2018-2019学年高二上学期第十七单元训练卷
物 理 （一）
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1.0×104 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1.0×10-7 m/s的改变。已知普朗克常量h＝6.6×10-34 J·s。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4×104 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6×10-7 m的单色光，普朗克常量为6.63×10-34 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6.0×1014 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，根据光电效应方程知，逸出功；改用频率2v的光照射同一金属，则最大初动能，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，则，得：，由动能定理可得：，解得：。
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】
【解析】光子的最大能量E=eU=hν，解得ν=，则最短波长 。
12．【答案】ke be
【解析】根据光电效应方程Ekm=hv-W0，以及Ekm=eUc得：，图线的斜率：，解得普朗克常量h=ke。纵轴截距的绝对值：，所用材料的逸出功可表示为：。
13．【答案】(1) (2)
【解析】（1）撞击前彗星“撞击器”的动量为：，则撞击前彗星“撞击器”对应物质波波长为：；
（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，则得彗星的质量为．
14．【解析】由题意，结合光电效应方程，及γ＝，当用波长为λ的光照射金属表面，则有：
h?W0＝eU0
当光的波长改为原波长的1/n后，则有：h?W0＝e?ηU0
解得：λ=。
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＝2.34×107 m/s
由动能定理得：eU＝mev
U＝＝ V＝1.56×103 V。
16．【解析】（1）由c=λν，该单色光的频率为：ν= ，解得ν=Hz=5×1014Hz
（2）1个光子的能量E=hν=6.63×10﹣34×5×1014J=3.315×10﹣19J
（3）由WA=hν0即得：WA=6.63×10﹣34×6.0×1014=3.978×10﹣19 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=6.63×10﹣34×6.0×1014﹣3.315×10﹣19=6.63×10﹣20J。
2018-2019学年高二上学期第十七单元训练卷
物 理 （二）
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．能正确解释黑体辐射实验规律的是( )
A．能量的连续经典理论 B．普朗克提出的能量量子化理论
C．以上两种理论体系任何一种都能解释 D．牛顿提出的能量微粒说
2．关于光电效应现象，下列说法正确的是( )
A．只有入射光的波长大于使该金属发生光电效应的极限波长时，才能发生光电效应现象
B．在光电效应现象中，产生的光电子的最大初动能跟入射光的频率成正比
C．产生的光电子的最大初动能与入射光的强度成正比
D．在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光的强度成正比
3．用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面，单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为WC和WD，则下列选项正确的是( )
A．λ1>λ2，WC>WD B．λ1>λ2，WCC．λ1<λ2，WC>WD D．λ1<λ2，WC4．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示。则可判断出( )
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能
5．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近。已知中子质量m＝1.67×10－27 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，可以估算德布罗意波长λ＝1.82×10－10 m的热中子动能的数量级为( )
A．10－17 J B．10－19 J C．10－21 J D．10－24 J
6．全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置进行的电子干涉实验。如图所示，从辐射源射出的电子束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明( )
A．光具有波动性 B．光具有波粒二象性
C．微观粒子也具有波动性 D．微观粒子的波是一种电磁波
7．下列说法正确的是( )
A．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小
D．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想
8．下列实验中，不能证明光具有粒子性的是( )
A．光电效应实验 B．光的双缝干涉实验
C．光的圆孔衍射实验 D．康普顿效应实验
9．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )
A．增大入射光的强度，光电流增大
B．减小入射光的强度，光电效应现象消失
C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大
10．如图所示是光电效应中光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象。从图中可知( )
A．Ek 与ν成正比
B．入射光频率必须大于或等于极限频率νc时，才能产生光电效应
C．对同一种金属而言，Ek 仅与ν有关
