烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：波与粒子 综合测评（含解析）

波与粒子
1．在光电效应实验中，某种单色光照射光电管，发生光电效应，现将该单色光的光强减弱，下列叙述正确的是（　　）
A．光电子的最大初动能不变 B．可能不发生光电效应
C．饱和电流不变 D．遏止电压减小
2．下列说法中不正确的是( )
A．太阳与行星间的引力规律可适用于任何两物体之间的引力
B．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
C．根据玻尔理论可得，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大
D．伽利略通过他的理想斜面实验说明了物体的运动不需要力来维持
3．下列说法中正确的是
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期变小
B．铀核(衰变为铅核(）的过程中，共有6个中子变成质子
C．在光电效应实验中，遏制电压与入射光的频率无关
D．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，原子的总能量增大，电子的动能也增大
4．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．光子与电子是同样的一种粒子，光波与机械波是同样的一种波
C．光的波长越短，其波动性越显著；波长越长，其粒子性越显著
D．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
5．在物理学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是
A．伽利略通过“理想斜面实验”得出“力是维持物体运动的原因”
B．库仑通过扭秤装置得出了库仑定律并测出了元电荷e的数值
C．玻尔为了解释原子结构理论提出了玻尔原子理论，玻尔理论能报好解释氦原子光谱
D．发生光电效应时，如入射光的频率一定，则单位时间内从金属逸出的光电子数目与入射光强度成正比
6．如图，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零，用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转。接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角将如何变化（ ）
A．减小 B．增大 C．不变 D．无法确定
7．以下说法正确的是
A．卢瑟福用粒子轰击核获得反冲核，发现了中子
B．光电效应中，遏止电压与入射光的频率呈线性关系
C．链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是质子
D．一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，能辐射出射线，且能量增加
8．在物理学的发展过程中，许多物理学家提出的理论和假设推动了人类历史的进步．下列表述符合物理学史实的是
A．在对黑体辐射规律的研究中，爱因斯坦最早提出能量量子化的观点
B．德布罗意大胆提出假设，实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间，遵从关系ν= 和λ=
C．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，建立了原子的核式结构
D．玻尔的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假设，成功地解释了所有原子光谱的实验规律
9．下列说法正确的是
A．结合能越大，原子核结构一定越稳定
B．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
C．在相同速率情况下，利用质子流比利用电子流制造的显微镜将有更高的分辨率
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释所有原子光谱的特征
10．下列说法中正确的是( )
A．在光电效应实验中，遏制电压与入射光的频率无关
B．的半衰期是5天，12g的经过15天后衰变了1.5g
C．α粒子的散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
D．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，核外电子的速度减
11．如图所示，a，b两种单色光，平行地射到平板玻璃上，经平板玻璃后射出的光线分别为a′，b′（b光线穿过玻璃板侧移量较大），下列说法正确的是（　　）
A．光线a进入玻璃后的传播速度小于光线b进入玻璃后的传播速度
B．光线a的折射率比光线b的折射率小，光线a的波长比光线b的波长大
C．若光线b能使某金属产生光电效应，光线a也一定能使该金属产生光电效应
D．光线a的频率的比光线b的频率高，光线a光子电量比光线b光线光子能量大
12．下列说法中正确的是
A．水面漂浮的无色薄油膜在阳光照射下出现彩色条纹，这是光的干涉现象
B．若用X射线照射某金属板能发生光电效应，则用紫外线照射该金属板也一定能发生
C．在相同条件下，γ射线与可见光相比更容易产生明显的衍射现象
D．太阳光谱中有一些清晰的暗线，这说明太阳中缺少与这些暗线对应的元素
13．下列说法正确的是（ ）
A．β射线的速度接近光速，一张普通白纸就可以挡住
B．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
C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大
D．比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能
