若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大UMK，光电流也不会增大，D正确．5．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近．已知中子质量m＝×10－27kg，普朗克常量h＝×10－34J·s，可以估算德布罗意波长λ＝×10－10m的热中子动能的数量级为()A．10－17J B．10－19JC．10－21J D．10－24J解析：选C.根据德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,p)可算出中子动量大小，再由p2＝2mEk即可算出热中子的动能．由λ＝eq\f(h,p)，p2＝2mEk，得Ek＝eq\f(h2,2mλ2)，代入数据，有Ek＝×10－21J，数量级为10－21J，故选C项．二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)6．下列实验中，能证明光具有粒子性的是()A．光电效应实验B．光的双缝干涉实验C．光的圆孔衍射实验D．康普顿效应实验解析：选AD.光电效应、康普顿效应现象的出现，使光的电磁说出现了无法逾越的理论难题，只有认为光子具有粒子性才能很好的解释上述现象，故A、D支持光的粒子性，而B、C支持光的波动性，故选A、D.7．(2023·高考广东卷)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大解析：选AD.增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A项正确．光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与照射强度无关，故选项B错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W逸＝eq\f(1,2)mv2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．8．电子的运动受波动性支配，对氢原子的核外电子，下列说法正确的是()A．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的B．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置C．电子绕核运动时电子边运动边振动D．电子在核外的位置是不确定的解析：选ABD.根据微观粒子的运动特点判断．9．如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子．阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流．如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转．下列说法正确的是()A．a光的波长一定小于b光的波长B．只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大C．只增加a光的强度可使逸出的电子最大初动能变大D．阴极材料的逸出功与入射光的频率有关解析：选AB.用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转，说明用b光不能发生光电效应，即a光的波长一定小于b光的波长，选项A正确；只增加a光的强度可使阴极K单位时间内逸出的光电子数量增加，故通过电流表的电流增大，选项B正确；只增加a光的强度不能使逸出的电子的最大初动能变大，选项C错误；阴极材料的逸出功只与阴极材料有关，与入射光的频率无关，选项D错误．三、非选择题(本题共3小题，共46分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)10．(14分)电子具有多大速度时，德布罗意波的波长同光子能量为4×104eV的X射线的波长相等？此电子需经多大的电压加速？解析：由德布罗意波公式λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,meve)光子能量式E＝hν＝heq\f(c,λ)联立可得：ve＝eq\f(E,mec)＝eq\f(4×104××10－19,×10－31×3×108)m/s＝×107m/s.由动能定理得：eU＝eq\f(1,2)meveq\o\al(2,e)U＝eq\f(meveq\o\al(2,e),2e)＝eq\f×10－31×（×107）2,2××10－19)V＝×103V.答案：×107m/s×103V11．(14分)分别用λ和eq\f(3,4)λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2.以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？解析：设此金属的逸出功为W0，根据光电效应方程得如下两式：当用波长为λ的光照射时：Ek1＝eq\f(hc,λ)－W0①当用波长为eq\f(3,4)λ的光照射时：Ek2＝eq\f(4hc,3λ)－W0②又eq\f(Ek1,Ek2)＝eq\f(1,2)③解①②③组成的方程组得：W0＝eq\f(2hc,3λ).答案：eq\f(2hc,3λ)12．(18分)如图所示，伦琴射线管两极加上一高压电源，即可在阳极A上产生X射线．(h＝×10－34J·s，电子电荷量e＝×10－19C)(1)若高压电源的电压为20kV，求X射线的最短波长；(2)若此时电流表读数为5mA，1s内产生5×1013个平均波长为×10－10m的光子，求伦琴射线管的工作效率．解析：(1)伦琴射线管阴极上产生的热电子在20kV高压加速下获得的动能全部变成X光子