2024-2025学年高中物理第二章波粒二象性章末质量评估含解析粤教版选修3-5

PAGE8-章末质量评估(二)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1．利用光子说对光电效应的说明，下列说法正确的是()A．金属表面的一个电子只能汲取一个光子B．电子汲取光子后肯定能从金属表面逸出，成为光电子C．金属表面的一个电子汲取若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出D．无论光子能量大小如何，电子汲取光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子解析：依据光子说，金属中的一个电子一次只能汲取一个光子，若所汲取的光子频率大于金属的极限频率，电子才能逃离金属表面，成为光电子，且光子的汲取是瞬时的，不需时间的积累，故选项A正确．答案：A2．用单色光做双缝干涉试验，P处为亮纹，Q处为暗纹，现在调整光源和双缝，使光子一个一个通过双缝，则通过的某一光子()A．肯定到达P处 B．不能到达Q处C．可能到达Q处 D．都不正确解析：单个光子的运动路径是不行预料的，只知道落在P处的概率大，落在Q处的概率小，因此，一个光子从狭缝通过后可能落在P处也可能落在Q处．答案：C3．下列试验现象中，哪一个试验现象的说明使得光的波动说遇到了巨大的困难()A．光电效应 B．光的衍射C．多普勒效应 D．光的干涉解析：光的干涉、衍射以及多普勒效应说明光具有波动性，支持了光的波动说．光电效应现象说明光具有粒子性，使得光的波动说遇到了巨大困难．故A正确，B、C、D错误．答案：A4．关于光电效应现象，下列说法中正确的是()A．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照耀光的频率成正比C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必需小于此波长，才能产生光电效应D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应解析：由光电效应方程Ekm＝hν－W0知，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，光电子的最大初动能与照耀光的频率成一次函数关系，不是成正比，A、B错误；依据光电效应方程Ekm＝hν－W0＝heq\f(C,λ)－heq\f(C,λ0)，入射光的波长必需小于极限波长，才能发生光电效应，能否发生光电效应与入射光的强度无关，C正确，D错误．答案：C5．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能．若有N个频率为ν的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)()A．hν B.eq\f(1,2)NhνC．Nhν D．2Nhν解析：据光子说可知，光子能量与频率有关，一个光子能量为ε＝hν(h为普朗克常量)，N个光子的能量为Nhν，所以选项C正确．答案：C6．从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中心亮条纹就越宽，由不确定性关系式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)推断下列说法正确的是()A．入射的粒子有确定的动量，射到屏上的粒子就有精确的位置B．狭缝的宽度变小了，因此粒子动量的不确定性也变小了C．更窄的狭缝可以更精确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了D．更宽的狭缝可以更精确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了解析：由ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，狭缝变小了，即Δx减小了，Δp变大，即动量的不确定性变大了，故选项C正确，选项A、B、D错误．答案：C7．智能手机大部分带有照相机，用来衡量手机的照相机性能的一个特别重要的指标就是像素.1像素可理解为光子打在光屏上一个亮点，现知300万像素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楚得多，其缘由可以理解为()A．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的B．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C．大量光子表现光具有粒子性D．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性解析：由题意知像素越高形成照片的光子数越多，表现的波动性越强，照片越清楚，选项D正确．答案：D8．试验表明：光子与速度不太大的电子碰撞发生散射时，光的波长会变长或者不变，这种现象叫康普顿散射，该过程遵循能量守恒定律和动量守恒定律．假如电子具有足够大的初速度，以至于在散射过程中有能量从电子转移到光子，则该散射被称为逆康普顿散射，这一现象已被试验证明．关于上述逆康普顿散射，下列说法中正确的是()A．该过程不遵循能量守恒定律B．该过程不遵循动量守恒定律C．散射光中存在波长变长的成分D．散射光中存在频率变大的成分解析：逆康普顿散射与康普特散射一样也遵守能量守恒定律、动量守恒定律，故AB错误；由于有能量从电子转移到光子，所以光子的能量增大，频率变大，波长变短，故C错误、D正确．答案：D9．分别用波长为λ和eq\f(3λ,4)的单色光照耀同一金属板，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，则此金属板的逸出功为()A.eq\f(hc,2λ) B.eq\f(2hc,3λ)C.eq\f(3hc,4λ) D.eq\f(4hc,5λ)解析：设此金属板的逸出功为W，依据光电效应方程得如下两式：当用波长为λ的光照耀时：Ek1＝eq\f(hc,λ)－W，当用波长为eq\f(3,4)λ的光照耀时：Ek2＝eq\f(4hc,3λ)－W，又eq\f(Ek1,Ek2)＝eq\f(1,2)，解得W＝eq\f(2hc,3λ).故正确选项为B.答案：B10．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照耀阴极K，发觉电流表读数不为零．调整滑动变阻器，发觉当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为()A．1.5eV0.6eV B．1.7eV1.9eVC．1.9eV2.6eV D．3.1eV4.5eV解析：用光子能量hν＝2.5eV的光照耀阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理－eU＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)知，最大初动能Ek＝eU＝0.6eV，由光电效应方程知W0＝hν－Ek＝1.9eV，对题图乙当电压表读数为2V时，电子到达阳极的最大动能为E′k＝Ek＋eU′＝0.6eV＋2eV＝2.6eV.故C正确．