粤教版（2019）选择性必修第三册 第4章 波粒二象性 2025年单元测试卷（含解析）

粤教版（2019）选择性必修第三册 第4章波粒二象性 2025年单元测试卷
一、单选题
1.从光的波粒二象性出发，下列说法中正确的是( )
A. 光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性
B. 在光的干涉中，暗条纹的地方是不会有光子到达的地方
C. 光的频率越高，光的强度越大
D. 在光的干涉现象中，亮条纹的地方光子到达的概率大
2.一盏电灯的发光功率为，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长，在与电灯相距、以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的光子数约为普朗克常量，真空中的光速( )
A. 个 B. 个 C. 个 D. 个
3.对于任何一种金属，能发生光电效应的条件是( )
A. 入射光的强度大于某一极限强度 B. 入射光的波长大于某一极限波长
C. 入射光照射时间大于某一极限时间 D. 入射光的频率不低于某一极限频率
4.现用某一光电管进行光电效应实验，当用频率为的光照射时，有光电流产生．下列说法正确的是( )
A. 光照时间越长，光电流就越大
B. 减小入射光的强度，光电流消失
C. 用频率小于的光照射，光电效应现象消失
D. 用频率为的光照射，光电子的初动能变大
5.一个光子与一个静止的电子碰撞，光子并没有被吸收，只是被电子反弹回来则( )
A. 电子仍然静止 B. 光子的动量变小 C. 光子的速率变小 D. 光子的频率变大
6.关于光电效应，下列说法中正确的是( )
A. 入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子的数就越多
B. 只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C. 从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种的逸出功越小
D. 极限频率越大的金属材料逸出功越大
7.用两种不同金属材料、做光电效应实验得到光电子最大初动能与入射光频率的关系如图所示，则下列说法正确的是( )
A. 的逸出功比的大 B. 的截止频率比的小
C. 直线一定会相交 D. 发生光电效应时间较短
8.用如图所示的实验装置探究光电效应的规律，如果用频率为的某种单色光照射某种金属，发生光电效应，如果入射光的频率变为原来的倍，遏止电压变为原来的倍，则该种金属的极限频率为( )
A.
B.
C.
D.
9.图甲为光电效应实验电路图，某小组实验时用黄、蓝两种颜色的激光分别照射同一光电管的阴极，图乙为两次实验时得到的光电流与电压之间的关系曲线，下列说法正确的是
A. 、光分别表示蓝光、黄光
B. 当开关接时，滑动变阻器的滑动头向右滑时，微安表的读数一直增大
C. 光子的动量比光子的动量大
D. 当开关接，电压表的读数为时，微安表有一定示数，则此时照射光为蓝光
10.用如图甲所示的装置研究光电效应现象闭合开关，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象，图线与横轴的交点坐标为，与纵轴的交点坐标为，下列说法中正确的是( )
A. 普朗克常量为
B. 断开开关后，电流表的示数为零
C. 仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D. 保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表的示数保持减小
二、多选题
11.如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象．由图象可知( )
A. 该金属的逸出功等于
B. 该金属的逸出功等于
C. 入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
D. 入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为
12.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，直线与横轴的交点坐标，与纵轴交点坐标。由图可知( )
A. 该金属的截止频率为 B. 该金属的截止频率为
C. 该图线的斜率表示普朗克常量 D. 该金属的逸出功为
13.用如图所示的实验装置进行光电效应实验，为光电管阴极。实验采用了黄光和蓝光两种单色光照射阴极，并且绘制了如图所示的电流表与电压表示数关系图像，下列关于该实验的说法正确的是( )
A. 图中图线甲对应的入射光是黄光 B. 甲光照射产生的光电子的最大初动能最大
C. 丙光的频率大于乙光的频率 D. 甲光的强度大于乙光的强度
14.和两种金属发生光电效应时，其对应的截止电压与入射光频率的关系如图所示，已知的逸出功小于，则( )
A. 图像中对应的是，对应的是
