济南历城四中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：波与粒子 单元测试题（含解析）

波与粒子
1．关于下列四幅图说法错误的是（?? ）

A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径可以是任意的
B．光电效应实验说明了光具有粒子性
C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性
D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围
2．下列说法不正确的是（ ）
A．普朗克提出能量是分立的，能量量子化的观点
B．汤姆孙发现电子，并测出电子的电荷量
C．卢瑟福通过总结粒子散射实验，提出原子的核式结构模型
D．爱因斯坦给出了物体的能量与它的质量的关系：
3．下列说法正确的是( )
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了
B．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质
C．光子的能量由光的强度所决定
D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能
4．在人类对物质运动规律的认识过程中，许多物理学家大胆猜想、勇于质疑，取得了辉煌的成就，下列有关科学家及他们的贡献描述中正确的是（ ）
A．卡文迪许在牛顿发现万有引力定律后，进行了“月﹣地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来
B．开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳做匀速圆周运动
C．法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性，提出了物质波概念，后来的科学家在实验中找到了实物粒子波动性的证据。
D．奥斯特由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流假说，解释了磁现象的电本质
5．下列说法正确的是（ ）
A．太阳内部的热量主要来自于重核的裂变
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子时所产生的
C．在光电效应实验中，当入射光的频率小于金属的极限频率时，可以延长入射光的时间就能发生光电效应
D．在光电效应的实验中,在发生光电效应的情况下,入射光的波长越小,光电子的最大初动能越大
E.根据波尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小
6．下列说法正确的是
A．聚变反应产生了新的原子核
B．氢原子从n=2的能级跃迁到n=1的能级辐射的光是紫外线，则从n=3的能级跃迁到n=l的能级辐射的光可能是可见光
C．在核反应中，总体上，只有比结合能较小的原子核变成比结合能较大的原子核才会释放核能
D．在核反应过程中亏损质量转变为能量，自然界能量不守恒
E.在光电效应实验中，遏止电压与入射光的频率有关
7．对下列各项叙述正确的是 ．
A．实物粒子只具有粒子性，没有波动性，光子具有波粒二象形
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．当入射光的频率低于截止频率时不会发生光电效应
E.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
8．以下说法正确的是（ ）
A．当氢原子以n=4的状态跃迁到n=1的状态时，要吸收光子
B．某金属产生光电效应，当照射光的颜色不变而增大光强时，光电子的最大初动能不变
C．α衰变是原子核内的变化所引起的
D．原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关
E.是衰变方程
9．对爱因斯坦光电效应方程EK=hv﹣W，下面的理解正确的有（ ）
A．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EK
B．式中的W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W和极限频率v0之间应满足关系式W=hv0
D．光电子的最大初动能和入射光的频率不是成正比
10．下列说法正确的是
A．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变
B．不仅光子具有波粒二像性，一切运动的微粒都具有波粒二像性
C．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动能也相等
D．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方
E.是核裂变反应
11．下列各图像的描绘与实际不相符的是（ ）
A．B．
C．D．
E.
12．下列说法正确的是
A．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，玻尔预言了实物粒子的波动性
B．原子核内部某个中子转变为质子和电子，产生的电子从原子核中发射出来，这就是β衰变
C．氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时放出光子的频率不一定等于入射光的频率
D．分别用Ｘ射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用Ｘ射线照射时光电子的最大初动能较大
E.铀核裂变的核反应方程为
13．下列说法中正确的是_________．
A．基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时放出光子的波长一定大于或等于入射光子的波长
B．（钍）核衰变为（镤）核时，衰变前Th核质量等于衰变后Pa核与β粒子的总质量
C．α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的
D．分别用紫色光和绿色光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用紫色光照射时光电子的最大初动能较大
E.比结合能越大，原子核越稳定
14．下列说法正确的是
E．对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最大值向频率较大的方向移动．
A．对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最大值向波长较长的方向移动．
B．放射性物质的温度升高，则半衰期减小
C．在光电效应实验中，用频率为γ的光照射光电管阴极，发生了光电效应，若改用频率大于γ的光照射，光电子的最大初动能变大
D．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
15．已知某金属的极限波长为λ0，用波长为λ的光照射该金属表面，
求：（1）该金属的逸出功．
（2）逸出光电子的最大初动能．
16．如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0=500nm的钠制成，用波长λ=300nm的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1V，饱和光电流的值（当阴极K发射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流）I=0.56μA，（普朗克常量h=6.63×10-34J?s）
（1）求每秒钟内由K极发射的光电子数目；
（2）求电子到达A极时的最大动能．
17．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？
18．有一真空中波长为6×10﹣7m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6.0×1014Hz．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？
参考答案
1．A
【解析】
由玻尔理论可知，电子绕原子核高速运转轨道的半径是特定的；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性；光电效应说明光具有粒子性；从而即可求解．
【详解】
根据玻尔理论，原子中的电子绕原子核高速运转轨道的半径是特定的．故A错误．光电效应实验证明了光具有粒子性．故B错误．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性．故C正确．α粒子散射实验发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围．故D正确．本题选择不正确的，故选AB.