答案：C二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)11．对光的相识，以下说法正确的是()A．康普顿效应说明白光具有粒子性B．光子的能量越大波动性越明显C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显解析：康普顿效应和光电效应都说明光具有粒子性，A正确．光子的能量E＝hv，能量越大，则光的频率越大，波长λ＝eq\f(c,v)越短，光的粒子性越明显，B错误．光具有波粒二象性，光表现出波动性时，只是粒子性不明显，并不是就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，只是波动性不明显，也并不是就不具有波动性了，C错误．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，比如光在传播过程发生衍射和干涉时，波动性表现明显；在另外某种场合下，与物质作用时，例如光电效应和康普顿效应，这时间的粒子性表现明显，D正确．答案：AD12．用绿光照耀一光电管，能产生光电流，则下列肯定可以使该光电管产生光电效应的有()A．红外线 B．黄光C．蓝光 D．紫外线解析：按频率从小到大的依次排列：红外、红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、紫外．光的能量与光的频率成正比，大于绿光频率的光都可以发生光电效应，选项C、D正确．答案：CD13．如图所示，一光电管的阴极用极限波长为λ0的钠制成.用波长为λ的紫外线照耀阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U，饱和光电流的值(当阴极K放射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)为I，电子电荷量为e，则()A．若入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K放射的光电子的最大初动能可能增大B．若改用同样强度的蓝光照耀可能逸出光电子C．每秒钟内由K极放射的光电子数目为eq\f(I,e)D．放射的电子到达A极时的动能最大值为hceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)－\f(1,λ0)))解析：从阴极K放射的光电子的最大初动能Ekm＝hν－W0，与入射光强度无关，入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K放射的光电子的最大初动能不变，故A错误；蓝光的频率比紫外线的频率小，又依据Ekm＝hν－W0可得，用同样强度的蓝光照耀可能逸出光电子，也可能不逸出光电子，故B正确；由K极放射的光电子数目为n＝eq\f(Q,e)＝eq\f(It,e)，每秒钟内由K极放射的光电子数目为eq\f(I,e)，故C正确；放射的电子到达A极时的动能最大值为Ekm＝hν－W0＝eq\f(hc,λ)－eq\f(hc,λ0)＝hceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)－\f(1,λ0)))，故D正确．答案：BCD14．在光电效应试验中，波长是λ1的光恰好能使金属P发生光电效应，波长是λ2的光恰好能使金属Q发生光电效应，已知波长λ1>λ2.下列选项A、B是两种金属的光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的图象；选项C、D是用甲光照耀金属P、乙光照耀金属Q时间电流I与光电管两端电压U的关系图象，已知甲、乙两束光的频率ν甲>ν乙，则下列选项中正确的是()解析：依据光电效应方程程Ekm＝hν－W0＝hν－hν0知，图线的斜率表示普朗克常量，依据图线斜率可得出普朗克常量．横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，已知波长λ1>λ2，所以ν1<ν2，因此Q的横轴截距大，A正确，B错误；光电流I与光电管两端电压U的关系图象，与电压轴的交点表示遏制电压，因eUc＝hν0，由于两束光的频率ν甲>ν乙，由P的遏制电压大，故D正确，C错误．答案：AD三、非选择题(本题共4小题，共54分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最终答案的不能得分．答案中必需明确写出数值和单位)15．(12分)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，试验装置示意如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)图甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；(2)试验中测得铷的遏止电压U0与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的极限频率ν0＝______Hz，逸出功W0＝____________J；(3)假如试验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能Ekm＝____________J.解析：(1)光电子从阴极K释放出来，则电极A为光电管的阳极．(2)由题图乙读出铷的极限频率ν0＝5.15×1014Hz(5.12×1014～5.18×1014Hz均可)，逸出功W0＝hν0＝6.63×10－34×5.15×1014J≈3.41×10－19J(3.39×10－19～3.43×10－19J均可)．(3)依据光电效应方程Ekm＝hν－W0＝6.63×10－34×7.00×1014J－3.41×10－19J＝1.23×10－19J(1.21×10－19～1.25×10－19J均可)．答案：(1)阳极(2)(5.12～5.18)×1014(3.39～3.43)×10－19(3)(1.21～1.25)×10－1916．(12分)在半径r＝10m的球壳中心有一盏功率为P＝40W的钠光灯(可视为点光源)，发出的钠黄光的波长为λ＝0.59μm，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中光速c＝3×108m/s.试求每秒钟穿过S＝1cm2球壳表面的光子数目．解析：钠黄光的频率ν＝eq\f(c,λ)＝5.1×1014Hz则一个光子的能量E0＝hν＝3.4×10－19J，又钠黄灯在t＝1s内发出光能E＝Pt＝40J，那么在t＝1s内穿过球壳S＝1cm2的光子能量E1＝eq\f(SE,4πr2)＝3.2×10－6J，则每秒钟穿过该球壳1cm2面积的光子数n＝eq\f(E1,E0)＝9.4×1012(个)．答案：9.4×1012个17．(14分)铝的逸出功是4.2eV，现在用波长200nm的光照耀铝的表面．求：(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的极限频率．解析：(1)依据光电效应方程Ekm＝hν－W0，得Ekm＝eq\f(hc,λ)－W0＝eq\f(6.63×10－34×3.0×108,200×10－9)J－4.2×1.6×10－19J＝3.225×10－19J.(2)由Ekm＝eU0，可得U0＝eq\f(Ekm,e)＝eq\f(3.225×10－19,