2016高中物理第17章波粒二象性限时测试题新人教版选修3-5

【成才之路】2016高中物理第17章波粒二象性限时测试题新人教版选修3-5本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()答案：A解析：由黑体实验规律知温度越高，辐射越强，且最大强度向波长小的方向移动，A对，B、C、D错。2．(河北承德一中2014～2015学年高二下学期检测)下列各种说法中错误的有()A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的照射时间太短C．在光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大D．任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波答案：B解析：普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故A正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率小于极限频率，故B错误；光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大，故C正确；任何一个运动物体，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波，故D正确。3．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时()A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带负电D．锌板带负电，指针带正电答案：B解析：发生光电效应时有电子从锌板上跑出来，使锌板及验电器的指针都带正电，B正确。4．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U)，该粒子的德布罗意波长为()A.h2mqUB．h2mqUC.h2mqU2mqUD．hmqU答案：C解析：设加速后的速度为v，由动能定理得：qU＝12mv2所以v＝2qUm由德布罗意波长公式：λ＝hp＝hm2qUm＝h2mqU2mqU5．(宁波效实中学2013～2014学年高二下学期期末)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A．2.3×10－18WB．3.8×10－19WC．7.0×10－10WD．1.2×10－18W答案：A解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到最小功率为P＝6hcλt＝6×6.63×10－34×3×108530×10－91W＝2.3×10－18W。6.(北京东城区2013～2014学年高二下学期期末)实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示。下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是()金属钨钙钠截止频率ν0/Hz10.957.735.53逸出功W/eV4.543.202.29A.如用金属钨做实验得到的Ekm－ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大B．如用金属钠做实验得到的Ekm－ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大C．如用金属钠做实验得到的Ekm－ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，－Ek2)，则Ek2Ek1D．如用金属钨做实验，当入射光的频率νν1时，可能会有光电子逸出答案：C解析：由光电效应方程Ekm＝hν－W可知Ekm－ν图线是直线，且斜率相同，A、B错，由表中所列的截止频率和逸出功数据可知C正确，D错误。7．(诸城一中2014～2015学年高二下学期期中)2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是()A．微波是指波长在10－3m到10m之间的电磁波B．微波和声波一样都只能在介质中传播C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说答案：ACD解析：微波是电磁波，其波长范围为10－3m到10m之间，微波能在真空中传播，故A对，B错；普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，故C、D正确。8.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。则这两种光()A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大答案：BC解析：由题图知，EkmaEkmb，故选项A错误；对同一光电管，由光电效应方程Ekm＝hν－W，知νaνb，由sinC＝1n知，CaCb，故选项B正确；由Δx＝Ldλ及λ＝cν知，频率越小波长越长，间距越大，即ΔxaΔxb，故选项C正确；因νaνb，所以通过三棱镜时，b的偏折程度大，故选项D错误。9.如图所示，一束复合光束c，从玻璃射向空气，经折射后形成光a、b两束光线，则下列说法正确的是()A．a光光子的能量比b光光子的能量小B．从玻璃射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角C．若a光能发生光电效应，b光也一定能发生光电效应D．经同一双缝干涉装置得到干涉条纹，a光干涉条纹间距小答案：AC解析：由光的折射定律知a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率所以A对B错误，C正确；a光的波长大于b光的波长，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，D错。10．(北京市昌平区2013～2014学年高二下学期期末)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图。用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)()A．U＝hνe－WeB．U＝2hνe－WeC．U＝3hνe－WeD．U＝2hν－W答案：BC解析：本题考查光电效应方程。解题的关键是要明确，电子可能要吸收多个光子。由光电效应方程可知EK＝n·hν－W而eU＝EK，所以U＝nhνe－We(n＝2、3、4…)，故B、C选项正确。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)11．(5分)二氧化碳能很好吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.43×10－3～1.6×10－3m，相应的光子能量的范围是________，“温室效应”使大气全年的平均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的________。(已知普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字)答案：1.2×10－22～1.4×10－22J无规则运动(或热运动)更剧烈或无规则运动(或热运动)的平均动能增大解析：由c＝λν，得ν＝cλ，代入数据得频率范围为1.88×1011～2.1×1011Hz，又由ε＝hν得能量范围为1.2×10－22～1.4×10－22J。由分子动理论可知，温度升高，物体分子无规则运动更剧烈，因此分子平均动能增大。12．(6分)(襄州一中、枣阳一中、宜城一中、曾都一中2013～2014学年高二下学期期中联考)如图所示是使用光电管的原理图，当频率为ν的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过。(1)当变阻器的滑动端P向________滑动时(填“左”或”右”)，通过电流表的电流将会增大。(2)当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能为________(已知电子电荷量为e)。(3)如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将________(填“增加”、“减小”或“不变”)。答案：左eU不变解析：(1)当变阻器的滑动端P向左移动，反向电压减小，光电子到达右端的速度变大，则通过电流表的电流变大；(2)当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，根据动能定理得，eU＝12mv2m，则光电子的最大初动能为eU；(3)根据光电效应方程知，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．(7分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道，如图所示是一个航标灯自动控制电路的示意图。电路中的光电管阴极K涂有可发生光电效应的金属。下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在400～770nm(1nm＝10－9m)。各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：金属铯钠锌银铂极限频率(Hz)4.545×10146.000×10148.065×10141.153×10151.529×1015极限波长(μm)0.66000.50000.37200.26000.1962根据上图和所给出的数据，你认为：(1)光电管阴极K上应涂有金属________；(2)控制电路中的开关S应和________(填“a”和“b”)接触；(3)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故。如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，这时电路中开关S应和________接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生。答案：(1)铯(2)b(3)a解析：(1)依题意知，可见光的波长范围为400×10－9～770×10－9m。而金属铯的波长为λ＝0.6600×10－6m＝660×10－9m，因此，光电管阴极K上应涂金属铯。(2)深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与b接触，船舶依靠航标灯指引航道，所以控制电路中的开关S应和b接触。(3)若将上述控制电路中的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正常工作的，此时衔铁与a接触，所以电路中的开关S应和a接触。三、论述·计算题(共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(9分)2012年8月10日美国名将梅里特在伦敦奥运会110m栏比赛中，以12秒92的成绩获得冠军。设梅里特质量约为74kg，计算他在110m栏跑中的德布罗意波长，并说明其波动性是否明显。答案：1.05×10－36m，波动性不明显。解析：梅里特110米栏跑时对应德布罗意波波长为λ＝hp＝hmv＝6.63×10－3474×11012.92m≈1.05×10－36m。可见此波长极短，其波动性很难表现出来。15．(10分)如图所示表示黑体辐射强度随波长的变化图线。根据热辐射理论，辐射强度的极大值所对应的波长λm与热力学温度之间存在如下关系：λmT＝2.90×10－3m·K。求：(1)T＝15000K所对应的波长；(2)用T＝15000K所对应波长的光照射逸出功为W0＝4.54eV的金属钨，能否发生光电效应？若能，逸出光电子的最大初动能是多少？答案：(1)1.93×10－7m(2)能1.90eV解析：(1)由公式λmT＝2.90×10－3m·K得λm＝2.90×10－3T＝2.90×10－315000m≈1.93×10－7m