宁阳第四中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：波与粒子 单元测评（含解析）

波与粒子
1．对光电效应的解释正确的是( )
①金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，它积累的动能足够大时，就能逸出金属
②如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服表面的引力要做的最小功，光电子便不能逸出来，即光电效应便不能发生了
③发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，发射的光电子的最大初动能就越大
④由于不同的金属逸出功不相同，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同
A．①④ B．①②④ C．②④ D．②③④
2．量子理论是现代物理学两大支柱之一．量子理论的核心观念是“不连续”．关于量子理论，以下说法正确的是
A．普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念，他被称为“量子之父”
B．爱因斯坦实际上是利用量子观念和能量守恒解释了光电效应
C．康普顿效应证明光具有动量，也说明光是不连续的
D．玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点和现代量子理论是一致的
E.海森伯的不确定关系告诉我们电子的位置是不能准确测量的
3．下列说法中正确的是_______．
A．粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B．光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量
C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小
D．正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术，一对正负电子对湮灭后生成光子的事实说明质量守恒定律是有适用范围的
E.的半衰期是5天，12g经过15天后还有1.5 g未衰变
4．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是________
A．原子核发生一次衰变，该原子外层就失去一个电子
B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大
C．核衰变中，γ光子是衰变后转变的新核辐射的
D．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
E.比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收核能
5．下列说法中正确的是__________
E、衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
A．光电效应现象说明光具有粒子性
B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
C．波尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象
D．运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越大
6．下列说法中正确的是( )
E．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2
A．无论入射光的频率多么低，只要该入射光照射金属的时间足够长，也能产生光电效应
B．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能增加，原子的电势能减小
C．在用气垫导轨和光电门传感器做验证动量守恒定律的实验中，在两滑块相碰的端面上装不装上弹性碰撞架，不会影响动量是否守恒
D．铀原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用
7．下列说法正确的是 ．（填正确答案标号，
A．比结合能（即平均结合能）越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定
B．在核反应堆中使用重水，其主要作用是做核燃料
C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关
D．大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种频率的光子
E.用光照射金属板，入射光的频率越高，射出来的光电子的最大初动能越大
8．下列说法正确的是____________
A．普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子假说
B．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
C．一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多
D．的半衰期为5730年，若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的，则此遗骸距今约有17190年
E.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为的光子，已知．那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时要吸收波长为的光子
9．下列说法正确的是_____________
A．光电效应既显示了光的粒子性，又显示了光的波动性
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．一个氘核（）与一个氚核（）聚变生成一个氦核（）的同时，放出一个质子
D．光子的能量由光的频率所决定
E.按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增大
10．下列说法中正确的是__________．
A．卢瑟福依据大多数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型
B．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定不大于入射光子的频率
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能因为这束光的强度太小
D．铀(）经过多次αβ衰变形成稳定的铅的过程中国，有6个中子转变成质子
E.两个质量较轻的原子核聚变形成一个中等质量的原子核要发生质量亏损
11．下列说法正确的是　　　
A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
B．在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射都增加，辐射强度极大值的光向频率较低的方向移动
C．用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，现把这束绿光遮住一半，仍然可发生光电效应
D．用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发生光电效应
E.在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大
12．下列的若干叙述中，正确的是__________
A．一个中子和质子发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q，则比结合能为Q
