(全國通用版)2018-2019高中物理 第十七章 波粒二象性學業(yè)質(zhì)量標準檢測 新人教版選修3-5.doc
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第十七章 學業(yè)質(zhì)量標準檢測 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選項中,第1~6小題只有一個選項符合題目要求,第7~10小題有多個選項符合題目要求,全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分) 1.下列各種波屬于概率波的是( D ) A.聲波 B.無線電波 C.機械波 D.物質(zhì)波 解析:任一運動的物體均有一種物質(zhì)波與之對應,且這種物質(zhì)波也具有概率波的規(guī)律。概率波與機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學年高二下學期期中)下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關(guān)系的圖中,符合黑體輻射實驗規(guī)律的是( A ) 解析:由黑體實驗規(guī)律知溫度越高,輻射越強,且最大強度向波長小的方向移動,A對,B、C、D錯。 3.(黑龍江大慶一中2015~2016學年高二下學期檢測)下列說法不正確的是( D ) A.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān) B.光波是一種概率波 C.實物粒子也具有波動性 D.光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性而康普頓效應現(xiàn)象說明光具有波動性 解析:根據(jù)黑體輻射規(guī)律:黑體輻射電磁波的強度,按波長的分布,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,實物粒子也具有波動性,故C正確;光電效應與康普頓效應,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,下列說法正確的是( C ) A.康普頓效應證明光具有波動性 B.康普頓在研究石墨對X射線的散射時發(fā)現(xiàn),在散射的X射線中,有些波長變短了 C.康普頓在研究石墨對X射線的散射時發(fā)現(xiàn),在散射的X射線中,有些波長變長了 D.康普頓效應可用經(jīng)典電磁理論進行解釋 解析:康普頓效應揭示了光具有粒子性,故A錯誤;在康普頓效應中,當入射光子與晶體中的電子碰撞時,把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子,則動量減小,根據(jù)λ=,知波長變長,故B錯誤,C正確;光電效應和康普頓效應都無法用經(jīng)典電磁理論進行解釋,D錯誤;故選C。 5.一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子,由靜止開始經(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. B. C. D. 解析:設(shè)加速后的速度為v,由動能定理得:qU=mv2 所以v= 由德布羅意波長公式: λ=== 6.(哈爾濱六中2016~2017學年高二下學期期中)研究光電效應的電路如圖所示。用頻率相同、強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:雖然入射光強度不同,但光的頻率相同,所以遏止電壓相同;又因當入射光強時,單位時間逸出的光電子多,飽和光電流大,所以選C。 7.從光的波粒二象性出發(fā),下列說法正確的是( BD ) A.光是高速運動的微觀粒子,每個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到達的地方 D.在光的干涉中,亮條紋的地方是光子到達概率最大的地方 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,B正確。在干涉條紋中亮紋是光子到達概率大的地方,暗紋是光子到達概率小的地方,C錯,D正確。 8.(湖北省孝感市八校2018屆高三上學期期末聯(lián)考)在研究光電效應的實驗中,兩個實驗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,則下列判斷正確的是( AC ) A. 光電子的最大初動能不同 B.飽和光電流一定不同 C.因為材料不同逸出功不同,所以遏止電壓UC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能也不同,故A正確;雖然光的頻率相同,但光強不確定,所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同,則飽和光電流可能相同,故B錯誤;根據(jù)光電效應方程有 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),所以兩個光電管的Uc-ν圖象的斜率一定相同,故D錯誤。 9.(湖北武鋼三中、武漢三中、省實驗中學2015~2016學年高二下學期聯(lián)考)在某次光電效應實驗中,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,電子電荷量的絕對值為e,則( BC ) A.普朗克常量可表示為 B.若更換材料再實驗,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,與所用材料無關(guān) 解析:根據(jù)光電效應方程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錯誤;縱軸截距的絕對值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錯誤;更換材料再實驗,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2015~2016學年高二下學期期中)用如圖的裝置研究光電效應現(xiàn)象,當用光子能量為2.5eV的光照射到光電管上時,電流表G的讀數(shù)為0.2mA。移動變阻器的觸點c,當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時,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斷開后,沒有電流流過電流表G C.光電子的最大初動能為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,當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時,電流表示數(shù)為0,知道光電子的最大初動能為0.7eV,根據(jù)光電效應方程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的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應,有光電子逸出,則有電流流過電流表,故B錯誤;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,無光電流,故D錯誤。 