2019高中物理 第十七单元 波粒二象性单元测试（一）新人教版选修3-5.doc

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第十七单元 波粒二象性 注意事项： 1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。 2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。 4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。 一、选择题（本大题共10小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项是符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．下列说法不正确的是(　　) 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．黑体是一种理想化模型，其辐射强度与温度有关，当温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，会把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变短 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 3．电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将(　　) A．小于0.2 nm B．大于0.2 nm C．等于0.2 nm D．以上说法均不正确 4．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ek，改用频率2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为（h为普朗克常量）(　　) A．Ek－hν B．2Ek C．Ek＋hν D．2hν－Ek 5．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果换一种频率更大的光照射该金属，但光的强度减弱，则(　　) A．单位时间内逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小 B．单位时间内逸出的光电子数增大，光电子的最大初动能减小 C．单位时间内逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能增大 D．单位时间内逸出的光电子数增大，光电子的最大初动能增大 6．现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为其中n >1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为(　　) A． B． C． D． 7．实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是(　　) A．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 B．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 C．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样 D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关 8．一束绿光照射某金属发生了光电效应，则以下说法正确的是(　　) A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数增加 B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加 C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应 D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加 9．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 10．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。则下列说法正确的是(　　) 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 二、非选择题(本题共6小题，共60分。按题目要求做答，计算题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) 11．(8分)伦琴射线管是用来产生X射线的一种装置，构造如图所示。真空度很高（约为10-4 Pa）的玻璃泡内，有一个阴极K和一个阳极A，由阴极发射的电子受强电场的作用被加速后打到阳极，会产生X光内的各种能量的光子，其中光子能量最大值等于电子的动能。已知阳极和阴极之间的电势差U，普朗克常数h，电子电荷量e和光速c，则可知该伦琴射线管产生的X光的最大频率为________，最短波长为________。 12．(8分)在某次光电效应实验中，得出的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系如图所示。若该直线的斜率和纵轴上截距分别为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________。 13．(8分)历史上美国宇航局曾经完成了用“深度撞击”号探测器释放的撞击器“击中”坦普尔１号彗星的实验。探测器上所携带的重达400 kg的彗星“撞击器”将以1.0104 m/s的速度径直撞向彗星的彗核部分，撞击彗星后“撞击器”融化消失，这次撞击使该彗星自身的运行速度出现1.010-7 m/s的改变。已知普朗克常量h＝6.610-34 Js。则： (1)撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长为____________； (2)根据题中相关信息数据估算出彗星的质量为_______________。 14．(10分)用波长为λ的光照射金属的表面，当遏止电压取某个值时，光电流便被截止；当光的波长改变为原波长的后，已查明使电流截止的遏止电压必须增大到原值的η倍，试计算原入射光的波长λ。(已知该金属的逸出功为W0) 15．(12分)电子具有多大速度时，德布罗意波的波长同光子能量为4104 eV的X射线的波长相等？此电子需经多大的电压加速？ 16．(14分)有一真空中波长为610-7 m的单色光，普朗克常量为6.6310-34 J∙s，求： (1)此单色光的频率； (2)此单色光的1个光子的能量； (3)金属钠产生光电效应的极限频率是6.01014 Hz。根据能量转化和守恒守律，用该单色光照射金属钠时，产生的光电子的最大初动能是多大？ 2018-2019学年高二上学期第十七单元训练卷 物 理（一）答 案 一、选择题（本大题共10小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项是符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．【答案】D 【解析】光电效应现象揭示了光的粒子性，A正确；衍射现象是波特有的性质，故热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，B正确；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度有关，黑体辐射随着波长越短温度越高辐射越强，C正确；康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子能量减小，根据E=hγ=hcλ可得光子散射后波长变长，D错误。 2．【答案】D 【解析】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．【答案】A 【解析】根据德布罗意波长公式λ=hp知，质子的质量大于电子的质量，相同速度的质子比相同速度的电子动量大，则质子的德布罗意波长小，分辨率高，则最高分辨率将小于0.2nm，故A正确。 4．【答案】C 【解析】频率为v的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm，根据光电效应方程知，逸出功W0=hv-Ekm；改用频率2v的光照射同一金属，则最大初动能Ekm=2hv-W0=hv+Ekm，故C正确。 5．【答案】C 【解析】根据光电效应方程Ekm=hv－W0得，光强度不影响光电子的最大初动能，光电子的最大初动能与入射光的频率有关；光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与光的强度无关；入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，光的强度减弱，单位时间内发出光电子数目减少，故C正确。 6．【答案】C 【解析】物质波的波长λ=hmv，则dn=hmv，得：v=nhmd，由动能定理可得：eU=12mv2，解得：U=n2h22med2。 7．【答案】BC 【解析】β粒子在云室中受磁场力的作用，做的是圆周运动，与波动性无关，A错误；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，B正确；干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，C正确；光电效应实验，说明的是能够从金属中打出光电子，说明的是光的粒子性，D错误。 8．【答案】AD 【解析】光的强度增大，则单位时间内逸出的光电子数目增多，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能不变，故A正确、B错误；因为紫光的频率大于绿光的频率，一定发生光电效应，故C错误；根据光电效应方程Ekm=hv－W0知，光电子的最大初动能增加，故D正确。 9．【答案】ABD 10．【答案】AB 【解析】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。 二、非选择题(本题共6小题，共60分。按题目要求做答，计算题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) 11．【答案】 eUh hceU 【解析】光子的最大能量E=eU=hν，解得ν=eUh，则最短波长λ=cν=hceU 。 12．【答案】ke be 【解析】根据光电效应方程Ekm=hv-W0，以及Ekm=eUc得：Uc=hve-W0e，图线的斜率：k=he，解得普朗克常量h=ke。纵轴截距的绝对值：b=W0e，所用材料的逸出功可表示为：W0=be。 13．【答案】(1) 1.6510-40m (2)4.01013Kg 【解析】（1）撞击前彗星“撞击器”的动量为：P=mv=4001.0104=4.0106kg⋅m/s，则撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长为：λ=hP=6.610-344.0106=1.6510-40m； （2）以彗星和撞击器组成的系统为研究对象，规定彗星初速度的方向为正方向，由动量守恒定律得mv=MΔv，则得彗星的质量为M=mvΔv=4001104110-7=4.01013kg． 14．【解析】由题意，结合光电效应方程，及γ＝cλ，当用波长为λ的光照射金属表面，则有： hcλ−W0＝eU0 当光的波长改为原波长的1/n后，则有：hncλ−W0＝e•ηU0 解得：λ=hcη-nW0η-1。 15．【解析】由德布罗意波公式λ＝＝ 光子能量式E＝hν＝h 联立可得：ve＝＝ m/s＝2.34107 m/s 由动能定理得：eU＝mev U＝＝ V＝1.56103 V。 16．【解析】（1）由c=λν，该单色光的频率为：ν=cλ ，解得ν=3108610-7Hz=51014Hz （2）1个光子的能量E=hν=6.6310﹣3451014J=3.31510﹣19J （3）由WA=hν0即得：WA=6.6310﹣346.01014=3.97810﹣19 J 根据光电效方程可知，光电子的最大初动能为：EKm=hν﹣WA 代入数据解得：EKm=hν﹣WA=6.6310﹣346.01014﹣3.31510﹣19=6.6310﹣20J。