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【单元测试全程方略人教】2013年高中物理选修3-5：第十七章波粒二象性单元质量评估（含详解）

上传时间: 2014-08-23

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此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。

单元质量评估（二）

第十七章

(90分钟　100分)

一、选择题(本大题共 10小题，每小题 4分，共40分。每小题至少一个选项符合题意)

1.根据物质波理论，以下说法中正确的是( )

A.微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性

B.宏观物体和微观粒子都具有波动性

C.宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长

D.速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显

2.关于光电效应有如下几种陈述，其中正确的是( )

A.金属的逸出功与入射光的频率成正比

B.光电流强度与入射光强度无关

C.用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的初动能要大

D.对任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应

3.从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明( )

A.光具有波动性

B.光具有波粒二象性

C.微观粒子也具有波动性

D.微观粒子也是一种电磁波

4.在光电效应实验中，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用的方法是( )

A.增加光照时间

B.增大入射光的波长

C.增大入射光的强度

D.增大入射光的频率[来源:]

5.由爱因斯坦光电效应方程可以画出光电子的最大初动能和入射光的频率的关系，如图所示，以下说法错误的是( )

A.ν0表示极限频率

B.P的绝对值等于逸出功

C.直线的斜率表示普朗克常量h的大小

D.图线表明最大初动能与入射光频率成正比

6.要观察纳米级以下的微小结构，需要利用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。有关电子显微镜的下列说法正确的是( )

A.它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射

B.它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此不容易发生明显衍射

C.它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此更容易发生明显衍射

D.它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此更容易发生明显衍射

7.对光的认识，以下说法正确的是( )

A.个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性

B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的

C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不具有波动性了

D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显；在另外某种场合下，光的粒子性表现明显

8.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是( )

A. B.

C. D.

10.在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( )

A.使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样

B.单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样

C.光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏

D.单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性

二、实验题(本大题共2小题，共20分)

11.(10分)已知金属铯的逸出功为1.9 eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为1.0 eV，入射光的波长应为______m。21·cn·jy·com

12.(10分)实验室用功率P=1 500 W的紫外灯演示光电效应。紫外线波长λ=

2 537,阴极离光源距离d=0.5 m,原子半径取r=0.5×10-10 m,则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为______。(1 =10-10 m)

三、计算题(本大题共4小题，共40分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)

13.(10分)已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30 eV和10 eV，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少？21cnjy.com

14.(10分)照相底片上的感光物质中的AgBr分子在光照射下能分解，经冲洗后就被记录下来(这种现象称为“光化效应”，与光电效应类似，只有入射光光子的能量大于某一数值，才能发生)。已知分解一个AgBr分子所需的最小能量约为 1.0×10-19 J，试探究分析这种照相底片感光的截止波长(即它能记录的光的最大波长值)。2·1·c·n·j·y

15.(10分)分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？21·世纪*教育网

16.(10分)原子大小的数量级为10-10 m，电子在原子中运动位置的不确定量至少为原子大小的十分之一，即Δx=10-11 m，试求电子速率的不确定量。www-2-1-cnjy-com

答案解析

1.【解析】选B、D。一切运动的物体都有一种物质波与之对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A选项错误，B选项正确。宏观物体的物质波波长很短，人们不易观察到它的波动性，所以C选项错误；速度相同的质子与电子相比，电子质量小，物质波波长更长，所以电子波动性更明显，所以D选项正确。21教育网

2.【解析】选D。对于一种确定的金属，其逸出功是固定的，与入射光频率无关，A错；发生光电效应时，光电流强度随入射光强度的增大而增大，B错；同一次光电效应实验中，由于光电子逸出的路程不同，初动能也是不同的，因而是不可比的，C错；由光电效应的规律知D正确。2-1-c-n-j-y

3.【解析】选C。电子能产生干涉现象，表明电子具有波动性。干涉现象是波的特征，电子是微观粒子，它能产生干涉现象，表明电子等微观粒子具有波动性。但此实验不能说明电子等微观粒子的波就是电磁波。　　21*cnjy*com

4.【解析】选D。光电子的最大初动能与光照时间的长短和入射光的强度无关，A、C均错；由爱因斯坦光电效应方程可知，D正确，B错误。【来源：21cnj*y.co*m】

5.【解析】选D。该图线表示最大初动能与入射光频率成一次函数关系，而非正比，D错误；A、B、C均正确。[来源:]【出处：21教育名师】

7.【解析】选A、B、D。个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性，光与物质相互作用时表现出粒子性，传播过程中表现出波动性，无论是光的波动性还是粒子性都是光的属性，波动性和粒子性是一个有机的统一体，相互间并非独立存在，故选项A、B、D正确。光的波粒二象性在任何情况下都是存在的，只不过在不同的情况下，表现情况存在差别而已。21教育名师原创作品

