高中物理人教版5第十七章波粒二象性單元測試 限時(shí)測模擬試題17

第十七章限時(shí)測試題本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長關(guān)系的圖中，符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140209)()答案：A解析：由黑體實(shí)驗(yàn)規(guī)律知溫度越高，輻射越強(qiáng)，且最大強(qiáng)度向波長小的方向移動(dòng)，A對(duì)，B、C、D錯(cuò)。2．(河北承德一中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期檢測)下列各種說法中錯(cuò)誤的有eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140210)()A．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說B．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾恼丈鋾r(shí)間太短C．在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，狹縫越窄，光子動(dòng)量的不確定量越大D．任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體，無論是大到太陽、地球，還是小到電子、質(zhì)子，都與一種波相對(duì)應(yīng)，這就是物質(zhì)波，物質(zhì)波是概率波答案：B解析：普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說，故A正確；一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因?yàn)樵撌獾念l率小于極限頻率，故B錯(cuò)誤；光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，狹縫越窄，光子動(dòng)量的不確定量越大，故C正確；任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體，都與一種波相對(duì)應(yīng)，這就是物質(zhì)波，物質(zhì)波是概率波，故D正確。3．(河北正定中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期檢測)關(guān)于康普頓效應(yīng)，下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140211)()A．康普頓效應(yīng)證明光具有波動(dòng)性B．康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)發(fā)現(xiàn)，在散射的X射線中，有些波長變短了C．康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)發(fā)現(xiàn)，在散射的X射線中，有些波長變長了D．康普頓效應(yīng)可用經(jīng)典電磁理論進(jìn)行解釋答案：C解析：康普頓效應(yīng)揭示了光具有粒子性，故A錯(cuò)誤；在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，則動(dòng)量減小，根據(jù)λ＝eq\f(h,p)，知波長變長，故B錯(cuò)誤，C正確；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都無法用經(jīng)典電磁理論進(jìn)行解釋，D錯(cuò)誤；故選C。4．(壽光市現(xiàn)代中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期檢測)一束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后，分解為互相分離的三束光，分別照在相同的金屬板a、b、c上，如圖所示，已知金屬板b有光電子放出，則可知eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140212)()A．板a一定不放出光電子 B．板a一定能放出光電子C．板c一定不放出光電子 D．板c一定能放出光電子答案：D解析：從棱鏡對(duì)光的色散可知，光的頻率越大，在同一介質(zhì)的折射率越大，由題意：νa<νb<νc，同種材料極限頻率相同。由b板有光電子，則發(fā)生光電效應(yīng)，則c一定可放出光電子，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確，但射到a板上的光的頻率不能確定是否大于極限頻率，所以不能判斷是否發(fā)生光電效應(yīng)，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。5．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止開始經(jīng)加速電場加速后(加速電壓為U)，該粒子的德布羅意波長為eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140213)()A．eq\r(\f(h,2mqU)) B．eq\f(h,2mqU)C．eq\f(h,2mqU)eq\r(2mqU) D．eq\f(h,\r(mqU))答案：C解析：設(shè)加速后的速度為v，由動(dòng)能定理得：qU＝eq\f(1,2)mv2所以v＝eq\r(\f(2qU,m))由德布羅意波長公式：λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,m\r(\f(2qU,m)))＝eq\f(h,2mqU)eq\r(2mqU)6．(寧波效實(shí)中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期末)人眼對(duì)綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530nm的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺，普朗克常量為×10－34J·s，光速為×108m/s，則人眼能察覺到綠光時(shí)所接收到的最小功率是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140214)()A．×10－18W B．×10－19WC．×10－10W D．×10－18W答案：A解析：每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，所以察覺到綠光所接收到最小功率為P＝eq\f(6\f(hc,λ),t)＝eq\f(6×\f×10－34×3×108,530×10－9),1)W＝×10－18W。