高中物理人教版5第十七章波粒二象性

章末綜合測(cè)評(píng)(二)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共9小題，每小題6分，共54分，在每小題給出的4個(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一個(gè)選項(xiàng)符合要求，第7～9題有多個(gè)選項(xiàng)符合要求．全選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．)1．一個(gè)光子和一個(gè)電子具有相同的波長(zhǎng)，則()A．光子具有較大的動(dòng)量B．光子具有較大的能量C．電子與光子的動(dòng)量相等D．電子和光子的動(dòng)量大小關(guān)系不確定【解析】根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，若一個(gè)光子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)電子的波長(zhǎng)相等，則光子和電子的動(dòng)量一定相等故A、D錯(cuò)誤，C正確；光子的能量E光＝hν＝eq\f(hc,λ)，電子的能量Ee＝mc2＝eq\f(mvc2,v)＝eq\f(pc2,v)＝eq\f(hc2,λv)＝eq\f(c,v)·E光，因電子的速度v＜c，故Ee＞E光，B錯(cuò)誤．【答案】C2．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是()A．光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大B．入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C．遏止電壓與入射光的頻率成正比D．入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子【解析】在光電效應(yīng)中，若照射光的頻率小于極限頻率，無(wú)論光照時(shí)間多長(zhǎng)，光照強(qiáng)度多大，都無(wú)光電流，當(dāng)照射光的頻率大于極限頻率時(shí)，立刻有光電子產(chǎn)生，故A、B錯(cuò)誤，D正確．由－eU＝0－Ek，Ek＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止電壓與入射光頻率ν有關(guān)，但二者間不是正比關(guān)系，C錯(cuò)誤．【答案】D3．紫外線光子的動(dòng)量為eq\f(hν,c)，一個(gè)靜止的O3吸收了一個(gè)紫外線光子后()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472038】A．仍然靜止B．沿著光子原來運(yùn)動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)C．沿光子運(yùn)動(dòng)相反方向運(yùn)動(dòng)D．可能向任何方向運(yùn)動(dòng)【解析】由動(dòng)量守恒定律知，吸收了紫外線光子的O3分子與光子原來運(yùn)動(dòng)方向相同，故正確選項(xiàng)為B.【答案】B4．用波長(zhǎng)為λ1和λ2的單色光A和B分別照射兩種金屬C和D的表面．單色光A照射兩種金屬時(shí)都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；單色光B照射時(shí)，只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，設(shè)兩種金屬的逸出功分別為WC和WD，則下列選項(xiàng)正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472039】A．λ1＞λ2，WC＞W(wǎng)D B．λ1＞λ2，WC＜WDC．λ1＜λ2，WC＞W(wǎng)D D．λ1＜λ2，WC＜WD【解析】由題意知，A光光子的能量大于B光光子的能量，根據(jù)E＝hν＝heq\f(c,λ)，得λ1＜λ2；又因?yàn)閱紊釨只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，所以WC＜WD，故正確選項(xiàng)是D.【答案】D5．光子有能量，也有動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)，它也遵守有關(guān)動(dòng)量的規(guī)律，真空中有一如圖1所示裝置可繞通過橫桿中點(diǎn)的豎直軸OO′在水平面內(nèi)靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)，其中左邊是圓形黑紙片，右邊是和左邊大小、質(zhì)量均相同的圓形白紙片．當(dāng)用平行白光垂直照射這兩個(gè)圓面時(shí)，關(guān)于此裝置開始時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)情況(俯視)的下列說法中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472040】圖1A．順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)B．逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)C．都有可能D．不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)【解析】光照射到黑紙片上時(shí)被吸收，照射到白紙片上時(shí)被反射，因此白紙片受到的沖量大，裝置逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，故正確選項(xiàng)為B.【答案】B6．研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，以頻率為ν的光照射光電管陰極K時(shí)，有光電子產(chǎn)生．由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽(yáng)極A做減速運(yùn)動(dòng)．光電流i由圖中電流計(jì)G測(cè)出，反向電壓U由電壓表V測(cè)出．當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓Uc.在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中，錯(cuò)誤的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472041】圖2ABCD【解析】當(dāng)反向電壓U與入射光頻率ν一定時(shí)，光電流i與光強(qiáng)成正比，所以A正確；頻率為ν的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝hν－W0，而遏止電壓Uc與最大初動(dòng)能的關(guān)系為eUc＝Ek，所以遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系是eUc＝hν－W0，其函數(shù)圖象不過原點(diǎn)，所以B錯(cuò)誤；當(dāng)光強(qiáng)與入射光頻率一定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動(dòng)能是一定的，所形成的光電流強(qiáng)度會(huì)隨反向電壓的增大而減小，所以C正確；根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時(shí)性規(guī)律知D正確．【答案】B7．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大【解析】增大入射光強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項(xiàng)A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時(shí)，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)hν－W逸＝eq\f(1,2)mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動(dòng)能也增大，故選項(xiàng)D正確．