（全國(guó)通用版）2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè) 新人教版選修3-5.doc
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第十七章 學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè) 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．下列各種波屬于概率波的是( D ) A．聲波 B．無(wú)線電波 C．機(jī)械波 D．物質(zhì)波 解析：任一運(yùn)動(dòng)的物體均有一種物質(zhì)波與之對(duì)應(yīng)，且這種物質(zhì)波也具有概率波的規(guī)律。概率波與機(jī)械波和電磁波的本質(zhì)不同。故D正確。 2．(云南玉溪一中2016～2017學(xué)年高二下學(xué)期期中)下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)關(guān)系的圖中，符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是( 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(zhǎng)小的方向移動(dòng)，A對(duì)，B、C、D錯(cuò)。 3．(黑龍江大慶一中2015～2016學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))下列說(shuō)法不正確的是( D ) A．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān) B．光波是一種概率波 C．實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性 D．光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性而康普頓效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性 解析：根據(jù)黑體輻射規(guī)律：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度，按波長(zhǎng)的分布，只與黑體的溫度有關(guān)，故A正確；光具有波粒二象性，是一種概率波，故B正確；由德布羅意波可知，實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，故C正確；光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)，揭示了光的粒子性的一面，故D不正確；本題選擇不正確的，故選D。 4．康普頓效應(yīng)，下列說(shuō)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(zhǎng)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(zhǎng)變長(zhǎng)了 D．康普頓效應(yīng)可用經(jīng)典電磁理論進(jìn)行解釋 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＝，知波長(zhǎng)變長(zhǎng)，故B錯(cuò)誤，C正確；光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)都無(wú)法用經(jīng)典電磁理論進(jìn)行解釋，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，由靜止開(kāi)始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后(加速電壓為U)，該粒子的德布羅意波長(zhǎng)為( C ) A． B． C． D． 解析：設(shè)加速后的速度為v，由動(dòng)能定理得：qU＝mv2 所以v＝ 由德布羅意波長(zhǎng)公式： λ＝＝＝ 6．(哈爾濱六中2016～2017學(xué)年高二下學(xué)期期中)研究光電效應(yīng)的電路如圖所示。用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽(yáng)極A吸收，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)系圖象中，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．從光的波粒二象性出發(fā)，下列說(shuō)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．(湖北省孝感市八校2018屆高三上學(xué)期期末聯(lián)考)在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組用相同頻率的單色光，分別照射鋅和銀的表面，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)，則下列判斷正確的是( AC ) A． 光電子的最大初動(dòng)能不同 B．飽和光電流一定不同 C．因?yàn)椴牧喜煌莩龉Σ煌远糁闺妷篣C不同 D．分別用不同頻率的光照射之后繪制UC－ν圖像的斜率可能不同 解析：鋅和銀的逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0得，相同的頻率，不同的逸出功，則光電子的最大初動(dòng)能也不同，故A正確；雖然光的頻率相同，但光強(qiáng)不確定，所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，則飽和光電流可能相同，故B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程有 UC＝hν－W0，根據(jù)能量守恒定律得：eUC＝EKm，聯(lián)立得：eUC＝hν－W0，即UC＝，可知，入射光的頻率相同，逸出功W0不同，則遏止電壓UC也不同，故C正確。由UC＝－，可知，UC－ν圖象的斜率 k＝＝常數(shù)，所以兩個(gè)光電管的Uc－ν圖象的斜率一定相同，故D錯(cuò)誤。 9．(湖北武鋼三中、武漢三中、省實(shí)驗(yàn)中學(xué)2015～2016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( BC ) A．普朗克常量可表示為 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eb D．b由入射光決定，與所用材料無(wú)關(guān) 解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，以及Ekm＝eUc得：Uc＝－，圖線的斜率k＝，解得普朗克常量h＝ke，故A錯(cuò)誤；縱軸截距的絕對(duì)值b＝，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。 10．(宜昌市葛州壩中學(xué)2015～2016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2.5eV的光照射到光電管上時(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1.8eV B．電鍵K斷開(kāi)后，沒(méi)有電流流過(guò)電流表G C．光電子的最大初動(dòng)能為0.7eV D．改用能量為1.5eV的光子照射，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，知道光電子的最大初動(dòng)能為0.7eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，W0＝1.8eV，故A、C正確；電鍵K斷開(kāi)后，用光子能量為2.5eV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(guò)電流表，故B錯(cuò)誤；改用能量為1.5eV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(wú)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。把答案直接填在橫線上) 11．