高中物理第十七章波粒二象性章末过关检测卷新人教版选修3-5

章末过关检测卷(二)
第十七章 波粒二象性
(测试时间：50分钟 评价分值：100分)
一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分．在每小题给出的四个选项中，第1～5题只有一项符合题目要求，第6～9题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)
1．普朗克能量子假说是为了解释(D )
A ．光电效应的实验规律而提出的
B ．康普顿效应而提出的
C ．光的波粒二象性而提出的
D ．黑体辐射的实验规律而提出的
解析：普朗克能量子假说完美解决了经典物理学在黑体辐射问题上遇到的困难，并且为爱因斯坦光子理论、玻尔原子理论奠定了基础．
2．某单色光照射某金属时不能发生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是
(C )
A ．延长光照时间
B ．增大光的强度
C ．换用波长较短的光照射
D ．换用频率较低的光照射
解析：由光电效应规律可知，能不能发生光电效应，是由入射光的频率与极限频率的关系决定的，入射光频率必须大于或等于极限频率．波长较短的光频率高，当高于或等于极限频率时就能发生光电效应，故C 选项正确．
3．用绿光照射一光电管，产生了光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，下列做法可取的是(D )
A ．改用红光照射
B ．增大绿光的强度
C ．增大光电管上的加速电压
D ．改用紫光照射
解析：由爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0，在逸出功一定时，只有增大光的频率，才能增加最大初动能，与光的强度无关，D 对．
4．实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中不能突出体现波动性的是(B )
A ．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样
B ．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C ．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D ．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 解析：电子通过双缝实验后可以形成干涉图样，说明电子是一种波，故A 正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，说明β射线是一种粒子，故B 错误；人们利慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C 正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用电子的干涉现象，说明电子是一种波，故D 正确．所以选B.
5．关于物质波，下列说法正确的是(A )
A ．速度相等的电子和质子，电子的波长长
B ．动能相等的电子和质子，电子的波长短
C ．动量相等的电子和中子，中子的波长短
D ．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍
解析：由λ＝h p 可知，动量大的波长短．电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长．电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式：p ＝2mE k 可知，电子的动量小，波长长．动量相等的电子和中子，其波长应相等．如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的三倍，甲
的动量也是乙的三倍，则甲的波长应是乙的13
. 6. 下列有关光的说法正确的是(BD )
A ．光电效应表明在一定条件下，光子可以转化为电子
B ．大量光子易表现出波动性，少量光子易表现粒子性
C ．光有时是波，有时是粒子
D ．康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量
解析：在光电效应中，光子将能量传递给电子，不是光子转化为电子．故A 错误；大量的光子显示波动性，少量的光子显示粒子性．故B 正确；光有时是波，有时是粒子，但在确定的某时刻可以确定是波还是粒子．故C 错误；康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量．故D 正确．故选BD.
7．下图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象，由图象可知(AB )
A ．该金属的逸出功等于E
B ．该金属的逸出功等于h ν0
C ．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为3E
D ．入射光的频率为ν02时，产生的光电子的最大初动能为
E 2
解析：根据光电效应方程有：E k ＝h ν－W 0，其中W 0为金属的逸出功：W 0＝h ν.所以有：E k ＝h ν－h ν0，由此结合图象可知，该金属的逸出功为E ，或者W 0＝h ν0，当入射光的频率为2ν0
时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E ，故A 、B 正确，C 错误；若入射光的频率为ν02
时，小于极限频率，不能发生光电效应，故D 错误．故选AB.
8．(2015·江苏卷)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有(AB )
A ．光电效应现象揭示了光的粒子性
B ．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C ．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等
解析：光电效应说明光的粒子性，所以A 正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B 正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C 错误；根据德布罗意波长公式，λ＝h p
，p 2＝2mE k ，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D 错误．
9．光电效应实验中，下列表述正确的是(CD )
A ．光照时间越长光电流越大
B ．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
解析：光电流的大小只与到达阳极的光电子个数有关，A错．由hν＝W0＋E k和qU＝E k知，CD正确．
二、非选择题(本大题3小题，共46分，按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．由数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
10．(1)(6分)1924年，法国物理学家德布罗意提出，任何一个运动着的物体都有一种波与它对应.1927年，两位美国物理学家在实验中得到了电子束通过铝箔时的衍射图案，如图所示．图中，“亮圆”表示电子落在其上的______大，“暗圆”表示电子落在其上的________________________________________________________________________小．
(2)(3分)射线管中阳极与阴极间所加电压为3× V，电子加速后撞击X射线管阴极产生X射线，则X射线的最短波长为________．(电子电荷量e＝1.6×C，电子初速度为零)
(3)(9分)① 研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是________．
②钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”), 原因是________________________________________________________________________．答案：(1)概率概率
(2)解析：X 射线光子最大能量h ν＝eU ，即h c λ＝eU ，λ＝hc eU ＝4.1× m.
答案：4.1×m
(3)解析：①用频率相同的光照射金属，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能相等，根据
＝eUC ，知遏止电压相等，光越强，饱和电流越大．故C 正确，A 、B 、D 错误．故选C.
② 钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出的过程中，由于要克服金属束缚做功，速度减小，则动量减小．
答案：①C ②减小 克服金属束缚做功(或光电子受到金属表面层中力的阻碍作用)
11．(8分)在某次光电效应实验中，得到的遏制电压U 0与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率和截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________．
解析：光电效应中，入射光子能量h ν，克服逸出功W 0后多余的能量转换为电子动能，反向
遏制电压eU ＝h ν－W 0；整理得U ＝h e ν－W 0e ，即斜率h e
＝k ，所以普朗克常量h ＝ek ，截距为b ，即eb ＝－W 0，所以逸出功W 0＝－eb .
答案：ek －eb .
12．(10分)某真空光电管的金属阴极的逸出功是 J ，某种单色光的能量恰好等于这种金属的逸出功，试求：
(1) 这种单色光的频率多大？
(2) 在光电管的阳极和阴极间加30 V 的加速电压，用这种单色光照射光电管的阴极，光电子到达阳极时的动能有多大？
解析：(1) 该单色光的频率即为光电管阴极金属的极限频率．该单色光光子能量ε＝h ν，
所以ν＝εh ＝
(2) 到达阳极时电子的动能即为加速电压所做的功：
13．(10分)用波长为200 nm 的紫外线照射镍的表面，释放出来的光电子最大的动能是2.94 eV ，用波长为160 nm 的紫外线照射镍的表面，释放出来的光电子最大动能是多少？
解析：设镍的逸出功为W ，根据爱因斯坦光电效应方程，有： 第一次照射：E k1＝h c
λ1－W ，①
第二次照射：E k2＝h c
λ2－W ，②
由①②两式相减，得E k2－E k1＝hc ⎝ ⎛⎭⎪⎫1
λ2－1
λ1，
即E k2＝E k1＋hc ⎝ ⎛⎭⎪⎫1
λ2－1
λ1＝ 2.94
eV ＋
eV ＝4.49 eV.
答案：4.49eV。