全優(yōu)課堂·物理·選擇性必修第三冊(粵教版) 課后提升訓(xùn)練 試題及答案 達(dá)標(biāo)檢測卷4

第四章達(dá)標(biāo)檢測卷(波粒二象性)(考試時間：60分鐘滿分：100分)班級：________座號：________姓名：________分?jǐn)?shù)：________一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求．)1．關(guān)于電子的運動規(guī)律，以下說法正確的是()A．電子如果表現(xiàn)粒子性，則無法用軌跡來描述它們的運動，其運動遵循牛頓運動定律B．電子如果表現(xiàn)粒子性，則可以用軌跡來描述它們的運動，其運動遵循牛頓運動定律C．電子如果表現(xiàn)波動性，則無法用軌跡來描述它們的運動，空間分布的概率遵循波動規(guī)律D．電子如果表現(xiàn)波動性，則可以用軌跡來描述它們的運動，其運動遵循牛頓運動定律【答案】C【解析】由于運動對應(yīng)的物質(zhì)波是概率波，少量電子表現(xiàn)出粒子性，無法用軌跡描述其運動，也不遵循牛頓運動定律，A、B錯誤；大量電子表現(xiàn)出波動性，無法用軌跡描述其運動，可確定電子在某點附近出現(xiàn)的概率，且概率遵循波動規(guī)律，C正確，D錯誤．2．(2024年重慶調(diào)研)某種光伏電池的工作原理如圖所示．半徑為R的透明導(dǎo)電的球殼為陽極A，球形感光材料為陰極K．現(xiàn)用動量為p的黃光照射K極，K極能發(fā)射出最大初動能為Ek的光電子．已知電子電荷量為e，光速為c，普朗克常量為h，忽略光電子重力及之間的相互作用．下列說法正確旳是()A．入射光子的波長為eq\f(p,h)B．陰極感光材料的逸出功為cp－EkC．若僅增大入射光強(qiáng)度，電壓表的示數(shù)將增大D．若用紫光照射K極，電壓表的最大示數(shù)將小于eq\f(Ek,e)【答案】B【解析】根據(jù)德布羅意波長公式可知入射光子的波長為λ＝eq\f(h,p)，A錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有heq\f(c,λ)＝Ek＋W，解得陰極感光材料的逸出功為W＝cp－Ek，B正確；隨著K極逸出的光電子運動到A極，A、K之間的電壓逐漸增大，若K電極逸出的最大動能的光電子恰好運動不到A電極，兩極間電壓達(dá)到最大，再增大入射光強(qiáng)度電壓表示數(shù)不再增大，根據(jù)動能定理有－eU＝0－Ek，兩極間的最大電壓為U＝eq\f(Ek,e)，若用紫光照射K極，可知初動能增大，則有U＞eq\f(Ek,e)，C、D錯誤．3．(2024年日照聯(lián)考)盧瑟福的α粒子散射實驗裝置如圖所示，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細(xì)的一束射線，打到金箔上，最后在環(huán)形熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點．下列說法正確的是()A．α粒子發(fā)生偏轉(zhuǎn)是由于它跟金箔中的電子發(fā)生了碰撞B．當(dāng)α粒子接近金箔中的電子時，電子對α粒子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C．通過α粒子散射實驗可以估算原子核半徑的數(shù)量級約為10－10mD．α粒子散射實驗說明了原子中有一個帶正電的核，幾乎集中了原子全部的質(zhì)量【答案】D【解析】α粒子偏轉(zhuǎn)主要是占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的原子核的斥力造成的，電子的質(zhì)量很小，α粒子與電子碰撞后對運動軌跡的影響可忽略不計，A錯誤；大角度的偏轉(zhuǎn)不可能是電子造成的，因為電子的質(zhì)量只有α粒子的eq\f(1,7300)，它對α粒子速度的大小和方向的影響就像灰塵對槍彈的影響，完全可以忽略，B錯誤；α粒子散射可以用來估算核半徑．對于一般的原子核，實驗確定的核半徑的數(shù)量級為10－15m，而整個原子半徑的數(shù)量級是10－10m，兩者相差十萬倍之多．可見原子內(nèi)部是十分“空曠”的，C錯誤；占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍．這樣才會使α粒子在經(jīng)過時受到很強(qiáng)的斥力，使其發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，D正確．4．(2024年北京模擬)深紫外線和極紫外線是生產(chǎn)芯片時常用在硅晶片上雕刻的光，深紫外線的波長為193nm，極紫外線的波長為13.5nm．下列說法正確的是()A．極紫外線的頻率小于深紫外線的頻率B．極紫外線比深紫外線更容易發(fā)生衍射C．極紫外線的光子能量大于深紫外線的光子能量D．在真空中極紫外線的傳播速度小于深紫外線的傳播速度【答案】C【解析】根據(jù)題意可知，極紫外線波長小于深紫外線，根據(jù)f＝eq\f(c,λ)，極紫外線的頻率大于深紫外線的頻率，A錯誤；深紫外線的波長較長，深紫外線更容易發(fā)生衍射，B錯誤；根據(jù)E＝hν，極紫外線的光子能量大于深紫外線的光子能量，C正確；在真空中極紫外線的傳播速度等于深紫外線的傳播速度，D錯誤．5．被譽(yù)為“中國天眼”的世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡(簡稱FAST)在貴州省平塘縣落成啟用，開始接收來自宇宙深處的電磁波．中國天眼的建成，使得深空通信能力延伸至太陽系外緣行星，對探索宇宙的起源和地外文明具有重要意義．如果為天眼配備一部發(fā)射功率為百萬瓦級(106W)的發(fā)射機(jī)，其發(fā)射的無線電波波長為126厘米．