2022-2023学年粤教版选择性必修第三册 第四章　波粒二象性 达标检测卷

第四章达标检测卷

(考试时间：60分钟　满分：100分)

一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．)

1．关于电子的运动规律，以下说法正确的是(　　)

A．电子如果表现粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律

B．电子如果表现粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律

C．电子如果表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律

D．电子如果表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律

【答案】C

【解析】由于运动对应的物质波是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，也不遵循牛顿运动定律，A、B错误；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，可确定电子在某点附近出现的概率，且概率遵循波动规律，C正确，D错误．

2．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10-18 J，已知可见光的平均波长为0.6 μm，普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，恰能引起人眼的感觉时，进入人眼的光子数至少为(　　)

A．1个   B．3个

C．30个   D．300个

【答案】B

【解析】每个光子的能量为E0＝h，能引起人的眼睛视觉效应的最小能量E为10-18 J，由E＝nE0得能引起人眼的感觉时，进入人眼的光子数至少为n＝＝＝个≈3个．故选B．

3．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则(　　)

A．E＝，p＝0   B．E＝，p＝

C．E＝，p＝0   D．E＝，p＝

【答案】D

【解析】根据E＝hν，且λ＝，c＝λν可得X射线每个光子的能量为E＝，每个光子的动量为p＝，故选D．

4．根据不确定性关系，下列说法错误的是(　　)

A．如果动量的不确定范围越小，则与它对应的位置坐标的不确定范围就越大

B．如果位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大

C．动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数

D．动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一确定的关系

【答案】D

【解析】根据公式ΔxΔp≥，故如果动量的不确定范围越小，则与之对应的位置坐标的不确定范围就越大，故A正确；根据公式ΔxΔp≥，故如果位置坐标的不确定范围越小，动量的不确定范围就越大，故B正确；由于公式ΔxΔp≥中不是等号，故动量的不确定范围和与之对应的位置坐标的不确定范围不成反比关系，故C正确；由于公式ΔxΔp≥中不是等号，故动量的不确定范围和与之对应的位置坐标的不确定范围，没有唯一确定的关系，故D错误．

5．被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)在贵州省平塘县落成启用，开始接收来自宇宙深处的电磁波．中国天眼的建成，使得深空通信能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义．如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106 W)的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米．那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(取光速c＝3×108 m/s，普朗克常量h＝6.6×10-34 J·s)(　　)

A．1023   B．1027

C．1031   D．1035

【答案】C

【解析】设单位时间t0，发射机每秒钟发射的光子数量为n，则光子的总能量为nt0h，每秒钟的发射能量为Pt0，所以nt0h＝Pt0，代入数据，最终可得n的数量级约为1031，故C正确．

6．如图所示，某种频率的光照射金属钡使一些电子从钡表面发射出来．为了测量这些电子的最大初动能，在钡表面上方放置一带电金属板，调节金属板电势，使所有电子均不能到达金属板(金属板电势低于钡表面的电势)．若钡表面相对于金属板的最小电势差为3.02 V，已知金属钡的逸出功为2.50 eV，普朗克常量为6.63×10-34 J·s，可见光的波长范围为400 nm～700 nm，则(　　)

A．电子的最大初动能为2.50 eV

B．照射光的频率约为1.33×1015 Hz

C．所有电子返回钡表面时的动能都为3.02 eV

D．可见光照射金属钡一定不会发生光电效应

【答案】B

【解析】对逸出的电子，由动能定理可得eUc＝Ek，故电子的最大初动能为Ek＝3.02 eV，故A错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，可得照射光的频率为ν＝≈1.33×1015 Hz，故B正确；由于电子逸出时动能有大有小，故返回钡表面的速度不一定相同，动能也不一定相同，最大动能为3.02 eV，故C错误；钡的截止频率为ν0＝＝6.03×1014 Hz，由题中数据，可见光频率的最大值为νm＝≈7.5×1014 Hz>ν0，故有部分可见光可以使钡发生光电效应，故D错误．

7．光通过单缝，发生衍射现象，用位置和动量的不确定关系的观点加以解释，下列说法错误的是(　　)