B．一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半
C．对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能 Ek与照射光的频率成线性关系
D．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能增加，原子的电势能减小
E.由不同元素对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的电荷量Q和估算原子核的半径大小
13．下列说法正确的是_________
A．如果用紫光照射某种金属发生光电效应，改用绿光照射该金属一定发生光电效应
B．用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，不可能使氘核分解为一个质子和一个中子
C．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损
D．根据玻尔理论，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
E.在康普顿效应中，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，因此光子散射后波长变长
14．如图所示，把一块不带电的锌板接在验电器上，用紫外线灯照射锌板，验电器金属箔张开．下列说法正确的是
A．紫外线是不连续的
B．验电器金属箔带正电
C．从锌板逸出电子的动能都相等
D．改用红外灯照射，验电器金属箔一定张开
15．电子经电势差为U=2000V的电场加速，电子的质量m=0.9×10﹣30kg，求此电子的德布罗意波长．已知普朗克常数h=6.6×10﹣34J·s．
16．生活中很多地方杀毒都用到紫外线，紫外线的波长范围大致是100nm﹣400nm ． 100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值是多少？
17．有一真空中波长为6×10﹣7m的单色光，普朗克常量为6.63×10﹣34J?s求此:
(1)单色光的频率；
(2)单色光的的1个光子的能量．
18．根据玻尔原子结构理论，氦离子（He+）的能级图如图所示，当大量He+处在n=4的激发态向基态跃迁时，产生的光子照射到某种金属上，其中n=3向n=2跃迁产生的光子刚好能使该金属发生光电效，求：
(1)该金属的逸出功；
(2)光电子的最大初动能。
参考答案
1．C
【解析】试题分析：光电效应的条件是当入射光的频率大于金属的截止频率，或入射光的光子能量大于逸出功，就会发生光电效应，与入射光的强度无关．
金属内的每个电子吸收一个光子，获取能量，若足够克服金属做功，就能逸出金属，若不够克服金属做功，就不会逸出金属，不会发生积累，①错误；根据光电效应的条件可知，入射光子的能量小于电子脱离某种金属所做功的最小值，不能发生光电效应，②正确；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光的强度无关，③错误；不同的金属逸出功不同，截止频率不同，则发生光电效应的入射光的最低频率不同，④正确，故C正确．
2．ABC
【解析】
试题分析：普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念，他被称为“量子之父”，选项A正确；爱因斯坦受普朗克的量子思想的启发，提出了光量子概念，成功解释了光电效应，故B正确；康普顿效应证明光具有动量，也说明光是不连续的，选项C正确；玻尔的能级不连续和电子轨道不连续的观点和现代量子理论是不一致的，选项D错误；根据不确定原理，在微观领域，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量．故E错误；故选ABC．
考点：物理学史；康普顿效应；不确定原理；黑体辐射
【名师点睛】该题考查黑体辐射、康普顿效应；不确定原理，都是记忆性的知识点的内容，在平时的学习过程中多加积累即可．
3．ABE
【解析】
试题分析：卢瑟福通过粒子散射实验建立了原子核式结构模型，A正确；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量外还具有动量，B正确；氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，电子绕核旋转的半径减小，故A正确，B错误；氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据，得轨道半径减小，电子速率增大，C错误；质量守恒定律，它是自然界普遍存在的基本定律之一，可以推广到任何隔绝体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变，D错误；12g经过15天后，发生了三次衰变，根据，则还有1.5g未衰变，E正确
考点：考查了粒子散射实验、玻尔理论，波粒二象性，半衰期
【名师点睛】考查α粒子散射实验的意义，掌握光电效应和康普顿效应的作用，理解辐射与吸收光子后，动能与电势能如何变化，注意衰变中半衰期的条件
4．BC
【解析】
试题分析：衰变的实质是原子核内的一个中子转为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故A错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大，选项B正确；核衰变中，衰变后转变的新核不稳定，放出能量才能变得稳定，能量以γ光子的形式放出，C正确；光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为入射光频率小于金属的极限频率，D错误；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时会出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程得知，一定释放核能．故E错误．故选BC．
考点：衰变; 玻尔理论；光电效应；比结合能；
【名师点睛】解答本题需要掌握：原子核发生β衰变的实质；比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时，根据爱因斯坦质能方程判断是释放核能还是吸收能量．发生光电效应的条件是入射光频率大于金属的极限频率．
5．ABE
【解析】
试题分析：光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应说明光具有粒子性，A正确；普朗克在研究黑体辐射问题的过程中提出了能量子假说，B正确；玻尔建立了光量子理论，成功解释了氢原子发光现象，对与其他分子无法解释，故C错误；据德布罗意的理论，运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越短．故D错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，故E正确；
考点：考查了光电效应，黑体辐射，玻尔理论，衰变
6．BCE
【解析】
试题分析：如果入射光的频率很低，尽管入射光照射金属的时间足够长，也不能产生光电效应，选项A错误；根据玻尔理论，氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能增加，原子的电势能减小，选项B正确；在用气垫导轨和光电门传感器做验证动量守恒定律的实验中，在两滑块相碰的端面上装不装上弹性碰撞架，不会影响动量是否守恒，选项C正确；核力是短程力，故铀原子核内的某一核子只与它附近的核子有力的作用，较远的核子间无核力作用，选项D错误；质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，根据质能方程可知，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，选项E正确；故选BCE.
