教科版高中物理选择性必修第三册第六章测试题含答案

教科版高中物理选择性必修第三册第六章测试题含答案[基础达标练]1．能正确解释黑体辐射实验规律的是()A．能量的连续经典理论B．普朗克提出的能量量子化理论C．以上两种理论体系任何一种都能解释D．牛顿提出的能量微粒说解析：普朗克提出的能量量子化理论可以正确解释黑体辐射的实验规律，故B正确。答案：B2．太阳光是由不同颜色的光混合而成的，不同颜色的光频率不同，已知红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的频率依次增加，那么，按照普朗克的能量子假设，一个能量子的能量ε最小的是()A．红光 B．紫光C．都一样 D．无法确定解析：七种色光中红光的频率最小，由ε＝hν可知A正确。答案：A3．(多选)某光源放出波长在500～600nm之间的各种光子，若已知该光源的发光功率为1×10－3W，则它每秒发射的光子数可能是()A．2.0×1015 B．2.9×1015C．2.6×1015 D．1.5×1015解析：光源发出的光子数与发光功率和波长之间的关系为n＝eq\f(Ptλ,hc)，故光源每秒发射的光子数在2.5×1015～3.0×1015个之间，B、C正确。答案：BC4．关于黑体辐射的强度与波长的关系，下列图中正确的是(T1<T2)()解析：黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体各种波长的辐射强度就越大，且随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确，A、C、D错误。答案：B5．(多选)在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度。如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是()A．T1>T2B．T1<T2C．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越长D．温度越高，辐射强度的极大值就越大解析：随温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，所以T1>T2，故A正确，B错误；随温度升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故C错误；黑体的最大辐射强度随温度升高而增大，故D正确。答案：AD6．两束强度相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5∶4，则这两束光的光子能量和波长之比分别为()A．4∶5,4∶5 B．5∶4,4∶5C．5∶4,5∶4 D．4∶5,5∶4解析：两束强度相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5∶4，根据E＝nE0可得光子能量之比为4∶5，再根据E0＝hν＝heq\f(c,λ)，光子能量与波长成反比，所以光子波长之比为5∶4，故D正确。答案：D[能力提升练]7．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A．2.3×10－18W B．3.8×10－19WC．7.0×10－10W D．1.2×10－18W解析：因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝eq\f(E,t)，式中E＝6ε，又ε＝hν＝heq\f(c,λ)，可解得P＝6×eq\f(6.63×10－34×3×108,530×10－9)W≈2.3×10－18W。答案：A8．用功率P0＝1W的光源，照射距光源3m处的某块金属的薄片(垂直光源放置)，已知光源发出的是波长为589nm的单色光，求1s内打到金属1m2面积上的光子数。解析：距光源3m处的金属薄片每1s内单位面积上接收的光能为E＝eq\f(P0t,4πr2)＝eq\f(1×1,4π×32)J/m2≈8.846×10－3J/m2，因为每个光子的能量为ε1＝hν＝eq\f(hc,λ)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,589×10－9)J≈3.377×10－19J，所以单位时间内打到金属薄片单位面积的光子数为n＝eq\f(E,ε1)≈2.62×1016(个)。答案：2.62×1016个[基础达标练]1．入射光照射到某金属表面上发生了光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么()A．延迟时间将明显增加B．光电子的最大初动能将减少C．有可能不发生光电效应D．单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少解析：若能发生光电效应，发生光电效应的时间与光的强度无关，故A错误；入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，频率保持不变，可知仍然可以发生光电效应，根据光电效应方程eq\f(1,2)mv2＝hν－W知，光电子的最大初动能不变，故B、C错误；入射光的强度减弱，则入射光单位时间射出的光电子的数目减少，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少，故D正确。答案：D2．(多选)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是()A．若增加绿光的强度，则逸出的光电子数增加B．