山东省怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-5：波与粒子 单元复习题（含解析）

波与粒子
1．图示是利用光电管研究光电效应的实验原理示意图，用一定强度的某频率的可见光照射光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则(　　)
A．若将滑动变阻器的滑动触头移到a端，电流表中一定无电流通过
B．滑动变阻器的滑动触头由a端向b端滑动的过程中，电流表的示数可能会减小
C．将滑动变阻器的滑动触头置于b端，改用紫外线照射阴极K，电流表中一定有电流通过
D．若将电源反接，光电管中一定无电流通过
2．下列说法正确的是
A．某些原子核能够放射出β粒子，说明原子核内有β粒子
B．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，可以判断X为电子
C．某种色光照射金属发生光电效应，若增大光照强度，则单位时间内发射的光电子数减少
D．若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光能可能使该金属发生光电效应
3．关于康普顿效应，下列说法正确的是 (　　)
A．康普顿效应证明光具有波动性
B．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了
C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了
D．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释
4．有关下列四幅图的说法正确的是
A．甲图中，一群处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程中可发出8种不同频率的光子
B．乙图中，在光的颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
C．丙图中，1为β射线，2为γ射线，3为α射线
D．丁图中，此反应属于轻核聚变
5．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们必须具有相同的. （ ）
A．速度 B．动量 C．动能 D．总能量
6．如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV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0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．则：
A．S断开时光电子的最大初动能的大小为3.1eV
B．S断开时光电子的最大初动能的大小不可求
C．该阴极材料的逸出功为1.9 eV
D．该阴极材料的逸出功为3.1 eV
7．下列说法正确的是　(　　)
A．放射性同位素可以用来做示踪原子、金属探伤等
B．发生β衰变后产生的新核的中子数比多1
C．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时能放出三种不同频率的光子
D．用绿光照射某种金属能发生光电效应,改用红光照射该金属也能发生光电效应
8．下列说法中正确的是（ ）
A．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后波长变短
B．结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
C．若要使处于能级n=3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为的电子撞击氢原子二是用能量为的光子照射氢原子
D．由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能使其稳定
9．下列说法正确的是（ ）
A．某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为3.8天
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于原波长的成分．
D．用13 eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离
10．关于光的波粒二象性的理解正确的是 (　　)
A．大量光子的行为往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．光在传播时波动性显著，而与物质相互作用时粒子性显著
D．高频光是粒子，低频光是波
11．下列说法中正确的是（　　）
A．α射线与γ射线都是电磁波
B．光电效应说明光具有粒子性
C．天然放射现象说明原子核具有复杂的结构
D．用加温、加压或改变其化学状态的方法能改变原子核衰变的半衰期
12．下列说法正确的是
A．天然放射现象说明原子核具有复杂的结构
B．一般材料的物体和黑体，辐射电磁波的情况都只与温度有关
C．卢瑟福的a粒子散射实验解释了原子光谱的线状特征
D．用a粒子、质子、中子甚至γ光子去轰击一些原子核，可以研究原子核的结构
13．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．海森伯的不确定性关系告诉我们电子的位置是不能准确测量的
14．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图像,由图像可知　(　　)
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hν0
C．入射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为3E
D．入射光的频率为时,产生的光电子的最大初动能为
15．几种金属的溢出功W0见下表：
用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应．已知该可见光的波长范围为4.0×10-7~7.6×10-7m，普朗克常数h=6.63×10-34J·s．
16．用功率P0=1W的光源，照射离光源3m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长为589nm的单色光，求：1s内打到金属1m2面积上的光子数。
17．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有N个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，现有一个光源以功率P均匀地向各个方向发射波长为λ的绿光，设瞳孔在暗处的直径为D，且不计空气对光的吸收，那么眼睛最远在多大距离能够看到这个光源?(普朗克常量用h表示，真空中光速用c表示)
18．已知某金属的极限波长为0.6 μm，用0.5 μm的光照射该金属表面时发射光电子的最大初动能为多少焦耳？该金属的逸出功为多少焦耳？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，结果保留2位有效数字)
参考答案
1．C
【解析】A、将滑动变阻器的滑动触头移到a端，加速电压为零，因为电子有初动能，有电子从K端到达A端，电流表中仍有电流通过，故A错误；
B、滑动变阻器的滑动触头由a端向b端滑动的过程中，加速电压增大，电流表的示数可能会增大或不变，故B错误；
C、保持滑动变阻器滑动触头的位置不变，改用紫光照射阴极K，由于紫光的频率大于蓝光，一定能发生光电效应，则电流表中一定有电流通过，故C正确；
D、若将电源反接，因为电子有初动能，可能仍有电子从K端到达A端，电流表中仍可能有电流通过，D错误。
故选：C。
2．B
【解析】
A．衰变是原子核内的中子转化为质子同时释放出电子，不是证明原子核内部存在电子，A错误；
B．根据电荷数守恒、质量数守恒知，x的电荷数为55-56=-1，质量数为137-137=0，可知x为电子，B正确；
C．种频率的光照射某金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，就增加了单位时间内射到金属上的光子数，则单位时间内发射的光电子数将增加，C错误；
D．根据知，从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光对应的能量更小，不能发生光电效应，D错误。
故选B。
3．C
【解析】康普顿效应证明光具有粒子性,选项A错误；康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些因为能量减小，从而波长变长了，选项B错误，C正确； 康普顿效应不可用经典电磁理论进行解释，选项D错误；故选C.