B. 两条图像的斜率不同
C. 若同频率的光照射两种金属均发生光电效应，产生的光电子的最大初动能较大
D. 光电效应说明光具有波动性
15.用的电压对初速度为的电子加速，然后让它们通过双缝打到屏上，得到如图所示的图样，图甲、图乙、图丙分别表示多个电子、多个电子、多个电子通过双缝后的干涉图样，取电子的质量，电量，普朗克常量取，下列说法正确的是( )
A. 加速后电子的物质波波长约为
B. 图丙的图样是由于电子的干涉相互作用引起的
C. 与电子、光子相联系的德布罗意波是概率波
D. 电子的物质波是用“轨迹”来描述电子的运动
16.光伏发电的基本原理基于光电效应，如图所示为某金属材料发生光电效应时，入射光波长与发射出光电子的最大初动能的关系图像，图像纵截距为，且无限行于直线，真空中光速为，则( )
A. 该金属的逸出功为
B. 普朗克常量为
C. 光电子的最大初动能越大，入射光子的动量越小
D. 入射光强度一定时，用波长越小的光照射该金属，发生光电效应产生的饱和光电流越小
17.小刘同学用如图所示的装置研究光电效应，已知光的频率小于光的频率，两种光都能使阴极发生光电效应，其中电压表可双向偏转。则下列说法正确的是 ( )
A. 用光照射，开关接可研究光电管中电流随电压的变化情况
B. 分别用两种光照射阴极，开关接时，当电流表的示数为时，
C. 减小光的强度，阴极可能不发生光电效应
D. 光照射阴极产生的具有最大初动能的光电子对应的物质波长大于光照射阴极产生的具有最大初动能的光电子对应的物质波长
18.著名物理学家汤姆孙曾在实验中让电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示衍射图样，已知电子质量为，加速后电子速度，普朗克常量，则( )
A. 该图样说明了电子具有粒子性
B. 该实验中电子的德布罗意波长约为
C. 加速电压越大，电子的物质波波长越大
D. 使用电子束工作的电子显微镜中，加速电压越大，分辨本领越强
19.某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象．当用某单色光照射光电管的阴极时，会发生光电效应现象。闭合开关，在阳极和阴极之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此电压表的电压值 称为遏止电压，根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能现分别用频率为和的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为和，设电子质量为，电荷量为，则下列关系式中正确的是( )
A. 用频率为的光照射时，光电子的最大初速度
B. 阴极金属的逸出功
C. 阴极金属的极限频率
D. 普朗克常数
三、填空题
20.如图所示为在光电效应实验中，用、、三束光照射同一金属的表面时，形成的光电流大小随外加电场电压的变化关系，三束光中频率最大的为______光，光的强度______选填“大于”、“小于”或“等于”光的强度，若该金属的逸出功为，电子的电荷量为，普朗克常量为，结合图象中的条件，可以表示出光放入频率为______．
21.当用能量为的光子照射到某一金属表面后，从金属表面逸出的电子具有的最大初动能是。为使这种金属产生光电效应，入射光的最长波长为
22.不确定性关系
在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在量子力学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，我们把这种关系叫______关系。
用表示粒子位置的不确定量，用表示粒子在方向上的动量的不确定量，那么可表示为______，这就是著名的不确定性关系。
由不确定性关系可知，微观粒子的位置和动量不能同时被确定，也就决定了不能用______观点来描述粒子的运动。
23.某金属板受到紫外线照射时会不停地发射质量为，电量为的电子，射出的电子具有不同的方向，其速度大小也不相同，在旁放置一个金属网。现在如图在、之间加一个电压，发现当时电流表中刚好没有电流，被这种紫外线照射出的电子的最大速度是______，如果不改变两板之间的电压，略微减小两板之间的距离，电流表中是否有电流？______填“有”或“没有”或“可能有”。
四、计算题
24.已知金属钠的极限频率，用波长的光照射金属钠。已知真空中的光速，普朗克常量。
请通过计算说明能否发生光电效应？
若能发生光电效应，逸出光电子的最大初动能是多少？结果保留两位有效数字
25.如图所示，光电管的阴极用某种金属制成，闭合开关，用发光功率为的激光光源直接照射阴极时，产生了光电流。移动变阻器的滑片，当光电流恰为零时，电压表的示数为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为，电子电荷量为。真空中的光速为，求：
激光在真空中的波长；
激光光源单位时间内产生的光子数。
答案和解析
1.【答案】