8.【解析】选A。黑体辐射的强度随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，所以选项A正确。21*cnjy*com

9.【解析】选A。设在介质中单位时间内通过与激光束垂直的截面上单位面积的光子数为N，根据能量守恒得P(1-10%)=N··π()2，解得N=。故A选项正确。

10.【解析】选A、D。个别光子的行为表现出粒子性。单个光子的运动是随机的，无规律的。大量光子的行为表现出波动性，大量光子的运动符合统计规律，通过单缝产生衍射图样，故A、D正确，B错误；光子通过单缝的运动路线是有规律的，故C错。【来源：21·世纪·教育·网】

11.【解析】由爱因斯坦光电效应方程可得：

hν=W0+

所以hν=1.9 eV+1.0 eV=2.9 eV

=2.9×1.6×10-19 J

所以λ= =4.3×10-7 (m)。

答案：4.3×10-7

12.【解题指南】解答本题可按以下三步进行：

(1)求时间t内紫外灯放出的光能。

(2)求单位时间内每个原子接收的光能。

(3)求每秒钟阴极表面每个原子接收的光子数。

【解析】以紫外灯为圆心，作半径为d的球面，紫外灯在时间t内放出的光能量为E=Pt

则每个原子每秒钟接收到的光能量为

E′= =3.75×10-18 J

因此每个原子每秒钟接收到的光子数为

n= =≈5个。

答案：5个

13.【解析】若此种金属的逸出功为W0，极限波长为λ0

由爱因斯坦光电效应方程得：

－W0＝Ek2， (4分)

＝W0 (4分)

可得λ0＝1.24×10-7 m。 (2分)

答案：1.24×10-7 m

【总结提升】光电效应的三点注意

(1)光电效应实验规律可理解记忆：“放不放(光电子)，看光限(入射光最低频率)；放多少(光电子)，看光强；(光电子的)最大初动能(大小)，看(入射光的)频率；要放瞬时放”。

(2)要求掌握爱因斯坦光电效应方程。作为能量守恒的一种表达式可以定性理解方程的意义：hν=W0+mv2，即入射光子的能量一部分相当于转换在金属的逸出功上，剩余部分转化为光电子的动能。对某种金属来说W0为定值，因而光子频率ν决定了能否发生光电效应及光电子的初动能大小。每个光子的一份能量hν与一个光电子的动能mv2对应。

(3)要特别注意两种错误认识

警示一：有的同学认为频率高，光子能量大，光就强，产生的光电流也强。

警示二：有的同学认为光电子的动能大，电子跑得快，光电流就强。

思维突破：我们所研究的光电流是所有光电子都参与了导电，而由爱因斯坦光电效应方程可知光电子和光子一对一产生，有一个光电子就对应着一个光子，光电流关键取决于单位时间来了多少个光子，即光强。而光电子的最大初动能与频率有关。

14.【解析】ε=hν, (4分)

而c=νλ， (4分)

故λ= m

=2.0×10-6 m。 (2分)

答案：2.0×10-6 m

15.【解析】设此金属的逸出功为W，根据光电效应方程得：

当用波长为λ的光照射时：

Ek1= -W ①(3分)

当用波长为λ的光照射时：

Ek2= -W ②(3分)

又因为： ③(2分)

联立①②③得：W= (2分)

答案：

16.【解析】根据ΔxΔp≥，得电子速率的不确定量为 (4分)

Δv≥=m/s (4分)

=5.8×106 m/s。 (2分)

答案：5.8×106 m/s

【总结提升】不确定关系的微观本质

不确定关系是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。

不确定关系式表明：

(1)微观粒子的坐标测得愈准确(Δx→0)，动量就愈不准确(Δpx→∞)；微观粒子的动量测得愈准确(Δpx→0)，坐标就愈不准确(Δx→∞) 。但这里要注意，不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准，也不是说微观粒子的动量测不准，更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准，而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。www.21-cn-jy.com

(2)为什么微观粒子的坐标和动量不能同时测准？这是因为微观粒子的坐标和动量本来就不同时具有确定量。这本质上是微观粒子具有波粒二象性的必然反映。由以上讨论可知，不确定关系是自然界的一条客观规律，不是测量技术和主观能力的问题。

(3)不确定关系提供了一个判据：当不确定关系施加的限制可以忽略时，则可以用经典理论来研究粒子的运动。当不确定关系施加的限制不可以忽略时，那只能用量子力学理论来处理问题。

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