全优课堂·物理·选择性必修第三册(粤教版) 课后提升训练 试题及答案 达标检测卷4

第四章达标检测卷(波粒二象性)(考试时间：60分钟满分：100分)班级：________座号：________姓名：________分数：________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．电子如果表现粒子性，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．电子如果表现粒子性，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．电子如果表现波动性，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．电子如果表现波动性，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，可确定电子在某点附近出现的概率，且概率遵循波动规律，C正确，D错误．2．(2024年重庆调研)某种光伏电池的工作原理如图所示．半径为R的透明导电的球壳为阳极A，球形感光材料为阴极K．现用动量为p的黄光照射K极，K极能发射出最大初动能为Ek的光电子．已知电子电荷量为e，光速为c，普朗克常量为h，忽略光电子重力及之间的相互作用．下列说法正确旳是()A．入射光子的波长为eq\f(p,h)B．阴极感光材料的逸出功为cp－EkC．若仅增大入射光强度，电压表的示数将增大D．若用紫光照射K极，电压表的最大示数将小于eq\f(Ek,e)【答案】B【解析】根据德布罗意波长公式可知入射光子的波长为λ＝eq\f(h,p)，A错误；根据爱因斯坦光电效应方程有heq\f(c,λ)＝Ek＋W，解得阴极感光材料的逸出功为W＝cp－Ek，B正确；随着K极逸出的光电子运动到A极，A、K之间的电压逐渐增大，若K电极逸出的最大动能的光电子恰好运动不到A电极，两极间电压达到最大，再增大入射光强度电压表示数不再增大，根据动能定理有－eU＝0－Ek，两极间的最大电压为U＝eq\f(Ek,e)，若用紫光照射K极，可知初动能增大，则有U＞eq\f(Ek,e)，C、D错误．3．(2024年日照联考)卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，打到金箔上，最后在环形荧光屏上产生闪烁的光点．下列说法正确的是()A．α粒子发生偏转是由于它跟金箔中的电子发生了碰撞B．当α粒子接近金箔中的电子时，电子对α粒子的吸引力使之发生明显偏转C．通过α粒子散射实验可以估算原子核半径的数量级约为10－10mD．α粒子散射实验说明了原子中有一个带正电的核，几乎集中了原子全部的质量【答案】D【解析】α粒子偏转主要是占原子质量绝大部分的带正电的原子核的斥力造成的，电子的质量很小，α粒子与电子碰撞后对运动轨迹的影响可忽略不计，A错误；大角度的偏转不可能是电子造成的，因为电子的质量只有α粒子的eq\f(1,7300)，它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略，B错误；α粒子散射可以用来估算核半径．对于一般的原子核，实验确定的核半径的数量级为10－15m，而整个原子半径的数量级是10－10m，两者相差十万倍之多．可见原子内部是十分“空旷”的，C错误；占原子质量绝大部分的带正电的物质集中在很小的空间范围．这样才会使α粒子在经过时受到很强的斥力，使其发生大角度的偏转，D正确．4．(2024年北京模拟)深紫外线和极紫外线是生产芯片时常用在硅晶片上雕刻的光，深紫外线的波长为193nm，极紫外线的波长为13.5nm．下列说法正确的是()A．极紫外线的频率小于深紫外线的频率B．极紫外线比深紫外线更容易发生衍射C．极紫外线的光子能量大于深紫外线的光子能量D．在真空中极紫外线的传播速度小于深紫外线的传播速度【答案】C【解析】根据题意可知，极紫外线波长小于深紫外线，根据f＝eq\f(c,λ)，极紫外线的频率大于深紫外线的频率，A错误；深紫外线的波长较长，深紫外线更容易发生衍射，B错误；根据E＝hν，极紫外线的光子能量大于深紫外线的光子能量，C正确；在真空中极紫外线的传播速度等于深紫外线的传播速度，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，开始接收来自宇宙深处的电磁波．中国天眼的建成，使得深空通信能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义．如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106W)的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米．那么该发射机每秒钟发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．1027 C．1031 D．1035【答案】C【解析】设单位时间t0，发射机每秒钟发射的光子数量为n，则光子的总能量为nt0heq\f(c,λ)，每秒钟的发射能量为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．(2024年温州检测)如图为某款条形码扫描笔的工作原理图，发光二极管发出光的频率为ν0．将扫描笔的笔口打开，在条形码上匀速移动，遇到黑色线条光几乎全部被吸收；遇到白色线条光被大量反射到光电管中的金属表面(截止频率0.8ν0)，产生光电流，如果光电流大于某个值，会使信号处理系统导通，将条形码变成一个个脉冲电信号．下列说法正确的是()A．扫描笔在条形码上移动的速度会影响相邻脉冲电信号的时间间隔B．频率为ν0的光照到光电管的金属表面立即产生光电子C．若发光二极管发出频率为1.2ν0的光，则一定无法识别条形码D．若发光二极管发出频率为0.5ν0的光，扫描笔缓慢移动，也能正常识别条形码【答案】B【解析】脉冲电信号的时间间隔与扫描笔在条形码上移动的速度无关，A错误；频率为ν0的光照到光电管发生光电效应是瞬间的，即立刻产生光电子，B正确；若发光二极管发出频率为1.2ν0的光，可以产生光电流，可以正常识别条形码，C错误；若发光二极管发出频率为0.5ν0的光，无法产生光电流，即无法正常识别条形码，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解释，下列说法错误的是()A．单缝越宽，中央亮纹越窄，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略C．单缝越窄，中央亮纹越宽，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略，动量的不确定量也可忽略【答案】D【解析】由不确定关系可知，A、B、C正确，D错误．8．用绿光照射一个光电管，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．改用红光照射 B．改用紫光照射C．改用蓝光照射 D．增加绿光照射时间【答案】BC【解析】光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，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、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．9．如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射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变化的函数关系图像．对于这两个光电管，下列判断正确的是()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】根据光电效应方程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；根据光电效应方程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，一定相同，D错误．10．(2023年日照期末检测)利用光电管研究光电效应实验，如图所示．用可见光照射阴极，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．改用紫外线照射，电流表中一定有电流通过C．改用紫外线照射，电流表中的电流增大D．改用紫外线照射，所产生的光电子的最大初动能变大【答案】BD【解析】用可见光照射阴极，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，根据光电效应可知，紫外线频率一定大于阴极的截止频率，阴极一定有电子逸出到达阳极，则改用紫外线照射，电流表中一定有电流通过，但光照强度未知，电流强度不一定大于可见光照射，B正确，C错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，紫外线频率高于可见光，则改用紫外线照射，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5小题，共40分)11．(6分)如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．(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，用黄光照射锌板，静电计指针发生偏转，那么，若改用强度更大的黄光照射锌板，可观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)锌板在紫外线照射下，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射锌板，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)用图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示．(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)如果不改变入射光的频率，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，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，又ε＝hν，则W0＝3eV＝4.8×10－19J．(3)根据光电效应方程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．(8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原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．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”需要的能量；(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)根据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．(8分)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s．结合图像，求：(结果保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能；(2)该阴极材料的截止波长．解：(1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数n＝eq\f(Imt,e)＝eq\f(0.64×10－6×1,1.6×10－19)个＝4.0×1012个．光电子的最大初动能为Ekm＝eUc＝1.6×10－19C×0.6V＝9.6×10－20J．(2)设该阴极材料的截止波长为λc，根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝heq\f(c,λ)－heq\f(c,λc)，代入数据解得λc≈0.66μm．15．(10分)(2024年苏州开学考试)某种金属板M受到一束频率为ν的紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小