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第四章 原子结构和波粒二象性 单元测试 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．关于光的波粒二象性，下列说法错误的是（ ）
A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著
B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著
C．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性
D．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性
2．关于光电效应，正确的是（ ）．
A．光电子的最大初动能随入射光强度的增大而增大
B．只要入射光强度足够大或照射时间足够长，就一定能产生光电效应
C．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能产生光电效应
D．光电流的大小与入射光的强度无关
3．在下列各组的两个现象中都表现出光具有粒子性的是（　　）
A．光的折射现象、偏振现象
B．光的反射现象、干涉现象
C．光的衍射现象、偏振现象
D．光的康普顿效应、光电效应现象
4．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．牛顿提出的微粒说
5．关于物理现象和物理学史，下列说法正确的是（　　）
A．法拉第发现了“由磁生电”的原理，并从理论上预言了电磁波的存在
B．汤姆孙证实阴极射线是电子束流，据此提出了原子的核式结构模型
C．观众观看立体电影要戴一种特殊的眼镜、利用了光的衍射现象
D．玻尔提出的原子结构很好的解释了氢原子的光谱
6．以下关于物质波的说法中正确的是（ ）
A．实物粒子与光子都具有波粒二象性，故实物粒子与光子是本质相同的物体
B．一切运动着的物体都与一个对应的波相联系
C．机械波、物质波都不是概率波
D．实物粒子的动量越大，其波动性越明显，越容易观察
7．我们用如图所示的电路研究光电效应时，当开关闭合后，微安表有一定示数，下列说法正确的是（ ）

A．如图所示的电路可用于测量遏止电压
B．将电源的正、负极对调，可以使微安表示数减小
C．把滑动变阻器的滑动片向左移，微安表示数一定减小
D．仅增大入射光的强度时，微安表示数一定减小
二、多选题
8．关于光的波粒二象性，下列说法不正确的是（ ）
A．波粒二象性指光既具有波动性，又具有粒子性
B．能量越大的光波动性越显著
C．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
D．光波频率越高，粒子性越明显
9．对黑体的认识，下列说法正确的是（ ）
A．黑体只吸收电磁波，不辐射电磁波
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及其表面状况无关
C．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体
D．黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝对黑体
10．如图所示为研究光电效应的实验装置，当用能量为的光照射涂有某种金属的阴极K时，电流表有示数。若阴极K与阳极A间的电势差，电流表示数刚好为零，电子的电荷量为e。下列说法正确的是（　　）

