2023-2024学年粤教版选择性必修3第四章《波粒二象性》单元测试B卷（后附解析）

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2023-2024学年 粤教版 选择性必修3 第四章《波粒二象性》单元测试B卷
试卷后附解析
考试范围：xxx；考试时间：75分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
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评卷人得分
一、单选题
1．对于光电效应现象，我们发现存在截止频率，对于某种金属，在绿光照射下可以发生光电效应，那么在黄光的照射下，是否能发生光电效应（　　）
A．也许会
B．一定会
C．一定不会
D．与黄光的强度有关
2．硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是（　　）
A．硅光电池是把电能转化为光能的一种装置
B．逸出的光电子的最大初动能与入射光的强度有关
C．只要有光照射到硅光电池，就一定能够产生光电效应
D．在频率一定的情况下，光照强度越强，饱和光电流越大
3．中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子．涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b时两种不同频率的单色光，则关于两束光判断正确的是（ ）
A．在同种玻璃种传播，a光的传播速度一定大于b光
B．a光的折射率一定小于b光的折射率
C．照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光一定也能
D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光
4．如图所示为光电管的原理图。已知滑动变阻器的滑片在图示位置，用黄光照射阴极时，电流表指针恰好不偏转，下列说法正确的是（　　）
A．滑片向左移动到最左端时，电流表指针也不会发生偏转
B．滑片向右移动到最右端时，电流表指针会发生偏转
C．滑片在位置时，换用红光照射，电流表指针会发生偏转
D．滑片在位置时，换用紫光照射，电流表指针会发生偏转
5．如图所示为氢原子能级图，下列说法中正确的是（　　）

A．氢原子吸收能量为12.1eV的光子后可以从基态跃迁到能级
B．氢原子从能级跃迁到能级时，吸收光子的能量为2.55eV
C．用动能等于11.2eV的电子撞击处于基态的氢原子，氢原子可能从基态跃迁到能级
D．用从能级跃迁到基态辐射的光照射逸出功为3.34eV的锌，可能不会发生光电效应
6．用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量间的关系，电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图乙所示，则（　　）
A．电压U增大，光电流I一定增大
B．通过电流计G的电流方向由c到d
C．用同频率的光照射K极，光电子的最大初动能与光的强弱有关
D．光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应
7．在判断工件表面的几何形状与设计需求是否存有微小差异时，检测人员可用一个精度很高的平面玻璃板（样板），放在被检查工件上面，在样板的一端垫一个薄片，使样板的平面与工件平面之间形成一个楔形空气薄膜，如图甲所示。现用两种颜色不同的平行单色光a、b分别从上向下正面照射，结果看到如图乙所示的两种明、暗相间的条纹，下列说法正确的是（　　）

A．该测量原理是光的衍射现象，出现了等单色光间距且平行的明、暗相间的条纹，则证明工件的表面是平整的
B．通过对图乙条纹进行分析可知单色光a、b在空气薄膜中的波长之比约为3∶4
C．若用单色光a照射某金属不发生光电效应，换用单色光b照射该金属可能会发生光电效应
D．单色光a、b分别通过同一装置进行双缝干涉实验时，单色光a形成的相邻明条纹间距比单色光b小
评卷人得分
二、多选题
8．如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U，某激光器发出频率为v的光全部照射在K上，回路中形成大小为I的恒定电流。已知每入射N个光子会产生1个光电子，所有从阴极表面逸出的光电子均能到达A，阴极材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e，则（　　）