考点：光电效应；玻尔理论；核力；质能方程
7．ACE
【解析】
试题分析：比结合能（即平均结合能）越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项A正确；在核反应堆中使用重水，其主要作用是做减速剂，选项B错误；放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项C正确；大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生种频率的光子，选项D错误；根据光电效应原理，用光照射金属板，入射光的频率越高，射出来的光电子的最大初动能越大，选项E正确；故选ACE.
考点：比结合能；核反应堆；波尔理论；光电效应；半衰期
8．ADE
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析：普朗克在研究黑体辐射时提出了能量子假说，A正确；卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过原子核人工转变的实验发现了中子，故B错误；光照强度越大，单位时间内逸出的光电子数就越多，C错误；若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的，说明经过了三个半衰期，则此遗骸距今约有3×5730年=17190年．故D正确；已知，所以，从a能级状态跃迁到b能级状态时发射光子的能量小于从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收光子的能量，所以a能级的能量小于c能级的能量，有，即，解得：，故E正确．
考点：考查了氢原子跃迁，半衰期的计算，光电效应等
【名师点睛】
在光电效应中，光照强度和光子数目有关，通过波长的大小关系，确定出频率的大小关系，从而知道a能级和c能级的能量高低，通过求出光子的波长
9．BDE
【解析】
试题分析：光电效应说明了光具有粒子性．相对应的，光具有波动性最典型的例子就是光的干涉和衍射，A错误；β衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，B正确；；根据核反应方程的两边质量数和电荷数相等的原则可知，一个氘核(H)与一个氚核(H)聚变生成一个氦核(He)的同时，放出一个中子，C错误；根据公式可得光子的能量由光的频率所决定，D正确；；氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，需要克服引力，所以电子的电势能增大，动能减小，由于发生跃迁时要吸收光子，故原子的总能量增加，E正确；
考点：考查了光电效应，β衰变，玻尔理论
【名师点睛】重点掌握光的波粒二象性，知道什么现象体现了粒子性，什么现象体现了波动性，会质量数和电荷数守恒配平核反应方程式
10．BDE
【解析】
试题分析：卢瑟福依据极少α粒子发生大角度散射提出了原子核子结构模型，A错误；处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率一定不大于入射光子的频率，B正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为光子频率低于极限频率，与光强无关，C错误；铀(）经过多次α、β衰变形成温度的的过程一共有8此α衰变和6此β衰变，所有有六个中子转变成质子，D正确；两个质量较轻的原子核聚变成一个中等质量的原子核要发生质量亏损，释放核能，E正确；
考点：考查了α粒子散射实验，原子核衰变，
【名师点睛】β衰变是中子转变成质子而放出的电子；α粒子散射实验提出原子核式结构模型；裂变后，有质量亏损，释放能量，则平均核子质量变化；
11．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．普朗克在研究黑体辐射问题时，提出了能量子假说：能量在传播与吸收时，是一份一份的，故A正确；
B．黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B错误；
C．光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，故C正确；
D．逸出功，知极限频率越大，逸出功越大，故D正确；
E．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而入射光越强，光电流的饱和值越大，故E错误。
故选ACD．
【点睛】
知道黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。理解能量量子化的内涵，掌握饱和电流大小与光电子个数有关，注意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，知道光的强度影响单位时间内发出光电子的数目。
