2024-2025學(xué)年高中物理學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測17含解析新人教版選修3-5

PAGE8-第十七章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測本卷分第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，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．近年來軍事行動(dòng)中，士兵都佩戴“紅外夜視儀”，在夜間也能清晰地看清目標(biāo)，主要是因?yàn)?B)A．“紅外夜視儀”放射出強(qiáng)大的紅外線，照耀被視物體B．一切物體均在不停地輻射紅外線C．一切高溫物體均在不停地輻射紅外線D．“紅外夜視儀”放射出X射線，被照耀物體受到激發(fā)而發(fā)出紅外線解析：一切物體都在不停地向外輻射紅外線，不同物體輻射出來的紅外線不同，采納“紅外夜視儀”可以清晰地辨別出物體的形態(tài)、大小和位置，不受白天和夜晚的影響，即可確認(rèn)出目標(biāo)從而實(shí)行有效的行動(dòng)。故只有B項(xiàng)正確。2．(2024·四川省攀枝花市高二下學(xué)期期末)金屬P、Q的逸出功大小關(guān)系為WP>WQ，用不同頻率的光照耀兩金屬P、Q，可得光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系圖線分別為直線p、q，下列四圖中可能正確的是(C)解析：依據(jù)光電效應(yīng)方程EKm＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0知，圖線的斜率表示普朗克常量。橫軸截距表示最大初動(dòng)能為零時(shí)的入射光頻率，逸出功W0＝hν0，WP>WQ，因此兩條直線的斜率相同，直線p在橫軸上的截距應(yīng)當(dāng)大于直線q在橫軸上的截距；A、B、D三個(gè)圖與結(jié)論不相符，C圖與結(jié)論相符，選項(xiàng)C正確。3．(2024·新疆、昌吉市一中教化共同體高二下學(xué)期期末)在驗(yàn)證光的波粒二象性的試驗(yàn)中，下列說法正確的是(A)A．使光子一個(gè)一個(gè)地通過狹縫，如時(shí)間足夠長，底片上將會(huì)顯示衍射圖樣B．單個(gè)光子通過狹縫后，底片上會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣C．光子通過狹縫的運(yùn)動(dòng)路途像水波一樣D．光的粒子性是大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解析：在宏觀世界里找不到既有粒子性又有波動(dòng)性的物質(zhì)，個(gè)別或少數(shù)光子表現(xiàn)出光的粒子性，大量光子表現(xiàn)出光的波動(dòng)性，假如時(shí)間足夠長，通過狹縫的光子數(shù)也就足夠多，粒子的分布遵從波動(dòng)規(guī)律，底片上將會(huì)顯示出衍射圖樣，A正確；D錯(cuò)誤；單個(gè)光子通過狹縫后，路徑是隨機(jī)的，底片上不會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣，BC錯(cuò)誤。4．關(guān)于康普頓效應(yīng)，下列說法正確的是(C)A．康普頓效應(yīng)證明光具有波動(dòng)性B．康普頓在探討石墨對X射線的散射時(shí)發(fā)覺，在散射的X射線中，有些波長變短了C．康普頓在探討石墨對X射線的散射時(shí)發(fā)覺，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)行說明解析：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，依據(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)行說明，D錯(cuò)誤；故選C。5．一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止起先經(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(C)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))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．探討光電效應(yīng)的電路如圖所示。用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照耀密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板放射出的光電子被陽極A汲取，在電路中形成光電流。下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖像中，正確的是(C)解析：雖然入射光強(qiáng)度不同，但光的頻率相同，所以遏止電壓相同；又因當(dāng)入射光強(qiáng)時(shí)，單位時(shí)間逸出的光電子多，飽和光電流大，所以選C。7．從光的波粒二象性動(dòng)身，下列說法正確的是(BD)A．光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子，每個(gè)光子都具有波粒二象性B．光的頻率越高，光子的能量越大C．在光的干涉中，暗條紋的地方是光子不會(huì)到達(dá)的地方D．在光的干涉中，亮條紋的地方是光子到達(dá)概率最大的地方解析：光具有波粒二象性，光的頻率越高，光子的能量越大，A錯(cuò)，B正確。