沪科技版（2020）选修第三册第二节 波粒二象性当堂检测题

这是一份沪科技版（2020）选修第三册第二节 波粒二象性当堂检测题，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．利用公式可以直接计算（ ）
A．电流B．电压C．能量D．电阻
2．用一种单色光照射某金属，产生光电子的最大初动能为Ek，单位时间内发射光电子数量为n，若增大该入射光的强度，则（ ）
A．Ek增加，n增加B．Ek增加，n不变
C．Ek不变，n不变D．Ek不变，n增加
3．有关红、绿、紫三束单色光，下述说法正确的是（ ）
A．红光频率最大
B．在空气中红光的波长最小
C．红光光子的能量大于绿光光子的能量
D．用同一双缝干涉装置看到的紫光相邻两条亮条纹间距最小
4．如图是研究光电效应的装置，用某一频率的光束照射金属板，有粒子逸出，则（ ）
A．逸出的粒子带正电
B．改变光束的频率，金属的逸出功随之改变
C．减小光束的光强，逸出的粒子初动能减少
D．减小光束的频率，金属板可能没有粒子逸出
5．下列说法正确的是（ ）
A．变化的磁场产生电场，变化的电场不产生磁场
B．黑体不反射电磁波，也不向外辐射电磁波
C．原子从高能态向低能态跃迁时吸收光子的能量，等于前后两个能级之差
D．波速等于波长乘以频率
6．如图所示，虚线圆的半径为R，某激光器的一端固定于圆心O点，且绕O点以角速度ω转动，转动过程中从激光器的另一端连续发出功率为P、波长为的细束激光（不计光束截面积），在虚线圆某处固定一弧形接收屏，该接收屏沿虚线圆的长度为l。已知普朗克常数为h，激光传播的速度为c，则在激光器转动一周的过程中，接收屏接收到的光子数为（ ）
A．B．C．D．
7．某同学用如图所示的装置研究光电效应现象，开始时，滑动变阻器滑片c移在最右端b点．用光子能量为的光照射到光电管上，此时电流表G有读数．向左移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于时，电流表读数为0，则以下说法正确的是（ ）
A．光电子最大初动能为
B．光电管阴极的逸出功为
C．当电流表示数为零时，断开电键，电流表示数不再为零
D．将电源的正负极调换，变阻器滑片从b移到a，电流表的示数一直增大
8．像增强器是能够把亮度很低的光学图像变为足够亮度的像的真空光电管。像增强器的简化原理如下，光照射光电阴极时，由于光电效应而产生光电子，光电子经过相同电压加速，最后到达荧光屏上，引起荧光材料发光（到达荧光屏的电子能量越大，材料发光越强），形成图像。根据以上信息和所学知识判断下列说法正确的是（ ）
A．照射光的波长越小，荧光材料发出的光越亮
B．像增强器原理与热辐射相同
C．同一种光使阴极发生光电效应后，光电子到达荧光屏时的动能相等
D．射到光电阴极的光都能使阴极金属发生光电效应
二、多选题
9．下列说法正确的是（ ）
A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量
B．比结合能越大，原子核越稳定
C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期
D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损
10．下列叙述正确的是（ ）
A．康普顿效应和光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除具有能量之外还具有动量
B．氢原子的核外电子，由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道，放出光子，电子的动能减小，电势能增加
C．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率可能等于吸收光子的频率
D．卢瑟福依据极少数粒子发生大角度偏转提出了原子的核式结构模型
11．如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（ ）
A．入射光太弱B．入射光波长太长
C．光照时间短D．电源正、负极接反
12．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹。对于这个实验结果的认识正确的是（ ）
A．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点
B．单个光子的运动没有确定的轨道
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D．只有光子具有波粒二象性，微观粒子不具有波粒二象性
三、填空题
13．如图所示，原来不带电的锌板与验电器相连，用紫外线照射锌板，验电器指针张开一个角度，说明锌板带电了。这种现象称为___________，验电器指针带________电（选填“正”或“负”）。
