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2019年高中物理 第5章 波與粒子綜合檢測 魯科版選修3-5 一、選擇題(本大題共7個小題，每小題6分．每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．) 1．(xx龍巖檢測)對光電效應(yīng)做出合理解釋的科學(xué)家是(　　) A．普朗克　　　　　　　 B．愛因斯坦 C．康普頓 D．麥克斯韋 【解析】　愛因斯坦提出了光子說成功地解釋了光電效應(yīng)，所以B正確． 【答案】　B 2．現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，光和實物粒子都具有波粒二象性．下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是(　　) A．一定頻率的光照射到鋅板上，光的強度越大，單位時間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多 B．肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的 C．質(zhì)量為10－3kg、速度為10－2 m/s的小球，其德布羅意波長約為10－28 m，不過我們能清晰地觀測到小球運動的軌跡 D．人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距大致相同 【解析】　說明光具有波動性的是干涉和衍射，而光電效應(yīng)說明光具有粒子性．故本題應(yīng)選B、D. 【答案】　BD 3．下列說法正確的是(　　) A．光是一種電磁波 B．光是一種概率波 C．光子相當(dāng)于高速運動的質(zhì)點 D．光的直線傳播只是宏觀近似規(guī)律 【解析】　光是一種電磁波，是電磁波譜中頻率(或波長)很窄的一部分，A正確；光又是概率波，單個光子的運動純屬偶然，而大量光子的運動受波動規(guī)律支配，B正確；光子是能量粒子，不能看成高速運動的質(zhì)點，C錯誤；因光波長很短，比一般物體的尺寸小得多，所以光的衍射非常不明顯，可看成直線傳播，它只是一種近似，D正確． 【答案】　ABD 4．下表給出了一些金屬材料的逸出功： 材　料 銫 鈣 鎂 鈹 鈦 逸出功(10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6 現(xiàn)用波長為400 nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料有幾種(普朗克常量h＝6.6310－34 Js，光速c＝3.0108 m/s)(　　) A．2種 B．3種 C．4種 D．5種 【解析】　光子的能量E＝hν＝＝6.6310－34 J≈5.010－19 J．由表格可知，入射光子的能量大于銫和鈣的逸出功，而小于鎂、鈹、鈦的逸出功，故發(fā)生光電效應(yīng)的金屬只有銫和鈣． 【答案】　A 5．利用光電管研究光電效應(yīng)實驗如圖1所示，用頻率為ν1的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則 (　　) 圖1 A．用紫外光照射，電流表不一定有電流通過 B．用紅外光照射，電流表中一定無電流通過 C．用頻率為ν1的可見光照射K，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭移到A端，電流表中一定無電流通過 D．用頻率為ν1的可見光照射K，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向B端滑動時，電流表示數(shù)可能不變 【解析】　由紫外線的頻率大于可見光的頻率，而紅外線的頻率比可見光的頻率小，所以用可見光照射能發(fā)生光電效應(yīng)，那么用紫外線照射時一定能發(fā)生光電效應(yīng)，用紅外線則不一定，A、B選項都不正確；由于光電管A與K間加的是正向電壓，即使滑動觸頭移到A端，電流表中也有可能有電流，C選項錯誤；如果光電管已達(dá)到飽和電流，即使正向電壓增大，電流也不會變化，D選項正確． 【答案】　D 6．由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可以畫出逸出電子的最大初動能和入射光的頻率ν的關(guān)系圖象如圖2所示．下列說法正確的是(　　) 圖2 A．ν0表示極限頻率 B．P的絕對值等于逸出功 C．直線的斜率表示普朗克常量h的大小 D．說明了電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 【解析】　把方程Ek＝mv2＝hν－W與圖象對比可判斷A、B、C正確． 