高中物理 第四章 波粒二象性滾動檢測 教科版選修3-5

滾動檢測(四)波粒二象性(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(共8小題，共56分)1．年被聯(lián)合國定為“世界物理年”，以表彰愛因斯坦對科學的貢獻．愛因斯坦對物理學的貢獻有()．A．創(chuàng)立“相對論” B．發(fā)現(xiàn)“X射線”C．提出“光子說” D．建立“原子核式模型”答案AC2．下列關(guān)于光電效應(yīng)的說法正確的是()．A．若某材料的逸出功是W，則它的極限頻率ν0＝eq\f(W,h)B．光電子的初速度和照射光的頻率成正比C．光電子的最大初動能和照射光的頻率成正比D．光電子的最大初動能隨照射光頻率的增大而增大解析由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W知，B、C錯誤，D正確．若Ek＝0，得極限頻率ν0＝eq\f(W,h)，故A正確．答案AD3．當具有5.0eV能量的光子照射到某金屬表面后，從金屬表面逸出的電子具有最大的初動能是1.5eV.為了使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，入射光的最低能量為()．A．1.5eVB．3.5eVC．5.0eVD．6.5eV解析本題考查光電效應(yīng)方程及逸出功．由Ek＝hν－W得W＝hν－Ek＝5.0eV－1.5eV＝3.5eV則入射光的最低能量為hνmin＝W＝3.5eV故正確選項為B.答案B4．紫外線光子的動量為eq\f(hν,c).一個靜止的O3吸收了一個紫外線光子后()．A．仍然靜止B．沿著光子原來運動的方向運動C．沿光子運動相反方向運動D．可能向任何方向運動解析由動量守恒定律知，吸收了紫外線光子的O3分子與光子原來運動方向相同．故正確選項為B.答案B5．關(guān)于光電效應(yīng)，以下說法正確的是()．A．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比B．光電子的最大初動能越大，形成的光電流越強C．能否產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，決定于入射光光子的能量是否大于或等于金屬的逸出功D．用頻率是ν1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，改用頻率是ν2的黃光照射該金屬一定不發(fā)生光電效應(yīng)解析本題考查光電效應(yīng)．由光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，但不是正比關(guān)系，A錯．光電流的強度與入射光的強度成正比，與光電子的最大初動能無關(guān)，B錯．用頻率是ν1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，改用頻率是ν2的黃光照射該金屬不一定不發(fā)生光電效應(yīng)，D錯、C對．答案C6．用波長為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照射兩種金屬時都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；單色光B照射時，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，則下列選項正確的是()．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，根據(jù)E＝hν＝heq\f(c,λ)，得λ1＜λ2；又因為單色光B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，故正確選項是D.答案D7．光子有能量，也有動量p＝eq\f(h,λ)，它也遵守有關(guān)動量的規(guī)律．如圖1所示，真空中有一“∞”字形裝置可繞通過橫桿中點的豎直軸OO′在水平面內(nèi)靈活地轉(zhuǎn)動，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．當用平行白光垂直照射這兩個圓面時，關(guān)于此裝置開始時轉(zhuǎn)動情況(俯視)的下列說法中正確的是()．圖1A．順時針方向轉(zhuǎn)動 B．逆時針方向轉(zhuǎn)動C．都有可能 D．不會轉(zhuǎn)動解析本題考查光子的動量．光照射到黑紙片上被吸收，照射到白紙片上被反射，因此白紙片受到的沖量大，裝置逆時針轉(zhuǎn)動．故正確選項為B.答案B8．如圖2所示為一光電管的工作原理圖，當用波長為λ的光照射陰極K時，電路中有光電流，則()．圖2A．換用波長為λ1(λ1＞λ)的光照射陰極K時，電路中一定沒有光電流B．換用波長為λ2(λ2＜λ)的光照射陰極K時，電路中一定有光電流C．增加電路中電源的路端電壓，電路中的光電流一定增大D．將電路中電源的極性反接，電路中可能還有光電流解析用波長為λ的光照射陰極K，電路中有光電流，表明λ小于該金屬的極限波長λ0，換用波長為λ1照射，雖然λ1＞λ，但是λ1不一定大于λ0，所以用波長為λ1的光照射時，可能仍有光電流，故A錯誤．用波長為λ2(λ2＜λ)的光照射陰極K時，因λ2＜λ＜λ0，故電路中一定有光電流，B對．如果電源的端電壓已經(jīng)足夠大，陰極K逸出的光電子都能全部被吸引到陽極形成光電流，此時再增大路端電壓，電路中的光電流也不再增大，C錯．將電路中電源的極性反接，具有最大初動能的光電子有可能能夠克服電場阻力到達陽極A，從而形成光電流，所以D正確．答案BD二、非選擇題(本題共4小題，共44分)9．(10分)在某種介質(zhì)中，某單色光的波長為λ，已知該色光光子能量為E，光在真空中的速度為c，則該介質(zhì)對這種色光的折射率為________．解析由E＝hν得色光頻率：ν＝eq\f(E,h)單色光在介質(zhì)中傳播的速度：v＝eq\f(λ,T)＝λν＝eq\f(λE,h)介質(zhì)對這種色光的折射率：n＝eq\f(c,v)＝eq\f(hc,λE).答案eq\f(hc,λE)10．(10分)如圖3所示，在綠色植物的光合作用中，每放出一個氧分子要吸收8個波長為6.68×10－7m的光子，同時每放出1mol氧氣，植物儲存469kJ的能量．則綠色植物能量轉(zhuǎn)化效率為________(普朗克常量h＝6.63×10－34圖3解析吸收的能量為E＝8NAheq\f(c,λ)＝8×6.0×1023×6.63×10－34×eq\f(3.0×108,6.68×10－7)J＝1.43×106J則能量轉(zhuǎn)化效率為η＝eq\f(E′,E)×100%＝eq\f(4.69×105,1.43×106)×100%＝33%.答案33%11．(12分)如圖4甲、乙所示，納米技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用到社會生產(chǎn)、生活的各個方面．將激光束的寬度聚光到納米級范圍內(nèi)，可以精確地修復人體損壞的器官．糖尿病引起視網(wǎng)膜病變是導致成年人失明的一個重要原因，利用聚光到納米級的激光束進行治療，90%的患者都可以避免失明的嚴重后果．一臺功率為10W氬激光器，能發(fā)出波長λ＝500nm的激光，用它“點焊”視網(wǎng)膜，每次“點焊”需要2×10－3J的能量，則每次“點焊”視網(wǎng)膜的時間是多少？在這段時間內(nèi)發(fā)出的激光光子的數(shù)量是多少？甲乙圖4解析(1)根據(jù)E＝Pt，所以t＝eq\f(E,P)＝2×eq\f(10－3,10)s＝2×10－4s.(2)由E＝nE0＝nheq\f(c,λ)得：n＝eq\f(Eλ,hc)＝eq\f(2×10－3×500×10－9,6.63×10－34×3.0×108)個＝5×1015個．答案2×10－4s5×1015個12．(12分)如圖5所示，倫琴射線管兩極加上一高壓電源，即可在陽極A上產(chǎn)生X射線．(h＝6.63×10－34J·s，電子電荷量e＝1.6×10－19C圖5(1)若高壓電源的電壓為20kV，求X射線的最短波長；(2)若此時電流表讀數(shù)為5mA,1s內(nèi)產(chǎn)生5×1013個平均波長為1.0×10－10m解析(1)X射線管陰極上產(chǎn)生的熱電子在20kV高壓加速下獲得的動能全部變成X光子的能量，X光子的波長最短．由W＝Ue