【解析】、光是高速运动的微观粒子，但单个光子不具有波动性，故A错误；
C、光子能量公式，是光子的频率，则知光的频率越高，光子的能量越大，而与光的强度无关，故C错误；
、光波是概率波，在光的干涉现象中，暗条纹是指振动减弱的地方，是光子到达概率小的地方，亮条纹的地方是光子到达概率大的地方，故B错误，D正确。
故选：。
2.【答案】
【解析】光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的，灯泡每秒产生光能，设灯泡每秒发出的能量子数为，则能量为，在以电灯为球心的球面上，的面积每秒通过的能量子数
个个，故A正确，BCD错误。
3.【答案】
【解析】入射光的频率大于极限频率时，发生光电效应，因为极限波长，所以入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应．与入射光的强度和照射时间无关．故D正确，ABC错误．
故选：．
4.【答案】
【解析】、光电流的大小与入射光的时间无关，入射光的强度越大，饱和光电流越大，故A错误；
B、发生光电效应时，能否发生光电效应与入射光的强度无关，减小入射光的强度，光电流不能消失，故B错误；
C、用频率为的光照射时，有光电流产生，用频率小于的光照射，光电效应现象不一定消失，还要看入射光的频率是否小于极限频率。故C错误；
D、根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，故D正确；
故选：。
5.【答案】
【解析】、设碰撞前光子的动量为，光子与电子碰撞后光子与电子的动量大小分别为和。取碰撞前光子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：

可得，可知碰撞后电子沿原来光子的速度方向运动，故A错误；
、根据能量守恒定律可知，碰撞后光子的能量减小，由知光子的频率变小，由知，光子的波长变大，由知光子的动量变小，故B正确，CD错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】、在光电效应中，光电子数目与光强有关，入射光的光强一定时，当频率越高则入射光的光子个数少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故A错误；
B、发生光电效应的条件是照射光的频率大于金属的极限频率，跟光照时间无关，故B错误；
、逸出功，知极限频率越大，逸出功越大，与光电子的最大初动能无关，故C错误，D正确；
故选：。
7.【答案】
【解析】B、由爱因斯坦光电效应方程，对应图象知，横轴截距为截止频率，故的截止频率比的截止频率小，故B正确。
A、逸出功，因为的截止频率比的截止频率小，故的逸出功比的小，故A错误。
C、图象的斜率为普朗克常量，故两图象平行，故C错误。
D、光电效应的时间极短，短于，故D错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】用频率为的光照射时，根据光电效应方程得
电子向极板运动时，根据动能定理得
联立得
如果用的光照射时，同理得
联立得
故B正确，ACD错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】A.根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理有，图乙中光遏止电压较小，则频率较小，则光表示黄光，光表示蓝光，故A错误；
B.图甲中开关接时，滑动变阻器向右滑动，正向电压越来越大，当光电流饱和后，光电流将保持不变，不再一直增大，故 B错误；
C.光的频率小，则波长较大，根据知光子的动量比光子的动量小，故C错误；
D.图甲中开关接时，光电管加反向电压，微安表有一定示数，说明光电子没有截止，如果照射光是黄光，其对应的遏止电压，应完全截止，故照射光一定是蓝光，故D正确。
10.【答案】
【解析】A.由，变形得，可知图线的斜率为普朗克常量，即，故A错误；
B.断开开关后，初动能大的光电子，也可能达到阳极，所以电流表的示数不为零，故B错误；
C.只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；
D.保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光电子数也减少，电流表的示数要减小，故D正确。
11.【答案】
【解析】、根据光电效应方程有：
其中为金属的逸出功：
所以有：，由此结合图象可知，该金属的逸出功为，或者，故A错误，B正确；
C、当入射光的频率为时，带入方程可知产生的光电子的最大初动能为，故C正确；
D、若入射光的频率为时，小于极限频率，不能发生光电效应，故D错误．
故选：．
12.【答案】
【解析】、根据爱因斯坦光电效应方程，图象的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的截止频率为 故A正确，B错误。
C、由，得知，该图线的斜率表示普朗克常量，则由数学知识得：故C正确。
D、当时，逸出功为 故D错误。
