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第2章 波和粒子
第2章 波和粒子
章末过关检测(二)
(时间：60分钟，满分：100分)
一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)
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
解析：选B.根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B正确．
2．关于光子和光电子，以下说法正确的是( )
A．光子就是光电子
B．光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的
C．真空中光子和光电子速度都是c
D．光子和光电子都带负电
解析：选B.光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的，所以光电子带负电，而光子不带电，所以选项A、D错误，B正确．光电子属于电子，所以其速度不等于光速，故选项C错误．
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，WC解析：选D.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WC4．利用光电管研究光电效应实验电路如图所示，用频率为ν1的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则( )
A．用紫外线照射，电流表中不一定有电流通过
B．用红外线照射，电流表中一定无电流通过
C．用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过
D．用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变
解析：选D.因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，A错误；因不知阴极K的截止频率，所以用红外线照射时不一定发生光电效应，B错误；用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，UMK＝0，光电效应还在发生，电流表中一定有电流通过，C错误；滑动变阻器的触头向B端滑动时，UMK增大，阳极M吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极M时，电流达到最大，即饱和电流，若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大UMK，光电流也不会增大，D正确．
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
解析：选C.根据德布罗意波长公式λ＝可算出中子动量大小，再由p2＝2mEk即可算出热中子的动能．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．
二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)
6．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )
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．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
解析：选AB.光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A正确，选项C错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B正确；由德布罗意波长公式λ＝和p2＝2mEk知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D错误．
7．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
解析：选AD.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．
8．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
解析：选ABD.根据微观粒子的运动特点判断．
9．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．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
解析：选AB.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．
三、非选择题(本题共3小题，共46分．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)
10．(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？
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＝eq \f(mev,2e)＝ V
≈1.56×103 V.
答案：2.34×107 m/s 1.56×103 V
11．(14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？
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＝－W0 ①
当用波长为λ的光照射时：
Ek2＝－W0 ②
又＝ ③
解①②③组成的方程组得：
W0＝.
答案：
12．(20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．
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%.
答案：(1)6.2×10－11 m (2)0.1%
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