(6分)(吉林省吉林二中2016～2017學(xué)年高二下學(xué)期期中)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。 (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)出的黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無(wú)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__無(wú)__(填“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn)。 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(wú)關(guān)。用黃光照射，靜電計(jì)指針無(wú)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(wú)偏轉(zhuǎn)。 12．(8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(zhǎng)，又知可見(jiàn)光的波長(zhǎng)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(zhǎng)： 金屬 銫 鈉 鋅 銀 鉑 極限頻率(Hz) 4.5451014 6.0001014 8.0651014 1.1531015 1.5291015 極限波長(zhǎng)(μm) 0.6600 0.5000 0.3720 0.2600 0.1962 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__銫__； (2)控制電路中的開(kāi)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。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(kāi)關(guān)S應(yīng)和__a__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。 解析：(1)依題意知，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為 40010－9～77010－9m。 而金屬銫的波長(zhǎng)為λ＝0.660010－6m＝66010－9m，因此，光電管陰極K上應(yīng)涂金屬銫。 (2)深沉的夜色中，線圈中無(wú)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(kāi)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(kāi)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(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)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(xiě)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＝。靜止的原子核放出一個(gè)波長(zhǎng)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(zhǎng)是多少？ 答案：(1) (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。 ∴p＝＝Mv ∴v＝ (2)反沖核的物質(zhì)波波長(zhǎng) λ′＝＝λ。 14．(11分)如圖所示表示黑體輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)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(zhǎng)λm與熱力學(xué)溫度之間存在如下關(guān)系：λmT ＝2.9010－3mK。求： (1)T＝15000K所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)； (2)用T＝15000K所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光照射逸出功為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)1.9310－7m (2)能 1.90eV 解析：(1)由公式λmT＝2.9010－3mK得 λm＝＝m≈1.9310－7m (2)波長(zhǎng)λm＝1.9310－7m的光子能量 E＝hν＝＝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)(河北正定中學(xué)2015～2016學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))如圖所示，一光電管的陰極用極限波長(zhǎng)λ0＝5000的鈉制成。用波長(zhǎng)λ＝3000的紫外線照射陰極，光電管陽(yáng)極A和陰極K之間的電勢(shì)差U＝2.1V，飽和光電流的值(當(dāng)陰極K發(fā)射的電子全部到達(dá)陽(yáng)極A時(shí)，電路中的電流達(dá)到最大值，稱為飽和光電流)I＝0.56 μA。 (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(shì)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＝6.6310－34Js) 答案：(1)3.51012個(gè) (2)6.0110－19J (3)6.0110－19J 解析：(1)設(shè)每秒內(nèi)發(fā)射的電子數(shù)為n，則： n＝＝＝3.51012(個(gè))。 (2)由光電效應(yīng)方程可知： Ekm＝hν－W0 ＝h－h(huán)＝hc(－) 在AK間加電壓U時(shí)，電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的動(dòng)能為Ek， Ek＝Ekm＋eU ＝hc(－)＋eU。 代入數(shù)值得：Ek＝6.0110－19J。 (3)根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。 如果電壓U不變，則電子到達(dá)A極的最大動(dòng)能不會(huì)變。 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(duì)面積為S′，且S>S′。當(dāng)用弧光燈照射鋅板上表面后，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)用弧光燈再照射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)采取哪些措施？ 答案：(1)負(fù)電 (2)向上運(yùn)動(dòng) (3)將B板向右平移 解析：(1)鋅板受弧光燈照射發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子從鋅板A的上表面逸出，而使A板帶正電荷，接地的銅板B由于靜電感應(yīng)而帶負(fù)電，A、B板間形成方向向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，由液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)知qE＝mg，所以液滴帶負(fù)電。 (2)當(dāng)再用弧光燈照射A板上表面時(shí)，光電效應(yīng)繼續(xù)發(fā)生，使A板所帶正電荷增加，A、B板間場(chǎng)強(qiáng)增強(qiáng)，所以qE>mg，使液滴向上運(yùn)動(dòng)。 (3)要使液滴向下運(yùn)動(dòng)，即mg>qE，mg和q不變，則必須使E變小。因A板電荷量Q不變，則當(dāng)B板向右移動(dòng)，增大兩板正對(duì)面積時(shí)，電容增大，兩板間電勢(shì)差減小，而d不變，故場(chǎng)強(qiáng)E變小，qE下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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