那么該發(fā)射機(jī)每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)量的數(shù)量級約為(取光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s)()A．1023 B．1027 C．1031 D．1035【答案】C【解析】設(shè)單位時間t0，發(fā)射機(jī)每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)量為n，則光子的總能量為nt0heq\f(c,λ)，每秒鐘的發(fā)射能量為Pt0，所以nt0heq\f(c,λ)＝Pt0，代入數(shù)據(jù)，最終可得n的數(shù)量級約為1031，故C正確．6．(2024年溫州檢測)如圖為某款條形碼掃描筆的工作原理圖，發(fā)光二極管發(fā)出光的頻率為ν0．將掃描筆的筆口打開，在條形碼上勻速移動，遇到黑色線條光幾乎全部被吸收；遇到白色線條光被大量反射到光電管中的金屬表面(截止頻率0.8ν0)，產(chǎn)生光電流，如果光電流大于某個值，會使信號處理系統(tǒng)導(dǎo)通，將條形碼變成一個個脈沖電信號．下列說法正確的是()A．掃描筆在條形碼上移動的速度會影響相鄰脈沖電信號的時間間隔B．頻率為ν0的光照到光電管的金屬表面立即產(chǎn)生光電子C．若發(fā)光二極管發(fā)出頻率為1.2ν0的光，則一定無法識別條形碼D．若發(fā)光二極管發(fā)出頻率為0.5ν0的光，掃描筆緩慢移動，也能正常識別條形碼【答案】B【解析】脈沖電信號的時間間隔與掃描筆在條形碼上移動的速度無關(guān)，A錯誤；頻率為ν0的光照到光電管發(fā)生光電效應(yīng)是瞬間的，即立刻產(chǎn)生光電子，B正確；若發(fā)光二極管發(fā)出頻率為1.2ν0的光，可以產(chǎn)生光電流，可以正常識別條形碼，C錯誤；若發(fā)光二極管發(fā)出頻率為0.5ν0的光，無法產(chǎn)生光電流，即無法正常識別條形碼，D錯誤．7．光通過單縫，發(fā)生衍射現(xiàn)象，用位置和動量的不確定關(guān)系的觀點加以解釋，下列說法錯誤的是()A．單縫越寬，中央亮紋越窄，位置的不確定量越大，動量的不確定量越小B．當(dāng)光能發(fā)生衍射現(xiàn)象時，動量不確定量就不能忽略C．單縫越窄，中央亮紋越寬，是因為位置不確定量越小，動量不確定量越大D．光能發(fā)生衍射時，位置的不確定量可忽略，動量的不確定量也可忽略【答案】D【解析】由不確定關(guān)系可知，A、B、C正確，D錯誤．8．用綠光照射一個光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)．欲使光電子從陰極逸出時最大初動能增大，可以()A．改用紅光照射 B．改用紫光照射C．改用藍(lán)光照射 D．增加綠光照射時間【答案】BC【解析】光電子的最大初動能與照射時間或照射強(qiáng)度無關(guān)，而與入射光子的能量有關(guān)，入射光子的能量越大，光電子從陰極逸出時最大初動能越大，所以本題中可以改用比綠光光子能量更大的紫光、藍(lán)光照射，以增大光電子從陰極逸出時的最大初動能．9．如圖甲所示，在光電效應(yīng)實驗中，某同學(xué)用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)．圖乙為其中一個光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖像．對于這兩個光電管，下列判斷正確的是()A．因為材料不同，逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同B．光電子的最大初動能不同C．因為光強(qiáng)不確定，所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同D．兩個光電管的Uc－ν圖線的斜率可能不同【答案】ABC【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek得出，相同頻率，不同逸出功，則遏止電壓也不同，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得，相同的頻率，不同的逸出功，則光電子的最大初動能也不同，B正確；雖然光的頻率相同，但光強(qiáng)不確定，所以單位時間內(nèi)從兩種材料逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流可能相同，C正確；因為Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)知圖線的斜率為eq\f(h,e)，即只與h和e有關(guān)，為常數(shù)，一定相同，D錯誤．10．(2023年日照期末檢測)利用光電管研究光電效應(yīng)實驗，如圖所示．用可見光照射陰極，電流表中有電流通過，則()A．流過電流表G的電流方向是由b流向aB．改用紫外線照射，電流表中一定有電流通過C．改用紫外線照射，電流表中的電流增大D．改用紫外線照射，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能變大【答案】BD【解析】用可見光照射陰極，陰極有電子逸出到達(dá)陽極形成電流，電流方向與電子定向移動的方向相反，則流過電流表G的電流方向是由a流向b，A錯誤；紫外線頻率高于可見光，根據(jù)光電效應(yīng)可知，紫外線頻率一定大于陰極的截止頻率，陰極一定有電子逸出到達(dá)陽極，則改用紫外線照射，電流表中一定有電流通過，但光照強(qiáng)度未知，電流強(qiáng)度不一定大于可見光照射，B正確，C錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，紫外線頻率高于可見光，則改用紫外線照射，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能變大，D正確．