2．B
【解析】普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，即能量量子化理论，A正确；密立根测出了电子的电荷量，B错误；卢瑟福通过总结粒子散射实验，提出原子的核式结构模型，C正确；爱因斯坦给出了物体的能量与它的质量的关系： ，D正确．
3．B
【解析】
半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核的衰变无意义，选项A错误；原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质，选项B正确；光子的能量由光的频率所决定，选项C错误；有核反应发生，必须要有质量亏损才会释放出核能，选项D错误；故选B.
4．C
【解析】
试题分析：牛顿发现万有引力定律后，进行了“月-地检验”，将天体间的力和地球上物体的重力统一起来，故A错误；开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳做椭圆运动，故B错误；法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性，提出了物质波概念，后来的科学家在实验中找到了实物粒子波动性的证据，故C正确；安培由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流假说，解释了磁现象的电本质，故D错误。
考点：物理学史
【名师点睛】本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，平时注意历史知识的积累。
5．BDE
【解析】
A、太阳内部的热量主要来自于轻核的聚变，选项A错误；
B、衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子时所产生的，选项B正确；
C、在光电效应实验中，当入射光的频率小于金属的极限频率时，延长入射光的时间也不能发生光电效应，选项C错误；
D、在光电效应的实验中,在发生光电效应的情况下,入射光的波长越小,则光的频率越大，根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能越大，选项D正确；
E、根据波尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时由于电场力做正功，电子的动能增大，电势能减小，选项E正确；
故选BDE．
考点：轻核的聚变；光电效应；β衰变；波尔理论
6．ACE
【解析】
聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，即产生新的原子核，A正确；大量处在n＞2的高能级的氢原子向n=2能级跃迁时，辐射的最大光子能量为3．4eV，比可见光的最小光子能量还大，所以发出的光可能有紫外线，B错误；在核反应中，比结合能较小的核变成比结合能较大的核会放出核能，故C正确．核反应过程中亏损质量转变为能量，只是从一种形式变为另外一种形式，D错误；根据光电效应方程，知遏止电压与入射光的频率与逸出功有关，与强度无关，故E正确；
7．BCD
【解析】
试题分析：电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性．故A错误；α粒子散射实验中少数α粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据．故B正确；根据三种射线的特点可知，在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强．故C正确；根据光电效应发生的条件可知，当入射光的频率低于截止频率时则不会发生光电效应．故D正确；放射性元素的半衰期与元素的物理状态以及化学状态无关．故E错误
考点：原子核衰变及半衰期、衰变速度；光的波粒二象性；粒子散射实验．
【名师点睛】电子的衍射现象说明实物粒子具有波动性；在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强；放射性元素的半衰期与元素的物理状态以及化学状态无关；光电效应实验中，发生光电效应的条件与入射光的频率有关
8．BCD
【解析】
试题分析：根据玻尔理论，当氢原子以n=4的状态跃迁到n=1的状态时，要放出光子，选项A错误；某金属产生光电效应，当照射光的颜色不变而增大光强时，光电子的最大初动能不变，光电流变大，选项B正确；α衰变是原子核内的变化所引起的，选项C正确；原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项D正确；是原子核的人工转变方程，选项E错误；故选BCD．
考点：玻尔理论；光电效应；半衰期；原子核反应
【名师点睛】此题考查了原子物理中几个简单的知识点，包括了玻尔理论、光电效应、半衰期以及原子核反应等，都比较简单；对于原子物理的基础知识，大都需要记忆，因此注意平时多加积累．
9．CD
【解析】
试题分析：根据光电效应方程知，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最大初动能EK都相同，但初动能可能不同．故A错误；W表示逸出功，是每个电子从这种金属中飞出过程中，克服金属中正电荷引力所做的功的最小值．故B错误；根据光电效应方程知，当最大初动能为零时，入射频率即为极限频率，则有，故C正确；根据光电效应方程知，最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故D正确．
考点：考查了光电效应方程
【名师点睛】解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及掌握光电效应方程，知道最大初动能与入射光频率的关系，注意逸出功的含义
10．ABE
【解析】
【详解】
A．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，减弱光的强度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变，因为光电子的最大初动能只与光的频率有关，故A正确；
B．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性，故B正确；
