第四章 波粒二象性 单元测试题1（Word版含解析）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第三册
第四章
波粒二象性
单元测试题1（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共48分）
1．如图所示为长方体均匀玻璃砖的截面。现有、两种单色光组成的复合光，从点射入玻璃砖，其折射光线分别沿、方向。下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对、的折射率关系为
B．、在玻璃中的传播速度关系为
C．、两种光单个光子的能量关系为
D．若、都在玻璃中发生全反射，的临界角大于的临界角
2．光伏电池是利用半导体材料的光电效应将太阳光能直接转换为电能的一种非机械装置。研究光电效应的电路图如图所示，下列有关分析正确的是（　　）
A．发生光电效应时，入射光的强度越大遏止电压越高
B．发生光电效应时，入射光的频率越高饱和光电流一定越大
C．用不同颜色的光照射阴极K，发生光电效应时电流表的示数可能相同
D．若电流表的示数为0，则说明入射光的频率小于或等于阴极材料的截止频率
3．下表为四种金属逸出功的值
金属
钨
钙
钾
铷
逸出功
4.54
3.20
2.25
2.13
已知普朗克常量为，电荷，如图所示为某金属的遏止电压随入射光频率变化的图像，该金属为（　　）
A．钨
B．钙
C．钾
D．铷
4．图是研究光电效应的电路图，图是用甲、乙、丙光照射光电管得到的图线，、表示遏止电压，下列说法正确的是（　　）
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光照射时产生的光电子的最大初动能为eUc1
C．乙光照射时的逸出功大于丙光的照射时的逸出功
D．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加
5．关于粒子的波动性，下列说法正确的是（　　）
A．实物粒子具有波动性，仅是一种理论假设，无法通过实验验证
B．实物粒子的动能越大，其对应的德布罗意波波长越大
C．只有带电的实物粒子才具有波动性，不带电的粒子没有波动性
D．实物粒子的动量越大，其对应的德布罗意波的波长越短
6．下列说法正确的是（　　）
A．核力是短程力，只存在于相邻的核子之间
B．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．在双缝干涉实验中，光屏上的暗条纹区域没有光子到达
D．在微观物理学中，粒子没有动量
7．氢原子能级示意图如图所示。处于能级的一群氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子再照射到逸出功为4.54eV的钨板上，下列说法正确的是（　　）
A．跃迁过程中，共有10种不同频率的光子辐射出来
B．共有6种不同频率的光子能使钨板发生光电效应现象
C．从钨板逸出的光电子的最大初动能为8.21eV
D．从钨板逸出的光电子的最大初动能为12.75eV
8．以下说法符合物理学史的是（　　）
A．爱因斯坦首先把能量子的概念引入物理学，否定了“能量连续变化”的观点
B．康普顿效应表明光具有粒子性
C．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性
D．不确定关系告诉我们，微观物理学中，粒子的位置和动量测不准
9．物理现象与历史人物之间总有着密切的关系，下列说法中正确的是（　　）
A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程
B．康普顿效应揭示了光的波动性
C．光电效应现象说明光具有粒子性
D．在光的双缝干涉实验中，狭缝变窄，在光的亮度不变的情况下，明暗条纹间的距离变宽
10．如图所示一束光通过三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光（　　）
A．三束光在真空中传播速度间的关系是
B．由水斜射入空气恰发生全反射时，c光的临界角最大
C．若b光束照射到某种金属表面上有光电子发出，则a光束照射到同种金属表面上发射出的光电子最大初动能将更大
D．通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距
11．对于甲和乙两种金属，其遏止电压与入射光频率的关系如图所示。用、分别表示普朗克常量和电子电荷量，则（　　）
A．两图线的斜率均为
B．甲的逸出功为，乙的逸出功为
C．若要两种金属都发生光电效应，照射乙的入射光强度必须大于照射甲的入射光强度
D．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射乙的入射光频率较高
12．如图是某种火灾报警装置的工作电路图，它的核发部件为紫外线光电管，其中为阳极，K为阴极，发生火灾时端有输出电压实施报警。已知地表附近太阳光中紫外线光子能量介于之间，明火中的紫外线光子能量介于之间。几种金属单质的逸出功如下表所示，若光电管阴极材料K选用金属铝，则下列说法正确的是（　　）
金属单质
钾
钠
锌
铝
逸出功/
2.25
2.29
3.38
4.21
A．太阳光照射时端有输出电压
B．明火照射时端有输出电压
C．若阴极K材料选用金属锌，能实现有效报警
D．明火中紫外线波长越短，光电子的最大初动能越大
第II卷（非选择题）
二、解答题（共52分）
13．德布罗意提出的物质波的含义是什么？有哪些实验证实了微观粒子具有波动性？
14．在光电效应实验中，某金属的极限频率对应的光在真空中波长为。已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h，该金属的逸出功为多少？若用真空中波长为（）的单色光做实验，则其遏止电压为多少？
15．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线（直线与横轴交点的横坐标为4.27×1014Hz，与纵轴交点的纵坐标为0.5eV），试求：（结果都保留三位有效数字）
(1)普朗克常数h=？
(2)这种金属的逸出功W0=？
16．光照射金属铝时，能发生光电效应的最大波长为。当用波长为的光照射铝时发生光电效应，测得遏止电压为Uc，已知光速为c，光电子的电量为e。求