7．(湖北武鋼三中、武漢三中、省實(shí)驗(yàn)中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期聯(lián)考)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示，若該直線的斜率和縱截距分別為k和－b，電子電荷量的絕對(duì)值為e，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140215)()A．普朗克常量可表示為eq\f(k,e)B．若更換材料再實(shí)驗(yàn)，得到的圖線的k不改變，b改變C．所用材料的逸出功可表示為ebD．b由入射光決定，與所用材料無關(guān)答案：BC解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，以及Ekm＝eUc得：Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)，圖線的斜率k＝eq\f(h,e)，解得普朗克常量h＝ke，故A錯(cuò)誤；縱軸截距的絕對(duì)值b＝eq\f(W0,e)，解得逸出功W0＝eb，故C正確；b等于逸出功與電荷電量的比值，而逸出功與材料有關(guān)，則b與材料有關(guān)，故D錯(cuò)誤；更換材料再實(shí)驗(yàn)，由于逸出功變化，可知圖線的斜率不變，縱軸截距改變，故B正確。故選BC。8．(河北冀州中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖。則這兩種光eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140216)()A．照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大B．從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角大C．通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大D．通過同一玻璃三棱鏡時(shí)，a光的偏折程度大答案：BC解析：由題圖知，Ekma<Ekmb，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)同一光電管，由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W，知νa<νb，由sinC＝eq\f(1,n)知，Ca>Cb，故選項(xiàng)B正確；由Δx＝eq\f(L,d)λ及λ＝eq\f(c,ν)知，頻率越小波長越長，間距越大，即Δxa>Δxb，故選項(xiàng)C正確；因νa<νb，所以通過三棱鏡時(shí)，b的偏折程度大，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9．如圖所示，一束復(fù)合光束c，從玻璃射向空氣，經(jīng)折射后形成光a、b兩束光線，則下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140217)()A．a(chǎn)光光子的能量比b光光子的能量小B．從玻璃射向空氣時(shí)，a光的臨界角小于b光的臨界角C．若a光能發(fā)生光電效應(yīng)，b光也一定能發(fā)生光電效應(yīng)D．經(jīng)同一雙縫干涉裝置得到干涉條紋，a光干涉條紋間距小答案：AC解析：由光的折射定律知a光的折射率小于b光的折射率，a光的頻率小于b光的頻率所以A對(duì)B錯(cuò)誤，C正確；a光的波長大于b光的波長，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距，D錯(cuò)。10．(宜昌市葛州壩中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)用如圖的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為的光照射到光電管上時(shí)，電流表G的讀數(shù)為。移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于時(shí)，電流表讀數(shù)為0。則eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140218)()A．光電管陰極的逸出功為B．電鍵K斷開后，沒有電流流過電流表GC．光電子的最大初動(dòng)能為D．改用能量為的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小答案：AC解析：該裝置所加的電壓為反向電壓，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于時(shí)，電流表示數(shù)為0，知道光電子的最大初動(dòng)能為，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，W0＝，故A、C正確。電鍵K斷開后，用光子能量為的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，有光電子逸出，則有電流流過電流表，故B錯(cuò)誤。改用能量為的光子照射，由于光電子的能量小于逸出功，不能發(fā)生光電效應(yīng)，無光電流，故D錯(cuò)誤，故選AC。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，共18分。把答案直接填在橫線上)11．(5分)二氧化碳能很好吸收紅外長波輻射，這種長波輻射的波長范圍約是×10－3～×10－3m，相應(yīng)的光子能量的范圍是________，“溫室效應(yīng)”使大氣全年的平均溫度升高，空氣溫度升高，從微觀上看就是空氣中分子的________。(已知普朗克常量h＝×10－34J·s，真空中的光速c＝×108m/s，結(jié)果取兩位有效數(shù)字)eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140219)答案：×10－22～×10－22J無規(guī)則運(yùn)動(dòng)(或熱運(yùn)動(dòng))更劇烈或無規(guī)則運(yùn)動(dòng)(或熱運(yùn)動(dòng))的平均動(dòng)能增大解析：由c＝λν，得ν＝eq\f(c,λ)，代入數(shù)據(jù)得頻率范圍為×1011～×1011Hz，又由ε＝hν得能量范圍為×10－22～×10－22J。由分子動(dòng)理論可知，溫度升高，物體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)更劇烈，因此分子平均動(dòng)能增大。12．