C．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的德布罗意波相等，根据
可知它们的动量也相等，但它们质量不相等，根据
可知动能不相等，故C错误；
D．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子到达概率小的地方，不是光子不会到达的地方，故D错误；
E．原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应，而质量大的原子核被中子轰击分裂成质量更小的原子核称为核裂变，故选项中方程是核裂变反应，故E正确。
故选ABE。
11．DE
【解析】
试题分析：黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故A错误；光越强，单位时间内产生的光电子数目越多，光电流越大，故B错误；粒子质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向，由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而清晰；高速粒子的径迹又细又直，低速粒子的径迹又短又粗而且是弯曲的．粒子的电离本领很小，在云室中一般看不到它的径迹，故选项C错误；原子核结合的松紧程度可以用“比结合能”来表征，比结合能的定义是每个核子的平均结合能；比结合能越大的原子核越稳定，故选项D正确．自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多，故选项E正确．
考点：黑体辐射、光电效应、比结合能、原子核
12．BCD
【解析】
试题分析：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，成功地解释了氢原子光谱实验规律，但局限性，只能解释氢原子光谱，而德布罗意预言了实物粒子的波动性，故A错误；原子核内部某个中子转变为质子和电子，产生的电子从原子核中发射出来，这就是β衰变，故B正确；氢原子在像低能级跃迁过程中可能放出多种频率的光子，因此放出光子的频率不一定等于入射光子的频率，故C正确；光电子的最大初动能随入射光的增大而增大，与光的强度无关，故D正确；所谓核裂变是指重核俘获一个中子后分裂为几个中等质量的核的反应过程，故E错误．故选BCD．
考点：物理学史；波尔理论；光电效应
13．ADE
【解析】
试题分析：氢原子在向低能级跃迁过程中可能放出多种频率的光子，其中频率最大的光子的能量等于向激发态跃迁时吸收的能量．光子的频率越大，波长越短，因此放出光子的频率不大于入射光子的频率，即放出光子的波长一定大于等于入射光子的波长．故A正确；核反应过程中质量数守恒但是质量不守恒，伴随着质量亏损，故B错误；α粒子散射实验的结果证明原子核的存在，故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知，发生光电效应时，光电子的最大初动能随入射光的频率的增大而增大，因此用X光照射该金属板时逸出的光电子最大初动能最大，故D正确；比结合能是指原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量，所以比结合能越大，原子核越牢固．故E正确；故选ADE．
考点：波尔理论；爱因斯坦质能方程；比结合能
【名师点睛】选修的内容考查的知识点很广但不深，把课标上要求识记和理解的知识点记牢即可，应用也是最简单的应用．
14．CDE
【解析】
试题分析：对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最大值向波长较短，频率较大的方向移动，故A错误，E正确．半衰期有原子核的种类决定，与物理、化学状态无关，故B错误；由光电效应的方程Ek=hυ-W0可知，光电子的动能由入射光频率决定，频率越大，光电子的最大初动能越大，故C正确；根据玻尔氢原子模型的相关理论，电子轨道和能量都是量子化的，而在“跃迁”过程中要遵循hυ=Em-En，故只能辐射特定频率的光子；故D正确；故选CDE．
考点：黑体辐射理论、半衰期、光电效应、波尔的原子模型
【名师点睛】本题考查了黑体辐射理论、半衰期、光电效应、波尔的原子模型等知识点；要知道半衰期有原子核的种类决定；根据光电效应方程得出光电子的最大初动能与入射光频率的关系；能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差。关键是记住基础知识。
15．（1）h；（2）-h
【解析】
【详解】
（1）当时，对应的频率为极限频率，
则，而，所以；
（2）根据光电效应方程得：；
16．（1）3.5×1012个；（2）6.01×10-19?J
【解析】
【分析】
根据饱和电流的大小，结合求出每秒内由K极发射的光电子数目；根据光电效应方程求出光电子的最大初动能，结合动能定理求出电子到达A极时的最大动能．
【详解】
（1）每秒钟内由K极发射的光电子数个；
（2）阴极K金属的逸出功，
光电子的最大初动能，
由动能定理，
则电子到达A极的最大动能．
17．=2.34×107 m/s；U=1.56×103 V
【解析】
由德布罗意波公式
光子能量式
联立可得：
由动能定理得：，解得
18．(1) （2） (3)
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由c=λν，该单色光的频率为：ν= ，解得ν=Hz=5×1014Hz；
答：此单色光的频率为5×1014Hz；
（2）1个光子的能量E=hν=6.63×10﹣34×5×1014J=3.315×10﹣19J；
答：1个光子的能量是3.315×10﹣19J．
（3）由WA=hν0即得：WA=6.63×10﹣34×6.0×1014=3.978×10﹣19 J 根据光电效应方程可知，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．
答：产生的光电子的最大初动能是6.63×10﹣20J．
【点睛】
（1）光在真空中传播速度为c=3×108m/s，而波长与频率的关系是c=λν，由此式可求得频率ν．（2）光子能量公式E=hν．（3）根据W=hν0即可求出该金属的逸出功，然后根据爱因斯坦光电效应方程，求解光电子的最大初动能．