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第5章波与粒子章末检测（鲁科版选修3-5）

上传时间: 2014-08-16

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章末检测

(时间：90分钟满分：100分)

一、选择题(本题共12小题，每小题6分，共72分)

1．有关经典物理学中的粒子，下列说法正确的是 (　　)．

A．有一定的大小，但没有一定的质量

B．有一定的质量，但没有一定的大小

C．既有一定的大小，又有一定的质量

D．有的粒子还有一定量的电荷

解析　根据经典物理学关于粒子的理论定义得C、D正确．

答案　CD

2．用单色光做双缝干涉实验，P处为亮纹，Q处为暗纹，现在调整光源和双缝，使光子一个一个通过双缝，则通过的某一光子 (　　)．

A．一定到达P处 B．不能到达Q处

C．可能到达Q处 D．都不正确

解析　单个光子的运动路径是不可预测的，只知道落在P处的概率大，落在

Q处的概率小，因此，一个光子从狭缝通过后可能落在P处，也可能落在Q

处．

答案　C

3．已知使某金属产生光电效应的极限频率为νc，则 (　　)．

A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子

B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为

hνc

C．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大

D．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也

增大一倍

解析　当用频率为2νc的单色光照射该金属时，由于2νc大于该金属的极限频

率，所以一定能发生光电效应，产生光电子，选项A正确；根据爱因斯坦光

电效应方程mev2＝hν－W0，当入射光的频率为2νc时，发射的光电子的最大

初动能为2hνc－hνc＝hνc，选项B正确；当入射光的频率由2νc增大一倍变为

4νc时，发射的光电子的最大初动能为4hνc－hνc＝3hνc，显然不是随着增大一

倍，选项D错误；逸出功是金属本身对金属内电子的一种束缚本领的体现，

与入射光的频率无关，选项C错误．

答案　AB

4．现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是 (　　)．

A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的

光电子就越多

B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的

C．质量为10－3kg、速度为10－2m/s的小球，其德布罗意波长约10－28m，不

过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹

D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体

中原子间距大致相同

解析　光电效应体现光的粒子性，A错；肥皂泡看起来是彩色的，这是薄膜

干涉现象，体现光的波动性，B正确；由于小球的德布罗意波长太小，很难

观察到其波动性，C错；人们利用热中子的衍射现象研究晶体结构，所以体

现的就是波动性，D正确．

答案　BD

5．下列物理现象的发现从科学研究的方法来说，属于科学假说的是 (　　)．

A．安培揭示磁现象电本质

B．爱因斯坦由光电效应的实验规律提出光子说

C．探究加速度与质量和外力的关系

D．建立质点模型

解析　探究加速度与质量和外力关系用的是控制变量法；建立质点模型是理

想化方法；安培提出分子电流假说揭示了磁现象电本质，爱因斯坦提出光子

说成功解释光电效应用的是科学假说．

答案　AB

6．用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面，均能产生光电效应，那么 (　　)．

A．两束光的光子能量相同

B．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同

C．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同

D．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同

解析　由E＝hν和Ek＝hν－W知两束光的光子能量相同，照射金属得到的光

电子最大初动能相同，故A、C对，D错；由于两束光强度不同，逸出光电

子个数不同，故B错．

答案　AC

7．所谓黑体是指能全部吸收入射的电磁波的物体．显然，自然界不存在真正的黑体，但许多物体在某些波段上可近似地看成黑体．如图1所示，用不透明的材料制成的带小孔的空腔，可近似地看作黑体．这是利用了 (　　)．

A．控制变量法 B．比值法

C．类比法 D．理想化方法

解析　黑体实际上是一种物理模型，把实际物体近似看作黑体，用到的自然

是理想化方法，D对．

答案　D

8．下列对光电效应的解释正确的是 (　　)．

A．金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够

大时，就能逸出金属

B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力而逸出时所

需做的最小功，便不能发生光电效应

C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动

能就越大

D．由于不同金属的逸出功是不同的，因此使不同金属产生光电效应的入射

光的最低频率也不同

解析　按照爱因斯坦光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光强无关，

入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大．但要

使电子离开金属，需使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于

照射光的光子能量，但电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，因此只

要光的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应．从金属中逸出

时，只有在从金属表面向外逸出的电子克服原子核的引力所做的功才最小，

这个功称为逸出功，不同金属逸出功不同．故以上选项正确的有B、D.

