【教育资料】20182019学年鲁科版高中物理选修35 第5章 波与粒子 单元测试学习精品

2019-2019学年鲁科版高中物理选修3-5 第5章波与粒子单元测试
一、单选题
1.下列说法不正确的有（）
A. 普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子
B. α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一
C. 由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大
D. 在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，从金属表面逸出的光电子的最大初动能E k 越大，则这种金属的逸出功W0越小
2.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实．
光电效应实验装置示意如图．用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应．换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）（）
A. B. C. U=2hν﹣W D.
3.对不确定性关系△x△p≥ 有以下几种理解，其中正确的是（）
A. 微观粒子的动量不可确定
B. 微观粒子的位置不可确定
C. 微观粒子的动量和位置可同时确定
D. 不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体
4.一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中不正确的是()
A. 只增大入射光的频率，金属逸出功将不变
B. 只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变
C. 只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大
D. 只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将减少
5.关于光电效应，下列说法中正确的是（）
A. 发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大
B. 不同金属产生光电效应的入射光的最低频率是相同的
C. 金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能发生光电效应
D. 如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
6.关于阴极射线，下列说法正确的是( )
A. 阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象
B. 阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流
C. 阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的
D. 阴极射线的荷质比比氢原子的荷质比小
7.在下列叙述中，不正确的是（）
A. 光电效应现象说明光具有粒子性
B. 重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损
C. 玛丽居里最早发现了天然放射现象
D. 若黄光照射某金属能发生光电效应，用紫光照射该金属一定能发生光电效应
二、多选题
8.某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象，当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象．闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为反向截止电压，根据反向截止电压，可以计算光电子的最大初动能E km，现分别用频率为v1、v2的单色光照射阴极，测量的反向截止电压分别为U1与U2，设电子质量为m，电荷量为e，则下列关系中正确的是（）
A. 当用频率为v1的光照射时，光电子的最大初速度v=
B. 阴极K金属的逸出功W逸=hv1﹣eU1
C. 阴极K金属的极限频率v0=
D. 普朗克常量h=
9.已知使某种金属发生光电效应的截止频率为νc，则（）
A. 当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B. 当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc
C. 当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大
D. 当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增加一倍
10.下列说法正确的是（）
A. 的半衰期是5天，12g 经过15天后还有1.5g未衰变
B. 按照波尔理论，氢原子核外电子从较小半径跃迁到较大半径轨道时，电子的动能增大，原子总能量增大
C. 光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性
D. 方程式U→ Th+ He是重核裂变反应方程
E. 普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
三、填空题
11.在如图所示的光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为ν0．现用频率为2ν0的光照射在阴极上，已知普朗克常量为h，则光电子的最大初动能为________；若此时电路中的电流为I，则单位时间内到达阳极的电子数为________（电子的电荷量用e表示）；若增大照射光的强度，则电路中的光电流将________（填“增大”“减小”或“不变”）．
12.在经典物理学中，可以同时用质点的________和________精确描述它的运动，如果知道了质点的
________，还可以预言它以后任意时刻的________和________。

13.原子核的半径为10－15m ，则核内质子的动量不确定范围Δp≥________kg·m/s；如果电子被限制在核内，那么电子的动量不确定范围Δp≥________kg·m/s。

四、解答题
14.用频率为ν的光照射某光电管，发射的光电子的最大初动能为E，若改用频率为2ν的光照射该光电管，则发射的光电子的最大初动能是多少？
五、实验探究题
15.如图所示的是工业生产中大部分光控制设备用到的光控继电器示意图，它由电源．光电管．放大器．电磁继电器等几部分组成，看图回答下列问题：
（1）图中a端应是电源________极．
（2）光控继电器的原理是：当光照射光电管时，________．
（3）当用绿光照射光电管K极时，可发生光电效应，则下列说法中正确的是
A. 增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大
B. 增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C. 改用比绿光波长大的光照射光电管K极时，电路中一定有光电流
D. 改用比绿光频率大的光照射光电管K极时，电路中一定有光电流．
六、综合题
16.太阳能光电直接转换器的工作原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能．图示为测定光电流的电路简图．
（1）现给光电管加正向电压，则A极是电源的________极，E连线柱是电流表的________接线柱（填“正”或“负”）；
（2）入射光应照射在________极上（填“C”或“D”）；
（3）若电流表读数是1μA，电子所需电荷量c=1.6×10﹣19C，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个．
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】C
【解析】【解答】A、普朗克能量量子化理论：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子，故A正确；
B、α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一，故B正确；
C、玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故C错误；
D、光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，根据光电效应方程：E K=hγ﹣W0，从金属表面逸出的光电子的最大初动能E k越大，则这种金属的逸出功W0越小，故D正确；
故选：C．
【分析】根据普朗克提出能量量子化，即可求解；由α粒子散射实验提出原子核式结构模型；辐射光子，同时电子的动能增大，电势能减小，且总能量减小；根据光电效应方程：E K=hγ﹣W0；即可求解；
2.【答案】B
【解析】【解答】解：根据题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为nhv，n=2，3，4…
则有：eU=nhv﹣W，解得．B符合题意，A、C、D不符合题意．
故答案为：B．
【分析】解决本题的关键掌握光电效应方程，知道最大初动能与遏止电压的关系．
3.【答案】D
【解析】【解答】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：△x△p≥ ，不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体，故ABC错误、D正确．
故选：D．
【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：△x△p≥ ．
4.【答案】D
【解析】【解答】A.金属的逸出功与入射光的频率无关，由金属本身的性质决定，A不符合题意。

