上海市大境中学2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：波和粒子 单元测评（含解析）

波和粒子
1．关于光电效应，正确的是（ ）．
A．光电子的最大初动能随入射光强度的增大而增大
B．只要入射光强度足够大或照射时间足够长，就一定能产生光电效应
C．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能产生光电效应
D．光电流的大小与入射光的强度无关
2．某激光器输出功率为P，输出光的波长为，脉冲时间为t，光在真空中速度为c，普朗克常量为h，则每个脉冲发出的光子数为（ ）．
A． B． C． D．
3．下列说法正确的是
A．紫外线比红外线的粒子性明显 B．无线电波没有粒子性
C．伦琴射线不能发生衍射 D．X光子的能量比紫外光子能量小
4．某金属在频率为的入射光照射下发生光电效应，如果在增加入射光的频率的同时减少入射光的强度，下列说法中正确的是
A．不发生光电效应
B．光电子的最大初动能增大，光电子数减少
C．光电子的最大初动能减少，光电子数增加
D．以上都不对
5．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间距离为d，双缝到像屏间距为，调整实验装置使像屏上见到清晰的干涉条纹，关于该干涉条纹及改变条件后干涉条纹的变化情况，下列叙述中正确的是
A．屏上所有亮线都是从双缝出来的两列光波的波峰与波峰叠加形成的，而所有暗线是波谷与波谷叠加形成的
B．若将像屏向右或向左平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹
C．若将双缝间距d减小，像屏上两相邻明条纹间距变小
D．若改用频率较大的色光进行实验，在其他条件不变的前提下，像屏上两相邻暗条纹间距变大
6．单色光照射在竖立的肥皂膜上，膜上出现明暗相间的条纹，则
A．入射光与反射光发生干涉
B．膜前后两表面折射光发生干涉
C．条纹是一些竖直的线条
D．条纹是一些水平的线条
7．在下列关于光电效应的说法中正确的是
A．若某材料的逸出功是W，则极限频率
B．光电子的速度和照射光的频率成正比
C．光电子的动能和照射光的波长成正比
D．光电子的速度和照射光的波长的平方根成反比
8．当用绿光照射光电管阴极时，可发生光电效应，则下列说法中正确的是
A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大
B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C．改用比绿光波长大的光照射光电管K极时，电路中一定有光电流
D．改用比绿光频率大的光照射光电管K极时，电路中一定没有光电流
9．某种单色光照射到某金属材料上，未产生光电效应现象．下列各种情况中可能产生光电效应现象的有（ ）．
A．增大照射光的频率，不改变金属材料
B．增大照射光的波长，不改变金属材料
C．减小照射光的频率，改用逸出功小的金属材料
D．不改变照射光的频率，改用逸出功较大的金属材料
10．用相同强度的两束紫外线分别照射到两种不同的金属表面，都能产生光电效应，则
A．这两束光的光子能量相同
B．逸出光电子的最大初动能相同
C．在单位时间内逸出的光电子数相同
D．从不同金属表面几乎同时逸出光电子
11．在光电效应实验中，在同一装置中用甲光、乙光、丙光照射同一金属板得到了三条光电流与电压之间的关系图线，如图所示。
(1)对甲光、乙光、丙光，频率最高的是________（填“甲”“乙”或“丙”）;
(2)对甲光、乙光，光强大的是 __________（填“甲”或“乙”）；
(3)对甲光、乙光、丙光，对应光电子的最大初动能最大的是 _________（填“甲”“乙”或“丙”）。
12．19世纪末，科学家用如图的实验装置发现了______________现象。1905年，科学家_________提出“光子说”在理论上成功解释了该现象，并因此获得1921年诺贝尔物理奖。
13．如图所示的实验电路，当用黄光照射光电管中的碱金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转．若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为U．若此时增加黄光照射的强度，则毫安表____（选填“有”或“无”）示数．若改用蓝光照射光电管中的金属涂层，则毫安表____（选填“有”或“无”）示数．
14．在研究光电效应中入射光的频率、强弱与光电子发射情况的实验中．发现光电流与电压的关系如图所示，由图可知，____（选填“甲”或“乙”）光的频率高，____（选填“甲”或“丙”）光的强度大．
