光的波动性练习题及答案.docx

高二物理同步测试（9）— 光的波动性
YCY
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，考试用时60分钟.
第Ⅰ卷（选择题，共40分）
一、选择题（每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对得4分，对而不全得2分。）
1．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连。用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时 （ ）

　　A．锌板带正电，指针带负电
　　B．锌板带正电，指针带正电
　　C．锌板带负电，指针带正电
　　D．锌板带负电，指针带负电
2．2025年是“世界物理年”，100年前的1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象。关于光电效应，下列说法正确的是 （ ）
A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应
B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比
D．某单色光照射一金属时不能发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应
3．a、b两种色光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路如图所示，则以下描述错误的是（　）
　　A．a光的频率大于b光的频率
　　B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长
　　C．a光在介质中的传播速度大于b光在介质中的传播速度
　　D．如果a光能使某种金属发生光电效应，b光也一定能使该金属发生光电效应
4．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则以下说法中正确的是 （ ）
A．碰撞过程中能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′
B．碰撞过程中能量不守恒，动量不守恒，且λ=λ′
C．碰撞过程中能量守恒，动量守恒，且λ＜λ′
D．碰撞过程中能量守恒，动量守恒，且λ＞λ′
5．在做双缝干涉实验时，常用激光光源，这主要是应用激光的 （ ）
A．平行性好 B．反射性好
C．亮度高的特性 D．相干性好
6．氢原子发出a、b两种频率的光，经三棱镜折射后的光路如图所示，若a光是由能级n=4
向n=1跃迁时发出的，则b光可能是 （ ）
A．从能级n=5向n=2跃迁时发出的
B．从能级n=3向n=1跃迁时发出的
C．从能级n=5向n=1跃迁时发出的
D．从能级n=3向n=2跃迁时发出的
7．金属晶体中晶格大小的数量级为10-10m。电子经加速电场加速，形成一电子束。电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图样。则这个加速电场的电压约为 （ ）
A．50V B．100V C．150V D．200V
8．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV，用波长为2.5×10-7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108m/s，元电荷为1.6×10-19C，普朗克常量为
6.63×10-34J·s求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是（ ）
A．5.3×1014Hz，2.2J　　　　　　　　　　　　
B． 5.3×1014HZ，4.4×10-19J
C．3.3×1033HZ，2.2J　　　　　　　　　　　　
D．3.3×1033HZ，4.4×10-19J
9．处于激发态的原子，如果在入射光子的电磁场的影响下，引起高能态向低能态跃迁，同时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫受激辐射。原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理。那么发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电子的电势能Ep、电子动能Ek的变化关系是 （ ）
A．Ep增大、Ek减小、En减小 B．Ep减小、Ek增大、En减小
C．Ep增大、Ek增大、En增大 D．Ep减小、Ek增大、En不变

10．现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的 （ ）
A． 　　 B．k 　　 C． 　　　 D．2k

第Ⅱ卷（非选择题，共60分）
二、填空题（每小题6分，共24分。把正确答案填写在题中的横线上，或按题目要求作答。）
11．用波长分别为λ1、λ2的单色光1、2分别照射金属1、2的表面，单色光1照射金属1、2表面时都有电子射出，而单色光2照射金属1时有电子射出，照射金属2时没有电子射出。设金属1、2的逸出功分别为W1、W2。比较这两种单色光的波长和这两种金属的逸出功的大小，结果是：λ1___ _λ2，W1__ __W2。
12．在光电效应实验中，如果实验仪器及线路完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因是：________________或________________。
13．已知金属铯发生光电效应的逸出功是3.0×10-19J。右图为氢原子的能级图，当氢原子由第3能级跃迁到第2能级时辐射出的光子 (填能或否)，使铯发生光电效应？若发生了光电效应，逸出的光电子的最大初动能是 eV.
14．根据德布罗意理论，电子也具有波粒二象性，其波长λ=h/p，其中h为普朗克常量，p为电子的动量。在某次实验时用高压加速电子束，然后垂直射到双缝上，在双缝后的衍射屏上得到了干涉条纹，但条纹间距很小。欲使条纹间距变大可以 加速电子的电压或同时 双缝间的距离.

三、计算题（共36分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。）
15．(18分) 如图所示，氢原子从n>2的某一能通级跃迁到n=2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子，问最少要给基态的氢原子最少提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后氢原子可能的辐射跃迁图。

16．(18分)已知光子有动量，其动量的计算公式为，式中h是普朗克常量，λ是光的波长．既然光子有动量，那么光照射到物体表面被吸收或被反射时就会对物体有压力，叫做“光压”．有人设想在遥远的宇宙探测中利用光压力作动力推动航天器加速，这样可以大大减少航天器发射的自身的体积和重量的影响，在某个设计方案中，计划给探测器安上面积极大，反射率极高的薄膜，并设法让它始终正对太阳．
(1)已知在地球绕日轨道上，每平方米面积上得到的太阳光的功率为P0 = 1.35kW，探测
器本身的质量为M=100kg，薄膜面积为S=4×104m2，那么探测器由地球发射到太空时，由于太阳光的光压而得到的加速度将为多大?
(2)若探测器仅靠光压加速，那么每一天内增加的速度将是多大?

高二物理同步测试（9）参考答案
1．B
2．AD
3．A
4．C
5．D
6．C
7．C
8．B
9．B
10．C
11．小于，小于
12．入射光波长太大(频率太小)，光电管所加的反向电压太大.
13．能，0.015eV
14．降低，减小
15．12.75eV，略（共6条）
16．(1)由E = hv和可得 E/P=c
设每秒照射到薄膜上光子个数为n则，nE=Po S，由动量定理，当入射光全部被反射时，有F=n·2P，由牛顿第二定律F=Ma，得a=3.6 × 10-3m/s2
(2)△υ=a△t=311m/s