若增加绿光的强度，则逸出的光电子最大初动能增加C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加解析：光电效应的规律表明：入射光的频率决定是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能大小，当入射光频率增加时，产生的光电子最大初动能增加，紫光频率高于绿光，故D正确；而入射光的强度增加，会使单位时间内逸出的光电子数增加，故A正确。答案：AD3.(多选)甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的关系图像分别如图中的a、b所示。下列判断正确的是()A．甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功B．乙金属的极限频率小于甲金属的极限频率C．改变入射光强度不会对图线a与b产生任何影响D．图线a与b的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系解析：根据光电效应方程Ekm＝hν－W＝hν－hν0知，纵截距对应ν＝0的时候，此时纵截距就是逸出功的相反数，由图可知甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功，故A错误；横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，由图可知乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率，故B错误；图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量，因此甲与乙一定平行，且两斜率是固定值，与入射光和金属材料皆无关系，故C、D正确。答案：CD4．如图所示为一光电管电路，滑动变阻器触头位于a、b间某点，用光照射光电管阴极，电表指针无偏转。要使电表指针偏转，可采取的措施为()A．加大照射光的强度B．换用波长短的光照射C．将P向b滑动D．将电源正、负极对调解析：电表指针无偏转，说明没有发生光电效应现象，即入射光的频率小于截止频率，由发生光电效应的条件知，需要增大入射光的频率，即减小入射光的波长，B正确。答案：B5．(多选)频率为ν的光子，具有的能量为hν，动量为eq\f(hν,c)，将这个光子打在处于静止状态的电子上，光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射。下列关于光子散射的说法正确的是()A．光子改变原来的运动方向，且传播速度变小B．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大C．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长大于入射光子的波长D．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率解析：碰撞后光子改变原来的运动方向，但传播速度不变，A错误；光子由于在与电子碰撞中损失能量，因而频率减小，即ν>ν′，再由c＝λ1ν＝λ2ν′，得到λ1<λ2，B错误，C、D正确。答案：CD6．下列关于光电效应的叙述不正确的是()A．对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于这个频率，才能产生光电效应B．光电流的大小与入射光的强度有关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最大初动能大D．光电效应几乎是瞬时发生的解析：根据产生光电效应的条件可知，对任何一种金属都存在一个“极限频率”，入射光的频率必须大于这个频率，才能产生光电效应，故A正确；入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，即影响光电流的大小，故B正确；红外线属于不可见光，且红外线的频率比可见光的频率小，根据光电效应方程知，产生的光电子的最大初动能小，故C错误；根据光电效应的特点可知，光电效应几乎是瞬时发生的，故D正确。答案：C7．紫光在真空中的波长为4.5×10－7m(h＝6.63×10－34J·s)，问：(1)紫光光子的能量是多少？(2)用它照射截止频率为ν0＝4.62×1014Hz的金属钾时能否发生光电效应？若能发生，则光电子的最大初动能为多少？解析：(1)紫光光子的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)＝4.42×10－19J。(2)紫光频率ν＝eq\f(c,λ)≈6.67×1014Hz，因为ν>ν0，所以能发生光电效应。光电子的最大初动能为Ekm＝hν－W＝h(ν－ν0)≈1.36×10－19J。答案：(1)4.42×10－19J(2)能1.36×10－19J[能力提升练]8．(多选)如图所示是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是()A．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大B．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为截止电压U0的数值C．阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流D．