二、非選擇題(本題共5小題，共40分)11．(6分)如圖所示，一靜電計與鋅板相連，在A處用一弧光燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角．(1)現(xiàn)用一帶正電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計指針偏角將________(填“增大”“減小”或“不變”)．(2)使靜電計指針回到零，用黃光照射鋅板，靜電計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么，若改用強(qiáng)度更大的黃光照射鋅板，可觀察到靜電計指針偏轉(zhuǎn)角將________(填“增大”“減小”或“不變”)．【答案】(1)增大(2)增大【解析】(1)鋅板在紫外線照射下，發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子飛出，鋅板帶正電，將一帶正電的金屬小球與鋅板接觸，鋅板所帶正電量增大，則靜電計指針偏角將增大．(2)改用強(qiáng)度更大黃光照射鋅板，從鋅板上發(fā)出的光電子數(shù)增多，鋅板所帶正電量增大，則靜電計指針偏角將增大．12．(8分)用圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為5eV的光照射到光電管上時，測得電流計上的示數(shù)隨電壓變化的圖像如圖乙所示．(1)當(dāng)變阻器的滑片P向_____(填“左”或“右”)滑動時，通過電流表的電流將會減小．(2)光電子的最大初動能為________J，金屬的逸出功為__________J．(3)如果不改變?nèi)肷涔獾念l率，而減小入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動能__________(填“增加”“減小”或“不變”)．【答案】(1)右(2)3.2×10－194.8×10－19(3)不變【解析】(1)由題圖可知光電管兩端所加的電壓為反向電壓，當(dāng)變阻器的滑動端P向右移動時，反向電壓增大，則通過電流表的電流減?。?2)由圖乙可知，當(dāng)該裝置所加的電壓為反向電壓，當(dāng)電壓是－2V時，電流表示數(shù)為0，遏止電壓為－2V，則光電子的最大初動能為Ekm＝eUc＝2eV＝3.2×10－19J，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，又ε＝hν，則W0＝3eV＝4.8×10－19J．(3)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，知入射光的頻率不變，則光電子的最大初動能不變．13．(8分)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(fù)人體損壞的器官．糖尿病引起視網(wǎng)膜病變是導(dǎo)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(jìn)行治療，90%的患者都可以避免失明的嚴(yán)重后果．一臺功率為10W氬激光器，假定所發(fā)出的可見光的波長都是560nm，用它“點焊”視網(wǎng)膜，每次“點焊”視網(wǎng)膜的時間是2×10－4s．試求：(1)求每次“點焊”需要的能量；(2)激光器消耗的電能的5%轉(zhuǎn)化為所發(fā)出的可見光的能量，光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，計算激光器每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)．解：(1)根據(jù)E＝Pt，所以E＝Pt＝10×2×10－4J＝2×10－3J．(2)一個波長為λ的光子能量為E0＝eq\f(hc,λ)，設(shè)激光器每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)為n，則n＝eq\f(kPt0,E0)，式中k＝5%，t0＝1s，聯(lián)立上式解得n＝eq\f(kPλt0,hc)＝1.4×1018個．14．(8分)如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管．用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與A、K之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s．結(jié)合圖像，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能；(2)該陰極材料的截止波長．解：(1)光電流達(dá)到飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù)n＝eq\f(Imt,e)＝eq\f(0.64×10－6×1,1.6×10－19)個＝4.0×1012個．光電子的最大初動能為Ekm＝eUc＝1.6×10－19C×0.6V＝9.6×10－20J．(2)設(shè)該陰極材料的截止波長為λc，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝heq\f(c,λ)－h(huán)eq\f(c,λc)，代入數(shù)據(jù)解得λc≈0.66μm．15．(10分)(2024年蘇州開學(xué)考試)某種金屬板M受到一束頻率為ν的紫外線照射時會不停地發(fā)射電子，射出的電子具有不同的方向，速度大小