4．B
【解析】一群原来处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程中，根据知，辐射的光子频率为6种，A错误；在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，B正确；射线带正电荷，在磁场中根据左手定则判定向左偏转；射线带负电荷，偏转的方向与射线相反；射线不带电，不偏转；由此可以判定，C错误；链式反应属于重核的裂变，D错误．
5．B
【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中子的波长相等，则动量P也相等，故B正确，ACD错误．故答案为B．
6．C
【解析】
该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于0.6V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为0.6eV，根据光电效应方程EKm=hγ-W0，W0=1.9eV．故ABD错误，C正确；故选C．
点睛：光电子射出后，有一定的动能，若能够到达另一极板则电流表有示数，当恰好不能达到时，说明电子射出的最大初动能恰好克服电场力做功.
7．A
【解析】放射性同位素可以用来做示踪原子、金属探伤等，选项A正确； 发生β衰变后，核内的一个中子转化为质子，产生的新核的中子数比少1，选项B错误； 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时能放出种不同频率的光子,选项C错误；用绿光照射某种金属能发生光电效应，因红光的频率小于绿光，则改用红光照射该金属不能发生光电效应，选项D错误；故选A.
8．D
【解析】在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分能量转移给电子，因此光子散射后能量减小，波长变长，选项A错误；比 结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项B错误； 若要使处于能级n=3的氢原子电离，若用能量为的电子撞击氢原子，则电子的能量不可能全部传给氢原子而使其电离；若用能量为的光子照射氢原子，光子的能力可完全被氢原子吸收可使其电离，选项C错误；由于核力的作用范围是有限的以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍能使其稳定，选项D正确；故选D.
9．AC
【解析】
某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，则 ，可知经过了3个半衰期，则该元素的半衰期为3.8天，选项A正确； 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，选项B错误； 美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于原波长的成分，选项C错误； 至少用13.6 eV的光子照射处于基态的氢原子，才可使其电离，选项D错误；故选AC.
10．AC
【解析】A、光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显；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，A正确；
B、C、光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B错误C正确；
D、频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，D错误；
故选AC。
11．BC
【解析】γ射线是电磁波，α射线不是电磁波，选项A错误； 光电效应说明光具有粒子性，选项B正确； 天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，选项C正确； 用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期，选项D错误；故选BC.
12．AD
【解析】天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，A正确；一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，故B错误；卢瑟福根据a粒子散射实验提出原子核式结构学说，但不能解释原子光谱分立特征，C错误；用a粒子、质子、中子甚至γ光子去轰击一些原子核，可以研究原子核的结构，D正确．
13．ABC
【解析】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；爱因斯坦实际上是利用量子观念和能量守恒解释了光电效应，选项B正确； 康普顿效应证明光的粒子性，光具有动量，也说明光是不连续的，选项C正确； 海森伯的不确定性关系告诉我们，在微观领域，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量．故D错误；故选ABC.
14．AB
【解析】根据光电效应方程有，其中W为金属的逸出功，所以有： ，由此结合图象可知，该金属的逸出功为E，或者，故AB正确；当入射光的频率为时，带入方程可知产生的光电子的最大初动能为E；若入射光的频率为时，小于极限频率，不能发生光电效应，故CD错误．
15．纳、钾、铷
【解析】
【分析】
【详解】
光子的能量E=
取λ=4.0×10–7m，则
根据E>W0判断，钠、钾、铷能发生光电效应．
16．个
【解析】?离光源3m处的金属板每1s内单位面积上接受的光能为
因为每个光子的能量为
所以单位时间内打到金属板上单位面积的光子数为个
17．
【解析】
【分析】
根据光子能量和光速和波长关系知光源每秒发出的光子的个数，根据人眼瞳孔的直径求面积，根据每秒有N个绿光的光子射入瞳孔，眼镜就能察觉到，也就是说在瞳孔所处的球面上能保证每秒N个绿光的光子射入瞳孔，知人眼球所在面积需要满足的公式，进而得r的大小。
【详解】
设瞳孔与光源相距为r，
在1s内，r处单位面积上的能量为
瞳孔在1s内接收到的能量为
若此时刚好可以看到
由以上式子联立可得
【点睛】
此题考查光学部分，找到人眼瞳孔的面积和人眼所在位置相对光源的面积关系，注意结合数学知识解题。
18．6.6×10－20 J　 ， 3.3×10－19 J
【解析】试题分析：根据W=hv0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。
金属发生光电效应的极限频率ν0＝。金属的逸出功
W0＝hν0＝h =3.3×10－19 J
由光电效应方程Ek＝hν－W0＝h －h＝hc(－)＝6.6×10－20 J
点睛：本题主要考查了爱因斯坦光电效应方程，掌握发生光电效应现象的条件：入射光的频率大于或等于极限频率．根据光电效应方程可求出最大初动能。