(6分)(撫州市四校2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中聯(lián)考)如圖所示，一靜電計(jì)與鋅板相連，在A處用一紫光燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140220)(1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計(jì)指針偏角將________。(填“增大”、“減小”或“不變”)(2)使靜電計(jì)指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線照射鋅板，可觀察到靜電計(jì)指針________________(填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)。答案：(1)減小(2)無解析：(1)鋅板在紫外線照射下，發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，有光電子飛出，鋅板帶正電；將一帶負(fù)電的金屬球與鋅板接觸，將鋅板上的正電荷中和一部分，鋅板正電荷減少，則靜電計(jì)指針偏角將減小。(2)要發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，照射光的頻率必須大于被照射金屬的極限頻率，而與照射光的強(qiáng)度無關(guān)。用黃光照射，靜電計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，即不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)改用強(qiáng)度更大的紅外線照射時(shí)，因?yàn)榧t外線的頻率比黃光低，所以用紅外線照射更不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，靜電計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)。13．(7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，又知可見光的波長在400～770nm(1nm＝10－9m)。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140221)各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長：金屬銫鈉鋅銀鉑極限頻率(Hz)×1014×1014×1014×1015×1015極限波長(μm)根據(jù)上圖和所給出的數(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。答案：(1)銫(2)b(3)a解析：(1)依題意知，可見光的波長范圍為400×10－9～770×10－9m而金屬銫的波長為λ＝×10－6m＝660×10－9(2)深沉的夜色中，線圈中無電流，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。三、論述·計(jì)算題(共4小題，共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(9分)2016年8月15日，牙買加運(yùn)動(dòng)員麥克勞德在里約奧運(yùn)會(huì)110m欄比賽中，以13秒05的成績獲得冠軍。設(shè)麥克勞德質(zhì)量約為75kg，計(jì)算他在110m欄跑中的德布羅意波長，并說明其波動(dòng)性是否明顯。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140222)答案：×10－36m，波動(dòng)性不明顯解析：麥克勞德110米欄跑時(shí)對(duì)應(yīng)德布羅意波波長為λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)＝eq\f×10－34,75×\f(110,)m≈×10－36m?？梢姶瞬ㄩL極短，其波動(dòng)性很難表現(xiàn)出來。15．(10分)如圖所示表示黑體輻射強(qiáng)度隨波長的變化圖線。根據(jù)熱輻射理論，輻射強(qiáng)度的極大值所對(duì)應(yīng)的波長λm與熱力學(xué)溫度之間存在如下關(guān)系：λmT＝×10－3m·K。求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140223)(1)T＝15000K所對(duì)應(yīng)的波長；(2)用T＝15000K所對(duì)應(yīng)波長的光照射逸出功為W0＝的金屬鎢，能否發(fā)生光電效應(yīng)？若能，逸出光電子的最大初動(dòng)能是多少？答案：(1)×10－7m(2)能解析：(1)由公式λmT＝×10－3mλm＝eq\f×10－3,T)＝eq\f×10－3,15000)m≈×10－7m(2)波長λm＝×10－7mE＝hν＝eq\f(hc,λm)＝eq\f×10－34×3×108,×10－7××10－19)eV≈因E>W0，故能發(fā)生光電效應(yīng)。由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，得Ek＝－eV＝。16．(11分)(河北正定中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期檢測)如圖所示，一光電管的陰極用極限波長λ0＝5000eq\o(A,\s\up6(。))的鈉制成。用波長λ＝3000eq\o(A,\s\up6(。))的紫外線照射陰極，光電管陽極A和陰極K之間的電勢差U＝，飽和光電流的值(當(dāng)陰極K發(fā)射的電子全部到達(dá)陽極A時(shí)，電路中的電流達(dá)到最大值，稱為飽和光電流)I＝μA。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)96140224)(1)求每秒鐘內(nèi)由K極發(fā)射的光電子數(shù)目；(2)求電子到達(dá)A極時(shí)的最大動(dòng)能；(3)如果電勢差U不變，而照射光的強(qiáng)度增到原值的三倍，此時(shí)電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能是多大？(普朗克常量h＝×10－34J·s)答案：(1)×1012個(gè)(2)×10－19J(3)×10－19J解析：(1)設(shè)每秒內(nèi)發(fā)射的電子數(shù)為n，則：n＝eq\f(It,e)＝eq\f×10－6×1,×10－19)＝×1012(個(gè))。(2)由光電效應(yīng)方程可知：Ekm＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－h(huán)eq\f(c,λ0)＝hc(eq\f(1,λ)－eq\f(1