高中物理粤教版5第四章原子核 章末综合测评第2章

章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分，在每题给出的5个选项中有3项符合题目要求，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分．每选错1个扣3分，最低得分为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．电子和光子的动量不确定E．电子和光子都满足不确定性关系式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)【解析】根据λ＝eq\f(h,p)可知，相同的波长具有相同的动量．【答案】BCE2．(2023·郑州一中检测)以下说法中正确的是()A．光波和物质波都是概率波B．实物粒子不具有波动性C．实物粒子也具有波动性，只是不明显D．光的波动性是光子之间相互作用引起的E．光通过狭缝后在屏上形成明暗相间的条纹，光子在空间出现的概率可以通过波动规律确定【解析】光波和物质波都是概率波，可通过波动规律来确定，故A、C、E正确，B错误；光的波动性是光的属性，不是光子间相互作用引起的，D错误．【答案】ACE3．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E．光电效应的发生与照射光的强度无关【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，E正确．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】ADE4．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E．光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动的规律来描述【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、E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】CDE5．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E．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置【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、E正确．【答案】CDE二、非选择题(本题共8小题，共70分．按题目要求作答．)6．(6分)在做双缝干涉实验中，观察屏的某处是亮纹，则对某个光子来说到达亮纹处的概率比到达暗纹处的概率________，该光子________到达光屏的任何位置．【解析】根据概率波的含义，一个光子到达亮纹处的概率要比到达暗纹处的概率大得多，但并不是一定能够到达亮纹处．【答案】大可能7．(6分)频率为ν的光照到某金属材料时，产生光电子的最大初动能为Ekm，若改用频率为2ν的光照射同一金属材料，则所产生光电子的最大初动能为________．(h为普朗克常量)【解析】由光电效应方程得频率为ν的光照射金属材料时Ekm＝hν－W0，改用频率为2ν的光照射同一金属材料时Ekm′＝h·2ν－W0，解得Ekm′＝Ekm＋hν.【答案】Ekm＋hν8．(6分)经150V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，电子到达屏上的位置受________规律支配，无法用确定的________来描述它的位置．【解析】电子被加速后其德布罗意波波长λ＝eq\f(h,p)＝1×10－10m，穿过铝箔时发生衍射，电子的运动不再遵守牛顿运动定律，不可能用“轨迹”来描述电子的运动，只能通过概率波来描述．【答案】波动坐标9．(6分)某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为eV，用波长为×10－7m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为×108m/s，元电荷为×10－19C，普朗克常量为×10－34J·s.钾的极限频率为________，该光电管发射的光电子的最大初动能是________．【解析】由W0＝hνc得，极限频率νc＝eq\f(W0,h)≈×1014Hz；由光电效应方程Ek＝hν－W0得，光电子的最大初动能Ek＝heq\f(c,λ)－W0≈×10－19J.【答案】×1014Hz×10－19J10．(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1所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．图1(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.【导学号：78220239】【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2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2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________(选填“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．【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：78220230】【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3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3(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：78220231】【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能以最短时间到达A板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离