15．在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为多少？若用波长为λ(λ＜λ0)的单色光做该实验，求其遏止电压的表达式。
（已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h。）
16．铝的逸出功是4. 20eV，现在将波长200nm的光照射铝表面。已知h =63 X 10-34J ? s.求：
(1)光电子的最大初动能；
(2)遏制电压；
(3)铝的截止频率。
17．上题中，若有一静止的反氢原子从n=2的激发态跃迁到基态．已知光子动量p与能量E之间满足关系式p=E/c，元电荷e=1.6×10－19C，光速c=3×108m/s．求
① 放出光子的能量；
② 放出光子时反氢原子获得的反冲动量大小．
18．2017年1月，我国“墨子号”量子科学实验卫星正式进入应用研究．在量子理论中，有共同来源的两个微观粒子，不论它们相距都远，它们总是相关的，一个粒子状态的变化会立即影响到另一个粒子，这就是所谓的量子纠缠．
（1）关于量子理论，下列说法中正确的有____．
A．玻尔氢原子理论，第一次提出了能量量子化的观念
B．爱因斯坦研究光电效应提出光子说，光子说属于量子理论的范畴
C．量子理论中，实物粒子具有波粒二象性
D．微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，可以确定它此后运动状态和位置
（2）设一对静止的正、负电子湮灭后产生两个光子A和B，已知电子质量为m，真空中光速为c，普朗克常量为h，则光子A的频率是____；若测量得光子A的波长为λ，则光子B的动量大小为____．
（3）原子核的能量也是量子化的， 能发生β衰变产生新核，处于激发态的新核的能级图如图所示．
①写出发生β衰变的方程；
②发生上述衰变时，探测器能接收到γ射线谱线有几条？求出波长最长γ光子的能量E．
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
A．根据光电效应方程可知光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关。故A错误。
B．发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与入射光照射的时间无关。故B错误。
C．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光就不能产生光电效应。故C正确。
D．在光电效应中，光电流的强度与入射光强度有关，光的强度影响的是单位时间发出光电子数目。故D错误。
故选C。
2．A
【解析】
【详解】
发射的总能量为：E=
光子数为：
A．。故A符合题意。
B．。故B不符合题意。
C．。故C不符合题意。
D．。故D不符合题意。
故选A。
3．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．紫外线的波长比红外线更短，所以紫外线比红外线的粒子性明显，故A正确；
B．一切物质都有粒粒子性，故B错误；
C．伦琴射线的波长较短，不容易发生明显衍射，但能发生衍射 ，故C错误；
D．由于x光子的频率比紫外线的频率列大，所以x光子的能量比紫外光子能量大，故D错误。
故选A。
4．B
【解析】
【详解】
根据发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，如果在增加入射光的频率时，一定能发生光电效应，由光电效应方程可知，光电子的最大初动能增大，减少入射光的强度，逸出的光电子数减小，故B正确。
故选B。
5．B
【解析】
【详解】
A．干涉条纹间的暗线是由于两反射光波波峰与波谷的叠加形成的，两反射光波波谷与波谷的叠加形成亮纹，故A错误；
B．将光屏向左平移一小段距离，或右移一小段距离，屏上都仍有清晰的干涉条纹，故B正确；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式，知d减小，相邻明条纹的距离增大，故C错误；
D．若用频率较大的色光进行实验，即波长变短，其它条件不变的前提下，根据双缝干涉条纹的间距公式，可知，光屏上相邻暗条纹间距减小，故D错误。
故选B。
6．D
【解析】
【详解】
AB．肥皂泡呈现彩色是白光在前后膜的反射光叠加产生的，属于光的干涉，故AB错误；
CD．观察干涉条纹时，应在入射光的同一侧，且薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故C错误，D正确。
故选D。
7．A
【解析】
【详解】
A．某材料的逸出功是W，则它的极限频率
故A正确；
B．由
可知，光电子的速度随照射光的频率增大而增大，但不是正比，故B错误；
C．由
可知，光电子的最大初动能随照射光的波长增大而减小，故C错误；
D．由
故D错误。
故选A。
8．B
【解析】
