2013-2014高中物 第5章 波與粒子章末檢測 魯科版選修

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1、章末檢測 (時間：90分鐘 滿分：100分) 一、選擇題(本題共12小題，每小題6分，共72分) 1．有關經典物理學中的粒子，下列說法正確的是 (　　)． A．有一定的大小，但沒有一定的質量 B．有一定的質量，但沒有一定的大小 C．既有一定的大小，又有一定的質量 D．有的粒子還有一定量的電荷 解析　根據(jù)經典物理學關于粒子的理論定義得C、D正確． 答案　CD 2．用單色光做雙縫干涉實驗，P處為亮紋，Q處為暗紋，現(xiàn)在調整光源和雙縫，使光子一個一個通過雙縫，則通過的某一光子 (　　)． A．一定到達P處 B．不能到達Q處 C．可能到達Q

2、處 D．都不正確 解析　單個光子的運動路徑是不可預測的，只知道落在P處的概率大，落在 Q處的概率小，因此，一個光子從狹縫通過后可能落在P處，也可能落在Q 處． 答案　C 3．已知使某金屬產生光電效應的極限頻率為νc，則 (　　)． A．當用頻率為2νc的單色光照射該金屬時，一定能產生光電子 B．當用頻率為2νc的單色光照射該金屬時，所產生的光電子的最大初動能為 hνc C．當照射光的頻率ν大于νc時，若ν增大，則逸出功增大 D．當照射光的頻率ν大于νc時，若ν增大一倍，則光電子的最大初動能也 增大一倍 解析　當用頻率為2νc的單色光照射該金屬時，由

3、于2νc大于該金屬的極限頻 率，所以一定能發(fā)生光電效應，產生光電子，選項A正確；根據(jù)愛因斯坦光 電效應方程mev2＝hν－W0，當入射光的頻率為2νc時，發(fā)射的光電子的最大 初動能為2hνc－h(huán)νc＝hνc，選項B正確；當入射光的頻率由2νc增大一倍變?yōu)? 4νc時，發(fā)射的光電子的最大初動能為4hνc－h(huán)νc＝3hνc，顯然不是隨著增大一 倍，選項D錯誤；逸出功是金屬本身對金屬內電子的一種束縛本領的體現(xiàn)， 與入射光的頻率無關，選項C錯誤． 答案　AB 4．現(xiàn)代物理學認為，光和實物粒子都具有波粒二象性．下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是 (　　)． A．

4、一定頻率的光照射到鋅板上，光的強度越大，單位時間內鋅板上發(fā)射的 光電子就越多 B．肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的 C．質量為10－3kg、速度為10－2m/s的小球，其德布羅意波長約10－28m，不 過我們能清晰地觀測到小球運動的軌跡 D．人們常利用熱中子研究晶體的結構，因為熱中子的德布羅意波長與晶體 中原子間距大致相同 解析　光電效應體現(xiàn)光的粒子性，A錯；肥皂泡看起來是彩色的，這是薄膜 干涉現(xiàn)象，體現(xiàn)光的波動性，B正確；由于小球的德布羅意波長太小，很難 觀察到其波動性，C錯；人們利用熱中子的衍射現(xiàn)象研究晶體結構，所以體 現(xiàn)的就是波動性，D正確． 答案　BD 5

5、．下列物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)從科學研究的方法來說，屬于科學假說的是 (　　)． A．安培揭示磁現(xiàn)象電本質 B．愛因斯坦由光電效應的實驗規(guī)律提出光子說 C．探究加速度與質量和外力的關系 D．建立質點模型 解析　探究加速度與質量和外力關系用的是控制變量法；建立質點模型是理 想化方法；安培提出分子電流假說揭示了磁現(xiàn)象電本質，愛因斯坦提出光子 說成功解釋光電效應用的是科學假說． 答案　AB 6．用兩束頻率相同，強度不同的紫外線分別照射兩種相同金屬的表面，均能產生光電效應，那么 (　　)． A．兩束光的光子能量相同 B．兩種情況下單位時間內逸出的光電子

6、個數(shù)相同 C．兩種情況下逸出的光電子的最大初動能相同 D．兩種情況下逸出的光電子的最大初動能不同 解析　由E＝hν和Ek＝hν－W知兩束光的光子能量相同，照射金屬得到的光 電子最大初動能相同，故A、C對，D錯；由于兩束光強度不同，逸出光電 子個數(shù)不同，故B錯． 答案　AC 圖1 7．所謂黑體是指能全部吸收入射的電磁波的物體．顯然，自然界不存在真正的黑體，但許多物體在某些波段上可近似地看成黑體．如圖1所示，用不透明的材料制成的帶小孔的空腔，可近似地看作黑體．這是利用了 (　　)． A．控制變量法 B．比值法 C．類比法 D．理想化方法 解析　黑體實際

7、上是一種物理模型，把實際物體近似看作黑體，用到的自然 是理想化方法，D對． 答案　D 8．下列對光電效應的解釋正確的是 (　　)． A．金屬內的每個電子要吸收一個或一個以上的光子，當它積累的能量足夠 大時，就能逸出金屬 B．如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時所 需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應 C．發(fā)生光電效應時，入射光越強，光子的能量就越大，光電子的最大初動 能就越大 D．由于不同金屬的逸出功是不同的，因此使不同金屬產生光電效應的入射 光的最低頻率也不同 解析　按照愛因斯坦光子說，光子的能量是由光的頻率決定的，與光強無關

