第4章 原子结构和波粒二象性章末测试卷 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分，其中1～6题为单选，7～10题为多选)1.爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图1所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是()A．逸出功与ν有关B．Ek与入射光强度成正比C．当ν<ν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关2．近年来数码相机已经进入千家万户。用来衡量数码相机性能的一个重要的指标就是像素。1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点。现知300的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可解释为()A．像素的多少与光的本质无关B．像素少，光的波动性显著C．像素多，说明大量光子表现出光具有粒子性D．光具有波粒二象性，像素多，光的波动性显著3.研究光电效应规律的实验装置如图2所示，以频率为ν的光照射光电管阴极时，有光电子产生。由于光电管间加的是反向电压，光电子从阴极发射后将向阳极做减速运动。光电流由图中电流计G测出，反向电压由电压表测出。当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压。下列表示光电效应实验规律的图象错误的是()4．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，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB，则下列说法正确的是()A．A、B两种光子的频率之比为1∶2B．A、B两种光子的动量之比为1∶2C．该金属的逸出功W0＝EA－2EBD．该金属的极限频率νc=5．光子不仅有能量，还有动量，光照射到某个面上就会产生压力。有人设想在火星探测器上安装面积很大的薄膜，正对着太阳光，靠太阳光在薄膜上产生压力推动探测器前进。第一次安装的是反射率极高的薄膜，第二次安装的是吸收率极高的薄膜，那么()A．安装反射率极高的薄膜，探测器的加速度大B．安装吸收率极高的薄膜，探测器的加速度大C．两种情况下，由于探测器的质量一样，探测器的加速度大小应相同D．两种情况下，探测器的加速度大小无法比较6．在绿色植物的光合作用中，每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10－7m的光量子。每放出1mol的氧气，同时植物储存469kJ的能量，绿色植物能量转换效率为(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)()A．9%B．34%C．56%D．79%7．黑体辐射的实验规律如图3所示，由图可知()A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动图3D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动8．人类对光的本性认识的过程中先后进行了一系列实验，如图4所示的四个示意图所表示的实验能说明光具有波动性的是()质质A．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的D．宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象10．如图5所示，某种单色光射到光电管的阴极上时，电流表有示数，则()A．入射的单色光的频率必大于阴极材料的截止频率B．增大单色光的强度，电流表示数将增大C．滑片P向左移，可增大电流表示数D．滑片P向左移，电流表示数将减小，甚至为零第Ⅱ卷(非选择题，共60分)图5二、填空题(本题共3小题，共15分)11．(3分)用同一束单色光，在同一条件下，先后照射锌片和银片，都能产生光电效应。在这两个过程中，对下列四个量，一定相同的是，可能相同的是，一定不相同的是。(填正确答案标号)A．光子的能量B．金属的逸出功C．光电子的初动能D．光电子的最大初动能12．(6分)用频率未知的紫外线照射某光电管的阴极时，有光电子飞出。现给你一个电压可调且可指示电压数值的直流电源和一个灵敏度很高的灵敏电流计，试在如图6所示的方框中设计一种电路(光电管已画出)。要求用该电路测量用所给紫外线照射光电管的阴极时产生的光电子的最大初动能，按照你设计的电路，需要记录的数据是。你所测量的光电子的最大初动能是(已知电荷量为e)。13．(6分)已知某金属的逸出功为2.25eV，则入射光子的最低频率是时就可以使其发生光电效应，此种频率的光的颜色是。(附表：可见光中各色光在真空中波长)可见光各色光在真空中波长光色波长λ(nm)代表波长(nm)红(Red)630～780700橙(Orange)600～630620黄(Yellow)570～600580绿(Green)500～570550青(Cyan)470～500500蓝(Blue)420～470470紫(Purple)380～420420三、计算题(本题共4小题，共45分)14．(12分)用功率P＝1W的光源，照射离光源r＝3m处的某金属薄片。已知光源发出的是波长λ=5890Å的单色光，(1Å=10－10m)试计算：(1)单位时间内打到金属片单位面积上的光子数；(2)若取该金属原子的半径r1＝0.5×10－10m，则金属表面上每个原子平均需要隔多长时间才能接收到一个光子？15．(12分)普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，铝的逸出功W0＝6.72×10－19J，现用波长λ=200nm的光照射铝的表面。(结果保留三位有效数字)(1)求光电子的最大初动能；(2)若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值。(电子所受的重力不计)16.(12分)研究光电效应规律的实验装置如图7所示，光电管的阴极材料为金属钾，其逸出功为W0=2.25eV，现用光子能量为10.75eV的紫外线照射光电管，调节变阻器滑片位置，使光电流刚好为零。求：(1)电压表的示数是多少？(2)若照射光的强度不变，紫外线的频率增大一倍，阴极K每秒内逸出的光电子数如何变化？到达阳极的光电子动能为多大？(3)若将电源的正负极对调，到达阳极的光电子动能为多大？【1】答案：D【解析】根据爱因斯坦的光电效应方程E＝hν-W可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的【2】答案：D【3】答案：B也成正比，故光电流与光强成正比，A正确；由动能定理得qU＝0－E，又因E＝hν-W，可知截止电压U=-,与频率ν是线性关系，不是正比关系，B错误；光强I与频率ν一定时，单位时间内逸出的光电子的最大初动能是一定的，s,10s后，光强I和频率ν一定时，光电流恒定，D正确。【4】答案：Chcλhcλ和动量公式p＝h知，A、B两种光子的动量之比等于A、B两种光子的能量之比，为pA∶pB＝2∶1，故B错误；EA=εAλ射对光子的作用力较大，根据牛顿第三定律，光子对薄膜的作用力也较大，【6】答案：B做的最少的功，因此只由材料决定，锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功一定不相同。由E＝hν-W，照射光的光【12】答案：电压值U；Ue【解析】测量电路如图所示。调节电源电压使灵敏电流计的读数恰好为零，记下此数恰好为零时，由动能定理得光电子最大初动能为eU。波长λ==552n