【详解】
A．用绿光照射光电管的阴极K时，可发生光电效应，根据光电效应方程可知，增大绿光的照射强度，光电子最大初动能不变，故A错误；
B．增大绿光照射强度，单位时间内入射光的光子的个数增加，则单位时间内射出的光电子个数也增加，所以电路中光电流增大，故B正确；
C．根据光电效应方程可知，改用比绿光波长大的光照射光电管K极时，光子的能量减小，电路中不一定有光电流．故C错误；
D．根据光电效应方程可知，改用比绿光频率大的光照射光电管K极时，光子的能量增大，电路中一定有光电流，故D错误。
故选：B
9．AC
【解析】
【详解】
AB．入射光的频率必须大于等于被照金属的极限频率才能产生光电效应，可知某种单色光照射到某金属材料上，未产生光电效应现象是因为入射光的频率小于被照金属的极限频率。因此在不改变金属材料的情况下，增大照射光的频率，或减小照射光的波长均有可能发生光电效应。故A符合题意，B不符合题意。
C．根据，可知减小照射光的频率，改用逸出功小的金属材料，可能发生光电效应。故C符合题意。
D．由上可知不改变照射光的频率，改用逸出功较大的金属材料，不可能发生光电效应。故D不符合题意。
故选AC。
10．CD
【解析】
【详解】
A．根据E=hv知，由于两紫外线的频率不一定相同，所以光子能量不一定相同，故A错误；
B．根据光电效应方程知，由于两紫外线的频率不一定相同，两种金属的逸出功不相同，所以逸出光电子的最大初动能不一定相同，故B错误；
C．由于两束光的强度相同，则产生光电效应，单位时间内逸出的光电子数目相等，故C正确；
D．根据光电效应的特点可知，能发生光电效应时，发生光电效应的时间几乎等于0，所以从两金属表面几乎同时逸出光电子，故D正确。
故选CD。
11． （1）丙 （2） 甲 （3）丙
【解析】（1）根据eU截=mvm2=hγ-W，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大．频率最高的是丙；
（2）饱和光电流由光强决定，由图可知甲的饱和电流大于乙、丙的饱和电流，所以甲光的强度最大．
（3）丙光的截止电压大于甲乙光的截止电压，所以丙光对应的光电子最大初动能大于甲和光的光电子最大初动能．
点睛：解决本题的关键掌握截止电压、截止频率，以及理解光电效应方程eU截=mvm2=hγ-W．饱和光电流大小有光强决定，最大初动能和截止电压由光的频率决定.
12． 光电效应 爱因斯坦
【解析】如图是发现光电效应的实验装置，为解释光电效应现象爱因斯坦提出光子说。
13．无 有
【解析】
【分析】
【详解】
若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，知所加的电压为反向电压，即最大初动能的光电子都不能到达另一端．增加黄光的强度，光电子的最大初动能不变，毫安表无示数．改用蓝光照射，入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，有光电子能到达另一端，毫安表有示数．
14．乙 甲
【解析】
【分析】
【详解】
[1]．根据光电效应方程，可得光电子的最大初动能为，频率越高，则最大初动能越大，反向截止电压越高，由，可得乙光的频率高；
[2]．发生光电效应的光子，光照强度越强，光电流越大，由图象知，甲光的强度大．
15．　 (写为也可)
【解析】试题分析：逸出功，根据该公式求出金属逸出功的大小．根据光电效应方程，结合Ekm=eU，求出遏止电压的大小。
金属的逸出功：
根据光电效应方程知：
又因：则遏止电压
点睛：本题主要考查了光电效应。解决本题的关键掌握光电效应方程，以及掌握最大初动能与遏止电压的关系。
16．（1）；（2）2.01V；（3）
【解析】（1）根据光电效应方程：
代入数据解得：EK=3.23×10-19J，
（2）光电子动能减小到0时，反向电压即遏制电压，根据动能定理：
eU=EK，得
（3）根据据逸出功W0=hγ0，得截止频率：
17．p’=p=5.44×10－27kgm/s
【解析】①跃迁释放光子能量E=E2-E1=10.2 eV
②光子动量p= E/c=5.44×10－27kgm/s，
根据动量守恒 反冲动量与光子动量大小相等，方向相反，即p’=p=5.44×10－27kgm/s
18． BC ① E= E2- E1=0.0721MeV
【解析】（1）第一次提出了能量量子化的观念的是普朗克，选项A错误；爱因斯坦研究光电效应提出光子说，光子说属于量子理论的范畴，选项B正确；量子理论中，实物粒子具有波粒二象性，选项C正确；根据不确定原理，微观粒子在受力状况和初速度确定的前提下，不可以同时确定它此后运动状态和位置，选项D错误；故选BC.
（2）根据质能方程可知 ，解得： ；根据 ，则
（3）①衰变的方程；
②发生上述衰变时，探测器能接收到γ射线谱线有3条；波长最长γ光子对应着从2到1的跃迁，能量E= E2- E1=0.0721MeV