【答案】　ABC 7．(xx南平高二檢測)能引起人的眼睛視覺效應(yīng)的最小能量為10－18 J，已知可見光的平均波長為0.6 μm，普朗克常數(shù)h＝6.6310－34 Js，恰能引起人眼的感覺，進(jìn)入人眼的光子數(shù)至少為(　　) A．1個　　　 B．3個 C．30個　　　 D．300個 【解析】　光子個數(shù)n＝＝≈3個，故B項正確． 【答案】　B 二、非選擇題(本大題共5小題，共58分．按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 8．(8分)如圖3所示，是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設(shè)備用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾部分組成． 圖3 (1)示意圖中，a端應(yīng)是電源________極． (2)光控繼電器的原理是：當(dāng)光照射光電管時，__________________ __________________________________________________________ 【解析】　要使電路中有電流，必須使光電子加速運動，故電源a端為正極．光電流與光強有關(guān)，光越強，光電流越大；最大初動能與光強無關(guān)，與照射光的頻率有關(guān)，當(dāng)改用頻率更大的光照射時，一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，故有電流． 【答案】　(1)正　(2)有光電流產(chǎn)生，通過放大器放大后，電磁繼電器工作，把銜鐵N吸附過來 9．(10分)設(shè)子彈的質(zhì)量為0.01 kg，槍口直徑為0.5 cm，試求子彈射出槍口時橫向速度的不確定量為________． 【解析】　槍口直徑可以當(dāng)做子彈射出槍口位置的不確定量Δx，由于Δpx＝mΔvx，由不確定關(guān)系式得子彈射出槍口時橫向速度的不確定量Δvx≥ ＝ m/s ＝1.0610－30 m/s. 【答案】　1.0610－30 m/s 10．(12分)(xx農(nóng)墾檢測)已知鈉發(fā)生光電效應(yīng)的極限波長為λ0＝510－7 m，現(xiàn)用波長為410－7 m的光照射用鈉作陰極的光電管．求： (1)鈉的逸出功W； (2)為使光電管中的光電流為零，在光電管上所加反向電壓至少多大？ 【解析】　(1)逸出功W＝hν0＝h＝3.97810－19 J. (2)光電子最大初動能 Ek＝hν－W＝h－W＝0.9910－19 J Ek＝eUe，Ue＝＝0.62 V. 【答案】　(1)3.97810－19 J　(2)0.62 V 11．(14分)愛因斯坦的相對論指出，物體的能量和質(zhì)量之間存在一個定量關(guān)系：E＝mc2，其中c為光在真空中的速度．則 (1)計算頻率為ν＝51014Hz的光子具有的動量是多少？ (2)若一電子的動量與該光子相同，該電子的運動速度和波長分別是多少？ 【解析】　(1)根據(jù)光子說，光子的能量E＝hν＝mc2，故得到動量 p＝mc＝＝ kgms－1 ＝1.110－27 kgms－1. (2)設(shè)電子質(zhì)量為me，速度為ve，動量為pe， 則pe＝meve， 依題意pe＝p，則電子的速度大小為 ve＝＝＝ m/s ＝1.2103 m/s 該電子物質(zhì)波的波長為 λe＝＝ m＝6.010－7 m. 【答案】　(1)1.110－27 kgms－1 (2)1.2103 m/s　6.010－7 m 12．(14分)(xx成都高二檢測)如圖4所示為倫琴射線管的示意圖，K為陰極鎢絲，發(fā)射的電子初速度為零，A為對陰極(陽極)，當(dāng)A、K間加直流電壓U＝30 kV時，電子被加速打到對陰極A上，使之發(fā)出倫琴射線，設(shè)電子的動能全部轉(zhuǎn)化為倫琴射線的能量，試求： 圖4 (1)電子到達(dá)對陰極的速度是多大？ (2)由對陰極發(fā)出的倫琴射線的最短波長是多大？ (3)若AK間的電流為10 mA，那么每秒鐘對陰極最多能輻射出多少個倫琴射線光子？ (電子電量e＝－1.610－19 C，質(zhì)量m＝0.9110－30 kg，普朗克常量h＝6.6310－34 Js) 【解析】　(1)由動能定理得mv2＝eU， 所以v＝ 代入數(shù)據(jù)得： v＝1.0108 m/s. (2)因為mv2＝eU＝hν＝h 所以λ＝＝4.110－11 m. (3)每個電子與對陰極碰撞后均能產(chǎn)生一個光子，則 n＝＝個＝6.251016個． 【答案】　(1)1.0108 m/s (2)4.110－11 m (3)6.251016個