A．从金属表面逸出的光电子的最大初动能为
B．此金属的逸出功为
C．将P向右移动，电流表的示数可能先增大后不变
D．将P向右移动，从金属表面逸出的光电子的最大初动能增加
三、实验题
11．采用如图甲所示电路可研究光电效应规律，现分别用a、b两束单色光照射光电管，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图象如图乙所示。
（1）实验中当灵敏电流表有示数时将滑片P向右滑动，则电流表示数一定不会 （选填“增大”“不变”或“减小”）。
（2）照射阴极材料时， （选填“a光”或“b光”）使其逸出的光电子的最大初动能大。
（3）若a光的光子能量为5eV，图乙中UC2=-2V，则光电管的阴极材料的逸出功为 eV。
12．如图所示，是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．
(1)示意图中，a端就是电源 极．
(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时， ．
13．某科学实验小组用如图1所示的电路测定普朗克常盘．用光照射光电管GD的阴极K时，由于阴极释放出电子而形成阴极光电流．加速电压UAK越大，光电流越大，当UAK增加到一定数值后，光电流不再增大而达到某一饱和值Im．
加速电压UAK变为负值时，阴极电流会迅速减少，当加速电压UAK为某一个负值时，阴极电流变为“0”，与此对应的电压称为遏止电压，用UC来表示．实验中可以通过测量遏止电压UC和入射光频率之间的关系来求解普朗克常量．调整入射光的频率测得多组UC和v的值，根据测量数据作UC－v图象，如图2所示．
（1）实验中图象的斜率经过计算为k＝0.42×10－14，普朗克常量h＝ ，该实验所用光电管的极限频率vC＝ ．
（2）当电流达到某一饱和值Im后，保持光强不变逐渐减小入射光的频率仍能发生光电效应，Im将 （填“增大”“不变”或“减小”）．
14．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置如图甲所示。已知普朗克常量。（计算结果均保留3位有效数字）
（1）实验中测得铷的遏止电压与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率 Hz，逸出功 J；
（2）如果实验中入射光的频率，则产生的光电子最大初动能 J。
《第四章 原子结构和波粒二象性 单元测试 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C C D B D B B BC BD AC
1．C
【详解】光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性越强，反之波动性明显，个别光子易显示粒子性，大量光子显示波动性，故ABD正确，C错误。
本题选说法错误的，故选C。
2．C
【详解】A．根据光电效应方程可知光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关。故A错误。
B．发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与入射光照射的时间无关。故B错误。
C．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光就不能产生光电效应。故C正确。
D．在光电效应中，光电流的强度与入射光强度有关，光的强度影响的是单位时间发出光电子数目。故D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．光的折射现象体现粒子性而偏振现象则是波的特性。故A错误；
B．光的反射现象是粒子性而干涉现象则是波的特性。故B错误；
C．光的衍射现象表现的是波动性，故C错误；
D．光电效应现象、康普顿效应均表现出光有粒子性。故D正确。
故选D。
4．B
【详解】ABC．根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，故B正确，AC错误；
D．牛顿提出的微粒说只能局限于解决宏观物体的低速运动，不能解释黑体辐射实验规律，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】A．麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，故选项A错误；
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，故选项B错误；
C．观众观看立体电影，是利用光的偏振现象，故选项C错误；
D．玻尔提出的能级模型，很好的解释了氢原子的光谱，故选项D正确。
故选D。
6．B
【详解】A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子不是本质相同的物体，故A错误；
B．无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，故B正确；
C．根据德布罗意的物质波理论，物质波是概率波，故C错误；
D．根据德布罗意的物质波公式
可知，粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，越容易观察，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】A．测量遏止电压时，应使光电子逸出后减速运动，图中的电路不能测量遏止电压，故A错误；
B．将电源的正、负极对调，若电压超过遏止电压，则微安表示数为零：若电压小于遏止电压，则微安表示数减小，故B正确；
C．把滑动变阻器的滑动片向左移，正向电压减小，若没有达到饱和光电流，则微安表示数减小；若已经达到饱和光电流，则微安表示数不变，故C错误；
D．仅增大入射光的强度，则单位时间内产生的光电子数目增多，所以微安表示数一定增大，故D错误。
故选B。
8．BC
【详解】A．光的波粒二象性是指光既具有波动性，又具有粒子性，A正确．
BD．频率越高的光，能量越大，粒子性越显著，频率越低的光波动性越显著，B错误，D正确．
C．光在传播时表现为波动性，而与物质相互作用时表现为粒子性，C错误．
故选BC。
9．BD
【详解】A．黑体吸收电磁波而不发生反射，黑体自身向外辐射电磁波，故A项错误；
B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及其表面状况无关，故B项正确；
C．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔成了一个黑体，而空腔不是黑体，故C项错误；
D．任何物体都会反射电磁波，只吸收不反射电磁波的物体实际是不存在的，黑体是一种理想化的模型，故D项正确。
10．AC
【详解】A．根据题意，若阴极K与阳极A间的电势差，电流表示数刚好为零，则可知阴极K逸出的光电子的动能完全克服了电场力做功，则有
可得电子额最大初动能
故A正确；
B．根据以上分析可得该金属的逸出功
而光的能量
则可得
故B错误；
C．若光电流已经饱和，则将P向右移动时，电流表的示数不变，若光电流未饱和，则将P向右移动时正向电压增大，则光电子的移动速率增大，而根据
可知，光电流将增大，若在移动的过程中光电流达到饱和，则继续移动P，光电流将不再变化，因此，将P向右移动，电流表的示数可能先增大后不变，故C正确；
D．根据爱因斯坦的光电效应方程
且同种金属的逸出功一定，因此，当照射到阴极K的光的能量一定时，将P向右移动，其逸出的光电子的最大初动能不变，即光电子的最大初动能只与照射光的频率有关，故D错误。
故选AC。
11． 减小 b光 3
【详解】(1)[1]由甲图电路可知，光电管加的是正向电压，将滑片向右滑动，增加了电压值，会使原来飞不到对阴极的光电子飞到，故电流表的示数要么不变(已达到饱和电流)，要么增大(未达到饱和电流时)。不会出现减小的情况。
(2)[2]根据光电效应方程，结合乙图中遏止电压关系有
故照射阴极材料时，b光使其逸出的光电子的最大初动能大。
(3)[3]将题目中信息
带入上一空的公式，可得
12． 正． 阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M．
【详解】(1)示意图中，a端就是电源正极；
(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M.
13． 6.72×l0－34Js 4.1×l014Hz 增大
【详解】（1）根据光电效应方程可知：，而，则，即，
由题意：斜率k＝=0.42×10－14，解得h=0.42×10－14×1.6×10－19=6.72×l0－34Js.
则UC=0.42×10－14(v-vC)；
由图可知当UC=1.9V时，v=8.5×10－14Hz；
则解得：vC=4.1×l014Hz
（2）当电流达到某一饱和值Im后，保持光强不变逐渐减小入射光的频率，则单位时间打出光电子的数量增多，则饱和光电流Im将增加.
14．
【详解】（1）[1]由光电效应方程及动能定理分别可得
联立可得
因此当遏制电压为零时，即图线与横轴交点表示铷的截止频率，为
[2]该金属的逸出功为
（2）[3]产生的光电子最大初动能为

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