在干涉條紋中亮紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗紋是光子到達(dá)概率小的地方，C錯(cuò)，D正確。8．(2024·武漢市新洲一中6月線上聯(lián)考)關(guān)于波粒二象性的有關(guān)學(xué)問，下列說法正確的是(ABD)A．速度相同的質(zhì)子和電子相比，電子的波動(dòng)性更為明顯B．用E和p分別表示X射線每個(gè)光子的能量和動(dòng)量，則E＝eq\f(hc,λ)，p＝eq\f(h,λ)C．由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可知Ek＝hν－W0，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比D．康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外還有動(dòng)量解析：依據(jù)德布羅意波波長公式λ＝eq\f(h,p)，速度相同的質(zhì)子和電子相比，電子的動(dòng)量小，波長長，波動(dòng)性明顯，故A正確；依據(jù)E＝hν且λ＝eq\f(h,p)，c＝λν可得X射線每個(gè)光子的能量為E＝eq\f(hc,λ)每個(gè)光子的動(dòng)量為p＝eq\f(h,λ)，故B正確；由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可知Ek＝hν－W0，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν是線性關(guān)系，但不成正比，故C錯(cuò)誤；康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外還有動(dòng)量，揭示了光的粒子性，故D正確。9．在某次光電效應(yīng)試驗(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，電子電荷量的肯定值為e，則(BC)A．普朗克常量可表示為eq\f(k,e)B．若更換材料再試驗(yàn)，得到的圖線的k不變更，b變更C．所用材料的逸出功可表示為ebD．b由入射光確定，與所用材料無關(guān)解析：依據(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；縱軸截距的肯定值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；更換材料再試驗(yàn)，由于逸出功變更，可知圖線的斜率不變，縱軸截距變更，故B正確。10．(2024·山東省太原市三校高二下學(xué)期聯(lián)考)用如圖的裝置探討光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為2.5eV的光照耀到光電管上時(shí)，電流表G的讀數(shù)為0.2mA。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0.7V時(shí)，電流表讀數(shù)為0。則(AC)A．光電管陰極的逸出功為1.8eVB．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0.7eVD．改用能量為1.5eV的光子照耀，電流表G也有電流，但電流較小解析：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0.7V時(shí)，電流表示數(shù)為0，知道遏止電壓VC＝0.7V光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝eVc＝0.7eV，依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，W0＝1.8eV，故A、C正確；電鍵K斷開后，用光子能量為2.5eV的光照耀到光電管上時(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1.5eV的光子照耀，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。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共2小題，共14分。把答案干脆填在橫線上)11．(6分)(2024·福建省上杭縣高二下學(xué)期檢測)如圖所示，一靜電計(jì)與鋅板相連，在A處用一紫光燈照耀鋅板，關(guān)燈后，指針保持肯定偏角。(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__減小__。(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)出的黃光照耀鋅板，靜電計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線照耀鋅板，可視察到靜電計(jì)指針__無__(填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)。解析：(1)鋅板在紫外線照耀下，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，鋅板正電荷削減，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，照耀光的頻率必需大于被照耀金屬的極限頻率，而與照耀光的強(qiáng)度無關(guān)。用黃光照耀，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)度更大的紅外線照耀時(shí)，因?yàn)榧t外線的頻率比黃光低，所以用紅外線照耀更不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，靜電計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)。