2012高二人教版物理选修3-5综合检测 第17章 波粒二象性
文档属性
| 名称 | 2012高二人教版物理选修3-5综合检测 第17章 波粒二象性 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 46.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-08-27 19:38:40 | ||
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文档简介
第十七章综合检测
(本试卷共4页，满分为100分，考试时间90分钟)
第Ⅰ卷 选择题(共50分)
一、单项选择题(本大题6小题，每小题3分，共18分)每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，请把符合题意的选项写在题目后的括号内．
1．下列说法正确的是( )
A．用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象 B．用X光机透视人体是利用光电效应
C．光导纤维传输信号是利用光的干涉现象 D．门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
2．下表给出了一些金属材料的逸出功.
材 料 铯 钙 镁 铍 钛
逸出功(10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6
现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)( )
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
3．分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属板，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. B. C.hcλ D.
4．如图17－1所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零；闭合开关S，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )
图17－1
A．1.9 eV B．0.6 eV C．2.5 eV D．3.1 eV
5．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温约37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm.根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm＝2.90×10－3 m·K.老鼠发出最强的热辐射的波长为( )
A．7.8×10－5 m B．9.4×10－6 m C．1.16×10－4 m D．9.7×10－8 m
6．一束绿光照射某金属发生了光电效应，下列说法中正确的是( )
A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加
C．若改用紫光照射，则逸出光电子的最大初动能增加
D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加
二、双项选择题(本大题8小题，每小题4分，共32分)每小题给出的四个选项中，只有两个选项符合题目要求，请把符合题意的选项写在题目后的括号内．
7．下面说法正确的是( )
A．光子射到金属表面时，可能有电子发出 B．光子射到金属表面时，一定有电子发出
C．电子轰击金属表面时，可能有光子发出 D．电子轰击金属表面时，一定没有光子发出
8．光电效应实验的装置如图17－2所示，则下列说法中正确的是( )
图17－2
A．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B．用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷 D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
9．下列关于光电效应的说法正确的是( )
A．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，就能从金属表面逸出
B．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
C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同
10．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是( )
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．换用频率较高的光照射
11．对爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，下面的理解正确的有( )
A．用同种频率的光照射同一种金属，从金属中逸出的所有光电子的初动能Ek不一定相同
B．式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功
C．逸出功W0和极限频率ν0之间应满足关系式W＝hν0
D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比
12．根据物质波理论，下列说法中正确的是( )
A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性
B．宏观物体和微观粒子都具有波动性
C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长
D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显
13．三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰能使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长λA＞λB＞λC，则( )
A．用入射光A照射金属b和c，金属b和c均可发生光电效应现象
B．用入射光A和B照射金属c，均可使金属c发生光电效应现象
C．用入射光C照射金属a与b，金属a、b均可发生光电效应现象
D．用入射光B和C照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象
14．下列关于光子的说法中正确的是( )
A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子
B．光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大
C．光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比
D．光子可以被电场加速
第Ⅱ卷 非选择题(共50分)
三、非选择题(本大题共4小题，共50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．
15．(12分)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d/n，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多大？
16．(12分)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律．已知锌的逸出功为3.34 eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 m/s，求该紫外线的波长．(电子质量me＝9.91×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
17．(12分)已知金属铯的逸出功为1.9 eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0 eV，入射光的波长应为多少？
18．(14分)电子和光一样具有波动性和粒子性，它表现出波动的性质，就像X射线穿过晶体时会产生衍射一样，这一类物质粒子的波动叫物质波．质量为m的电子以速度v运动时，这种物质波的波长可表示为λ＝.已知电子质量m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.
(1)计算具有100 eV动能的电子的动量p和波长λ；
(2)若一个静止的电子经2 500 V电压加速，求能量和这个电子动能相同的光子的波长，并求该光子的波长和这个电子的波长之比．
第十七章综合检测
1．A
2．A 解析：入射光的光子能量＝ J＝4.95×10－19 J，大于铯与钙的逸出功，能使这两种材料发生光电效应．
3．B 解析：根据光电效应方程有－W0＝Ek，－W0＝2Ek，消去Ek得W0＝·，故选B.
4．A 解析：电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达阳极，也就是光电子的最大初动能刚好为0.6 eV.由Ek＝ hν－W可知逸出功为W0＝1.9 eV.
5．B 解析：T＝(37＋273)K＝310 K，由题意可得老鼠发出的最强热辐射的波长为λm＝2.90×10－3/310 m≈9.4×10－6 m.
6．C 解析：同样频率的入射光，强度越大，单位时间内逸出的光电子应该越多，但最大初动能与光的强度无关；改用紫光后，由Ek＝hν－W0知，最大初动能增大；由于不知道紫光的强度，因此单位时间内逸出的光电子数多少无法确定.
