怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：波与粒子 单元测试（含解析）

波与粒子
1．下列说法中正确的是(　　)
A．动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等
B．光不是一种概率波
C．光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性
D．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,原子的总能量减小
2．用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大就应（ ）
A．改用红光照射 B．增大绿光的强度
C．增大光电管上的加速电压 D．改用紫光照射
3．由爱斯坦光电效应方程可以画出光电子的最大初动能和入射光的频率的关系，如图所示，以下说法错误的是（ ）
A．ν0表示极限频率
B．P的绝对值等于逸出功
C．图线表明最大初动能与入射光频率成正比
D．直线的斜率表示普朗克常量h的大小
4．下列说法符合事实的是（ ）
A．α、β、γ射线比较，α射线的电离作用最弱
B．卢瑟福用α粒子散射实验，证明了原子核内存在质子
C．爱因斯坦提出光子说，从理论上成功解释了光电效应
D．某种元素的半衰期为两年，四年后该元素完全变成了另一种元素
5．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于（ ）
A．等效替代 B．控制变量 C．科学假说 D．数学归纳
6．关于光电效应产生条件，下列说法正确的是（ ）
A．光照频率大于金属材料的逸出功
B．光照频率等于金属材料的逸出功
C．光照频率小于金属材料的逸出功
D．光照频率与金属材料的逸出功无关
7．关于光的波粒二象性的理解正确的是（ ）
A．能量较大的光子其波动性一定越显著
B．光波频率越高，波动性性一定越明显
C．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
D．大量光子的效果往往表现出粒子性，个别光子的行为往往表现出波动性
8．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
9．下面说法中正确的是( )
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就只剩下一个氡原子核
B．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果照射光的频率不变，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
C．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
D．原子序数越大，则该原子核比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固
10．物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是( 　)
A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程
B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量
C．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的枣糕式结构模型
D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
11．分别用波长为λ和的单色光照射同一金属板，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，e表示真空中的光速，则此金属的逸出功为（ ）
A． B． C． D．
12．关于光的波粒二象性的叙述中正确的是（ ）
A．光有波动性，又有粒子性，这是相互矛盾、不统一的
B．频率较低的光子往往显示波动性，频率较高的光子往往显示粒子性
C．大量光子产生的效果往往显示波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性
D．任何光现象都能明显地显示波动性与粒子性
13．对光的认识，以下说法正确的是（ ）
A．康普顿效应说明了光具有粒子性
B．光子的能量越大波动性越明显
C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显
14．下列说法中，不正确的是 ( )
A．康普顿认为X射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律，才能解释散射射线中有波长大于入射射线波长的现象．
B．由E=mc2可知，质量与能量是可以相互转化的．
C．用能量等于氘核结合能的光子照射静止的自由的氘核，可使氘核分解为一个质子和一个中子．
D．因在核反应中能释放核能，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒
15．一个电子由静止经电势差为100 V的加速电场加速后，德布罗意波波长为_______ nm(不考虑相对论效应，电子质量m=0.91×10-30 kg).
16．当每个具有5.0eV的光子束射入金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大初动能是1.5eV，为了使这种金属产生光电效应，入射光子的最低能量是______，为了使从金属表面逸出的电子具有的最大初动能加倍，入射光子的能量是______．
17．(1)一颗质量为5.0kg的炮弹：以200m/s的速度运动时，它的德布罗意波长多大?
若要使它的德布罗意波长与波长是400nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动?
（2）阴极射线管中电子的速度为2×107m/s,请计算它的德布罗意波波长．
18．一光电管的阴极用极限波长λ0=5.0×10-7m的钠制成。用波长λ=3.0×10-7m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，光电流的饱和值I =0.56mA。
(l)求每秒内由K极发射的电子数。
(2)求电子到达A极时的最大动能。
(3)如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的3倍，此时电子到达A极时的最大动能是多少？(普朗克恒量h=6.63×10-34J·s，电子的电量e=1.6×10-19C)。
参考答案
1．C
【解析】根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个质子的波长相等，则动量p也相等，但是质子质量比电子质量大得多，因此动能不相等，故A错误．光是一种概率波，选项B错误； 光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，选项C正确；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，原子的总能量增加，故D错误；