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學年高二下學期期中)如圖所示,一靜電計與鋅板相連,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)用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸,則靜電計指針偏角將__減小__。(填“增大”、“減小”或“不變”) (2)使靜電計指針回到零,再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板,靜電計指針無偏轉(zhuǎn),那么,若改用強度更大的紅外線照射鋅板,可觀察到靜電計指針__無__(填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)。 解析:(1)鋅板在紫外線照射下,發(fā)生光電效應現(xiàn)象,有光電子飛出,鋅板帶正電;將一帶負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,則靜電計指針偏角將減小。 (2)要發(fā)生光電效應現(xiàn)象,照射光的頻率必須大于被照射金屬的極限頻率,而與照射光的強度無關(guān)。用黃光照射,靜電計指針無偏轉(zhuǎn),即不能發(fā)生光電效應現(xiàn)象。當改用強度更大的紅外線照射時,因為紅外線的頻率比黃光低,所以用紅外線照射更不能發(fā)生光電效應現(xiàn)象,靜電計指針無偏轉(zhuǎn)。 12.(8分)深沉的夜色中,在大海上航行的船舶依靠航標燈指引航道,如圖所示是一個航標燈自動控制電路的示意圖。電路中的光電管陰極K涂有可發(fā)生光電效應的金屬。下表反映的是各種金屬發(fā)生光電效應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)生光電效應的極限頻率和極限波長: 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(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),你認為: (1)光電管陰極K上應涂有金屬__銫__; (2)控制電路中的開關(guān)S應和__b__(填“a”和“b”)接觸; (3)工人在鍛壓機、沖床、鉆床等機器上勞動時,稍有不慎就會把手壓在里面,造成工傷事故。如果將上述控制電路中的電燈換成驅(qū)動這些機器工作的電機,這時電路中開關(guān)S應和__a__接觸,這樣,當工人不慎將手伸入危險區(qū)域時,由于遮住了光線,光控繼電器銜鐵立即動作,使機床停止工作,避免事故發(fā)生。 解析:(1)依題意知,可見光的波長范圍為 40010-9~77010-9m。 而金屬銫的波長為λ=0.660010-6m=66010-9m,因此,光電管陰極K上應涂金屬銫。 (2)深沉的夜色中,線圈中無電流,銜鐵與b接觸,船舶依靠航標燈指引航道,所以控制電路中的開關(guān)S應和b接觸。 (3)若將上述控制電路中的電燈換成電機,在手遮住光線之前,電機應是正常工作的,此時銜鐵與a接觸,所以電路中的開關(guān)S應和a接觸。 三、論述計算題(共4小題,共46分。解答應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) 13.(10分)光子的動量p與能量E的關(guān)系為p=。靜止的原子核放出一個波長為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)反沖核運動時物質(zhì)波的波長是多少? 答案:(1) (2)λ 解析:(1)光子的動量為p,由動量守恒定律知反沖核的動量大小也為p。 ∴p==Mv ∴v= (2)反沖核的物質(zhì)波波長 λ′==λ。 14.(11分)如圖所示表示黑體輻射強度隨波長的變化圖線。根據(jù)熱輻射理論,輻射強度的極大值所對應的波長λm與熱力學溫度之間存在如下關(guān)系:λmT =2.9010-3mK。求: (1)T=15000K所對應的波長; (2)用T=15000K所對應波長的光照射逸出功為W0=4.54eV的金屬鎢,能否發(fā)生光電效應?若能,逸出光電子的最大初動能是多少? 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。由光電效應方程Ek=hν-W0,得Ek=(6.44-4.54)eV=1.90eV。 15.(12分)(河北正定中學2015~2016學年高二下學期檢測)如圖所示,一光電管的陰極用極限波長λ0=5000的鈉制成。用波長λ=3000的紫外線照射陰極,光電管陽極A和陰極K之間的電勢差U=2.1V,飽和光電流的值(當陰極K發(fā)射的電子全部到達陽極A時,電路中的電流達到最大值,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A極時的最大動能; (3)如果電勢差U不變,而照射光的強度增到原值的三倍,此時電子到達A極的最大動能是多大?(普朗克常量h=6.6310-34Js) 答案:(1)3.51012個 (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)。 (2)由光電效應方程可知: Ekm=hν-W0 =h-h(huán)=hc(-) 在AK間加電壓U時,電子到達陽極時的動能為Ek, Ek=Ekm+eU =hc(-)+eU。 代入數(shù)值得:Ek=6.0110-19J。 (3)根據(jù)光電效應規(guī)律,光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)。 如果電壓U不變,則電子到達A極的最大動能不會變。 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,正對面積為S′,且S>S′。當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狀態(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,滴液做何種運動? (3)要使液滴向下運動,應采取哪些措施? 答案:(1)負電 (2)向上運動 (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,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由于靜電感應而帶負電,A、B板間形成方向向下的勻強電場,由液滴處于靜止狀態(tài)知qE=mg,所以液滴帶負電。 (2)當再用弧光燈照射A板上表面時,光電效應繼續(xù)發(fā)生,使A板所帶正電荷增加,A、B板間場強增強,所以qE>mg,使液滴向上運動。 (3)要使液滴向下運動,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B板向右移動,增大兩板正對面積時,電容增大,兩板間電勢差減小,而d不變,故場強E變小,qE- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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