【答案】AD8．下列敘述的情況中正確的是 ()A．光的粒子性說明每個(gè)光子就像一個(gè)極小的球體一樣B．光是波，與橡皮繩上的波類似C．光是波，但與宏觀概念的波有本質(zhì)的區(qū)別D．光是一種粒子，它和物質(zhì)作用是“一份一份”進(jìn)行的【解析】光的粒子性說明光是一種粒子，但到達(dá)空間某位置的概率遵守波動(dòng)規(guī)律，與宏觀概念的粒子和波有著本質(zhì)的不同，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確．根據(jù)光電效應(yīng)可知，光是一種粒子，光子與電子的作用是一對(duì)一的關(guān)系，所以選項(xiàng)D正確．【答案】CD9．電子的運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)性的支配，對(duì)于氫原子的核外電子，下列說法正確的是()A．氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢肂．電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定它的軌道C．電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，不遵從牛頓運(yùn)動(dòng)定律D．電子繞核運(yùn)動(dòng)的“軌道”其實(shí)是沒有意義的【解析】微觀粒子的波動(dòng)性是一種概率波，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓運(yùn)動(dòng)定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢?，電子的“軌道”其?shí)是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置，綜上所述，C、D正確．【答案】CD二、非選擇題(本題共4小題，共46分．按題目要求作答．)10．(10分)太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換的基本原理是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能．如圖3所示是測(cè)定光電流的電路簡(jiǎn)圖，光電管加正向電壓．圖3(1)標(biāo)出電源和電流表的正負(fù)極；(2)入射光應(yīng)照在________極上．(3)電流表讀數(shù)是10μA，則每秒鐘從光電管陰極發(fā)射出的光電子至少是________個(gè)．【解析】(1)加正向電壓，應(yīng)該是在電子管中電子由B向A運(yùn)動(dòng)，即電流是由左向右．因此電源左端是正極，右端是負(fù)極，電流表上端是正極，下端是負(fù)極．(2)光應(yīng)照在B極上．(3)設(shè)電子個(gè)數(shù)為n，則I＝ne，所以n＝eq\f(10×10－6,×10－19)＝×1013(個(gè))．【答案】(1)電源左端是正極，右端是負(fù)極；電流表上端是正極，下端是負(fù)極(2)B(3)×101311．(12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航標(biāo)燈指引航道．如圖4所示是一個(gè)航標(biāo)燈自動(dòng)控制電路的示意圖．電路中的光電管陰極K涂有可發(fā)生光電效應(yīng)的金屬．下表反映的是各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長(zhǎng)，又知可見光的波長(zhǎng)在400～770nm(1nm＝10－9m)．圖4各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長(zhǎng)：金屬銫鈉鋅銀鉑極限頻率(Hz)×1014×1014×1014×1015×1015極限波長(zhǎng)(μm)00002根據(jù)圖和所給出的數(shù)據(jù)，你認(rèn)為：(1)光電管陰極K上應(yīng)涂有金屬________；(2)控制電路中的開關(guān)S應(yīng)和________(填“a”和“b”)接觸；(3)工人在鍛壓機(jī)、沖床、鉆床等機(jī)器上勞動(dòng)時(shí)，稍有不慎就會(huì)把手壓在里面，造成工傷事故．如果將上述控制電路中的電燈換成驅(qū)動(dòng)這些機(jī)器工作的電機(jī)，這時(shí)電路中開關(guān)S應(yīng)和________接觸，這樣，當(dāng)工人不慎將手伸入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，由于遮住了光線，光控繼電器銜鐵立即動(dòng)作，使機(jī)床停止工作，避免事故發(fā)生．【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472225】【解析】(1)依題意知，可見光的波長(zhǎng)范圍為400×10－9～770×10－9m而金屬銫的極限波長(zhǎng)為λ＝0×10－6m＝660×10－9m，因此，光電管陰極K上應(yīng)涂金屬銫．(2)深沉的夜色中，線圈中無(wú)電流，銜鐵與b接觸，船舶依靠航標(biāo)燈指引航道，所以控制電路中的開關(guān)S應(yīng)和b接觸．(3)若將上述控制電路中的電燈換成電機(jī)，在手遮住光線之前，電機(jī)應(yīng)是正常工作的，此時(shí)銜鐵與a接觸，所以電路中的開關(guān)S應(yīng)和a接觸．【答案】(1)銫(2)b(3)a12．(12分)德布羅意認(rèn)為：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，都有著一種波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是λ＝eq\f(h,p)，式中p是運(yùn)動(dòng)著的物體的動(dòng)量，h是普朗克常量．已知某種紫光的波長(zhǎng)是440nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長(zhǎng)是這種紫光波長(zhǎng)的10－4倍，求：(1)電子的動(dòng)量的大?。?2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波波長(zhǎng)的關(guān)系，并計(jì)算加速電壓的大小．電子質(zhì)量m＝×10－31kg，電子電荷量e＝×10－19C，普朗克常量h＝×10－34J·s，加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字．【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472226】【解析】(1)由λ＝eq\f(h,p)知電子的動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)＝×10－23kg·m/s.(2)電子在電場(chǎng)中加速，有eU＝eq\f(1,2)mv2又eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)解得U＝eq\f(mv2,2e)＝eq\f(h2,2meλ2)≈8×102V.【答案】(1)×10－23kg·m/s(2)U＝eq\f(h2,2meλ2)8×102V13．(12分)如圖5所示，相距為d的兩平行金屬板A、B足夠大，板間電壓恒為U，有一波長(zhǎng)為λ的細(xì)激光束照射到B板中央，使B板發(fā)生光電效應(yīng)，已知普朗克常量為h，金屬板B的逸出功為W0，電子質(zhì)量為m，電荷量為e.求：圖5(1)從B板運(yùn)動(dòng)到A板所需時(shí)間最短的光電子，到達(dá)A板時(shí)的動(dòng)能；(2)光電子從B板運(yùn)動(dòng)到A板時(shí)所需的最長(zhǎng)時(shí)間．【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472227】【解析】(1)根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0光子的頻率為ν＝eq\f(c,λ)所以光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝eq\f(hc,λ)－W0能以最短