高中物理沪科版5第一章碰撞与动量守恒（全国一等奖）

章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共有8小题，每小题6分，共48分.1～5是单选题；6～8是多选题，选对1个得3分，全选对得6分，错选或不选得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．光子具有较小的能量C．电子与光子的动量相等D．电子和光子的动量不确定【解析】根据λ＝eq\f(h,p)可知，相同的波长具有相同的动量．由Ek＝eq\f(p2,2m)知二者能量不同．只有C正确．【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无关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，C错误．【答案】D3．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．减小入射光的强度，光电效应现象消失B．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应C．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大D．光电效应的发生与照射光的强度有关【解析】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A、D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B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C正确．【答案】C4．已知钙和钾的截止频率分别为×1014Hz和×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()【导学号：06092069】A．波长 B．频率C．能量 D．动量【解析】根据爱因斯坦光电效应方程eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W.由题知W钙>W钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p＝eq\r(2mEk)及p＝eq\f(h,λ)和c＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A正确，选项B、C、D错误．【答案】A5．分别用波长为λ和eq\f(3,4)λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为 ()【导学号：06092070】\f(hc,2λ) \f(2hc,3λ)\f(3hc,4λ) \f(4hc,5λ)【解析】根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0和ν＝eq\f(c,λ)得Ek＝heq\f(c,λ)－W0，Ek′＝heq\f(c,\f(3,4)λ)－W0，且Ek∶Ek′＝1∶2，解得W0＝eq\f(2hc,3λ).【答案】B6．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】CD7．利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是 ()【导学号：06092023】A．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝eq\f(h,\r(2meU))B．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显C．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显D．若用相同动能的中子代替电子，衍射现象将不如电子明显【解析】由德布罗意波波长公式λ＝eq\f(h,p)，而动量p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)，两式联立得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，A正确；从公式λ＝eq\f(h,\r(2meU))可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，B错误；用相同动能的质子或中子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故C错误，D正确．【答案】AD8．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5小题，共52分．按题目要求作答．)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】×1014×10－19J10．(10分)太阳能直接转换成电能的基本原理是利用光电效应．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．【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).【导学号：06092023】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________(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．【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．【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