7．AC 解析：光子的频率大于金属的极限频率时，金属会发生光电效应，小于极限频率时不会发生光电效应；电子轰击金属表面，可能有光子发出，如X射线就是电子轰击时射出的．
8．AD 解析：光电效应实验中是紫外线照射锌板发生光电效应的，红外线的频率小于锌板的极限频率，所以不会发生光电效应；发生光电效应后，光电子射出，锌板带正电，验电器也带正电．
9．BD
10．CD 解析：不能发生光电效应的原因是入射光频率小于金属的极限频率，因此要增大入射光的频率，即换用波长较短的光．
11．AC 解析：爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0中的W0表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力所做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值，对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的，故A对，B错；若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W0＝hν，C对．由Ek＝hν－W0可知Ek和ν之间是一次函数关系，但不是成正比关系．
12．BD 解析：一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A选项错误，B选项正确；宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，所以C选项错误；速度相同的质子与电子相比，电子质量小，物质波波长更长，所以电子波动性更明显，所以D选项正确．
13．CD 14.AC
15．(12分)解：由λ＝，λ＝，Ek＝mv2＝＝，Ek＝eU联合求解可得U＝.
16．(12分)解：根据光电效应方程有mev＝h－W0
解得λ＝
其中W0＝3.34×1.60×10－19 J＝5.344×10－19 J，代入其他数据可得
λ≈2×10－7 m
17．(12分)解：由爱因斯坦光电效应方程可得
hν＝W0＋ mv
由已知有hν＝(1.9＋1.0) eV＝2.9 eV＝2.9×1.6×10—19 J，又ν＝
入射光波长为λ＝ m≈4.29×10—7 m
18．(14分)解：(1)电子的动量为p＝＝
＝ kg·m/s
≈5.4×10－24 kg·m/s
德布罗意波长λ＝＝ m≈1.2×10－10 m
(2)电子的能量E′＝2 500 eV＝4.0×10－16 J
根据E＝，得光子波长
λ＝＝ m≈5.0×10－10 m
电子的动量
p′＝
＝ kg·m/s
≈2.7×10－23 kg·m/s
电子波长λ′＝＝ m≈2.5×10－11 m
则该光子波长与这个电子的波长之比为
＝＝.
(本试卷共4页，满分为100分，考试时间90分钟)
第Ⅰ卷 选择题(共50分)
一、单项选择题(本大题6小题，每小题3分，共18分)每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，请把符合题意的选项写在题目后的括号内．
1．下列说法正确的是( )
A．用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象 B．用X光机透视人体是利用光电效应
C．光导纤维传输信号是利用光的干涉现象 D．门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象
2．下表给出了一些金属材料的逸出功.
材 料 铯 钙 镁 铍 钛
逸出功(10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6
现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)( )
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
3．分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属板，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. B. C.hcλ D.
4．如图17－1所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零；闭合开关S，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )
图17－1
A．1.9 eV B．0.6 eV C．2.5 eV D．3.1 eV
5．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥重要作用．蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的．假设老鼠的体温约37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λm.根据热辐射理论，λm与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλm＝2.90×10－3 m·K.老鼠发出最强的热辐射的波长为( )
A．7.8×10－5 m B．9.4×10－6 m C．1.16×10－4 m D．9.7×10－8 m
6．一束绿光照射某金属发生了光电效应，下列说法中正确的是( )
A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加
C．若改用紫光照射，则逸出光电子的最大初动能增加
D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加
二、双项选择题(本大题8小题，每小题4分，共32分)每小题给出的四个选项中，只有两个选项符合题目要求，请把符合题意的选项写在题目后的括号内．
7．下面说法正确的是( )
A．光子射到金属表面时，可能有电子发出 B．光子射到金属表面时，一定有电子发出
C．电子轰击金属表面时，可能有光子发出 D．电子轰击金属表面时，一定没有光子发出
8．光电效应实验的装置如图17－2所示，则下列说法中正确的是( )
图17－2
A．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B．用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷 D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
9．下列关于光电效应的说法正确的是( )
A．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，就能从金属表面逸出
B．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
C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同
10．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是( )
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．换用频率较高的光照射
11．对爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，下面的理解正确的有( )
A．用同种频率的光照射同一种金属，从金属中逸出的所有光电子的初动能Ek不一定相同
B．式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功
C．逸出功W0和极限频率ν0之间应满足关系式W＝hν0
D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比
12．根据物质波理论，下列说法中正确的是( )
A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性
B．宏观物体和微观粒子都具有波动性
C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长
D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显
13．三种不同的入射光A、B、C分别射在三种不同的金属a、b、c表面，均恰能使金属中逸出光电子，若三种入射光的波长λA＞λB＞λC，则( )
A．用入射光A照射金属b和c，金属b和c均可发生光电效应现象
B．用入射光A和B照射金属c，均可使金属c发生光电效应现象
C．用入射光C照射金属a与b，金属a、b均可发生光电效应现象
D．用入射光B和C照射金属a，均可使金属a发生光电效应现象
14．下列关于光子的说法中正确的是( )
A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子
B．光子的能量由光强决定，光强大，每份光子的能量一定大
C．光子的能量由光频率决定，其能量与它的频率成正比
D．光子可以被电场加速
第Ⅱ卷 非选择题(共50分)
三、非选择题(本大题共4小题，共50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．
15．(12分)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d/n，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多大？
16．(12分)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律．已知锌的逸出功为3.34 eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106 m/s，求该紫外线的波长．(电子质量me＝9.91×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)
17．(12分)已知金属铯的逸出功为1.9 eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0 eV，入射光的波长应为多少？
18．(14分)电子和光一样具有波动性和粒子性，它表现出波动的性质，就像X射线穿过晶体时会产生衍射一样，这一类物质粒子的波动叫物质波．质量为m的电子以速度v运动时，这种物质波的波长可表示为λ＝.已知电子质量m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.
