高中物理选择性必修第三册配人教版-第四章测评

第四章测评(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后,电子向某一个方向运动,光子沿另一方向散射出去,则这个散射光子跟原来的光子相比()A.频率变大 B.动量变大C.光子能量变大 D.波长变长答案D解析光子与电子碰撞时,遵守动量守恒定律和能量守恒定律,自由电子被碰前静止,被碰后动量、能量增加,所以光子的动量、能量减小,又能量E=ℎcλ,则λ变长,故选项D2.电子显微镜的最高分辨率高达0.2nm,如果有人制造出质子显微镜,在加速到相同的速度情况下,质子显微镜的最高分辨率将()A.小于0.2nm B.大于0.2nmC.等于0.2nm D.以上说法均不正确答案A解析显微镜的分辨能力与波长有关,波长越短其分辨率越高,由λ=ℎp知,如果把质子加速到与电子相同的速度,因质子的质量更大,则质子的波长更短,3.下列对于氢原子光谱实验规律的认识中,正确的是()A.因为氢原子核外只有一个电子,所以氢原子只能产生一种波长的光B.氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C.氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关答案B解析氢原子核外只有一个电子,氢原子只能产生一些特殊频率的谱线,即产生一些特殊波长的光,A选项错误;氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线,B选项正确;氢原子光谱是氢原子发射光子时形成的发射光谱,光谱都不是连续的,与亮度无关,C选项错误;氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱无关,D选项错误。4.(2020上海黄浦区二模)不带电的锌板和验电器用导线相连。若用甲灯照射锌板,验电器的金属箔片不张开;若用乙灯照射锌板,验电器的金属箔片张开,如图所示。则与甲灯相比,乙灯发出的光()A.频率更高 B.波长更大C.光强更强 D.速率更大答案A解析发生光电效应的条件是入射光的频率必须大于金属的极限频率;由题干知甲灯照射不能发生光电效应,乙灯照射可以发生光电效应,则乙灯发出的光频率比甲发出的高,故A正确,B、C、D错误。5.(2020河北任丘高二月考)如图所示,为四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系图像,从图像可以看出,随着温度的升高,下列说法错误的是()A.各种波长的辐射强度都有增加B.只有波长短的辐射强度增加C.辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D.辐射强度仍然是随波长的增大而先增大再减小答案B解析由题干图像可以看出,随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故B错误,A、C正确;随着温度的升高,黑体的辐射强度仍然是随波长的增大而先增大再减小,故D正确。此题选择错误的选项,故选B。6.(2020江苏盐城模拟)如图所示是某原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次减小,则正确的是()答案D解析从第3能级跃迁到第1能级,能级差最大,知a光的频率最大,波长最短,从第3能级跃迁到第2能级,能级差最小,知b光的光子频率最小,波长最长,所以波长依次减小的顺序为b、c、a,故D正确,A、B、C错误。7.(2020辽宁葫芦岛一模)大量氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级,辐射出的光照射下列三种金属,电子电荷量e=1.60×10-19C,普朗克常量h=6.30×10-34J·s。下列判断正确的是()金属钨钙钾极限频率/(1014Hz)10.957.735.44A.仅钾能产生光电子 B.钾、钙能产生光电子C.都能产生光电子 D.都不能产生光电子答案A解析氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时,释放出光子的能量为E=-0.85eV-(-3.40eV)=2.55eV,由E=hν代入数据解得光子的频率为ν=6.5×1014Hz,入射光的频率大于金属钾的极限频率,金属钾能发生光电效应,故A正确,B、C、D错误。二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。全部选对得6分,选对但选不全的得3分,有错选的得0分)8.(2020北京朝阳区期末)小宇同学参加学校科技嘉年华,设计了一个光电烟雾探测器,如图所示,S为光源,有一束光束,当有烟雾进入探测器时,来自S的光会被烟雾散射进入光电管C,射到光电管中的钠表面(钠的极限频率为6.00×1014Hz),产生光电子,当光电流大于10-8A时,便会触发报警系统报警。下列说法正确的是()A.要使该探测器正常工作,光源S发出的光束波长不能小于0.5μmB.光源S发出的光能使光电管发生光电效应,那么光源越强,光电烟雾探测器灵敏度越高C.光束遇到烟雾发生散射是一种折射现象D.若5%射向光电管C的光子会使光电管产生光电子,当报警器报警时,每秒射向C中钠表面的光子的最少数目是1.25×1012答案BD解析根据Ek=hν-W0=ℎcλ-hνc。光源S发出的光束最大波长λmax=cνc=3×1086.00×1014m=5×10-7m=0.5μm,即要使该探测器正常工作,光源S发出的光束波长不能大于0.5μm,故A错误;光源S发出的光能使光电管发生光电效应,那么光源越强,被烟雾散射进入光电管C的光越多,越容易探测到烟雾,即光电烟雾探测器灵敏度越高,故B正确;光束遇到烟雾发生散射是一种反射现象,故C错误;光电流等于10-8A时,每秒产生的光电子的个数n=Ite=10-8×9.下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1MHz的无线电波的波长,由表中数据可知()物体质量/kg速度/(m·s-1)波长/m弹子球2.0×10-21.0×10-23.3×10-30电子9.1×10-315.0×1061.2×10-10无线电波(1MHz)—3.0×1083.0×102A.要检测弹子球的波动性几乎不可能B.无线电波通常情况下只能表现出波动性C.电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性D.只有可见光才有波动性答案ABC解析由于弹子球德布罗意波长极短,故很难观察其波动性,而无线电波波长为3.0×102m,所以通常表现出波动性,很容易发生衍射,而金属晶体的晶格线度大约是10-10m数量级,所以波长为1.2×10-10m的电子可以观察到明显的衍射现象。故选A、B、C。10.(2020北京模拟)关于波粒二象性,下列说法正确的是()A.图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应,则其他可见光照射到锌板上不一定发生光电效应B.图乙中入射光的强度越大,在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C.图丙说明光子既有粒子性也有波动性D.戴维森和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性答案AD解析能否发生光电效应与入射光的照射频率有关,当入射光的频率大于极限频率时,才能发生光电效应现象,紫光的频率大于其他可见光的频率,所以其他可见光照射锌板不一定发生光电效应,故A正确;光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与光强无关,故B错误;图丙是康普顿效应,说明光子具有粒子性,故C错误;戴维森和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验,得到了题图丁的衍射图样,从而证实电子具有波动性,故D正确。三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(6分)(1)研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图像中,正确的是。