B.光电子的最大初动能与入射光的照射时间无关，B不符合题意。

C.根据光电效应方程知，E km=hv-W0，增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，C不符合题意。

D.入射光强度增大，则单位时间内发出光电子数目增多，D符合题意。

故答案为：D.
【分析】结合光电效应公式E km=hv-W0分析，只有当光的频率比较高时，才会有电子溢出，否则光强再大，也不会有电子溢出。

5.【答案】D
【解析】【解答】A、光子的能量与光照强度无关，只与光的频率有关，光子的最大初动能与光照强度无关，随着入射光的频率增大而增大，故A错误；
B、每种金属都有自己的极限频率，故B错误．
C、金属内的每个电子一次只能吸收一个光子，而且是不能积累的，故C错误；
D、根据光电效应产生的条件可知，当入射光光子的能量小于金属的逸出功时，不能发生光电效应，故D 正确；
故选：D．
【分析】正确解答本题要掌握：理解光电效应的产生条件，最大初动能与入射光频率、逸出功之间关系等．
6.【答案】C
【解析】【分析】阴极射线是在真空管中由负极发出的电子流，故A、B错；
最早由德国物理学家戈德斯坦在1876年提出并命名为阴极射线，故C对；
阴极射线本质是电子流，故其荷质比比氢原子荷质比大的多，故D错。

【点评】解决本题的关键知道阴极射线的性质：阴极射线的实质是电子流，以及知道电子和氢离子的质量、电量的关系：电子的电量与氢离子的电量相等。

7.【答案】C
【解析】【解答】A、光电效应是金属中的电子吸收能量后，飞出金属表面的现象；说明光具有粒子性；故A正确．
B、重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损；故B正确；
C、贝可勒尔发现天然放射现象中，原子核发生衰变，生成新核，同时有中子产生，因此说明了原子核可以再分；故C错误；
D、因紫光的频率高于黄光的频率；故若黄光照射某金属能发生光电效应，用紫光照射该金属一定能发生
光电效应半衰期的大小与所处的物理环境和化学状态无关，由原子核内部因素决定．故D正确．
故选：C．
【分析】光电效应是金属中的电子逸出金属的现象；贝可勒尔发现天然放射现象；根据氢原子能量的变化得出轨道半径的变化，结合库仑引力提供向心力得出电子动能的变化，抓住原子能量等于动能和电势能之和得出电势能的变化
二、多选题
8.【答案】A,B,D
【解析】【解答】解：A、当用频率为v1的光照射时，根据动能定理得，，解得光电子的最大初速度，故A正确．
B、根据光电效应方程得，eU1=hv1﹣W逸，解得逸出功W逸=hv1﹣eU1，故B正确．
C、根据光电效应方程有：eU1=hv1﹣hv0，eU2=hv2﹣hv0，联立方程组解得h= ，极限频率v0= ，故C错误，D正确．
故选：ABD．
【分析】根据截止电压，结合动能定理求出光电子的最大初速度．根据光电效应方程求出金属的逸出功，根据光电效应方程，联立方程组求出普朗克常量和金属的极限频率．
9.【答案】A,B
【解析】【解答】某种金属产生光电效应的截止频率为νc，则逸出功W0＝hνc，当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子，故A选项符合题意；由光电效应方程，E k＝2hνc－W0，则E k ＝hνc，故B选项符合题意；逸出功只与金属材料有关，与入射光的频率无关，故C选项符合题意；若入射光的频率增大一倍，光电子的最大初动能增加大于一倍，故D选项不合题意。

