新课标人教版3-5第17章波粒二象性单元检测1

第1页新课标人教版3-5第17章波粒二象性单元检测1【说明】本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。请将第Ⅰ卷的答案填入答题栏内，第Ⅱ卷可在各题的相应位置直接作答。第Ⅰ卷(选择题，共60分)一、选择题(本题包括12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)图11．黑体辐射的实验规律如图1所示，由图可知()A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动2．(2009·广州测试)用绿光照射一光电管，能产生光电流，则下列一定可以使该光电管产生光电效应的有()A．红外线B．黄光C．蓝光D．紫外线3．对不确定性关系ΔxΔp≥h4π有以下几种理解，其中正确的是()A．微观粒子的动量不可确定B．微观粒子的位置不可确定C．微观粒子的动量和位置不可同时确定D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体4．电子显微镜的最高分辨率高达0.2nm(波长越短，分辨率越高)，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将()A．小于0.2nmB．大于0.2nmC．等于0.2nmD．以上说法均不正确5．近年来，数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为()A．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的B．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C．大量光子表现光具有粒子性D．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性6．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而发生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图象．已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34第2页eV，若将二者的图线画在同一个Ek－ν坐标图中，用实线表示钨，虚线表示锌，则能正确反映这一过程的是图2中的()图27．(2007·江苏高考)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10－3m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8．某单色光在真空中的波长为λ，速度为c，普朗克常量为h，光以入射角θ1由真空射入水中，折射角为θ2，则()A．θ2＞θ1B．光在水中的波长为sinθ2sinθ1λC．每个光子在水中的能量为chsinθ2λsinθ1D．每个光子在水中的能量为chλ9．某光波射到一逸出功为W的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r，则该光波的频率为(设电子的质量为m，带电量为e，普朗克常量为h)()A.WhB.e2B2r22mhC.Wh＋e2B2r22mhD.Wh－e2B2r22mh10．现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构．为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为dn，其中n＞1.已知普朗克常量为h、电子质量为m和电子电荷量为e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为()A.n2h2med2B．(md2h2n2e3)13C.d2h22men2D.n2h22med211．方向性很好的某一单色激光源，发射功率为P，发出的激光波长为λ，当激光束射到折射率为n的介质中时，由于反射其能量减少了10%，激光束的直径为d，那么在介质中第3页与激光束垂直的截面上单位时间内通过单位面积上的光子数为()A.3.6Pλπd2hcB.3.6Pλnπd2hcC.0.9PλhcD.3.6Pλhc12．在绿色植物的光合作用中，每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10－7m的光量子．每放出1mol的氧气，同时植物储存469kJ的能量，绿色植物能量转换效率为(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)()A．9%B．34%C．56%D．79%第Ⅱ卷(非选择题，共40分)二、计算题(本题包括4小题，共40分．解答题应写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位)13．(9分)质量为10g、速度为300m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波波长是多少？为什么我们无法观察到其波动性？如果能够用特殊的方法观察子弹的波动性，我们是否能够看到子弹上下或左右颤动着前进，在空间中描绘出正弦曲线或其他周期性曲线？为什么？14．(9分)图3所示为伦琴射线管的示意图，K为阴极钨丝，发射的电子初速度为零，A为对阴极(阳极)，当A、K间加直流电压U＝30kV时，电子被加速打到对阴极A上，使之发出伦琴射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线的能量，试求：图3(1)电子到达对阴极的速度是多大？(2)由对阴极发出的伦琴射线的最短波长是多大？(3)若AK间的电流为10mA，那么每秒钟对阴极最多能辐射出多少个伦琴射线光子？(电子电量e＝1.6×10－19C，质量m＝0.91×10－30kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)第4页15．