12．CDE
【解析】
试题分析：一个中子和质子发生核反应，生成一个氘核，该反应放出的能量为Q，则比结合能为Q/2，选项A错误；一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，有一半发生了衰变，但是它的总质量大于原来质量的一半，选项B错误；根据可知，对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能 Ek与照射光的频率成线性关系，选项C正确；氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能增加，原子的电势能减小，选项D正确；由不同元素对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的电荷量Q和估算原子核的半径大小10-15m，选项E正确；
考点：α粒子散射实验、光电效应方程、α衰变、结合能．
【名师点睛】本题考查了α粒子散射实验、光电效应方程、α衰变以及结合能等近代物理中的基本知识，对于这部分基本知识要注意加强理解和应用．
13．BDE
【解析】
试题分析：由于绿光的频率小于紫光的频率，所以用紫光能发生光电效应，但用频率比它小的绿光照射，不一定能发生光电效应现象，A错误；核子结合成原子核与原子核分解为核子是逆过程，质量的变化相等，能量变化也相等，故用能量等于氘核结合能的光子照射静止氘核，还要另给它们分离时所需要的足够的动能（光子方向有动量），所以不可能使氘核分解为一个质子和一个中子，故B正确；两种反应都伴随着能量的释放，故都有质量亏损，C错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，释放一定频率的光子，电子的轨道半径减小，根据知，动能增大，由于能量减小，则电势能减小，故D正确；在康普顿效应中，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，则动量减小，根据知，光子散射后的波长变长，故E正确．
考点：考查了光电效应，玻尔理论，康普顿效应
【名师点睛】当入射光的频率大于金属的极限频率，会发生光电效应；根据动量守恒定律与结合能解释使氘核能否分解为一个质子和一个中子；重核裂变和氢核聚变都有质量亏损，都释放能量；根据能量的变化，得出轨道半径的变化，根据库仑引力提供向心力得出电子动能的变化，根据能量和动能的变化，得出电势能的变化．根据动量的变化，结合德布罗意波长公式分析散射后波长的变化
14．AB
【解析】
试题分析：根据普朗克量子理论，在空间传播的光是一份一份的不连续的，选项A正确；从锌板中打出电子，故锌板带正电，所以验电器金属箔带正电，选项B正确；从锌板逸出电子的动能不都是相等的，选项C错误；因红外线的频率小于紫外线的频率，故改用红外灯照射不会发生光电效应，验电器金属箔不会张开，选项D错误；故选AB.
考点：光电效应.
15．λ=2.75×10﹣11m
【解析】
【分析】
【详解】
根据德布罗意波长公式：
电子在电场中加速度由动能定理有Ek=Ue
且P2=2mEk
代入数据解得：λ=2.75×10-11m．
【点睛】
本题考查了物质波波长的计算公式，明确各物理量的含义和关系，代入数据计算即可．
16．100nm、400nm电磁波辐射的能量子ε的值分别是19.9X10-17J和4.98X10-17J
【解析】
【详解】
由，100nm电磁波辐射的能量子ε的值：E1＝6.626×10?34×≈19.9×10?17J；400nm电磁波辐射的能量子ε的值：E2＝6.626×10?34×≈4.98×10?17J．
17．(1)f=5×1014Hz (2) E=3.3×10﹣19J
【解析】
【分析】
（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=λf，由此式可求得频率f．
（2）光子能量公式E=hf．
【详解】
（1）由c=λf，得
（2）1个光子的能量E=hf=6.63×10-34×5×1014J=3.3×10-19J
18．(1)W0=7.56eV (2) Ekm=43.44eV
【解析】
(1)原子从能级n=3向n=2跃迁所放出的光子的能量为13.60eV–6.04eV=7.56eV
当光子能量等于逸出功时，恰好发生光电效应
所以逸出功W0=7.56eV
(2)从能级n=4向n=1跃迁所放出的光子能量为54.4eV–3.4eV=51eV
根据光电效应方程得，最大初动能Ekm=hv–W0=51eV–7.56eV=43.44eV
【点睛】解决本题的关键知道能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，以及掌握光电效应方程Ekm=hv-W0．