高中物理 章末綜合測(cè)評(píng)2 滬科版選修3-5

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章末綜合測(cè)評(píng)(二) (時(shí)間：60分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分，在每題給出的5個(gè)選項(xiàng)中有3項(xiàng)符合題目要求，選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得6分.每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分) 1.一個(gè)光子和一個(gè)電子具有相同的波長(zhǎng)，則(　　) A.光子具有較大的動(dòng)量 B.光子具有較大的能量 C.電子與光子的動(dòng)量相等 D.電子和光子的動(dòng)量不確定 E.電子和光子都滿足不確定性關(guān)系式ΔxΔpx≥ 【解析】　根據(jù)λ＝可知，相同的波長(zhǎng)具有相同的動(dòng)量.由Ek＝知二者能量不同. 【答案】　BCE 2.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是(　　) A.光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大 B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流 C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子 E.只要滿足頻率條件，光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的 【解析】　在光電效應(yīng)中，若照射光的頻率小于極限頻率，無論光照時(shí)間多長(zhǎng)，光照強(qiáng)度多大，都無光電流，當(dāng)照射光的頻率大于極限頻率時(shí)，立刻有光電子產(chǎn)生，故A、B錯(cuò)誤，D、E正確.由－eU＝0－Ek，Ek＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止電壓與入射光頻率ν有關(guān)，C正確. 【答案】　CDE 3.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A.增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大 B.減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C.改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng) D.改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大 E.光電效應(yīng)的發(fā)生與照射光的強(qiáng)度無關(guān) 【解析】　增大入射光強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項(xiàng)A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強(qiáng)度無關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，E正確.用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時(shí)，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)hν－W逸＝mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動(dòng)能也增大，故選項(xiàng)D正確. 【答案】　ADE 4.下列敘述的情況中正確的是 (　　) A.光的粒子性說明每個(gè)光子就像一個(gè)極小的球體一樣 B.光是波，與橡皮繩上的波類似 C.光是波，但與宏觀概念的波有本質(zhì)的區(qū)別 D.光是一種粒子，它和物質(zhì)作用是“一份一份”進(jìn)行的 E.光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率)可以用波動(dòng)的規(guī)律來描述 【解析】　光的粒子性說明光是一種粒子，但到達(dá)空間某位置的概率遵守波動(dòng)規(guī)律，與宏觀概念的粒子和波有著本質(zhì)的不同，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C、E正確.根據(jù)光電效應(yīng)可知，光是一種粒子，光子與電子的作用是一對(duì)一的關(guān)系，所以選項(xiàng)D正確. 【答案】　CDE 5.利用金屬晶格(大小約10－10 m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場(chǎng)加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣.已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67080022】 A.該實(shí)驗(yàn)說明了電子具有波動(dòng)性 B.實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波波長(zhǎng)為λ＝ C.加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯 D.若用相同動(dòng)能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯 E.若用相同動(dòng)能的中子代替電子，衍射現(xiàn)象將不如電子明顯 【解析】　得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動(dòng)性，A正確；由德布羅意波波長(zhǎng)公式λ＝，而動(dòng)量p＝＝，兩式聯(lián)立得λ＝，B正確；從公式λ＝可知，加速電壓越大，電子的波長(zhǎng)越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，C錯(cuò)誤；用相同動(dòng)能的質(zhì)子或中子替代電子，質(zhì)子的波長(zhǎng)變小，衍射現(xiàn)象相比電子不明顯，故D錯(cuò)誤E正確. 【答案】　ABE 6.電子的運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)性的支配，對(duì)于氫原子的核外電子，下列說法正確的是(　　) A.氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢? B.電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定它的軌道 C.電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，不遵從牛頓運(yùn)動(dòng)定律 D.電子繞核運(yùn)動(dòng)的“軌道”其實(shí)是沒有意義的 E.電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置 【解析】　微觀粒子的波動(dòng)性是一種概率波，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓運(yùn)動(dòng)定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢茫娮拥摹败壍馈逼鋵?shí)是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置，綜上所述，C、D、E正確. 【答案】　CDE 二、非選擇題(本題共7小題，共64分.按題目要求作答.) 7.