14．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．则下列叙述正确的是
A．用a光照射光电管时逸出的光电子最大初动能大
B．b光光子能量比a光光子能量大
C．截止频率越大的金属材料逸出功越小
D．光电管是基于光电效应的光电转换器件，可使光信号转换成电信号
15．在某光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系如图所示，若该直线的斜率为k，横轴截距为b，电子电荷量的绝对值为e，求：
（1）普朗克常量h？
（2）材料的逸出功W0？
16．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34 J·s．结合图象，求：(结果保留两位有效数字)
(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能；
(2)该阴极材料的极限波长．
17．用频率为6.00×1014Hz的光照射钠片，恰可使钠发生光电效应，现改用频率为8.00×1014Hz的紫外线照射，飞出的光电子的最大初动能应该为多少？
18．如图所示,当开关S断开时,用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P,发现电流表读数不为零。合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.60V时,电流表读数为零。
(1)求此时光电子的最大初动能的大小;
(2)求该阴极材料的逸出功。
参考答案
1．A
【解析】发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为：eUC=Ek=hv﹣W，W为逸出功，由此可知光电子的最大初动能随着入射光的频率增大而增大，与光照强度无关，故A正确；能否发生光电效应与光照强度无关，故B错误；光照强度减弱，单位时间内照射到金属表面的光子数目减小，因此单位时间内产生的光电子数目减小，即饱和电流减小，故C错误；由A选项分析可知，遏止电压与光照强度无关，故D错误．故选A．
2．B
【解析】太阳与行星间的引力就是万有引力，万有引力适用于一切天体之间，故A说法正确；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，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故B说法错误；根据玻尔理论可得，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大，故C说法正确；伽利略设想的理想斜面实验，说明了物体的运动不需要力来维持，故D说法正确。所以不正确的选C。
3．B
【解析】
A．半衰期与放射性元素的物理、化学性质无关，温度升高，其半衰期不变，所以A错误；
B．铀核()衰变为铅核()的过程中，电荷数减少10，质量数减少32，所以发生了8次α衰变，6次β衰变，所以共有6个中子变成质子，B正确；
C．根据光电效应方程：，所以C错误；
D．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，需要吸收能量，所以原子的总能量增大，电子的动能减小，所以D错误．
4．D
【解析】光既有波动性，又有粒子性，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；不能说有的光是波，有的光是粒子，故A错误；光子是电磁波，而光电子的本质是电子，它们不是同样的一种粒子；光波与机械波也不是同样的一种波，故B错误；光的波长越长，光的波动性越显著，频率越高，则光的粒子性越显著，故C错误；干涉与衍射是波的特有的现象，所以光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，而光电效应说明光具有粒子性，故D正确．
5．D
【解析】伽利略得出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动的原因，A错误；密立根测得了元电荷的数值，B错误；波尔理论具有局限性，因为不能解释氦原子光谱，C错误；入射光的强度超强，单位时间内射到金属上的光子数就越多，发射出光电子数，则形成的光电流越大，所以光电流强度与入射光的强度成正比，D正确．
6．A
【解析】用紫外线照射锌板发生光电效应，有光电子从锌板中飞出，则锌板带正电；用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，若接触锌板，则验电器指针张角将减小，故选A.
7．B
【解析】卢瑟福用粒子轰击核获得反冲核，发现了质子,选项A错误； 光电效应中，根据 可知遏止电压与入射光的频率呈线性关系，选项B正确； 链式反应中，重核裂变时放出的可以使裂变不断进行下去的粒子是中子，选项C错误； 一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，能辐射出射线，且能量降低，选项D错误；故选B.
8．B
【解析】A、最早提出能量量子化观点的科学家是普朗克，A错误；
B、德布罗意提出了实物粒子也具有波动性的假设，而且给出了粒子的能量、动量跟频率和波长之间遵从的关系，B正确；
C、贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，认为原子核内部还有复杂的结构，C错误；
D、玻尔的原子理论只能解释氢原子光谱的实验规律，D错误。
故选B。
9．C
【解析】比结合能越大，原子核结构一定越稳定，选项A错误； 从金属表面逸出的光电子的最大初动能随照射光的频率的增大而增大，但不是成正比关系，选项B错误；相同速率情况下，质子流的动量大于电子流，根据，可知质子流的波长比利用电子流小，衍射现象不明显，则有更高的分辨率，故C正确；玻尔将量子观念引入原子领域，其理论只能解释氢原子光谱，不能够解释其它原子光谱的特征，选项D错误；故选C.