14．在光电效应实验中，某金属的截止频率相对应的光的波长为λ0，该金属的逸出功为________。若用波长为λ（λ<λ0）的单色光做该实验，则其最大的初动能为________。（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）
四、实验题
15．光电效应实验的装置如图所示，现用发出紫外线的弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度。
（1）锌板带的是______电荷，请解释锌板带电的原因；______
（2）将带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角会发生什么变化？______
（3）使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯或强度更大的红外线灯照射锌板，观察到的实验现象是怎样的？______
16．（1）如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．此时锌板带 ______ 电．（填“正”或“负”）．使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转．那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针 ______ （填“有”或“无”）偏转．
（2）在研究光电效应的实验装置中，如果入射光的频率确定而增加光的强度，则电流表的示数 ______ （填“一定”或“不一定”）增大；如果用绿光照射能产生光电效应，将入射光换成紫光后，光电子的最大初动能 ______ （填“一定”或“不一定”）增大．
五、解答题
17．以表格形式列举本章学习过的光具有波动性和粒子性的证据。
18．用一束红光照射在某种金属上不产生光电效应，如果用两倍强度的红光照射在该金属表面上，并经过相当长时间，能否产生光电效应？为什么？
19．为了验证电子的波动性，须将电子加速，使它的波长与晶体中作为衍射光栅的离子晶格尺度（10－10m）差不多，从而观察电子是否发生明显的衍射现象。已知某种紫光的波长是440nm，为了验证物质波假设，使电子的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：
（1）电子的动量的大小；
（2）加速电压的大小。（电子质量m＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字）
参考答案：
1．C
【详解】公式为光子能量公式，是普朗克根据黑体辐射提出的。
故选C。
2．D
【详解】根据光电效应方程
可知，初动能与光的频率有关，与光照强度无关。光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大，大于极限频率的光照射金属时，光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比。
故选D。
3．D
【详解】AB. 红光的波长最长，频率最小，故AB错误；
C．红光的频率小于绿光的频率小，所以红光光子的能量小于绿光光子的能量，故C错误；
D．根据公式
紫光的波长最短，用同一双缝干涉装置看到的紫光相邻两条亮条纹间距最小，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】A.光电效应逸出的是光电子，带负电，A错误；
B.金属的逸出功与光束的频率无关，只与金属本身有关，B错误；
C.发生光电效应时，逸出光电子的初动能与照射光的频率有关，与光强无关，C错误；
D.减小光束的频率，金属板可能没有粒子逸出，D正确；
故选D。
5．D
【详解】A．根据麦克斯韦的地磁场理论可知，变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。故A错误；
B．黑体不反射电磁波，但是向外辐射电磁波。故B错误；
C．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子的能量，等于前后两个能级之差。故C错误；
D．根据
解得
即波速等于波长乘以频率。故D正确。
故选D。
6．B
【详解】激光器转动的周期为
转一周的过程中虚线圆单位长度接收到的光能量为
接收屏接收到的光能量为
每个光子能量为
则在激光器转动一周的过程中，接收屏接收到的光子数为
联立解得
故选B。
7．C
【详解】AB．根据题意有遏止电压
则光电子的最大初动能
根据爱因斯坦光电方程
故AB错误；
C．当电流表示数为零时，断开电键，这时没有反向遏止电压，电流表示数不为零，故C项正确；
D．将电源的正负极调换，变阻器滑片从b移到a，当光电流达到饱和电流后，电流表的示数就不再变，故D项错误。
故选C。
8．A
【详解】A．照射光的波长越小，频率越大，逸出光电子的初动能越大，经相同电压加速后到达荧光屏时的能量越大，荧光材料发出的光越亮，故A正确；
B．像增强器原理是光电效应现象，与热辐射原理不相同，故B错误；
