高中物理魯科版5第五章波與粒子第4節(jié)“基本粒子”與恒星演化

章末綜合測評(五)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分．全部選對得6分，選對但不全得3分，有錯選或不答得0分．)1．關于德布羅意波波長，下列說法中正確的是()A．動量相同的不同物體(包括宏觀物體和微觀粒子)，它們具有相同的德布羅意波波長B．動能相同的不同物體，它們具有相同的德布羅意波波長C．速率相同的不同物體，它們具有相同的德布羅意波波長D．只有動量相同的不同微觀粒子，它們才具有相同的德布羅意波長【解析】由德布羅意波長公式λ＝eq\f(h,p)知，只要物體的動量p相同，則它們的德布羅意波波長就相同，故A正確，B、C、D錯誤．【答案】A2．(多選)關于光電效應，下列幾種表述正確的是()A．金屬的極限頻率與入射光的頻率成正比B．光電流的強度與入射光的強度無關C．用不可見光照射金屬不一定比用可見光照射同種金屬產生的光電子的最大初動能要大D．對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光的波長必須小于這個波長，才能產生光電效應【解析】金屬的極限頻率由該金屬決定，與入射光的頻率無關，光電流的大小隨入射光強度增大而增大，選項A、B錯誤；不可見光包括能量比可見光大的紫外線、X射線、γ射線，也包括能量比可見光小的紅外線、無線電波，選項C正確；任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光波長小于這個波長，才能產生光電效應，選項D正確．【答案】CD3．根據宇宙大爆炸的理論，在宇宙形成之初是“粒子家族”盡顯風采的時期，那么在大爆炸之后最早產生的粒子是()【導學號：64772117】A．夸克、輕子、膠子等粒子B．質子和中子等強子C．光子、中微子和電子等輕子D．氦核、氚核、中子等輕核【解析】根據宇宙大爆炸理論，在大爆炸之后最早產生的粒子是夸克、輕子、膠子等粒子．【答案】A4．已知鈣和鉀的截止頻率分別為×1014Hz和×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A．波長 B．頻率C．能量 D．動量【解析】光電效應方程Ekm＝hν－W＝hν－h(huán)ν0，因為鈣的截止頻率大，因此鈣中逸出的光電子的最大初動能小，其動量p＝eq\r(2mEkm)，故動量小，由λ＝eq\f(h,p)，可知波長較長，則頻率較小，選項A正確．【答案】A5．(多選)如圖1所示為一真空光電管的應用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為×1014Hz，則以下判斷正確的是()圖1A．發(fā)生光電效應時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B．發(fā)生光電效應時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度C．用λ＝μm的光照射光電管時，電路中有光電流產生D．增大電源的電壓，電路中的光電流可能不變【解析】在光電管中若發(fā)生了光電效應，單位時間內發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強度有關，光電流的飽和值只與單位時間內發(fā)射光電子的數(shù)目有關．據此可判斷A錯誤；波長λ＝μm的光子的頻率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,×10－6)Hz＝6×1014Hz>×1014Hz，可發(fā)生光電效應，所以選項B、C正確；若電路中的電流已達到飽和光電流，此時增大電源的電壓，電路中的光電流也不再增大，D正確．【答案】BCD6．(多選)下列關于微觀粒子波粒二象性的認識，正確的是()A．因實物粒子具有波動性，故其軌跡是波浪線B．由概率波的知識可知，因微觀粒子落在哪個位置不能確定，所以粒子沒有確定的軌跡C．由概率波的知識可知，因微觀粒子落在哪個位置不能確定，再由不確定性關系知粒子動量將完全確定D．大量光子表現(xiàn)出波動性，此時光子仍具有粒子性【解析】實物粒子的波動性指實物粒子是概率波，與經典的波不同，選項A錯誤；微觀粒子落點位置不能確定，與經典粒子有確定軌跡不同，選項B正確；單縫衍射中，微觀粒子通過狹縫，其位置的不確定量等于縫寬，其動量也有一定的不確定量，選項C錯誤；波動性和粒子性是微觀粒子的固有特性，無論何時二者都同時存在，選項D正確．【答案】BD7．