新教材同步系列2024春高中物理第四章波粒二象性达标检测卷粤教版选择性必修第三册

第四章达标检测卷(考试时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．)1．关于电子的运动规律，以下说法正确的是()A．电子假如表现粒子性，则无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律B．电子假如表现粒子性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律C．电子假如表现波动性，则无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律D．电子假如表现波动性，则可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律【答案】C【解析】由于运动对应的物质波是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，也不遵循牛顿运动定律，A、B错误；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，可确定电子在某点旁边出现的概率，且概率遵循波动规律，C正确，D错误．2．(2024年广州模拟)如图所示，放映电影时，强光照在胶片上．一方面，将胶片上的“影”投到屏幕上；另一方面，通过声道后的光照在光电管上，随即产生光电流，喇叭发出与画面同步的声音．电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应的下列哪一条规律()A．光电效应发生的时间极短，光停止照耀，光电效应立即停止B．入射光的频率必需大于金属的极限频率，光电效应才能发生C．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大D．当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度随入射光的强度增大而增大【答案】A【解析】电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应中的规律是：光电效应的发生时间极短，光停止照耀，光电效应立即停止，依据该原理实现声音与影像同步，故选A．3．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则()A．E＝eq\f(hλ,c)，p＝0 B．E＝eq\f(hλ,c)，p＝eq\f(hλ,c2)C．E＝eq\f(hc,λ)，p＝0 D．E＝eq\f(hc,λ)，p＝eq\f(h,λ)【答案】D【解析】依据E＝hν，且λ＝eq\f(h,p)，c＝λν可得X射线每个光子的能量为E＝eq\f(hc,λ)，每个光子的动量为p＝eq\f(h,λ)，故选D．4．依据不确定性关系，下列说法错误的是()A．假如动量的不确定范围越小，则与它对应的位置坐标的不确定范围就越大B．假如位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大C．动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数D．动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一确定的关系【答案】D【解析】依据公式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，故假如动量的不确定范围越小，则与之对应的位置坐标的不确定范围就越大，A正确；依据公式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，故假如位置坐标的不确定范围越小，动量的不确定范围就越大，B正确；由于公式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)中不是等号，故动量的不确定范围和与之对应的位置坐标的不确定范围不成反比关系，C正确；由于公式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)中不是等号，故动量的不确定范围和与之对应的位置坐标的不确定范围，没有唯一确定的关系，D错误．5．被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)在贵州省平塘县落成启用，起先接收来自宇宙深处的电磁波．中国天眼的建成，使得深空通信实力延长至太阳系外缘行星，对探究宇宙的起源和地外文明具有重要意义．假如为天眼配备一部放射功率为百万瓦级(106W)的放射机，其放射的无线电波波长为126厘米．那么该放射机每秒钟放射的光子数量的数量级约为(取光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10-34J·s)()A．1023 B．1027C．1031 D．1035【答案】C【解析】设单位时间t0，放射机每秒钟放射的光子数量为n，则光子的总能量为nt0heq\f(c,λ)，每秒钟的放射能量为Pt0，所以nt0heq\f(c,λ)＝Pt0，代入数据，最终可得n的数量级约为1031，故C正确．6．如图所示，某种频率的光照耀金属钡使一些电子从钡表面放射出来．为了测量这些电子的最大初动能，在钡表面上方放置一带电金属板，调整金属板电势，使全部电子均不能到达金属板(金属板电势低于钡表面的电势).若钡表面相对于金属板的最小电势差为3.02V，已知金属钡的逸出功为2.50eV，普朗克常量为6.63×10-34J·s，可见光的波长范围为400nm～700nm，则()A．电子的最大初动能为2.50eVB．照耀光的频率约为1.33×1015HzC．全部电子返回钡表面时的动能都为3.02eVD．可见光照耀金属钡确定不会发生光电效应【答案】B【解析】对逸出的电子，由动能定理可得eUc＝Ek，故电子的最大初动能为Ek＝3.02eV，A错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，可得照耀光的频率为ν＝eq\f(Ek＋W0,h)≈1.33×1015Hz，B正确；由于电子逸出时动能有大有小，故返回钡表面的速度不愿定相同，动能也不愿定相同，最大动能为3.02eV，C错误；钡的截止频率为ν0＝eq\f(W0,h)＝6.03×1014Hz，由题中数据，可见光频率的最大值为νm＝eq\f(c,λ)≈7.5×1014Hz>ν0，故有部分可见光可以使钡发生光电效应，D错误．7．光通过单缝，发生衍射现象，用位置和动量的不确定关系的观点加以说明，下列说法错误的是()A．单缝越宽，中心亮纹越窄，位置的不确定量越大，动量的不确定量越小B．当光能发生衍射现象时，动量不确定量就不能忽视C．单缝越窄，中心亮纹越宽，是因为位置不确定量越小，动量不确定量越大D．