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第四章 原子結構和波粒二象性 單元測試 -2023-2024學年高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊
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一、單選題
1．關于光的波粒二象性，下列說法錯誤的是（ ）
A．光的頻率越高，光子的能量越大，粒子性越顯著
B．光的波長越長，光的能量越小，波動性越顯著
C．頻率高的光子不具有波動性，波長較長的光子不具有粒子性
D．個別光子產生的效果往往顯示粒子性，大量光子產生的效果往往顯示波動性
2．關于光電效應，正確的是（ ）．
A．光電子的最大初動能隨入射光強度的增大而增大
B．只要入射光強度足夠大或照射時間足夠長，就一定能產生光電效應
C．任何一種金屬都有一個極限頻率，低于這個頻率的光不能產生光電效應
D．光電流的大小與入射光的強度無關
3．在下列各組的兩個現象中都表現出光具有粒子性的是（　　）
A．光的折射現象、偏振現象
B．光的反射現象、干涉現象
C．光的衍射現象、偏振現象
D．光的康普頓效應、光電效應現象
4．能正確解釋黑體輻射實驗規律的是（　　）
A．能量的連續經典理論
B．普朗克提出的能量量子化理論
C．以上兩種理論體系任何一種都能解釋
D．牛頓提出的微粒說
5．關于物理現象和物理學史，下列說法正確的是（　　）
A．法拉第發現了“由磁生電”的原理，并從理論上預言了電磁波的存在
B．湯姆孫證實陰極射線是電子束流，據此提出了原子的核式結構模型
C．觀眾觀看立體電影要戴一種特殊的眼鏡、利用了光的衍射現象
D．玻爾提出的原子結構很好的解釋了氫原子的光譜
6．以下關于物質波的說法中正確的是（ ）
A．實物粒子與光子都具有波粒二象性，故實物粒子與光子是本質相同的物體
B．一切運動著的物體都與一個對應的波相聯系
C．機械波、物質波都不是概率波
D．實物粒子的動量越大，其波動性越明顯，越容易觀察
7．我們用如圖所示的電路研究光電效應時，當開關閉合后，微安表有一定示數，下列說法正確的是（ ）

A．如圖所示的電路可用于測量遏止電壓
B．將電源的正、負極對調，可以使微安表示數減小
C．把滑動變阻器的滑動片向左移，微安表示數一定減小
D．僅增大入射光的強度時，微安表示數一定減小
二、多選題
8．關于光的波粒二象性，下列說法不正確的是（ ）
A．波粒二象性指光既具有波動性，又具有粒子性
B．能量越大的光波動性越顯著
C．光在傳播時是波，而與物質相互作用時就轉變成粒子
D．光波頻率越高，粒子性越明顯
9．對黑體的認識，下列說法正確的是（ ）
A．黑體只吸收電磁波，不輻射電磁波
B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與溫度有關，與材料的種類及其表面狀況無關
C．如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內表面經多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個空腔就成了一個黑體
D．黑體是一種理想化模型，實際物體沒有絕對黑體
10．如圖所示為研究光電效應的實驗裝置，當用能量為的光照射涂有某種金屬的陰極K時，電流表有示數。若陰極K與陽極A間的電勢差，電流表示數剛好為零，電子的電荷量為e。下列說法正確的是（　　）

A．從金屬表面逸出的光電子的最大初動能為
B．此金屬的逸出功為
C．將P向右移動，電流表的示數可能先增大后不變
D．將P向右移動，從金屬表面逸出的光電子的最大初動能增加
三、實驗題
11．采用如圖甲所示電路可研究光電效應規律，現分別用a、b兩束單色光照射光電管，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關系圖象如圖乙所示。
（1）實驗中當靈敏電流表有示數時將滑片P向右滑動，則電流表示數一定不會 （選填“增大”“不變”或“減小”）。
（2）照射陰極材料時， （選填“a光”或“b光”）使其逸出的光電子的最大初動能大。
（3）若a光的光子能量為5eV，圖乙中UC2=-2V，則光電管的陰極材料的逸出功為 eV。