(2)金属中的电子吸收光子的能量,从金属表面逸出,这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中,其动量的大小(选填“增大”“减小”或“不变”),原因是。

答案(1)C(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)解析(1)由于光的频率一定,它们的遏止电压相同,A、B错误;光越强,电流越大,C正确,D错误。(2)由于光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功),速度减小,光电子的动量变小。12.(8分)小明用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象,实验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。(1)图甲中电极A为光电管的(选填“阴极”或“阳极”);

(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,则铷的极限频率νc=Hz,逸出功W0=J;

(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek=J。

答案(1)阳极(2)5.15×10143.41×10-19(3)1.23×10-19解析(1)在光电效应中,电子向A极运动,故电极A为光电管的阳极。(2)由题图可知,铷的极限频率νc为5.15×1014Hz,逸出功W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014J=3.41×10-19J。(3)当入射光的频率为ν=7.00×1014Hz时,由Ek=hν-hνc得,光电子的最大初动能为Ek=6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014J=1.23×10-19J。13.(12分)功率为40W的白炽灯,有5%的能量转化为可见光。设所发射的可见光的平均波长为580nm,那么该白炽灯每秒钟辐射的光子数为多少?(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s)答案5.8×1018解析波长为λ的光子能量为ε=hν=hcλ①设白炽灯每秒内发出的光子数为n,白炽灯电功率为P,则n=ηPε②式中η=5%是白炽灯的发光效率联立①②式得n=ηPλ代入题给数据得n=5.8×1018。14.(12分)金属晶体中晶格大小的数量级是10-10m。电子经加速电场加速,形成电子束,电子束照射该金属晶体时,获得明显的衍射图样。问这个加速电场的电压约为多少?(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,电子的电荷量e=1.6×10-19C,质量m=0.90×10-30kg)答案153V解析据发生明显衍射的条件可知,当运动电子的德布罗意波波波长与晶格大小差不多时,可以得到明显的衍射现象。设加速电场的电压为U,电子经电场加速后获得的速度为v,对加速过程由动能定理得eU=12mv2①据德布罗意物质波理论知,电子的德布罗意波波长λ=ℎp②其中p=mv③解①②③联立方程组可得U=ℎ22emλ215.(16分)将氢原子电离,就是从外部给电子提供能量,使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。电子电荷量e=1.6×10-19C,电子质量m=9.1×10-31kg,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s。其中,E1=-13.6eV,En=E1n(1)若要使n=2激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子?(2)若用波长为200nm的紫外线照射n=2激发态的氢原子,则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大?答案(1)8