D．Ek与入射光强度成正比
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．(6分)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________。若用波长为λ(λ＜λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________。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。
12．(6分)用极微弱的红光做双缝干涉实验，随着曝光时间的延长，可以先后得到如图所示的图样，这里的图样______(选填“是”或“不是”)光子之间相互作用引起的，实验表明光波是一种______(选填“概率波”或“物质波”)。
13．(8分)如图甲所示为研究光电效应的电路图。
(1)对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转。将滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能 (选填“减小”或“增大”)。如果改用频率略低的紫光照射，电流表 (选填“一定”“可能”或“一定没”)有示数。
(2)当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测得电流表上的示数随电压变化的图象如图乙所示。则光电子的最大初动能为 J，金属的逸出功为 J。
14．(10分)分别用λ和λ的单色光照射同一金属，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，则此金属的逸出功是多大？
15．(14分)如图所示，伦琴射线管两极加上一高压电源，即可在阳极A上产生X射线。(h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C)
(1)若高压电源的电压为20 kV，求X射线的最短波长；
(2)若此时电流表读数为5 mA，1 s内产生5×1013个平均波长为1.0×10－10 m的光子，求伦琴射线管的工作效率。
16．(16分)在实验室的一个密闭暗箱内，依次放置小灯泡(紧靠暗箱左壁)、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、感光胶片(紧靠暗箱右壁)，如图所示。小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经多次曝光，感光胶片上“针尖造影”的周围，才出现非常清晰的衍射条纹。测量结果表明，每秒到达胶片的“光能量”为5×10-13 J。已知有效光波波长为500 nm，暗箱长度为1.2 m，设光子依次通过狭缝，普朗克常数为6.63×10-34 J·s，求：
(1)每秒到达胶片的光子数。
(2)光束中“两相邻光子”先后到达胶片的时间及其平均距离。
(3)第(2)问的结果，能否支持光是“概率波”？请简要说明理由。
2018-2019学年高二上学期第十七单元训练卷
物 理（二）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】B
2．【答案】D
3．【答案】D
【解析】A光光子的能量大于B光光子，根据E＝hν＝h，得λ1<λ2；又因为单色光B只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，所以WC 4．【答案】B
5．【答案】C
【解析】由λ＝，p2＝2mEk，得Ek＝，代入数据，有Ek＝3.97×10－21 J，数量级为10－21 J，故选C项正确。
6．【答案】C
7．【答案】AD
8．【答案】BC
【解析】光电效应、康普顿效应现象的出现，使光的电磁说出现了无法逾越的理论难题，只有认为光子具有粒子性才能很好的解释上述现象，故A、D支持光的粒子性，而B、C支持光的波动性，故选B、C。
9．【答案】AD
【解析】增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A项正确．光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与照射强度无关，故选项B错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W逸＝mv2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确。
10．【答案】BC
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】h
【解析】设金属的截止频率为ν0，则该金属的逸出功W0＝hν0＝h；对光电子，由动能定理得eU0＝h－W0，解得U0＝。
12．【答案】不是 概率波
【解析】用极微弱的红光做双缝干涉实验，随着曝光时间的延长，能出现图示现象，说明不是光子之间的相互作用力引起的，而实验现象说明光波是一种概率波。
13．【答案】(1)减小 可能 (2)3.2×10－19 4.8×10－19
14．【解析】设此金属的逸出功为W0，根据光电效应方程得如下两式：
当用波长为λ的光照射时：Ek1＝－W0①
当用波长为λ的光照射时：Ek2＝－W0②
又＝③
解①②③组成的方程组得：W0＝。
15．【解析】(1)伦琴射线管阴极上产生的热电子在20 kV高压加速下获得的动能全部变成X光子的能量，X光子的波长最短。
由W＝Ue＝hν＝，得λ＝＝ m＝6.2×10－11 m。
(2)高压电源的电功率P1＝UI＝100 W
每秒产生X光子的能量P2＝＝0.1 W
效率为η＝×100%＝0.1%。
16．【解析】(1)设每秒到达胶片的“光能量”、光子的能量分别为E0、E，则依据已知条件、光子说等可得每秒到达胶片的光子数n=E0/E=E0/hν=E0λ/hc
代入已知数据，可得n=1.26×106(个)
(2)所谓光子“依次”到达胶片，即光子一个一个地通过狭缝。已知暗箱长度L=1.2m，则光束中两相邻光子先 后到达胶片的时间Δt==8.0×10-7s
两相邻光子的平均距离Δs=c·Δt=2.4×102m
(3)分析第(2)问的结果，Δs?L，可知在熏黑的玻璃“右侧”不可能同时有两个运动的光子，表明衍射条纹绝不是光子相互作用产生的，而是不同时刻到达胶片的许多光子、各自独立作用的积累效果。在胶片的衍射明纹、暗纹区，则分别表明光子到达该处的“机会”较大、较小，即光是一种“概率波”。