A．光电子到达A时的最大动能为
B．时间t内到达A的光电子个数为
C．该激光器的发光功率为
D．不改变发光频率，仅将该激光器的发光功率减半，光电流可能为零
9．光电效应实验中，下列表述正确的是(　　)
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
10．如图所示是一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气中斜射入某介质后的情况，则下列说法正确的是（ ）
A．照射同一金属极板，a光更容易发生光电效应
B．a光波长比b光的大
C．从同种介质射入真空发生全反射时，a光的临界角比b光的大
D．在该介质中，a光的波速小于b光的波速
E．将两束光分别通过同一双缝干涉装置，a光产生的相邻亮条纹间距比b光的大
11．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。
组 次 入射光子的能量（） 相对光强 光电流大小（） 逸出光电子的最大动能（）
第 一 组 1 2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0.9 0.9
第 二 组 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱 中 强 27 40 55 2.9 2.9 2.9
由表中数据得出的论断中正确的是（　　）
A．两组实验采用了不同频率的入射光
B．两组实验所用的金属板材质不同
C．若入射光子的能量为，逸出光电子的最大动能为
D．若入射光子的能量为，逐渐增大光强，光电流也会随之增大
第II卷（非选择题）
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三、实验题
12．某学习小组决定探究“光电效应”的实验规律，采用如图所示的实验电路，用稳定的黄色强光照射光电管的阴极板：
（1）要描绘光电管的伏安曲线，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应该在 端（选填“a或b”）。
（2）实验过程中发现，实验室提供的微电流传感器G（电阻为Rg=1995Ω）量程太小了，该小组同学决定把量程放大400倍，应该给微电流传感器 联一个 Ω的电阻。
（3）滑动滑片P，读出电压表示数U，微电流传感器示数I示，并换算成光电管的实际电流I实际，如表：
通过所采集的数据描出光电管的伏安曲线，实验证实：随着电压的增大，电流有饱和值的存在。
（4）在上述探究“光电效应”中的“饱和电流”实验中，电路图中电源的负极为 端（选填“M或N”）。每个光电子带电量为e=1.6×10-19C，则在第（3）步的实验中每秒钟阴极板上被光照射而逸出的光电子个数约为 个。（结果保留3位有效数字）
13．某同学在研究光电效应“单位时间发射的光电子数与照射光强弱的关系”实验中：
（1）在给出的四个电路图中，本实验应该选用的电路是 ；
（2）要求加在光电管上的电压从零开始变化，则闭合开关前滑动变阻器的滑动触头P应移到 （选填“左端”、“右端”）；
（3）在某一强度的光照下，记录两电表示数如下表所示：
电压U/V 0 0.20 0.50 0.80 1.00 1.30 1.50 2.00 2.50
电流I/μA 0.10 0.18 0.27 0.33 0.35 0.38 0.39 0.40 0.40
①用上表数据在坐标纸上描绘出光电流与电压关系图线；( )
②有同学利用电压为零时的电流值0.10μA计算光电管单位时间里逸出的光电子数，行不行？ ，请说明理由 ；
③估算此光照射下，单位时间内产生的光电子数为 。（已知电子电量e=1.6×10-19c）
评卷人得分
四、解答题
14．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？
15．某电磁辐射的能量子的能量为，其辐射的电磁波波长是多少？
16．功率为40W的白炽灯泡,正常发光时,有5%的能量转化为可见光能,设所发射的可见光的平均波长为0.58um。在离灯泡中心10m处有一个直径为2cm的门镜安装孔正对着灯光，那么每秒钟辐射的光子约有多少通过该门镜安装孔射出？（h=6.63×10－34Js，最后结果保留三位有效数字）
