2020-2021学年高二物理粤教版选修3-5：章末检测二-Word版含解析.docx

章末检测
(时间：90分钟　满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题5分，共35分)
1．用单色光做双缝干涉试验，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．肯定到达P处 B．不能到达Q处
C．可能到达Q处 D．都不正确
答案　C
解析　单个光子的运动路径是不行猜测的，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．
2．(2021·保定高二检测)爱因斯坦由光电效应的试验规律，猜想光具有粒子性，从而提出光子说，从科学争辩的方法来说，这属于 (　　)
A．等效替代 B．把握变量
C．科学假说 D．数学归纳
答案　C
解析　为了解释光电效应的试验规律，由于当时没有现成的理论，爱因斯坦就提出了“光子说”来解释光电效应的规律，并取得成功．从科学争辩的方法来说，这属于科学假说．C正确，A、B、D错误．
3．(2021·石河子高二检测)关于光的本性，下列说法中不正确的是 (　　)
A．光电效应反映光的粒子性
B．光子的能量由光的强度所打算
C．光子的能量与光的频率成正比
D．光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份光叫做一个光子
答案　B
解析　光电效应反映了光的粒子性，A对；光子的能量由光的频率打算，B错误；光子的能量ε＝hν，h是普朗克常量，故光子的能量与光的频率成正比，C对；依据光子说的内容可知，D对．
4．下列说法中正确的是 (　　)．
A．光电效应说明光具有波动性，光的干涉现象说明光具有粒子性
B．光电效应说明光具有波动性，光的干涉现象说明光具有波动性
C．光电效应说明光具有粒子性，光的干涉现象说明光具有波动性
D．光电效应说明光具有粒子性，光的干涉现象说明光具有粒子性
答案　C
解析　光具有波粒二象性，其中证明光的波动性的典型论据是光的干涉和衍射；证明光的粒子性的典型试验是光电效应，C正确．
5．关于物质波，下列说法正确的是 (　　)
A．速度相等的电子和质子，电子的波长长
B．动能相等的电子和质子，电子的波长短
C．动量相等的电子和中子，中子的波长短
D．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍
答案　A
解析　由λ＝可知，动量大的波长短．电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长．电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式：p＝ 可知，电子的动量小，波长长．动量相等的电子和中子，其波长应相等．假如甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的三倍，甲的动量也是乙的三倍，则甲的波长应是乙的.
图1
6．在做光电效应的试验时，某金属被光照射发生了光电效应，试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1所示，由试验图象不能求出 (　　)
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
答案　D
解析　金属中电子吸取光子的能量为hν，依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肯定，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．依据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．
7．争辩光电效应规律的试验装置如图2所示，用频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K射出后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出．当电流计示数恰好为零时，电压表的示数称为遏止电压U0.下列表示光电效应试验规律的图象中，不正确的是 (　　)

图2

答案　B
解析　当入射光频率为ν时，光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，要使光电流为零，则eU0＝Ek，即eU0＝hν－W0，由此可知B错误；在发生光电效应时间电流强度与光强成正比，A正确；当光强和频率肯定时，反向电压越大，到达阳极A的光电子数越少，光电流越小，C正确；光电效应的发生是瞬时的，因此在10－9 s时间后达到恒定值，D正确．
二、双项选择题(本题共4小题，每题7分，共28分)
8．有关经典物理学中的粒子，下列说法正确的是 (　　)
A．有肯定的大小，但没有肯定的质量
B．有肯定的质量，但没有肯定的大小
C．既有肯定的大小，又有肯定的质量
D．有的粒子还有肯定量的电荷
答案　CD
解析　依据经典物理学关于粒子的理论定义得C、D正确．
9．已知使某金属产生光电效应的极限频率为ν0，则 (　　)
A．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，肯定能产生光电子
B．当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hν0
C．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大，则逸出功增大
D．当照射光的频率ν大于ν0时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
答案　AB
解析　当用频率为2ν0的单色光照射该金属时，由于2ν0大于该金属的极限频率，所以肯定能发生光电效应，产生光电子，选项A正确；依据爱因斯坦光电效应方程mev2＝hν－W0，当入射光的频率为2ν0时，放射的光电子的最大初动能为2hν0－hν0＝hν0，选项B正确；当入射光的频率由2ν0增大一倍变为4ν0时，放射的光电子的最大初动能为4hν0－hν0＝3hν0，明显不是随着增大一倍，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事的体现，与入射光的频率无关，选项C错误．
10．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取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．假如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
答案　BD
解析　依据爱因斯坦光子说，光子的能量是由光的频率打算的，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，但电子只能吸取一个光子，不能吸取多个光子，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，只有在从金属表面对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.
11．电子在空间消灭的概率受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法不正确的是 (　　)
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消灭的概率比较大的位置
答案　AB
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消灭的概率比较大的位置，综上所述C、D正确．
三、非选择题(本题共5小题，共37分)
图3
12．(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试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
13．(5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)
答案　4.1×10－11 m
解析　X射线光子最大能量hν＝eU，
即h＝eU，λ＝＝4.1×10－11 m.
14．(8分)(2022·江苏卷，12C)A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功．
答案　2∶1　EA－2EB
解析　光子能量ε＝hν，动量p＝，且ν＝，
得p＝，则pA∶pB＝2∶1，
A照射时，光电子的最大初动能EA＝εA－W0，
同理，EB＝εB－W0，又εA∶εB＝2∶1，
联立解得W0＝EA－2EB.
15．(10分)质量为10 g的子弹与电子的速率相同均为500 m/s，测量精确     度为0.01%，若位置和速率在同一试验中同时测量，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.
答案　1.06×10－31 m　1.15×10－3 m
解析　测量精确     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.
16．(10分)一颗地面四周的质量为m的人造地球卫星，其德布罗意波长为多少？一个处于基态的氢原子核外电子的德布罗意波长为多少？(地球半径为R，重力加速度为g，基态时电子轨道半径为r，电子质量为me)．
答案　　
解析　近地卫星的速度v＝，
由德布罗意波波长公式得λ＝＝
电子绕核运动所需向心力为库仑力，即k＝me，
所以v＝e
由德布罗意波波长公式得λ′＝＝.