故选：。
13.【答案】
【解析】根据光电效应方程
根据动能定理
可知，入射光的频率越大，对应的遏止电压越大，则丙光的频率大于甲、乙光的频率，丙光为蓝光，甲光为黄光，故AC正确；
B.由图可知，甲光的遏止电压低于丙光，甲光照射产生的光电子的最大初动能小于丙光，故B错误；
D.由图可知，甲光饱和电流大于乙光，则甲光的强度大于乙光的强度，故D正确。
故选：。
14.【答案】
【解析】由图可知，的截止频率较低，逸出功与截止频率的关系为，故的逸出功较小，为，A正确；
由光电效应方程和电场力做功的关系式可得，得，两直线的斜率均为，B错误；
由于的逸出功较小，故同频率的光照射两种金属时，产生的光电子的最大初动能较大，C正确；
光电效应说明光具有粒子性，D错误。
故选AC。
15.【答案】
【解析】、根据德布罗意波长公式可知，根据动量的公式有
联立可知
故A正确；
B、图丙的图样是由于电子的波动性引起的干涉图样，故B正确；
、与电子、光子相联系的德布罗意波是概率波，由不确定性关系可知，微观粒子没有准确的位置和动量，故C正确，D错误；
故选：。
16.【答案】
【解析】、根据光电效应方程其中为普朗克常量，为真空中光速，为入射光波长，为金属的逸出功，当时，，本题中图像不是这种标准形式。但当时，，即。从图像无限行于直线根据光电效应方程，当时，，所以该金属的逸出功，A正确；
、由变形为。已知图像纵截距为，当时，，又因为所以，B正确；
、根据为光子动量和，光电子的最大初动能越大，说明入射光的波长越小，由可知入射光子的动量越大，C错误；
、饱和光电流与入射光的强度有关，入射光强度一定时，用波长越小的光照射该金属，光子能量越大，但光子数减少，发生光电效应产生的饱和光电流越小， D正确。
17.【答案】
【解析】开关接，光电管上施加的是正向加速电压，可研究光电管中电流随电压的变化情况，故A正确；
开关接时，光电管上施加的是反向减速电压，根据，，联立解得，由于，可知，故B错误；
发生光电效应的条件是入射光的频率大于或等于截止频率，与光的强度无关，C错误；
根据上述可知，由于光的频率小于光的频率，则光照射阴极产生光电子的最大初动能小一些，该光电子的最大动量也小一些，根据可知，光照射阴极产生的最大初动能的光电子对应的物质波长大于光照射阴极产生的最大初动能的光电子对应的物质波长，故D正确。
18.【答案】
【解析】A.衍射图样证实了电子具有波动性，故A错误；
B.根据公式和，解得该实验中电子的德布罗意波长，故B正确；
加速电压越大，根据动能定理可知，电子加速后的速度越大，根据公式可知，动量越大，根据公式，可知电子的物质波波长越小，越不容易发生明显的衍射，电子显微镜的分辨本领越强，故C错误，D正确。
19.【答案】
【解析】A、光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得：，
则得光电子的最大初速度，故A正确；
、根据爱因斯坦光电效应方程得：
，，
得金属的逸出功为：．
联立得：故B正确，D错误；
C、阴极金属的极限频率，故C正确．
故选ABC．
20.【答案】 大于
【解析】根据知，、的遏止电压相等，则光电子的最大初动能相等，
根据光电效应方程，知，、的频率相等，的遏止电压大，则照射产生光电子的最大初动能大，则的频率大，所以、的频率相等，小于的频率，
因的光电流高，因此对应的光的强度大于光的强度；
根据光电效应方程，知，光的频率为；
故答案为：，大于，．
21.【答案】
【解析】金属的逸出功，设使这种金属产生光电效应，入射光的最短波长为，则有：，得。
故答案为：
22.【答案】不确定性 轨道
【解析】在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在量子力学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，我们把这种关系叫不确定性系。
用表示粒子位置的不确定量，用表示粒子在方向上的动量的不确定量，那么可表示为，这就是著名的不确定性关系。
由不确定性关系可知，微观粒子的位置和动量不能同时被确定，也就决定了不能用轨道观点来描述粒子的运动。
故答案为：不确定性；；轨道
23.【答案】 没有
【解析】设紫外线照射出的电子的最大速度为，根据题意可知，当时，电流表中就没有电流，根据动能定理可知：
解得：
如果不改变两板之间的电压，根据光电效应现象，略微减小两板之间的距离，可知电流表中依然没有电流；
故答案为：，没有
24.【解析】根据波长、频率和波速的关系可知，入射光频率：，入射光频率大于金属钠的极限频率，可以发生光电效应现象。
根据爱因斯坦光电效应方程可知，
其中金属钠的逸出功：
联立解得光电子的最大初动能：。
答：能发生光电效应。
能发生光电效应，逸出光电子的最大初动能是。
25.【解析】由动能定理，可得：
由光电效应方程，
解得：
设激光光源单位时间内产生的光子数，则：
解得：
答：激光在真空中的波长为；
激光光源单位时间内产生的光子数为。
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