(1)计算具有100 eV动能的电子的动量p和波长λ；
(2)若一个静止的电子经2 500 V电压加速，求能量和这个电子动能相同的光子的波长，并求该光子的波长和这个电子的波长之比．
第十七章综合检测
1．A
2．A 解析：入射光的光子能量＝ J＝4.95×10－19 J，大于铯与钙的逸出功，能使这两种材料发生光电效应．
3．B 解析：根据光电效应方程有－W0＝Ek，－W0＝2Ek，消去Ek得W0＝·，故选B.
4．A 解析：电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达阳极，也就是光电子的最大初动能刚好为0.6 eV.由Ek＝ hν－W可知逸出功为W0＝1.9 eV.
5．B 解析：T＝(37＋273)K＝310 K，由题意可得老鼠发出的最强热辐射的波长为λm＝2.90×10－3/310 m≈9.4×10－6 m.
6．C 解析：同样频率的入射光，强度越大，单位时间内逸出的光电子应该越多，但最大初动能与光的强度无关；改用紫光后，由Ek＝hν－W0知，最大初动能增大；由于不知道紫光的强度，因此单位时间内逸出的光电子数多少无法确定.
7．AC 解析：光子的频率大于金属的极限频率时，金属会发生光电效应，小于极限频率时不会发生光电效应；电子轰击金属表面，可能有光子发出，如X射线就是电子轰击时射出的．
8．AD 解析：光电效应实验中是紫外线照射锌板发生光电效应的，红外线的频率小于锌板的极限频率，所以不会发生光电效应；发生光电效应后，光电子射出，锌板带正电，验电器也带正电．
9．BD
10．CD 解析：不能发生光电效应的原因是入射光频率小于金属的极限频率，因此要增大入射光的频率，即换用波长较短的光．
11．AC 解析：爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0中的W0表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力所做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值，对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的，故A对，B错；若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W0＝hν，C对．由Ek＝hν－W0可知Ek和ν之间是一次函数关系，但不是成正比关系．
12．BD 解析：一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A选项错误，B选项正确；宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，所以C选项错误；速度相同的质子与电子相比，电子质量小，物质波波长更长，所以电子波动性更明显，所以D选项正确．
13．CD 14.AC
15．(12分)解：由λ＝，λ＝，Ek＝mv2＝＝，Ek＝eU联合求解可得U＝.
16．(12分)解：根据光电效应方程有mev＝h－W0
解得λ＝
其中W0＝3.34×1.60×10－19 J＝5.344×10－19 J，代入其他数据可得
λ≈2×10－7 m
17．(12分)解：由爱因斯坦光电效应方程可得
hν＝W0＋ mv
由已知有hν＝(1.9＋1.0) eV＝2.9 eV＝2.9×1.6×10—19 J，又ν＝
入射光波长为λ＝ m≈4.29×10—7 m
18．(14分)解：(1)电子的动量为p＝＝
＝ kg·m/s
≈5.4×10－24 kg·m/s
德布罗意波长λ＝＝ m≈1.2×10－10 m
(2)电子的能量E′＝2 500 eV＝4.0×10－16 J
根据E＝，得光子波长
λ＝＝ m≈5.0×10－10 m
电子的动量
p′＝
＝ kg·m/s
≈2.7×10－23 kg·m/s
电子波长λ′＝＝ m≈2.5×10－11 m
则该光子波长与这个电子的波长之比为
＝＝.