(11分)波长λ＝0.71A°的伦琴射线使金箔发射光电子，电子在磁感应强度为B的匀强磁场区域内做最大半径为r的匀速圆周运动，已知rB＝1.88×10－4m·T.试求：(1)光电子的最大初动能；(2)金属的逸出功；(3)该电子的物质波的波长是多少？图416．(11分)如图4所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为λ的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W，电子质量为m，电荷量e，求：(1)从B板运动到A板所需时间最短的光电子到达A板时的动能；(2)光电子从B板运动到A板时所需的最长时间．第5页详解答案1．选ACD由题图可知，随温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化相反．故正确答案为A、C、D.2．选CD按频率从小到大的顺序排列：红外、红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、紫外．光的能量与光的频率成正比，大于绿光频率的光都可以发生光电效应，选项C、D正确．3．选CD本题主要考查对不确定性关系ΔxΔp≥h4π的理解．不确定性关系表示确定位置、动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不确定性更大；反之亦然，故不能同时准确确定粒子的位置和动量．不确定性关系是自然界中的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响可忽略，故C、D正确．4．选A根据λ＝hp可知，因为质子的质量较大，速度相同，所以它的德布罗意波长较短，又因为波长越短，分辨率越高，故选A正确．5．选D由题意知像素越高形成照片的光子数越多，表现的波动性越强，照片越清晰，D项正确．6．选A由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，Ek－ν图象中，钨、锌直线的斜率应相同，故C、D错误；又因为钨的逸出功小于锌的逸出功，所以钨的极限频率应小于锌的截止频率，综上可知A项正确．7．选ACD微波的波长范围是1mm到10m，A正确．微波能在真空中传播，B不正确．黑体热辐射实际上是电磁辐射，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，D正确．8．选BD单色光由光疏介质进入光密介质，入射角θ1大于折射角θ2，A错；光的频率不变，故cλ＝vλ′……①，又n＝cv＝sinθ1sinθ2……②，解①②得λ′＝sinθ2sinθ1λ，B对；由ε＝hν，得ε＝hcλ，D对．9．选C由光电效应方程：hν－W＝12mv2①由向心力公式：evB＝mv2r②由①②两式可得：ν＝Wh＋e2B2r22mh10．选D由德布罗意波长λ＝hp知，p是电子的动量，则p＝mv＝2meU＝hλ，而λ＝dn，代入得U＝n2h22med2.11．选A与激光束垂直的截面上单位时间内通过单位面积的光能为E＝0.9P14πd2＝3.6Pπd2，光子的能量ε＝hcλ，则光子数N＝Eε＝3.6Pλπd2hc.12．选B植物储存的能量与它储存这些能量所需要吸收的总光能的比值就是绿色植物的能量转换效率．现已知每放出1mol氧气储存469kJ的能量，只要再求出所需的光能就行了．设阿伏加德罗常数为NA.因每放出一个氧分子需要吸收8个光量子，故每放出1mol的氧气需要吸收的光量子数为8NA.其总能量为E＝8NA·hcλ第6页＝8×6.02×1023×6.63×10－34×3×1086.88×10－7J≈1.392×106J.绿色植物的能量转化效率为η＝469×1031.392×106×100%≈34%.13．解析：根据德布罗意的观点，任何运动着的物体都有一种波和它对应，飞行的子弹必有一种波与之对应．由波长公式可得λ＝hp＝6.63×10－3410×10－3×3×102m＝2.21×10－34m．由于子弹的德布罗意波波长极短，即使采用特殊方法观察，我们也不能观察到其运动轨迹为正弦曲线或其他周期性曲线．不会看到这种现象，因德布罗意波是一种概率波，粒子在空间出现的概率遵从波动规律，而非宏观的机械波，更不是粒子做曲线运动．答案：见解析14．解析：(1)由动能定理得12mv2＝eU，所以v＝2eUm代入数据得：v≈1.0×108m/s(2)因为12mv2＝eU＝hν＝hcλ所以λ＝hceU≈4.1×10－11m(3)n＝Ite＝10×10－3×11.6×10－19个＝6.25×1016个答案：(1)1.0×108m/s(2)4.1×10－11m(3)6.25×1016个15.解析：(1)电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力mv2r＝evB所以v＝erBm电子的最大初动能Ek＝12mv2＝e2r2B22m＝(1.6×10－19)2×(1.88×10－4)22×9.1×10－31J≈4.97×10－16J≈3.1×103eV(2)入射光子的能量ε＝hν＝hcλ＝6.63×10－34×3×1087.1×10－11×1.6×10－19eV≈1.75×104eV根据爱因斯坦光电效应方程得金属的逸出功为W0＝hν－Ek＝1.44×104eV(3)物质波的波长为λ＝hmv＝herB＝6.63×10－341.6×10－19×1.88×10－4m≈2.2×10－11m答案：(1)3.1×103eV(2)1.44×104eV(3)2.2×10－11m16．解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W，光子的频率为ν＝cλ.所以，光电子的最大初动能为Ek＝hcλ－W.能以最短时间到达A板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B板的电子，设到达A板的动能为Ek1，由动能定理，得eU＝Ek1－Ek，所以Ek1＝eU＋hcλ－W.(2)能以最长时间到达A板的光电子，是离开B板时的初速度为零或运动方向平行于B第7页板的光电子．则d＝12at2＝Uet22dm，得t＝d2mUe.答案：(1)eU＋hcλ－W(2)d2mUe