故答案为：AB
【分析】由发生光电效应的条件是照射光的频率大于金属的极限频率，据此分析A，再由光电效应方程分析BD，金属的逸出功由金属本身决定。

10.【答案】A,C,E
【解析】【解答】解：A、经过15天，即经过3个半衰期，根据知，未衰变的质量m=12× g=1.5g，故A正确．
B、氢原子核外电子从较小半径跃迁到较大半径轨道时，原子能量增大，根据知，电子动能减小，故B错误．
C、光电效应和康普顿效应揭示了光具有粒子性，故C正确．
D、方程式U→ Th+ He是α衰变方程，故D错误．
E、普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故E正确．
故选：ACE．
【分析】根据半衰期的次数，结合得出未衰变原子核的质量；根据电子轨道半径的变化，结
合库仑引力提供向心力，得出电子动能的变化；光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性；根据裂变、聚变、衰变的特点区分反应方程；普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出能量子的观点．
三、填空题
11.【答案】hν0；；增大
【解析】【解答】解：阴极K的逸出功W0=hν0，用频率为2ν0的光照射在阴极时，光电子的最大初动能E km=2hν0﹣W0=hν0；
由电流的定义可知，单位时间内到达阳极的电子数n= ；
当照射光的强度增大时，单位时间内射向阴极的光子数将增加，电路中的光电流增大．
故答案为：hν0，，增大．
【分析】根据光电效应方程求出光电子的最大初动能，依据电流定义式，即可确定到达阴极的电子个数，最后入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目．
12.【答案】位置；动量；加速度；位置；动量
【解析】【解答】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式
【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：△x△p≥
13.【答案】5.3×10－20；5.3×10－20
【解析】【解答】设质子的位置不确定范围等于原子核的半径，即Δx＝10－15m ，
由不确定关系公式Δx·Δp≥ ，
得Δp≥ ＝5.3×10－20kg·m/s。

同理，电子被限制在核内，动量的不确定范围与质子一样为：
【分析】不确定性原理表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式：△x△p≥
四、解答题
14.【答案】解：设光电管的逸出功为W0，根据爱因斯坦光电效应方程得：
E=hν﹣W0
E′=2hν﹣W0
解方程组得：E′=hν+E0
答：发射的光电子的最大初动能是hν+E0．
【解析】【分析】由光电效应方程：E K=hν﹣W0，即可求解．
五、实验探究题
15.【答案】（1）正
（2）K极发射光电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N 吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M
（3）B,D
【解析】【解答】解：（1）由于光电子从阴极K发出后向A运动，所以光电管的左端为高电势，所以b 端应是电源的负极，a端为正极．（2）光控继电器的原理是：当光照射光电管时，（3）A、用绿光照射光电管的阴极K时，可发生光电效应，根据光电效应方程可知，增大绿光的照射强度，光电子最大初动能不变，故A错误；
B、增大绿光照射强度，单位时间内入射光的光子的个数增加，则单位时间内射出的鬼都知道个数也增加，所以电路中光电流增大，故B正确；
C、根据光电效应方程可知，改用比绿光波长大的光照射光电管K极时，光子的能量减小，电路中不一定有光电流．故C错误；
D、根据光电效应方程可知，改用比绿光频率大的光照射光电管K极时，光子的能量增大，电路中一定有光电流，故D正确；
故选：BD
故答案为：（1）正；（2）K极发射光电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M；（3）BD
【分析】（1）光电子向左运动，光电管的左端为高电势，所以b端应是电源的负极，a端为正极；（2）根据传感器的特点分析即可．（3）若增大绿光的照射强度，光电子最大初动能不变，改用红光照射光电管阴极K时，电路中不一定有光电流．
六、综合题
16.【答案】（1）正；负
（2）D
（3）6.25×1012
【解析】【解答】解：（1）由图可知，D为阴极，C是对阴极，电子在电场力作用下，从D加速到C，则电源左边A为正极，右边B为负极；电流表是上正下负；
如图所示；
；（2）从光电管阴极D发射的光电子，要在回路中定向移动形成电
流，因此光射在D极上；（3）因A端应该与电源的正极相连，这样电子出来即可被加速，从而在回路中形成电流；
每秒在回路中通过的电量为：Q=It ①
所以产生的光电子数目至少为：n= ②
联立①②得：n=6.25×1012个．
故答案为：（1）正，负．（2）D；（3）6.25×1012
【分析】由于电子带负电，因此要在回路中形成电流，A应该与电源的正极相连，
根据Q=It，求出每秒流过的电量，然后根据n= 可求出光电子的数目．。