12．如圖所示，是工業生產中大部分光電控制設備用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾部分組成．
(1)示意圖中，a端就是電源 極．
(2)光控繼電器的原理是：當光照射光電管時， ．
13．某科學實驗小組用如圖1所示的電路測定普朗克常盤．用光照射光電管GD的陰極K時，由于陰極釋放出電子而形成陰極光電流．加速電壓UAK越大，光電流越大，當UAK增加到一定數值后，光電流不再增大而達到某一飽和值Im．
加速電壓UAK變為負值時，陰極電流會迅速減少，當加速電壓UAK為某一個負值時，陰極電流變為“0”，與此對應的電壓稱為遏止電壓，用UC來表示．實驗中可以通過測量遏止電壓UC和入射光頻率之間的關系來求解普朗克常量．調整入射光的頻率測得多組UC和v的值，根據測量數據作UC－v圖象，如圖2所示．
（1）實驗中圖象的斜率經過計算為k＝0.42×10－14，普朗克常量h＝ ，該實驗所用光電管的極限頻率vC＝ ．
（2）當電流達到某一飽和值Im后，保持光強不變逐漸減小入射光的頻率仍能發生光電效應，Im將 （填“增大”“不變”或“減小”）．
14．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應現象，實驗裝置如圖甲所示。已知普朗克常量。（計算結果均保留3位有效數字）
（1）實驗中測得銣的遏止電壓與入射光頻率之間的關系如圖乙所示，則銣的截止頻率 Hz，逸出功 J；
（2）如果實驗中入射光的頻率，則產生的光電子最大初動能 J。
《第四章 原子結構和波粒二象性 單元測試 -2023-2024學年高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊》參考答案
題號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C D B D B B BC BD AC
1．C
【詳解】光具有波粒二象性，但在不同情況下表現不同，頻率越高，波長越短，粒子性越強，反之波動性明顯，個別光子易顯示粒子性，大量光子顯示波動性，故ABD正確，C錯誤。
本題選說法錯誤的，故選C。
2．C
【詳解】A．根據光電效應方程可知光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，與入射光的強度無關。故A錯誤。
B．發生光電效應的條件是入射光的頻率大于極限頻率，與入射光照射的時間無關。故B錯誤。
C．任何一種金屬都有一個極限頻率，低于這個頻率的光就不能產生光電效應。故C正確。
D．在光電效應中，光電流的強度與入射光強度有關，光的強度影響的是單位時間發出光電子數目。故D錯誤。
故選C。
3．D
【詳解】A．光的折射現象體現粒子性而偏振現象則是波的特性。故A錯誤；
B．光的反射現象是粒子性而干涉現象則是波的特性。故B錯誤；
C．光的衍射現象表現的是波動性，故C錯誤；
D．光電效應現象、康普頓效應均表現出光有粒子性。故D正確。
故選D。
4．B
【詳解】ABC．根據黑體輻射的實驗規律，隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強度都有增加；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，只能用普朗克提出的能量量子化理論才能得到滿意的解釋，故B正確，AC錯誤；
D．牛頓提出的微粒說只能局限于解決宏觀物體的低速運動，不能解釋黑體輻射實驗規律，故D錯誤。
故選B。
5．D
【詳解】A．麥克斯韋從理論上預言了電磁波的存在，故選項A錯誤；
B．盧瑟福提出了原子的核式結構模型，故選項B錯誤；
C．觀眾觀看立體電影，是利用光的偏振現象，故選項C錯誤；
D．玻爾提出的能級模型，很好的解釋了氫原子的光譜，故選項D正確。
故選D。
6．B
【詳解】A．實物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，但實物粒子與光子不是本質相同的物體，故A錯誤；
B．無論是大到太陽、地球，還是小到電子、質子，都與一種波相對應，這就是物質波，故B正確；
C．根據德布羅意的物質波理論，物質波是概率波，故C錯誤；