A．单缝越宽，中央亮纹越窄，位置的不确定量大，动量的不确定量小

B．当光能发生衍射现象时，动量不确定量就不能忽略

C．单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为位置不确定量越小，动量不确定量越大

D．光能发生衍射时，位置的不确定量可忽略，动量的不确定量也可忽略

【答案】D

【解析】由不确定关系可知，A、B、C正确，D错误．

8．用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以(　　)

A．改用红光照射   B．改用紫光照射

C．改用蓝光照射   D．增加绿光照射时间

【答案】BC

【解析】光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．

9．如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应．图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率ν变化的函数关系图像．对于这两个光电管，下列判断正确的是(　　)

A．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压Uc不同

B．光电子的最大初动能不同

C．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同

D．两个光电管的Uc－ν图线的斜率可能不同

【答案】ABC

【解析】根据光电效应方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek得出，相同频率，不同逸出功，则遏止电压也不同，A正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，B正确；虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流可能相同，C正确；因为Uc＝－知图线的斜率为，即只与h和e有关，为常数，一定相同，D错误．

10．用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针也发生偏转，a光与b光波长分别为λ和2λ，它们产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，下列说法正确的有(　　)

A．该种金属的逸出功为

B．该种金属的逸出功为

C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应

D．波长超过3λ的光都不能使该金属发生光电效应

【答案】AD

【解析】由hν＝W0＋Ek知h＝W0＋mv，h＝W0＋mv，又v1＝2v2，得W0＝，A正确，B错误．光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应，C错误，D正确．

二、非选择题(本题共4小题，共40分)

11．(6分)如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．

(1)现用一带正电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将__________(填“增大”“减小”或“不变”)．

(2)使静电计指针回到零，用黄光照射锌板，静电计指针发生偏转，那么，若改用强度更大的黄光照射锌板，可观察到静电计指针偏转角将__________(填“增大”“减小”或“不变”)．

【答案】(1)增大　(2) 增大

【解析】(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应，有光电子飞出，锌板带正电，将一带正电的金属小球与锌板接触，锌板所带正电量增大，则静电计指针偏角将增大．

(2)改用强度更大黄光照射锌板，从锌板上发出的光电子数增多，锌板所带正电量增大，则静电计指针偏角将增大．

12．(8分)用图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示．

(1)当变阻器的滑片P向__________(填“左”或“右”)滑动时，通过电流表的电流将会减小．

(2)光电子的最大初动能为__________J，金属的逸出功为____________J．

(3)如果不改变入射光的频率，而减小入射光的强度，则光电子的最大初动能__________ (填“增加”“减小”或“不变”)．

【答案】(1)右　(2)3.2×10-19　4.8×10-19　(3) 不变

【解析】(1)由题图可知光电管两端所加的电压为反向电压，当变阻器的滑动端P向右移动时，反向电压增大，则通过电流表的电流减小．

(2)由图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是－2 V时，电流表示数为0，遏止电压为－2 V，则光电子的最大初动能为Ekm＝eUc＝2 eV＝3.2×10-19 J，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，又ε＝hν，则W0＝3 eV＝4.8×10-19 J．

(3)根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，知入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变．

13．(12分)纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10 W氩激光器，假定所发出的可见光的波长都是560 nm，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”视网膜的时间是2×10-4 s．试求：

(1)求每次“点焊”需要的能量；

(2)激光器消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c＝3×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，计算激光器每秒内发出的光子数．

解：(1)根据E＝Pt，

所以E＝Pt＝10×2×10-4 J＝2×10-3 J．

(2)一个波长为λ的光子能量为E0＝，

设激光器每秒内发出的光子数为n，

则n＝，式中k＝5%，t0＝1 s，

联立上式解得n＝＝1.4×1018个．

14．(14分)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．结合图像，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)该阴极材料的截止波长．

解：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数

n＝＝ 个＝4.0×1012 个．

光电子的最大初动能为

Ekm＝eUc＝1.6×10-19 C×0.6 V＝9.6×10-20 J．

(2)设该阴极材料的截止波长为λc，根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝h－h，

代入数据解得λc≈0.66 μm．