10．C
【解析】根据光电效应方程得： ，光电子在电场中做减速运动，由动能定理得： ，联立可知在光电效应实验中，遏制电压与入射光的频率有关，故A错误；衰变后剩余质量为，则衰变了10.5g，还剩下1.5g还没有衰变，故B错误；卢瑟福依据α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，故C正确；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，电子从高轨道跃迁到低轨道，电子与原子核之间的距离变小，库仑力做正功，氢原子的电势能减小，电子与原子核之间的距离变小，由库仑力提供向心力可得，核外电子的运动速度增大，故D错误．
11．B
【解析】A、真空中两束光的速度相同，都是c，由公式得知，光线a进入玻璃后的传播速度大于光线b进入玻璃后的传播速度，故A错误；
B、作出光路图如图，由图看出，两束光第一次折射时光线a的折射角大于光线b的折射角，入射角i相同，由折射定律 得知，光线a的折射率比光线b的折射率小，光线a的波长比光线b的波长长，故B正确；
C、由波速公式得知，光线a的频率小于光线b的频率，则光线b能使某金属产生光电效应，光线a不一定能使该金属产生光电效应，故C错误；
D、光线a的频率的比光线b的频率低，而光子的能量与频率成正比，则光线a光子电量比光线b光线光子能量小，故D错误。
、
点睛：本题是两种单色光各个物理量的比较，可用红光与紫光进行类比，根据光的色散、干涉等实验结果记住七种色光各量的关系，可提高解题速度。
12．A
【解析】水面漂浮的无色薄油膜在阳光照射下出现彩色条纹，这是光的干涉现象，选项A正确；紫外线的频率小于X射线的频率，故根据光电效应的规律可知，若用X射线照射某金属板能发生光电效应，则用紫外线照射该金属板不一定能发生，选项B错误； γ射线的波长比可见光波长小得多，故在相同条件下，γ射线与可见光相比更不容易产生明显的衍射现象，选项C错误； 太阳光谱中有一些清晰的暗线，这说明太阳中含有与这些暗线对应的元素，选项D错误；故选A.
13．CD
【解析】三种射线中， 射线电离本领最大，贯穿本领最小，普通一张白纸就可挡住，故A错误； 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，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故B错误；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，电子从高轨道跃迁到低轨道，电子与原子核之间的距离变小，库仑力做正功，氢原子的电势能减小；电子与原子核之间的距离变小，由库仑力提供向心力可得，核外电子的运动速度增大，故C正确；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有质量亏损，释放核能，故D正确．
14．BD
【解析】
A. 由光电效应方程，由题图可得b光照射光电管时反向截止电压大，其逸出的光电子最大初动能大．故A错误；
B. 由A的分析可得b光照射光电管时反向截止电压大，其逸出的光电子最大初动能大，所以b的频率大，光子的能量大．故B正确；
C. 根据W=hv0，可知，极限频率越大的金属材料逸出功越大，故C错误；
D. 光电流的大小可以反映光信号的强弱，所以光电管是基于光电效应的光电转换器件，可使光信号转换成电信号，D正确．
故选BD．
【名师点睛】
对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向截止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高，故b光频率高于a光的．逸出功由金属本身决定，与光的极限频率有关．
15．：（1）普朗克常量ek；（2）材料的逸出功ekb．
【解析】根据动能定理有： meve2=eUc，
与爱因斯坦光电效应方程： meve2=hν-W0?可得：遏制电压，
结合UC-V图，斜率即，
可得：普朗克常量h=ek，所用材料的逸出功W0=ekb．
点睛:本题考查了爱因斯坦光电效应方程EK=hγ-W，注意将有关的物理知识和数学的图线联系起来，培养用数学知识解决物理问题的能力．
16．(1)4.0×1012个 9.6×10－20 J (2)0.66 μm
【解析】
【详解】
（1）由图可知，最大光电流为0.64μA，则每秒钟阴极发射的光电子数：个
由图可知，发生光电效应时的截止电压是0.6V，所以光电子的最大初动能：；
（2）根据光电效应方程得：
代入数据得：λ=0.66μm
17．1.33×10-19J
【解析】试题分析：根据能量守恒定律可得
，其中
由以上公式代入数值可得
Ekm=1.33×10-19J
考点：光电效应方程
点评：根据光电效应方程EKm=hγ-W0，可知道光电子的最大初动能与什么因素有关；解决本题的关键熟练掌握光电效应方程EKm=hγ-W。
18．(1) Ek=0.6 eV　(2) W0=1.9 eV
【解析】设用光子能量为2.5 eV的光照射阴极P时,光电子的最大初动能为Ek,阴极材料逸出功为W0,当反向电压达到U=0.60V以后,具有最大初动能的光电子也达不到阳极,因此eU=Ek,光电效应方程:Ek=hν-W0。
由以上两式解得Ek=0.6 eV,W0=1.9eV。
所以此时最大初动能为0.6 eV,该阴极材料的逸出功为1.9eV。
【点睛】正确理解该实验的原理和光电效应方程中各个物理量的含义是解答本题的关键．