D．根據德布羅意的物質波公式
可知，粒子的動量越小，波長越長，其波動性越明顯，越容易觀察，故D錯誤。
故選B。
7．B
【詳解】A．測量遏止電壓時，應使光電子逸出后減速運動，圖中的電路不能測量遏止電壓，故A錯誤；
B．將電源的正、負極對調，若電壓超過遏止電壓，則微安表示數為零：若電壓小于遏止電壓，則微安表示數減小，故B正確；
C．把滑動變阻器的滑動片向左移，正向電壓減小，若沒有達到飽和光電流，則微安表示數減小；若已經達到飽和光電流，則微安表示數不變，故C錯誤；
D．僅增大入射光的強度，則單位時間內產生的光電子數目增多，所以微安表示數一定增大，故D錯誤。
故選B。
8．BC
【詳解】A．光的波粒二象性是指光既具有波動性，又具有粒子性，A正確．
BD．頻率越高的光，能量越大，粒子性越顯著，頻率越低的光波動性越顯著，B錯誤，D正確．
C．光在傳播時表現為波動性，而與物質相互作用時表現為粒子性，C錯誤．
故選BC。
9．BD
【詳解】A．黑體吸收電磁波而不發生反射，黑體自身向外輻射電磁波，故A項錯誤；
B．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，與材料的種類及其表面狀況無關，故B項正確；
C．如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內表面經多次反射和吸收，最終不能從小孔射出，這個小孔成了一個黑體，而空腔不是黑體，故C項錯誤；
D．任何物體都會反射電磁波，只吸收不反射電磁波的物體實際是不存在的，黑體是一種理想化的模型，故D項正確。
10．AC
【詳解】A．根據題意，若陰極K與陽極A間的電勢差，電流表示數剛好為零，則可知陰極K逸出的光電子的動能完全克服了電場力做功，則有
可得電子額最大初動能
故A正確；
B．根據以上分析可得該金屬的逸出功
而光的能量
則可得
故B錯誤；
C．若光電流已經飽和，則將P向右移動時，電流表的示數不變，若光電流未飽和，則將P向右移動時正向電壓增大，則光電子的移動速率增大，而根據
可知，光電流將增大，若在移動的過程中光電流達到飽和，則繼續移動P，光電流將不再變化，因此，將P向右移動，電流表的示數可能先增大后不變，故C正確；
D．根據愛因斯坦的光電效應方程
且同種金屬的逸出功一定，因此，當照射到陰極K的光的能量一定時，將P向右移動，其逸出的光電子的最大初動能不變，即光電子的最大初動能只與照射光的頻率有關，故D錯誤。
故選AC。
11． 減小 b光 3
【詳解】(1)[1]由甲圖電路可知，光電管加的是正向電壓，將滑片向右滑動，增加了電壓值，會使原來飛不到對陰極的光電子飛到，故電流表的示數要么不變(已達到飽和電流)，要么增大(未達到飽和電流時)。不會出現減小的情況。
(2)[2]根據光電效應方程，結合乙圖中遏止電壓關系有
故照射陰極材料時，b光使其逸出的光電子的最大初動能大。
(3)[3]將題目中信息
帶入上一空的公式，可得
12． 正． 陰極K發射電子，電路中產生電流，經放大器放大后的電流使電磁鐵M磁化，將銜鐵N吸住；無光照射光電管時，電路中無電流，N自動離開M．
【詳解】(1)示意圖中，a端就是電源正極；
(2)光控繼電器的原理是：當光照射光電管時，陰極K發射電子，電路中產生電流，經放大器放大后的電流使電磁鐵M磁化，將銜鐵N吸住；無光照射光電管時，電路中無電流，N自動離開M.
13． 6.72×l0－34Js 4.1×l014Hz 增大
【詳解】（1）根據光電效應方程可知：，而，則，即，
由題意：斜率k＝=0.42×10－14，解得h=0.42×10－14×1.6×10－19=6.72×l0－34Js.
則UC=0.42×10－14(v-vC)；
由圖可知當UC=1.9V時，v=8.5×10－14Hz；
則解得：vC=4.1×l014Hz
（2）當電流達到某一飽和值Im后，保持光強不變逐漸減小入射光的頻率，則單位時間打出光電子的數量增多，則飽和光電流Im將增加.
14．
【詳解】（1）[1]由光電效應方程及動能定理分別可得
聯立可得
因此當遏制電壓為零時，即圖線與橫軸交點表示銣的截止頻率，為
[2]該金屬的逸出功為
（2）[3]產生的光電子最大初動能為

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