不改变光的颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大解析：当其他条件不变，滑片P向右滑动时，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，电流表示数变大，若电流达到饱和电流，则电流表示数不再继续增大，故A错误；只调换电源的极性，移动滑片P，电场力对电子做负功，当电流表示数为零时，则有eU0＝eq\f(1,2)mvm2，那么电压表示数为截止电压U0的数值，故B正确；因为光电效应的发生是瞬时的，故阴极K不需要预热，故C错误；只增大入射光束强度时，单位时间内产生的光电子数变多，电流表示数变大，故D正确。答案：BD9．运用光子说对下列光电效应现象进行解释，可以得出的正确结论是()A．当光照时间增大为原来的2倍时，光电流的强度也增大为原来的2倍B．当入射光频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的2倍C．当入射光波长增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增大为原来的2倍D．当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时间内产生的光电子数目也增大为原来的2倍解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W可知，当入射光频率增大为原来的2倍时，产生光电子的最大初动能大于原来的两倍，光电流的强度与光照时间无关，故A、B错误；根据爱因斯坦光电效应方程得Ek＝hν－W＝eq\f(hc,λ)－W，当入射光波长增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能减小，故C错误；当入射光强度增大为原来的2倍时，单位时间内照射到金属表面的光子数是原来的2倍，所以单位时间内产生的光电子数目也增大为原来的2倍，故D正确。答案：D10．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，且所产生的光电子的最大初动能分别为EA、EB，普朗克常量为h，则下列说法正确的是()A．A、B两种光子的频率之比为1∶2B．所产生光电子的最大初动能之比为2∶1C．该金属的逸出功W＝EA－2EBD．该金属的截止频率ν0＝eq\f(EA－EB,h)解析：由ε＝hν知，光子的能量与频率成正比，则A、B两种光子的频率之比为2∶1，故A错误；EA＝hνA－W，EB＝hνB－W，解得eq\f(EA,EB)＝eq\f(hνA－W,hνB－W)≠eq\f(2,1)，W＝EA－2EB，故B错误，C正确；该金属的截止频率为ν0＝eq\f(W,h)＝eq\f(EA－2EB,h)，故D错误。答案：C11．用频率为ν的光照射光电管阴极时，产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示，U0为截止电压。已知电子电荷量为-e，普朗克常量为h，求：(1)光电子的最大初动能Ekm；(2)该光电管发生光电效应的极限频率ν0。解析：(1)截止电压的作用是使具有最大初动能的光电子不能到达阳极，根据动能定理得－eU0＝0－Ekm，最大初动能Ekm＝eU0。(2)根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν－hν0，得光电管的极限频率ν0＝ν－eq\f(Ekm,h)＝ν－eq\f(eU0,h)。答案：(1)eU0(2)ν－eq\f(eU0,h)[创新应用练]12．有的微光夜视仪、光电鼠标是应用光电效应原理制成的。某实验小组对金属钙的光电效应现象进行了研究，用描点法绘出的截止电压U0，随入射光频率ν变化的图像如图所示，图线与横轴的交点数值为7.73，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19C，则图线与纵轴交点的纵坐标a约为()A．－1.2 B．－1.6C．－2.0 D．－3.2解析：光电子的最大初动能Ek＝eU0，由Ek＝hν－W，得U0＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W,e)，图线斜率eq\f(h,e)＝eq\f(－a,7.73×1014)，又e＝1.6×10－19C，h＝6.63×10－34J·s，代入得a≈－3.2，故选D。答案：D[基础达标练]1．关于光的本性，下列说法错误的是()A．泊松亮斑说明光具有波动性B．偏振现象说明光是一种纵波C．光是一种概率波D．光子除了具有能量之外还具有动量解析：泊松亮斑说明光具有波动性，故A正确；偏振现象说明光是一种横波，故B错误；光波是一种概率波，在光的衍射条纹中，明条纹是光子到达概率大的地方，故C正确；康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面，表明光子具有能量之外还具有动量，故D正确。本题选择错误的，故选B。答案：B2．下列说法中正确的是()A．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性B．康普顿效应说明光子既有能量又有动量C．光是高速运动的微观粒子，单个光子不具有波粒二象性D．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动解析：德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，故A错误；光电效应说明光子具有能量，康普顿效应说明光子不仅具有能量还具有动量，故B正确；光是电磁波，不是高速运动的微观粒子，但每个光子都具有波粒二象性，故C错误；宏观物体的物质波波长非常小，极不容易观察到它的波动性，故D错误。故选B。答案：B3．