(多選)用兩束頻率相同、強度不同的紫外線分別照射兩種相同金屬的表面，均能產生光電效應，那么()【導學號：64772071】A．兩束光的光子能量相同B．兩種情況下單位時間內逸出的光電子個數(shù)相同C．兩種情況下逸出的光電子的最大初動能相同D．強度大的紫外線照射金屬的表面時單位時間內逸出的光電子個數(shù)多【解析】由ε＝hν和Ek＝hν－W0知兩束光的光子能量相同，照射金屬得到的光電子最大初動能相同，故A、C對；由于兩束光強度不同，逸出光電子個數(shù)不同，強度大的紫外線照射金屬表面時單位時間內逸出的光電子個數(shù)多，B錯誤，D正確．【答案】ACD8．(多選)關于光電效應現(xiàn)象，下列說法中正確的是()A．在光電效應現(xiàn)象中，入射光的強度越大，光電子的最大初動能越大B．在光電效應現(xiàn)象中，光電子的最大初動能與照射光的頻率成線性關系C．對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光的波長必須小于此波長，才能發(fā)生光電效應D．對于某種金屬，只要入射光的強度足夠大，就會發(fā)生光電效應【解析】由Ek＝hν－W可知光電子的最大初動能與入射光的頻率、材料的逸出功有關，與入射光的強度無關，Ek只是隨ν線性增大，A錯誤，B正確．要發(fā)生光電效應，光電子的最大初動能Ek>0，則由Ek＝hν－W，hν＝heq\f(c,λ)＝Ek＋W>W有ν>eq\f(W,h)或λ<eq\f(hc,W)，與入射光的強度無關，但飽和光電流強度與入射光的強度呈正比關系，C正確，D錯誤．【答案】BC二、非選擇題(本題共4小題，共52分．按題目要求作答)9．(12分)質量為m的粒子被限制在x＝－eq\f(l,2)到x＝eq\f(l,2)的區(qū)域內運動，在它朝x軸正方向運動時，求其動量測量值的最小不確定范圍Δpx.【解析】由題意：Δx＝l，由不確定關系Δx·Δpx≥eq\f(h,4π)，得Δpx≥eq\f(h,4π·Δl).因此，動量測量值的最小不確定范圍Δpx＝eq\f(h,4πl(wèi)).【答案】eq\f(h,4πl(wèi))10．(12分)已知：功率為100W燈泡消耗的電能的5%轉化為所發(fā)出的可見光的能量，光速c＝×108m/s，普朗克常量h＝×10－34J·s，假定所發(fā)出的可見光的波長都是560nm，計算燈泡每秒內發(fā)出的光子數(shù)．【解析】波長為λ的光子能量為：E＝eq\f(hc,λ)，設燈泡每秒內發(fā)出的光子數(shù)為n，燈泡電功率為P，則n＝eq\f(kP,E)，式中，k＝5%是燈泡的發(fā)光效率．得：光子數(shù)n＝eq\f(kPλ,hc)，代入題給數(shù)據得：n＝×1019(個)．【答案】×1019個11．(14分)如圖2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，有一波長為λ的細激光束照射到B板中央，使B板發(fā)生光電效應，已知普朗克常量為h，金屬板B的逸出功為W，電子質量為m，電荷量為e.求：圖2(1)從B板運動到A板所需時間最短的光電子，到達A板時的動能；(2)光電子從B板運動到A板時所需的最長時間．【解析】(1)根據愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W，光子的頻率為ν＝eq\f(c,λ).所以，光電子的最大初動能為Ek＝eq\f(hc,λ)－W.能以最短時間到達A板的光電子，是初動能最大且垂直于板面離開B板的電子，設到達A板的動能為Ek1，由動能定理，得eU＝Ek1－Ek，所以Ek1＝eU＋eq\f(hc,λ)－W.(2)能以最長時間到達A板的光電子，是離開B板時的初速度為零或運動方向平行于B板的光電子．則d＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(Uet2,2dm)，得t＝deq\r(\f(2m,Ue)).【答案】(1)eU＋eq\f(hc,λ)－W(2)deq\r(\f(2m,Ue))12．(14分)愛因斯坦的相對論指出，物體的能量和質量之間存在一個定量關系：E＝mc2，其中c為光在真空中的速度．計算頻率為ν＝5×1014Hz的光子具有的動量是多少．若一電子的動量與該光子相同，該電子的運動速度是多少？該電子物質波的波長λe是多少？【導學號：64772118】【解析】光子的能量E＝hν＝mc2，故得到光子的動量p＝mc＝eq\f(hν,c)＝eq\f×10－34×5×1014,3×108)kg·m·s－1＝×10－27kg·m·s－1.設電子質量為me，速度為ve，