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】 本试卷分第卷(选择题) 和第卷(非选择题) 两部分，满分 100 分，考试时间 90 分钟。请将第卷的答案填入答 题栏内，第 卷可在各 题的相应位置直接作答。第卷 (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
2、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 xp 有以下几种理解，其中正确的是 ( )h4A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 0.2 nm(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(
3、 )A小于 0.2 nm B大于 0.2 nmC等于 0.2 nm D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第 2 页动能 Ek 随入射光频率 变化的 Ek
4、 图象已知钨的逸出功是 3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将二者的图线画在同一个 Ek 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 103 m 到 10 m 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
5、量子假说8某单色光在真空中的波长为 ，速度为 c，普朗克常量为 h，光以入射角 1 由真空射入水中，折射角为 2，则( )A 2 1B光在水中的波长为 sin2sin1C每个光子在水中的能量为chsin2sin1D每个光子在水中的能量为ch9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. B.Wh e2B2r22mhC. D. Wh e2B2r22mh 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
6、要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为 ，其中 n1.已知普朗克常量为 h、电子质量为 m 和dn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. B( )n2h2med2 md2h2n2e3 13第 3 页C. D.d2h22men2 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 ，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. B.3.6Pd2hc 3.6Pnd2hcC. D.0.9Phc 3.6Ph
7、c12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 6.88107 m 的光量子每放出 1 mol 的氧气，同时植物储存 469 kJ 的能量，绿色植物能量转换效率为(普朗克常量 h6.6310 34 Js)( )A9% B34%C56% D79%第卷 (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 10 g、速度为 300 m/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
8、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 U30 kV 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 10 mA，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 e1.610 19 C，质量 m0.911
9、0 30 kg，普朗克常量 h6.6310 34 Js)第 4 页15(11 分) 波长 0.71 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A 强磁场区域内做最大半径为 r 的匀速圆周运动，已知 rB1.8810 4 mT.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，第 5 页有一波长为 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
10、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 6 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 xp 的理解不确定性关系表示确定位h4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
11、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 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hp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 EkhW 0，Ek 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
12、 ACD 微波的波长范围是 1 mm 到 10 m，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 1 大于折射角 2，A 错；光的频率不变，故 ，又 n ，解得 ，B 对；由 h，得 c v cv sin1sin2 sin2sin1，D 对hc9选 C 由光电效应方程：hW mv2 12由向心力公式：evB m v2r由两式可得： Wh e2B2r22mh10选 D 由德布罗意波长 知，p 是电子的动量，则 pmv ，而 ，hp 2meU h dn代入得 U
13、 .n2h22med211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 ，0.9P14d2 3.6Pd2光子的能量 ，则光子数 N .hc E 3.6Pd2hc12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第 7 页物的能量转换效率现已知每放出 1 mol 氧气储存 469 kJ 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 1 mol 的氧气需要吸收的光量子数为 8NA.其总能量为 E8N Ahc86.0210 23 J1.39210 6 J.6.6310 3431086.88
14、10 7绿色植物的能量转化效率为 100%34%.4691031.39210613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 m2.2110 34 hp 6.6310 341010 33102m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 mv2eU，所以 v12 2eUm代入数据得：v1.010 8 m/s
15、(2)因为 mv2 eUh h12 c所以 4.110 11 mhceU(3)n 个6.2510 16 个Ite 1010 311.610 19答案：(1)1.010 8 m/s (2)4.110 11 m (3)6.2510 16 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 m evBv2r所以 verBm电子的最大初动能 Ek mv212 e2r2B22m J4.9710 16 J3.110 3 eV(1.610 19)2(1.8810 4)229.110 31(2)入射光子的能量hh eV1.7510 4eVc 6.6310 3431087.110 111.6
16、10 19根据爱因斯坦光电效应方程得金属的逸出功为W0h E k1.4410 4 eV(3)物质波的波长为 m2.210 11 mhmv herB 6.6310 341.610 191.8810 4第 8 页答案：(1)3.110 3 eV (2)1.4410 4 eV (3)2.210 11 m16解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程 EkhW，光子的频率为 .所以，光电c子的最大初动能为 Ek W.hc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 eUE k1E k，所以 Ek1eU W.hc(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板的光电子则 d at2 ，得 td .12 Uet22dm 2mUe答案：(1)eU W (2)dhc 2mUe