12．(8分)深厚的夜色中，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)限制電路的示意圖。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)。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)4.545×10146.000×10148.065×10141.153×10151.529×1015極限波長(μm)0.66000.50000.37200.26000.1962依據(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__銫__；(2)限制電路中的開關(guān)S應(yīng)和__b__(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。假如將上述限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__a__接觸，這樣，當(dāng)工人不慎將手伸入危急區(qū)域時(shí)，由于遮住了光線，光控繼電器銜鐵馬上動(dòng)作，使機(jī)床停止工作，避開事故發(fā)生。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＝0.6600×10－6m＝660×10－9m，因此，光電管陰極K上應(yīng)涂金屬銫。(2)深厚的夜色中，線圈中無電流，銜鐵與b接觸，船舶依靠航標(biāo)燈指引航道，所以限制電路中的開關(guān)S應(yīng)和b接觸。(3)若將上述限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46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(10分)光子的動(dòng)量p與能量E的關(guān)系為p＝eq\f(E,c)。靜止的原子核放出一個(gè)波長為λ的光子。已知普朗克常量為h,光在真空中傳播的速度為c，求：(1)質(zhì)量為M的反沖核的速度為多少？(2)反沖核運(yùn)動(dòng)時(shí)物質(zhì)波的波長是多少？答案：(1)eq\f(h,λM)(2)λ解析：(1)光子的動(dòng)量為p，由動(dòng)量守恒定律知反沖核的動(dòng)量大小也為p?！鄍＝eq\f(h,λ)＝Mv∴v＝eq\f(h,λM)(2)反沖核的物質(zhì)波波長λ′＝eq\f(h,Mv)＝λ。14．(11分)如圖所示表示黑體輻射強(qiáng)度隨波長的變更圖線。依據(jù)熱輻射理論，輻射強(qiáng)度的極大值所對應(yīng)的波長λm與熱力學(xué)溫度之間存在如下關(guān)系：λmT＝2.90×10－3m·K。求：(1)T＝15000K所對應(yīng)的波長；(2)用T＝15000K所對應(yīng)波長的光照耀逸出功為W0＝4.54eV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)1.93×10－7m(2)能1.90eV解析：(1)由公式λmT＝2.90×10－3m·K得λm＝eq\f(2.90×10－3,T)＝eq\f(2.90×10－3,15000)m≈1.93×10－7m(2)波長λm＝1.93×10－7m的光子能量E＝hν＝eq\f(hc,λm)＝eq\f(6.626×10－34×3×108,1.93×10－7×1.6×10－19)eV≈6.44eV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＝(6.44－4.54)eV＝1.90eV。15．(12分)(2024·湖北省宜昌市葛洲壩中學(xué)高二下學(xué)期期中)如圖甲所示是探討光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長λ＝0.50μm的綠光照耀陰極K，試驗(yàn)測得流過G表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿意如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10﹣34J·s。結(jié)合圖像，求：(以下所求結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極放射的光電子數(shù)；(2)光電子飛出陰極K時(shí)的最大動(dòng)能為多少焦耳；(3)該陰極材料的極限頻率。答案：(1)4.0×1012個(gè)(2)9.6×10－20J(3)4.6×1014Hz解析：(1)每秒放射光電子個(gè)數(shù)：n＝eq\f(Imt,e)＝eq\f(0.64×10－61,1.6×10－19)＝4.0×1012。(2)光電子飛出陰極K時(shí)的最大動(dòng)能：Ekm＝eU0＝0.6eV＝9.6×10－20J。(3)由光電方程可得：Ekm＝heq\f(c,λ)－h(huán)ν0，代入數(shù)據(jù)可得極限頻率：ν0＝4.6×1014Hz。16．(13分)如圖所示，擦得很亮的絕緣鋅板A水平固定放置，其下方水平放有接地的銅板B，兩板間距離為d，兩板面積均為S，正對面積為S′，且S>S′。當(dāng)用弧光燈照耀鋅板上表面后，A、B板間一帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。試分析：(1)液滴帶何種電荷？(2)用弧光燈再照耀A板上表面，滴液做何種運(yùn)動(dòng)？(3)要使液滴向下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)實(shí)行哪些措施？答案：(1)負(fù)電(2)向上運(yùn)動(dòng)(3)將B板向右平移解析：(1)鋅板受弧光燈照耀發(fā)生光