(
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
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第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
参考答案：
1．A
解析：因为黄光的频率小于绿光的频率，所以在黄光的照射下，根据可知可能会发生光电效应，故A符合题意，BCD不符合题意。
答案：A。
2．D
解析：A．硅光电池是利用光电效应将光能转变为电能的一种装置，故A错误；
B．光电子的最大初动能与入射光的频率有关，随着入射光的频率增大而增大，与光强无关，故B错误；
C．只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应，故C错误；
D．在频率一定的情况下，光照强度越强，单位时间内逸出光电子的数目越多，则产生的饱和光电流越大，故D正确。
答案：D。
3．C
解析：AB．画出光路图，如图
可知，第一次折射时，b光的折射角较大，而入射角相等，根据折射率公式得知，b光的折射率较小，频率较小，由公式得知，b光的折射率较小，在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定小于b光，故AB错误；
C．b光的折射率较小，频率较小，分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能，故C正确；
D．b光的折射率较小，则临界角大，不容易发生全反射，所以以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，故D错误。
答案：C。
4．D
思路：本题结合光电效应考查考生的理解能力、推理论证能力。
解析：A．光电管两端加的是反向电压，说明用黄光照射时，光电管的阴极已发生光电效应，具有最大初动能的光电子恰好能到达极附近，滑片向左移动到最左端时，反向电压为零，光电子能到达极并通过电流表，电流表指针会发生偏转，A错误；
B．滑片向右移动到最右端时，反向电压变大，光电子到达不了极，电流表指针不会发生偏转，B错误；
C．滑片在位置时，由于红光的频率低于黄光的频率，换用红光照射时，一种可能是极不会发生光电效应，另一种可能是极发生光电效应，但从极逸出的光电子的最大初动能小于用黄光照射时逸出的光电子的最大初动能，光电子也到达不了极，电流表指针不会发生偏转，C错误；
D．由于紫光的频率大于黄光的频率，换用紫光照射时，逸出光电子的最大初动能变大，光电子能到达极并通过电流表，电流表指针会发生偏转，D正确。
答案：D。
5．C
解析：A．根据玻尔理论，氢原子只有吸收能量刚好等于两个能级差的光子才能从低能级跃迁到较高能级，故A错误；
B．氢原子从能级跃迁到能级时，释放的光子的能量为
故B错误；
C．用动能等于11.2eV的电子撞击处于基态的氢原子，该电子能量大于和两能级能量差，若氢原子恰好吸收等于两能级的能量差的能量，则氢原子可以从基态跃迁到能级，故C正确；
D．从能级跃迁到基态辐射的光子能量为
大于锌的逸出功3.34eV，一定会发生光电效应，故D错误。
答案：C。
6．B
解析：A．由图可知，该电压是正向电压，电子受到的电场力也增加，达到阳极的光电子数目增加，光电流增加；但当光电流达到饱和值时，它的大小就与电压的增加无关，故A错误；
B．由图甲可以看出，发生光电效应的光电流方向从阳极A运动到阴极K，因此通过电流计G的电流方向由c到d，故B正确；
C．根据爱因斯坦光电方程
可知，光电子的最大初动能只与光的频率有关，与光的强弱无关，故C错误；
D．光电管两端电压U为零时，只要光的频率大于金属的极限频率，就有光电子从金属表面逸出，就能发生光电效应，故D错误。
答案：B。
7．C
解析：A．该测量原理是光的干涉现象，出现了等间距且平行的明、暗相间的条纹可以证明工件的表面平整，故A错误；
BD．由图乙可知，在空气薄膜中相同的长度下，单色光a、b相邻明条纹的关系满足
解得
相邻明条纹之间空气薄膜的厚度差等于，由几何关系知
故单色光a、b的波长之比约为；单色光a、b分别通过同一装置进行双缝干涉实验时，由双缝干涉条纹间距公式
可知，单色光a形成的相邻明条纹间距比单色光b大一些，故B、D错误；
C．根据单色光a、b的波长关系，由公式