点睛：本题主要考查德布罗意波和黑体辐射理论，注意对波粒二象性的正确理解，不仅光具有波粒二象性，实物粒子同样具有；波粒二象性表示既有波动性又有粒子性，只是在不同的情况下，波动性和粒子性表现更显著的程度不同．
2．D
【解析】试题分析：根据光电效应方程知，知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，频率越高，光电子的最大初动能越大，与入射光的强度以及加速电压无关．故D正确，
考点：考查了光电效应
3．C
【解析】根据光电效应方程得，与图象比较可知，横轴截距为金属的极限频率，即表示极限频率，A正确；横轴截距与普朗克常量的乘积等于P，其绝对值表示金属的逸出功，B正确；图象表明Ekm与γ成一次函数关系，不是成正比，C错误；由上面的分析可知Ekm与γ成一次函数关系，知图线的斜率等于普朗克常量，即为k=h，D正确．
4．C
【解析】射线比较，α射线的电离能力最强，A错误；卢瑟福用α粒子散射实验证明了原子的核式结构，故B错误；爱因斯坦提出光子说，从理论上成功解释了光电效应，C正确；四年后还剩下四分之一该元素，D错误．
5．C
【解析】
首先猜测再根据实验规律进行论证，这种方法是科学假说
6．A
【解析】光电效应实验产生的条件为：照射光的频率大于极限频率，照射光的能量大于金属材料的逸出功，故A正确．
7．C
【解析】试题分析：光的波粒二象性是指光既具有波动性又有粒子性，少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性．
能量较大的光子，其波较短，则其波动性不显著．故A错误；高频光波长短光的粒子性显著，低频光波长长光的波动性显著，故B错误；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，故C正确D错误；
8．D
【解析】
【详解】
金属产生光电效应必须满足的条件是入射光的频率大于该金属的极限频率，即入射光的波长小于某一极限波长；金属是否产生光电效应与入射光的强度以及光照射时间无关．故D正确ABC错误．
9．B
【解析】
A 、放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期，是大量原子核衰变的统计结果，故少量的放射性物质不能用半衰期来计算，A错误；
B、根据光电效应方程得，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；入射光的频率不变，光电子的最大初动能不变，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，B正确；
C、电子的发现说明原子有复杂结构，卢瑟福根据粒子散射实验提出原子的核式结构，C错误；
D、原子序数越大，则该原子核比结合能越小，原子核中的核子结合得越不牢固，原子核越不稳定?；D错误；
故选B．
10．A
【解析】
爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程,选项A正确； 康普顿效应表明光子不但具有能量，还具有动量，选项B错误； 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，选项C错误； 德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越小，选项D错误；故选A.
11．D
【解析】
试题分析：根据光速、频率、波长之间的关系可知光子的能量为，然后根据爱因斯坦光电效应方程，即可求解．
光子能量为，根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为，根据题意：，，联立可得逸出，故B正确．
12．BC
【解析】
波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著．故A错误；大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性；高频光波长短光的粒子性显著，低频光波长长光的波动性显著．故BC正确；光的波长越长，越容易衍射，其波动性越明显；波长越短，越不容易衍射，其粒子性越显著，故D错误；故选BC．
点睛：在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，同时波长长的可以体现波动性，波长短可以体现粒子性．
13．AD
【解析】试题分析：光具有波粒二象性，即同时存在波动性和粒子性，频率越大，波长越短时，粒子性越明显；频率越小，波长越长时，波动性越明显；光在发生衍射和干涉时，光的波动性表现明显，与物质作用时，光的粒子性表现明显．
康普顿效应和光电效应都说明光具有粒子性，A正确；光子的能量，能量越大，则光的频率越大，波长越短，光的粒子性越明显，B错误；光具有波粒二象性，光表现出波动性时，只是粒子性不明显，并不是就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，只是波动性不明显，也并不是就不具有波动性了，C错误；光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，比如光在传播过程发生衍射和干涉时，波动性表现明显．在另外某种场合下，与物质作用时，例如光电效应和康普顿效应时，光的粒子性表现明显，D正确；
14．BCD
【解析】
康普顿认为x射线的光子与晶体中的电子碰撞时要遵守能量守恒定律和动量守恒定律，才能解释散射射线中有波长大于入射射线波长的现象，故A正确；由质能方程可知，质量与能量相对应，故B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C错误；核反应中，质量数守恒、能量也守恒．故D错误．此题选择错误的选项，故选BCD.
15．0.123
【解析】
【详解】
根据动能定理可得，由于，所以德布罗意波长为．
16．3.5eV6.5eV
【解析】
【详解】
由从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5eV．而入射光的能量为5.0eV．则该金属的逸出功为3.5eV．而不论入射光的能量如何变化，逸出功却不变．所以恰好发生光电效应时，入射光的能量最低为3.5eV．为了使从金属表面逸出的电子具有的最大初动能加倍，根据光电效应方程可知；则入射光子的能量是；
【点睛】
金属的逸出功是不变的，且逸出功是电子逃逸出来所克服引力做功的最小值，注意掌握光电效应方程的应用．
17．(1) 6.63×10-37m ；v=h/λm=3.3×10-28 （2）
【解析】
【详解】
（1）由公式可知子弹的德布罗意波的波长为：；
根据代入数据可得；
（2）根据公式可得；
18．(1)每秒内由K极发射的电子数：个 (2) 6.01×10-19J (3)当光强度增到原值三倍时，电子到达A极时的最大动能不变
【解析】
【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；
（3）入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，光电管阳极A和阴极K之间的电势差不变，则到达A极时最大动能不变，仍为6.01×10-19J．