8、， 入射光的頻率越大，發(fā)生光電效應時產生的光電子的最大初動能越大．但要 使電子離開金屬，需使電子具有足夠的動能，而電子增加的動能只能來源于 照射光的光子能量，但電子只能吸收一個光子，不能吸收多個光子，因此只 要光的頻率低，即使照射時間足夠長，也不會發(fā)生光電效應．從金屬中逸出 時，只有在從金屬表面向外逸出的電子克服原子核的引力所做的功才最小， 這個功稱為逸出功，不同金屬逸出功不同．故以上選項正確的有B、D. 答案　BD 9．電子的運動受波動性的支配，對于氫原子的核外電子，下列說法正確的是 (　　)． A．氫原子的核外電子可以用確定的坐標描述它們在原子中的位置 B．電子繞核運

9、動時，可以運用牛頓運動定律確定它的軌道 C．電子繞核運動的“軌道”其實是沒有意義的 D．電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置 解析　微觀粒子的波動性是一種概率波，對應微觀粒子的運動，牛頓運動定 律已經不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標描述它們在原子 中的位置，電子的“軌道”其實是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現(xiàn) 的概率比較大的位置，綜上所述C、D正確． 答案　CD 圖2 10．在做光電效應的實驗時，某金屬被光照射發(fā)生了光電效應，實驗測得光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率ν的關系如圖2所示，由實驗圖象可求出 (　　)． A．該金屬的極限頻率和極

10、限波長 B．普朗克常量 C．該金屬的逸出功 D．單位時間內逸出的光電子數(shù) 解析　金屬中電子吸收光子的能量為hν，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程有Ek ＝hν－W0.任何一種金屬的逸出功W0一定，說明Ek隨ν的變化而變化，且是 線性關系，所以直線的斜率等于普朗克常量，直線與橫軸的截距OA表示Ek ＝0時頻率ν0，即金屬的極限頻率．根據(jù)hν0－W0＝0，求得逸出功W0＝hν0， 也可求出極限波長λ0＝＝.由圖象不能知道單位時間內逸出的光子數(shù)， A、B、C對，D錯． 答案　ABC 11．2006年度諾貝爾物理學獎授予了兩名美國科學家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射的黑體譜形狀及其溫

11、度在不同方向上的微小變化．他們的出色工作被譽為是宇宙學研究進入精密科學時代的起點．下列與宇宙微波背景輻射的黑體譜相關的說法中正確的是 (　　)． A．微波是指波長在10－3 m到10 m之間的電磁波 B．微波和聲波一樣都只能在介質中傳播 C．黑體的熱輻射實際上是電磁輻射 D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說 解析　微波是指波長在10－3 m到10 m之間的電磁波，可以在真空中傳播； 聲波是機械波，只能在介質中傳播，選項A正確、B錯誤．黑體的熱輻射實 際上是通過電磁波的`形式向外輻射電磁能量，選項C正確．普朗克在研究 黑體的熱輻射問題時提出了能量

12、子假說：輻射黑體分子、原子的振動可看做 諧振子，這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能，但是這些諧振子只能處于某些 分立的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，諧振子的能量并不像經典物理學所允許的可具 有任意值，選項D正確． 答案　ACD 12．在自然生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠等生物通過營養(yǎng)關系構成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用．蛇是老鼠的天敵，它通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的存在．假設老鼠的體溫約為37 ℃，它發(fā)出的最強的熱輻射的波長為λmax，根據(jù)熱輻射理論，λmax與輻射源的絕對溫度T的關系近似為λmaxT＝2.90× 10－3 m·K.則老鼠發(fā)出的最強的熱輻射的波長為 (　　)． A

13、．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　體溫為37 ℃時，熱力學溫度T＝310 K，根據(jù)λmaxT＝2.90×10－3 m·K， 得λmax＝ m＝9.4×10－6 m. 答案　B 二、非選擇題(本題共4小題，共28分) 圖3 13．(4分)1924年，法國物理學家德布羅意提出，任何一個運動著的物體都有一種波與它對應.1927年，兩位美國物理學家在實驗中得到了電子束通過鋁箔時的衍射圖案，如圖3所示．圖中，“亮圓”表示電子落在其上的________大，“暗圓”表示電子落在其上的________

14、小． 答案　概率　概率 14．(6分)已知運動的微小灰塵質量為m＝10－10 kg，假設我們能夠測定它的位置準確到10－6 m，則它的速度的不準確量為________m/s. 解析　由不確定性關系ΔpΔx≥，得Δv≥，代入數(shù)據(jù)得Δv≥ 5×10－19 m/s. 答案　5×10－19 m/s 15．(6分)X射線管中陽極與陰極間所加電壓為3×104 V，電子加速后撞擊X射線管陰極產生X射線，則X射線的最短波長為________．(電子電荷量e＝1.6×10－19 C，電子初速度為零) 解析　X射線光子最大能量hν＝eU，即h＝eU，λ＝＝4.1×10－11 m. 答案　4.1×1

15、0－11 m 16．(12分)質量為10 g的子彈與電子的速率相同均為500 m/s，測量準確度為0.01%，若位置和速率在同一實驗中同時測量，試問它們位置的最小不確定量各為多少？電子質量m＝9.1×10－31 kg. 解析　測量準確度也就是速度的不確定性，故子彈、電子的速度不確定量為 Δv＝0.05 m/s，子彈動量的不確定量為Δp1＝5×10－4 kg·m/s，電子動量的 不確定量為Δp2＝4.6×10－32 kg·m/s，由Δx≥，子彈位置的最小不確 定量Δx1＝ m＝1.06×10－31 m，電子位置的最小不確定量 Δx2＝ m＝1.15×10－3 m. 答案　1.06×10－31 m　1.15×10－3 m