高中物理人教版5第十七章波粒二象性

章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，在每小题给出的4个选项中，第1～6题只有一个选项符合要求，第7～9题有多个选项符合要求．全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．)1．一个光子和一个电子具有相同的波长，则()A．光子具有较大的动量B．光子具有较大的能量C．电子与光子的动量相等D．电子和光子的动量大小关系不确定【解析】根据德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,p)，若一个光子的德布罗意波长和一个电子的波长相等，则光子和电子的动量一定相等故A、D错误，C正确；光子的能量E光＝hν＝eq\f(hc,λ)，电子的能量Ee＝mc2＝eq\f(mvc2,v)＝eq\f(pc2,v)＝eq\f(hc2,λv)＝eq\f(c,v)·E光，因电子的速度v＜c，故Ee＞E光，B错误．【答案】C2．光电效应实验中，下列表述正确的是()A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率成正比D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子【解析】在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，故A、B错误，D正确．由－eU＝0－Ek，Ek＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止电压与入射光频率ν有关，但二者间不是正比关系，C错误．【答案】D3．紫外线光子的动量为eq\f(hν,c)，一个静止的O3吸收了一个紫外线光子后()【导学号：54472038】A．仍然静止B．沿着光子原来运动的方向运动C．沿光子运动相反方向运动D．可能向任何方向运动【解析】由动量守恒定律知，吸收了紫外线光子的O3分子与光子原来运动方向相同，故正确选项为B.【答案】B4．用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面．单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，设两种金属的逸出功分别为WC和WD，则下列选项正确的是()【导学号：54472039】A．λ1＞λ2，WC＞WD B．λ1＞λ2，WC＜WDC．λ1＜λ2，WC＞WD D．λ1＜λ2，WC＜WD【解析】由题意知，A光光子的能量大于B光光子的能量，根据E＝hν＝heq\f(c,λ)，得λ1＜λ2；又因为单色光B只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，所以WC＜WD，故正确选项是D.【答案】D5．光子有能量，也有动量p＝eq\f(h,λ)，它也遵守有关动量的规律，真空中有一如图1所示装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况(俯视)的下列说法中正确的是()【导学号：54472040】图1A．顺时针方向转动B．逆时针方向转动C．都有可能D．不会转动【解析】光照射到黑纸片上时被吸收，照射到白纸片上时被反射，因此白纸片受到的冲量大，装置逆时针转动，故正确选项为B.【答案】B6．研究光电效应规律的实验装置如图2所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生．由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动．光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出．当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压Uc.在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是()【导学号：54472041】图2ABCD【解析】当反向电压U与入射光频率ν一定时，光电流i与光强成正比，所以A正确；频率为ν的入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动能为Ek＝hν－W0，而遏止电压Uc与最大初动能的关系为eUc＝Ek，所以遏止电压Uc与入射光频率ν的关系是eUc＝hν－W0，其函数图象不过原点，所以B错误；当光强与入射光频率一定时，单位时间内单位面积上逸出的光电子数及其最大初动能是一定的，所形成的光电流强度会随反向电压的增大而减小，所以C正确；根据光电效应的瞬时性规律知D正确．【答案】B7．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大【解析】增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W逸＝eq\f(1,2)mv2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．【答案】AD8．下列叙述的情况中正确的是 ()A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B．光是波，与橡皮绳上的波类似C．光是波，但与宏观概念的波有本质的区别D．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的【解析】光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项A、B错误，C正确．根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项D正确．【答案】CD9．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是()A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C．电子绕核运动时，不遵从牛顿运动定律D．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的【解析】微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C、D正确．【答案】CD二、非选择题(本题共4小题，共46分．按题目要求作答．)10．(10分)太阳能直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳能转换成电能．如图3所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．图3(1)标出电源和电流表的正负极；(2)入射光应照在________极上．(3)电流表读数是10μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个．【解析】(1)加正向电压，应该是在电子管中电子由B向A运动，即电流是由左向右．因此电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负极．(2)光应照在B极上．(3)设电子个数为n，则I＝ne，所以n＝eq\f(10×10－6,×10－19)＝×1013(个)．【答案】(1)电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是负极(2)B(3)×101311．(12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道．如图4所示是一个航标灯自动控制电路的示意图．电路中的光电管阴极K涂有可发生光电效应的金属．下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在400～770nm(1nm＝10－9m)．图4各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：金属铯钠锌银铂极限频率(Hz)×1014×1014×1014×1015×1015极限波长(μm)00002根据图和所给出的数据，你认为：(1)光电管阴极K上应涂有金属________；(2)控制电路中的开关S应和________(填“a”和“b”)接触；(3)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故．如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，这时电路中开关S应和________接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生．【导学号：54472225】【解析】(1)依题意知，可见光的波长范围为400×10－9～770×10－9m而金属铯的极限波长为λ＝0×10－6m＝660×10－9m，因此，光电管阴极K上应涂金属铯．(2)深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与b接触，船舶依靠航标灯指引航道，所以控制电路中的开关S应和b接触．(3)若将上述控制电路中的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正常工作的，此时衔铁与a接触，所以电路中的开关S应和a接触．【答案】(1)铯(2)b(3)a12．(12分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是λ＝eq\f(h,p)，式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m＝×10－31kg，电子电荷量e＝×10－19C，普朗克常量h＝×10－34J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字．【导学号：54472226】【解析】(1)由λ＝eq\f(h,p)知电子的动量p＝eq\f(h,λ)＝×10－23kg·m/s.(2)电子在电场中加速，有eU＝eq\f(1,2)mv2又eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)解得U＝eq\f(mv2,2e)＝eq\f(h2,2meλ2)≈8×102V.【答案】(1)×10－23kg·m/s(2)U＝eq\f(h2,2meλ2)8×102V13．(12分)如图5所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为λ的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W0，电子质量为m，电荷量为e.求：图5(1)从B板运动到A板所需时间最短的光电子，到达A板时的动能；(2)光电子从B板运动到A板时所需的最长时间．【导学号：54472227】【解析】(1)根据爱因斯坦光电效应方程得Ek＝hν－W0光子的频率为ν＝eq\f(c,λ)所以光电子的最大初动能为Ek＝eq\f(hc,λ)－W0能以最短