光能发生衍射时，位置的不确定量可忽视，动量的不确定量也可忽视【答案】D【解析】由不确定关系可知，A、B、C正确，D错误．8．用绿光照耀一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以()A．改用红光照耀 B．改用紫光照耀C．改用蓝光照耀 D．增加绿光照耀时间【答案】BC【解析】光电子的最大初动能与照耀时间或照耀强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照耀，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．9．如图甲所示，在光电效应试验中，某同学用相同频率的单色光，分别照耀阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应．图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率ν变更的函数关系图像．对于这两个光电管，下列推断正确的是()A．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压Uc不同B．光电子的最大初动能不同C．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同D．两个光电管的Uc－ν图线的斜率可能不同【答案】ABC【解析】依据光电效应方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek得出，相同频率，不同逸出功，则遏止电压也不同，A正确；依据光电效应方程Ek＝hν－W0得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，B正确；虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间内从两种材料逸出的光电子数可能相同，饱和光电流可能相同，C正确；因为Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)知图线的斜率为eq\f(h,e)，即只与h和e有关，为常数，确定相同，D错误．10．(2024年日照期末检测)利用光电管探讨光电效应试验，如图所示．用可见光照耀阴极，电流表中有电流通过，则()A．流过电流表G的电流方向是由b流向aB．改用紫外线照耀，电流表中确定有电流通过C．改用紫外线照耀，电流表中的电流增大D．改用紫外线照耀，所产生的光电子的最大初动能变大【答案】BD【解析】用可见光照耀阴极，阴极有电子逸出到达阳极形成电流，电流方向与电子定向移动的方向相反，则流过电流表G的电流方向是由a流向b，A错误；紫外线频率高于可见光，依据光电效应可知，紫外线频率确定大于阴极的截止频率，阴极确定有电子逸出到达阳极，则改用紫外线照耀，电流表中确定有电流通过，但光照强度未知，电流强度不愿定大于可见光照耀，B正确，C错误；依据光电效应方程Ek＝hν－W0，紫外线频率高于可见光，则改用紫外线照耀，所产生的光电子的最大初动能变大，D正确．二、非选择题(本题共4小题，共40分)11．(6分)如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照耀锌板，关灯后，指针保持确定偏角．(1)现用一带正电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________(填“增大”“减小”或“不变”).(2)使静电计指针回到零，用黄光照耀锌板，静电计指针发生偏转，那么，若改用强度更大的黄光照耀锌板，可视察到静电计指针偏转角将________(填“增大”“减小”或“不变”).【答案】(1)增大(2)增大【解析】(1)锌板在紫外线照耀下，发生光电效应，有光电子飞出，锌板带正电，将一带正电的金属小球与锌板接触，锌板所带正电量增大，则静电计指针偏角将增大．(2)改用强度更大黄光照耀锌板，从锌板上发出的光电子数增多，锌板所带正电量增大，则静电计指针偏角将增大．12．(8分)用图甲所示的装置探讨光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照耀到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变更的图像如图乙所示．(1)当变阻器的滑片P向________(填“左”或“右”)滑动时，通过电流表的电流将会减小．(2)光电子的最大初动能为________J，金属的逸出功为__________J.(3)假如不变更入射光的频率，而减小入射光的强度，则光电子的最大初动能__________(填“增加”“减小”或“不变”).【答案】(1)右(2)3.2×10-194.8×10-19(3)不变【解析】(1)由题图可知光电管两端所加的电压为反向电压，当变阻器的滑动端P向右移动时，反向电压增大，则通过电流表的电流减小．(2)由图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是－2V时，电流表示数为0，遏止电压为－2V，则光电子的最大初动能为Ekm＝eUc＝2eV＝3.2×10-19J，依据光电效应方程Ekm＝hν－W0，又ε＝hν，则W0＝3eV＝4.8×10-19J.(3)依据光电效应方程Ekm＝hν－W0，知入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变．13．(12分)纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要缘由，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避开失明的严峻后果．一台功率为10W氩激光器，假定所发出的可见光的波长都是560nm，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”视网膜的时间是2×10-4s．试求：(1)求每次“点焊”须要的能量；(2)激光器消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，计算激光器每秒内发出的光子数．解：(1)依据E＝Pt，所以E＝Pt＝10×2×10-4J＝2×10-3J.(2)一个波长为λ的光子能量为E0＝eq\f(hc,λ)，设激光器每秒内发出的光子数为n，则n＝eq\f(kPt0,E0)，式中k＝5%，t0＝1s，联立上式解得n＝eq\f(kPλt0,hc)＝1.4×1018个．14．(14分)如图甲所示是探讨光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50μm的绿光照耀阴极K，试验测得流过表的电流I与AK之间的电势差UAK满意如图乙所示规律，取h＝6.63×10-34J·s.结合图像，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极放射的光电子