(6分)頻率為ν的光照到某金屬材料時(shí)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm，若改用頻率為2ν的光照射同一金屬材料，則所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為________.(h為普朗克常量) 【解析】　由光電效應(yīng)方程得頻率為ν的光照射金屬材料時(shí)Ekm＝hν－W0，改用頻率為2ν的光照射同一金屬材料時(shí)Ekm′＝h2ν－W0，解得Ekm′＝Ekm＋hν. 【答案】　Ekm＋hν 8.(6分)經(jīng)150 V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過鋁箔后射到其后的屏上，電子到達(dá)屏上的位置受________規(guī)律支配，無法用確定的________來描述它的位置. 【解析】　電子被加速后其德布羅意波波長(zhǎng)λ＝＝110－10 m，穿過鋁箔時(shí)發(fā)生衍射，電子的運(yùn)動(dòng)不再遵守牛頓運(yùn)動(dòng)定律，不可能用“軌跡”來描述電子的運(yùn)動(dòng)，只能通過概率波來描述. 【答案】　波動(dòng)　坐標(biāo) 9.(6分)某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21 eV，用波長(zhǎng)為2.510－7 m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為3.0108 m/s，元電荷為1.610－19 C，普朗克常量為6.6310－34 Js.鉀的極限頻率為________，該光電管發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能是________. 【解析】　由W0＝hνc得，極限頻率νc＝≈5.31014 Hz；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得，光電子的最大初動(dòng)能Ek＝h－W0≈4.410－19 J. 【答案】　5.31014 Hz　4.410－19 J 10.(10分)太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的基本原理是利用光電效應(yīng).如圖1所示是測(cè)定光電流的電路簡(jiǎn)圖，光電管加正向電壓. 圖1 (1)標(biāo)出電源和電流表的正負(fù)極； (2)入射光應(yīng)照在________極上. (3)電流表讀數(shù)是10 μA，則每秒鐘從光電管陰極發(fā)射出的光電子至少是________個(gè). 【解析】　(1)加正向電壓，應(yīng)該是在電子管中電子由B向A運(yùn)動(dòng)，即電流是由左向右.因此電源左端是正極，右端是負(fù)極，電流表上端是正極，下端是負(fù)極. (2)光應(yīng)照在B極上. (3)設(shè)電子個(gè)數(shù)為n，則 I＝ne，所以n＝＝6.251013(個(gè)). 【答案】　(1)電源左端是正極，右端是負(fù)極；電流表上端是正極，下端是負(fù)極　(2)B　(3)6.251013 11.(12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航標(biāo)燈指引航道.如圖2所示是一個(gè)航標(biāo)燈自動(dòng)控制電路的示意圖.電路中的光電管陰極K涂有可發(fā)生光電效應(yīng)的金屬.下表反映的是各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長(zhǎng)，又知可見光的波長(zhǎng)在400～770 nm(1 nm＝10－9m). 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67080023】 圖2 各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長(zhǎng)： 根據(jù)圖和所給出的數(shù)據(jù)，你認(rèn)為： (1)光電管陰極K上應(yīng)涂有金屬________； (2)控制電路中的開關(guān)S應(yīng)和________(填“a”和“b”)接觸； (3)工人在鍛壓機(jī)、沖床、鉆床等機(jī)器上勞動(dòng)時(shí)，稍有不慎就會(huì)把手壓在里面，造成工傷事故.如果將上述控制電路中的電燈換成驅(qū)動(dòng)這些機(jī)器工作的電機(jī)，這時(shí)電路中開關(guān)S應(yīng)和________接觸，這樣，當(dāng)工人不慎將手伸入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，由于遮住了光線，光控繼電器銜鐵立即動(dòng)作，使機(jī)床停止工作，避免事故發(fā)生. 【解析】　(1)依題意知，可見光的波長(zhǎng)范圍為 40010－9～77010－9m 而金屬銫的極限波長(zhǎng)為λ＝0.660 010－6m＝66010－9m， 因此，光電管陰極K上應(yīng)涂金屬銫. (2)深沉的夜色中，線圈中無電流，銜鐵與b接觸，船舶依靠航標(biāo)燈指引航道，所以控制電路中的開關(guān)S應(yīng)和b接觸. (3)若將上述控制電路中的電燈換成電機(jī)，在手遮住光線之前，電機(jī)應(yīng)是正常工作的，此時(shí)銜鐵與a接觸，所以電路中的開關(guān)S應(yīng)和a接觸. 【答案】　(1)銫　(2)b　(3)a 12.(12分)德布羅意認(rèn)為：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，都有著一種波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是λ＝，式中p是運(yùn)動(dòng)著的物體的動(dòng)量，h是普朗克常量.已知某種紫光的波長(zhǎng)是440 nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長(zhǎng)是這種紫光波長(zhǎng)的10－4倍，求： (1)電子的動(dòng)量的大?。? (2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波波長(zhǎng)的關(guān)系，并計(jì)算加速電壓的大小.電子質(zhì)量m＝9.110－31 kg，電子電荷量e＝1.610－19 C，普朗克常量h＝6.610－34 Js，加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字. 【解析】　(1)由λ＝知電子的動(dòng)量 p＝＝1.510－23 kgm/s. (2)電子在電場(chǎng)中加速，有eU＝mv2 又mv2＝ 解得U＝＝≈8102 V. 【答案】　(1)1.510－23 kgm/s　(2)U＝ 8102 V 13.(12分)如圖3所示，相距為d的兩平行金屬板A、B足夠大，板間電壓恒為U，有一波長(zhǎng)為λ的細(xì)激光束照射到B板中央，使B板發(fā)生光電效應(yīng)，已知普朗克常量為h，金屬板B的逸出功為W0，電子質(zhì)量為m，電荷量為e.求： 圖3 (1)從B板運(yùn)動(dòng)到A板所需時(shí)間最短的光電子，到達(dá)A板時(shí)的動(dòng)能； (2)光電子從B板運(yùn)動(dòng)到A板時(shí)所需的最長(zhǎng)時(shí)間. 【解析】　(1)根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0 光子的頻率為ν＝ 所以光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝－W0 能以最短時(shí)間到達(dá)A板的光電子，是初動(dòng)能最大且垂直于板面離開B板的電子，設(shè)到達(dá)A板的動(dòng)能為Ek1，由動(dòng)能定理，得eU＝Ek1－Ek 所以Ek1＝eU＋－W0. (2)能以最長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)A板的光電子，是離開B板時(shí)的初速度為零或運(yùn)動(dòng)方向平行于B板的光電子. 則d＝at2＝ 解得t＝d. 【答案】　(1)eU＋－W0　(2)d