如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最小的是()A．α粒子 B．β粒子C．中子 D．质子解析：德布罗意波长为λ＝eq\f(h,p)，又根据动量的定义为：p＝mv，解得：λ＝eq\f(h,mv)，速率相等，即速度大小相同，α粒子的质量m最大，则α粒子的德布罗意波长最小，故A正确，B、C、D错误。故选A。答案：A4．下列哪组现象说明光具有波粒二象性()A．光的色散和光的干涉B．光的衍射和光的干涉C．泊松亮斑和光电效应D．以上三组现象都不行解析：光的色散、干涉或衍射现象说明光具有波动性，故A、B错误；泊松亮斑说明光能产生衍射，证明光具有波动性，光电效应现象说明光又具有粒子性，故C正确，D错误。故选C。答案：C5．(多选)关于光的波粒二象性，下列说法正确的是()A．光具有粒子性，是因为光能产生干涉现象和衍射现象B．光子在空间不同位置的概率可以用波动规律描述，它是一种概率波C．双缝干涉实验中，光子在传播中没有经典意义的轨道D．光具有粒子性，是因为在研究热辐射和光电效应现象中发现光的能量是分立的解析：干涉和衍射是波所特有的现象，光能产生干涉现象和衍射现象说明光具有波动性，故A错误；光子在空间不同位置的概率可以用波动规律描述，光波是一种概率波，故B正确；在光的双缝干涉实验中，光子出现概率较大的区域呈现亮条纹，光子出现概率较低的区域呈现暗条纹，光子在传播中没有经典意义的轨道，故C正确；光具有粒子性，是因为在研究黑体热辐射和光电效应现象中发现光的能量是分立的，故D正确。故选B、C、D。答案：BCD6．1924年德布罗意提出实物粒子(例如电子)也具有波动性。以下不能支持这一观点的物理事实是()A．利用晶体可以观测到电子束的衍射图样B．电子束通过双缝后可以形成干涉图样C．用紫外线照射某金属板时有电子逸出D．电子显微镜因减小衍射现象的影响而具有更高的分辨本领解析：干涉、衍射等现象是波动性的体现，利用晶体做电子衍射实验，得到了电子衍射图样，证明了电子的波动性，故A正确；电子束通过双缝后可以形成干涉图样，证明了电子的波动性，故B正确；用紫外线照射某金属板时有电子逸出，发生光电效应现象，说明电子具有粒子性，故C错误；同理，电子显微镜因减小衍射现象的影响而具有更高的分辨本领，利用了电子的衍射特性，证明了电子的波动性，故D正确。本题选错误的，故选C。答案：C7．某电视显像管中电子的运动速度是4.0×107m/s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s。(1)分别计算它们的德布罗意波长为多少？(2)试根据计算结果分析它们表现的波粒二象性？(电子的质量为me＝9.1×10－31kg，普朗克常量为h＝6.63×10－34J·s)解析：(1)根据德布罗意波的波长的公式λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)，则电子的德布罗意波的波长为λ1＝eq\f(6.63×10－34,9.1×10－31×4.0×107)m≈1.8×10－11m，子弹的德布罗意波的波长为λ2＝eq\f(6.63×10－34,10×10－3×200)m≈3.3×10－34m。(2)电子的德布罗意波的波长比可见光短得多，故波动性不太明显，子弹的德布罗意波的波长更短得多得多，故子弹的波动性非常小，几乎就是粒子性了。答案：(1)1.8×10－11m3.3×10－34m(2)电子的德布罗意波的波长比可见光短得多，故波动性不太明显，子弹的德布罗意波的波长更短得多得多，故子弹的波动性非常小，几乎就是粒子性了[能力提升练]8．关于物质波以下说法正确的是()A．实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性B．宏观物体不存在对应的波C．电子在任何条件下都能表现出波动性D．微观粒子在一定条件下能表现出波动性解析：任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应，这种波称为物质波，所以物体运动时才有物质波，故A、B选项均错误。电子有波动性，但在一定的条件下才能表现出来，电子的衍射，是把电子束照到晶体上才发生的，晶格很小只有数千埃甚至数百埃，跟电子的物质波波长差不多，这时衍射才表现出来，故C选项错误，D选项正确。综上所述，正确的选项应该是D。答案：D9．在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是()A．光子通过狭缝的运动路线像水波一样B．使光子一个一个地通过狭缝，若时间足够长，底片上将会显示衍射图样C．光的粒子性是大量光子运动的规律D．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样解析：光子通过狭缝的运动路线是随机的，与水波不同，故A错误；使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上中央到达的机会最多，其他地方机会较少，底片上会出现衍射图样，故B正确；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，所以少量光子体现粒子性，大量光子体现波动性，故C错误；单个光子通过单缝后，底片上会出现一个亮点，大量光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样，故D错误。故选B。答案：B10．利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是()A．该实验说明了电子具有粒子性B．实验中电子束的德布罗意波的波长为eq\f(h,\r(2meU))C．加速电压U越大，电子的衍射现象