答案　BD

9．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是

(　　)．

A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置

B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道

C．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的

D．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置

解析　微观粒子的波动性是一种概率波，对应微观粒子的运动，牛顿运动定

律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子

中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现

的概率比较大的位置，综上所述C、D正确．

答案　CD

10．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图2所示，由实验图象可求出 (　　)．

A．该金属的极限频率和极限波长

B．普朗克常量

C．该金属的逸出功

D．单位时间内逸出的光电子数

解析　金属中电子吸收光子的能量为hν，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek

＝hν－W0.任何一种金属的逸出功W0一定，说明Ek随ν的变化而变化，且是

线性关系，所以直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距OA表示Ek

＝0时频率ν0，即金属的极限频率．根据hν0－W0＝0，求得逸出功W0＝hν0，

也可求出极限波长λ0＝＝.由图象不能知道单位时间内逸出的光子数，

A、B、C对，D错．

答案　ABC

11．2006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的黑体谱相关的说法中正确的是 (　　)．

A．微波是指波长在10－3 m到10 m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

解析　微波是指波长在10－3 m到10 m之间的电磁波，可以在真空中传播；

声波是机械波，只能在介质中传播，选项A正确、B错误．黑体的热辐射实

际上是通过电磁波的`形式向外辐射电磁能量，选项C正确．普朗克在研究

黑体的热辐射问题时提出了能量子假说：辐射黑体分子、原子的振动可看做

谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能，但是这些谐振子只能处于某些

分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不像经典物理学所允许的可具

有任意值，选项D正确．

答案　ACD

12．在自然生态系统中，蛇与老鼠等生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用．蛇是老鼠的天敌，它通过接收热辐射来发现老鼠的存在．假设老鼠的体温约为37 ℃，它发出的最强的热辐射的波长为λmax，根据热辐射理论，λmax与辐射源的绝对温度T的关系近似为λmaxT＝2.90×

10－3 m·K.则老鼠发出的最强的热辐射的波长为 (　　)．

A．7.8×10－5 m B．9.4×10－6 m

C．1.16×10－4 m D．9.7×10－8 m

解析　体温为37 ℃时，热力学温度T＝310 K，根据λmaxT＝2.90×10－3 m·K，

得λmax＝ m＝9.4×10－6 m.

答案　B

二、非选择题(本题共4小题，共28分)

13．(4分)1924年，法国物理学家德布罗意提出，任何一个运动着的物体都有一种波与它对应.1927年，两位美国物理学家在实验中得到了电子束通过铝箔时的衍射图案，如图3所示．图中，“亮圆”表示电子落在其上的________大，“暗圆”表示电子落在其上的________小．

答案　概率　概率

14．(6分)已知运动的微小灰尘质量为m＝10－10 kg，假设我们能够测定它的位置准确到10－6 m，则它的速度的不准确量为________m/s.

解析　由不确定性关系ΔpΔx≥，得Δv≥，代入数据得Δv≥

5×10－19 m/s.

答案　5×10－19 m/s

15．(6分)X射线管中阳极与阴极间所加电压为3×104 V，电子加速后撞击X射线管阴极产生X射线，则X射线的最短波长为________．(电子电荷量e＝1.6×10－19 C，电子初速度为零)

解析　X射线光子最大能量hν＝eU，即h＝eU，λ＝＝4.1×10－11 m.

答案　4.1×10－11 m

16．(12分)质量为10 g的子弹与电子的速率相同均为500 m/s，测量准确度为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？电子质量m＝9.1×10－31 kg.

解析　测量准确度也就是速度的不确定性，故子弹、电子的速度不确定量为

Δv＝0.05 m/s，子弹动量的不确定量为Δp1＝5×10－4 kg·m/s，电子动量的

不确定量为Δp2＝4.6×10－32 kg·m/s，由Δx≥，子弹位置的最小不确

定量Δx1＝ m＝1.06×10－31 m，电子位置的最小不确定量

Δx2＝ m＝1.15×10－3 m.

答案　1.06×10－31 m　1.15×10－3 m

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