（1）光电子的最大初动能；
（2）普朗克常量h。
参考答案
1．C
【详解】
A．由图中可知，光的偏折程度更大，所有，故A错误；
B．由光在介质中的传播速度可知，，故B错误；
C．光的折射率越大，光子的频率越大，由光子的能量可知，，故C正确；
D．由全反射的临界角可知，的临界角小于的临界角，故D错误。
故选C
2．C
【详解】
AB．由
可知入射光的频率越高，遏止电压越高，但饱和光电流不一定越大，饱和光电流还和入射光的强度有关，故AB错误；
C．用不同颜色的光照射阴极K，只要单位时间内产生的光电子数目相同，则电流表的示数相同，故C正确；
D．电流表的示数为0，可能是反向电压遏止光电流的产生，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
根据光电效应方程知
对照图象可知，金属产生光电效应的极限频率为
则该金属的逸出功等于
对照表格可知该金属为钨。
故选A。
4．B
【详解】
A．根据
可知，光的频率越大，遏止电压越大，则甲光的频率小于乙光的频率，故A错误；
B．由图b可知，乙光照射的遏止电压为，根据上式可得，乙光照射时产生的光电子的最大初动能为eUc1，故B正确；
C．金属的逸出功与照射光没有关系，即同一金属在相同条件下的逸出功相同，故C错误；
D．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流会趋于一个饱和值，即光电流到达饱和电流后不会增加，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．戴维孙和汤姆孙利用晶体做了电子衍射实验，得到电子的衍射图样，证明了实物粒子的波动性，故A错误；
BD．根据德布罗意的波长公式
又动量与动能的大小关系有
联立两式可得
所以，实物粒子的动量越大，其对应的德布罗意波的波长越短；实物粒子的动能越大，其对应的德布罗意波波长越短，故B错误，D正确；
C．粒子具不具有波动性与带不带电无关，故C错误。
故选D。
6．A
【详解】
A．核力是短程力，作用范围在，原子核的半径数量级在，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核能稳定存在的原因，故A正确；
B．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故B错误；
C．光波是概率波，其个别光子的行为是随机的，光子到达暗条纹处的概率很小，但也有光子到达暗条纹处，到达明条纹处的概率很大，故C错误；
D．在微观物理学中，粒子具有动量，动量为
故D错误。
故选A。
7．C
【详解】
AB．一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中，最多能辐射出6种不同频率的光子，其对应的能量为
其中能量最大的光子为
其中有3种光子大于4.54eV
，则有3种不同频率的光能使金属发生光电效应，故AB错误；
CD．从钨板逸出的光电子的最大初动能为
故D错误，
C正确。
故选C。
8．BC
【详解】
A．普朗克首先把能量子的概念引入物理学，否定了“能量连续变化”的观点，故A错误；
B．
康普顿效应表明光子不但具有能量还具有动量，说明光具有粒子性，故B正确；
C．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性，故C正确；
D．不确定性原理表明，微观物理学中，粒子的位置与动量不可同时被确定，并不是粒子的位置和动量测不准，故D错误。
故选BC。
9．ACD
【详解】
A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程，故A正确；
B．康普顿效应表明光子既具有能量，也具有动量，揭示了光的粒子性，故B错误；
C．光电效应现象中，光子能够打出电子，说明光具有粒子性，故C正确；
D．在光的双缝干涉实验中，根据
可知若狭缝变窄，在光的亮度不变的情况下，明暗条纹间的距离变宽，故D正确。
故选ACD。
10．BC
【详解】
A．所有光在真空中传播速度相同，故A错误；
B．由光路图可知，三束光的折射率关系为
由可知，由水斜射入空气发生全反射时的临界角关系为
故B正确；
C．由可知，三束光的频率关系为，因此若能发生光电效应，则a光照射时产生的光电子最大初动能最大，故C正确；
D．由可知，，由可知，干涉间距条纹关系为
故D错误；
故选BC。
11．BD
【分析】
本题通过图像的斜率、纵截距等知识，考查考生的信息加工能力。要求考生理解爱因斯坦光电效应方程，并能结合函数图像、物理规律解题。
【详解】
A．由爱因斯坦光电效应方程有
遏止电压与最大初动能关系为
可得
可知两图线的斜率均为，A错误；
B．设甲、乙的逸出功分别为、，由可知
可得
B正确；
C．金属能否发生光电效应与入射光强度无关，与入射光的频率有关，C错误；
D．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，设照射到甲、乙的入射光频率分别为、，根据以上分析有
可得
因为、，则
综合可得
即照射乙的入射光频率较高，D正确。
故选BD。
12．BD
【详解】
A．太阳光照射时，太阳光中紫外线的能量低于阴极材料的逸出功，不能发生光电效应，端没有输出电压。A错误；
B．明火照射时，其紫外线能量大于逸出功，能发生光电效应，端有输出电压。B正确；
C．若阴极K材料选用金属锌，太阳光能使阴极材料发生光电效应，从而报警。所以不能实线有效报警。C错误；
D．明火中紫外线波长越短，频率越大，光子能量越大，根据光电效应方程，光电子的最大初动能越大。D正确。
故选BD。
13．见解析
【详解】
德布罗意提出的物质波的含义是指运动的物体也具有波动性；电子的衍射以及电子的干涉现象可以证实微观粒子具有波动性。
14．，
【详解】
某金属的极限频率对应的光在真空中波长为，此时光电子的最大初动能Ekm=0，据光电效应方程
可得该金属的逸出功为。
若用真空中波长为的单色光做实验，由光电效应方程可得
设遏制电压为U，则满足
联立可得。
15．(1)6.56×10-34J﹒s；(2)2.80×10-19J
【分析】
考查对光电效应的图像分析。
【详解】
(1)由光电效应方程可知该图像的斜率代表普朗克常量
(2)金属的逸出功为
16．（1）；（2）
【详解】
（1）光电子的最大初动能
（2）因为
根据光电效应方程
解得