C．同一种光使阴极发生光电效应后，逸出光电子的最大初动能相等，但不一定所有光电子的初动能都相等，所以光电子最后到达荧光屏时的动能也不一定相等，故C错误；
D．只有频率大于阴极截止频率的光射到光电管阴极时才能使阴极金属发生光电效应，故D错误。
故选A。
9．AB
【详解】A．光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，也有波动性，不但具有能量，也具有动量，故A正确；
B．比结合能越大的原子核越稳定，故B正确；
C．放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，故C错误；
D．原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误。
故选AB。
10．CD
【详解】A．康普顿效应和光电效应深入地揭示了光的粒子性的一面，前者表明光子除具有能量之外还具有动量，后者表明光子具有能量，A错误；
B．氢原子的核外电子，由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道，释放一定频率的光子，电子的轨道半径变小，库仑力做正功，电子的动能增大，电势能减小，B错误；
C．处于基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态，再向低能级跃迁时辐射光子的频率应小于或等于吸收光子的频率，C正确；
D．粒子散射实验中极少数粒子发生大角度偏转是卢瑟福提出原子核式结构模型的主要依据，D正确。
故选CD。
11．BD
【详解】AC．入射光太弱或光照时间短，只要入射光频率大于光电管对应的极限频率即可发生光电效应，有光电子逸出，故AC错误；
B．若入射光波长太长，入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，故B正确；
D．电路中电源反接，对光电管加了反向电压，若使该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，故D正确。
故选BD。
12．BC
【详解】单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域．光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性．不论光子还是微观粒子，都具有波粒二象性。故BC正确，AD错误。
故选BC。
13． 光电效应 正
【详解】[1]光照射金属板有电子逸出的现象称为光电效应现象，因为有电子逸出，所以锌板带正电。
[2]验电器与锌板通过导线相连，所以也带正电。
14． hc
【详解】[1][2]由光电效应方程知，光电子的最大初动能
Ek＝hν－W0
其中金属的逸出功
W0＝hνc
又由
c＝λν
知
W0＝
用波长为λ的单色光照射时，其
Ek＝－＝hc
15． 正 用紫外线照射锌板，锌板发生光电效应，有光电子射出，锌板失去电子带正电 验电器指针偏角将减小 见解析
【详解】（1）[1][2]用紫外线照射锌板，锌板发生光电效应，有光电子射出，锌板失去电子带正电。
（2）[3]用带负电的金属小球与锌板接触，因中和导致锌板所带的正电变小，所以验电器指针偏角将减小。
（3）[4]改用强度更大的弧光灯照射锌板，入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，所以锌板所带的正电变多，验电器的指针偏角将增大；发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，红外线照射不一定发生光电效应，所以指针不一定偏转。
16． 正 无 一定 一定
【详解】(1)用紫外线灯照射锌板，发生光电效应，发出光电子，锌板和验电器带正电，使静电计指针回到零，再用相同光照强度的钠灯发出的黄光照射锌版，静电计指针无偏转，说明了黄色光不能使锌板发生光电效应，当改用强度更大的红外线灯照射锌板，红光的频率比黄光低，红光也不能使锌板产生光电效应，故静电计的指针无偏转。
(2)某金属在光的照射下，发生了光电效应，增大光的强度，单位时间内发出的光电子数目增加，那么电流表的示数一定增大．根据光电效应方程Ekm=hγ-W0，知最大初动能与入射光的频率有关．当改用紫光照射，由于紫光的频率大于绿光的频率，则光电子的最大初动能一定增大．
【点睛】解决本题的关键知道光电效应的实质，即发生光电效应时有光电子从金属表面逸出，金属板在失去电子后带正电．
17．见解析
【详解】
18．见解析
【详解】当入射光的频率大于金属的极限频率，会发生光电效应，红光不能发生光电效应，说明红光的频率小于金属的极限频率，即使用两倍强度的红光照射在该金属表面时，增加了红光的强度，经过相当长的时间，仍不会产生光电效应现象。
19．（1）1.5×10－23kg·m/s；（2）8×102V
【详解】（1）由可得紫光的动量
（2）电子在电场中加速，有
解得
证据
波动性
单缝衍射、双缝干涉
粒子性
光电效应现象、康普顿效应