可知，单色光a的频率小于单色光b的频率，根据光电效应方程可知，用单色光a、b照射同种金属时，用单色光a照射不发生光电效应，换用单色光b照射可能会发生光电效应，故C正确。
答案：C。
8．BC
解析：A．根据光电效应方程
可得最大初动能，从K到A，电场力做正功，可得最大动能为
A错误；
B．时间t内到达A的光电子个数为，电荷量与电子电荷量的比值，则有
B正确；
C．该激光器的发光功率为单位时间内光子的数量与光子所带能量的乘积，即有
由已知可得，单位时间内通过光电子子数量为
由电流的定义可得
可得，该激光器的发光功率为
C正确；
D．不改变发光频率，仅将该激光器的发光功率减半，只会减少单位时间内光电子的数量，光电流会减小，但不会为零，D错误。
答案：BC。
9．CD
解析：A．光电流的大小只与光强有关，与光照时间无关，答案：项A错误；
B．要想发生光电效应必须要有足够大的入射光的频率，选项B错误；
C．根据， 可知，选项C正确；
D．入射光频率大于极限频率才能发生光电效应，产生光电子，选项D正确．
10．BCE
解析：A．由图看出，a光的偏折程度小于b光的偏折程度，则a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，照射同一金属极板，b光更容易发生光电效应，故A错误；
B．a光的频率小，由
c=λf
知，a光波长比b光的大，故B正确；
C．因为a光的折射率小，由公式
知，a光的临界角大，故C正确；
D．因为a光的折射率小于b光的折射率，由公式
得
则在同样介质中a光传播的速度比b光的大，故D错误；
E．a光的波长大，根据双缝干涉条纹的间距公式
知，a光产生的相邻亮条纹间距比b光的大，故E正确。
答案：BCE。
11．AC
解析：A．表格中入射光子的能量不同，根据光子的能量可知两组实验采用的入射光的频率不同，选项A正确；
B．由光电效应方程得
解得两组实验中金属的逸出功都是
所以两组实验所用的金属板材质相同，选项B错误；
C．若入射光子的能量为5.0eV，根据
即逸出光电子的最大动能为1.9eV，选项C正确；
D．当入射光子的能量为3.0eV，小于金属的逸出功，不能产生光电效应，选项D错误。
答案：AC。
12． a 并 5 N 7.19×1010
解析：（1）[1]．为了保护电表和光电管，开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应该在a端。
（2）[2][3]．根据电表改装原理，小量程的电流表改装成大量程的电流表需要并联分流电阻，根据并联电路的规律可知
IgRg=（I-Ig）R并
解得并联电阻
R并=5Ω。
（4）[4]．研究“光电效应”的“饱和电流”需要在光电管两端加正向电压，电路图中电源的负极为N端；
[5]．分析光电管的伏安曲线可知，饱和电流
I=115×10-10A=1.15×10-8A
根据电流的定义式可知，每秒钟阴极板上被光照射而逸出的光电子个数
13． A 左端 见解析 不行 此时逸出的光电子并未全部到达阳极
解析：（1）[1]由于本实验是研究光电效应“单位时间发射的光电子数与照射光强弱的关系”的实验，则光电管两端所加电压应为正向电压，即光电管阴极K与电源电源负极相连，对阴极与电源正极相连；电流表必须与光电管串联且与电压表并联，故应选A。
（2）[2]若要求加在光电管上的电压从零开始变化，则闭合开关前滑动变阻器的滑动触头P应移到左端。
（3）①[3]利用表中数据在坐标纸上，利用光滑的曲线描绘出光电流与电压关系图线如图所示
②[4][5]该同学利用电压为零时的电流值0.10μA计算光电管单位时间里逸出的光电子数，该做法不行，因为由作出的光电流与电压关系图线可知饱和光电流值为0.40μA，此时逸出的光电子并未全部到达阳极；
③[6]在此光照射下，由作出的光电流与电压关系图线可知，饱和光电流为0.40μA，说明1s内由K极发出的电子全部到达对阴极，根据
可得单位时间内产生的光电子数为
14．见解析
解析：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。
15．2.0×10 7m
解析：由能量子公式和可得
辐射的电磁波波长是2.0×10 7m。
16．
解析：没秒钟转化为可见光的能量为
每个光子的能量为
该灯泡每秒中辐射的光子总数为
设光子超四面八方均匀射出，则距离光源处的门镜安装孔每秒中通过的光子数为
答案第1页，共2页
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