高中物理粵教版5第四章原子核 章末綜合測評第2章

章末綜合測評(二)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分，在每題給出的5個選項中有3項符合題目要求，選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得6分．每選錯1個扣3分，最低得分為0分)1．一個光子和一個電子具有相同的波長，則()A．光子具有較大的動量B．光子具有較大的能量C．電子與光子的動量相等D．電子和光子的動量不確定E．電子和光子都滿足不確定性關(guān)系式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)【解析】根據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知，相同的波長具有相同的動量．【答案】BCE2．(2023·鄭州一中檢測)以下說法中正確的是()A．光波和物質(zhì)波都是概率波B．實物粒子不具有波動性C．實物粒子也具有波動性，只是不明顯D．光的波動性是光子之間相互作用引起的E．光通過狹縫后在屏上形成明暗相間的條紋，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動規(guī)律確定【解析】光波和物質(zhì)波都是概率波，可通過波動規(guī)律來確定，故A、C、E正確，B錯誤；光的波動性是光的屬性，不是光子間相互作用引起的，D錯誤．【答案】ACE3．在光電效應(yīng)實驗中，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．增大入射光的強度，光電流增大B．減小入射光的強度，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，光電子的最大初動能變大E．光電效應(yīng)的發(fā)生與照射光的強度無關(guān)【解析】增大入射光強度，單位時間內(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，而與照射強度無關(guān)，故選項B錯誤，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，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，選項C錯誤；根據(jù)hν－W逸＝eq\f(1,2)mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D正確．【答案】ADE4．下列敘述的情況中正確的是()A．光的粒子性說明每個光子就像一個極小的球體一樣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”進行的E．光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率)可以用波動的規(guī)律來描述【解析】光的粒子性說明光是一種粒子，但到達空間某位置的概率遵守波動規(guī)律，與宏觀概念的粒子和波有著本質(zhì)的不同，所以選項A、B錯誤，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一的關(guān)系，所以選項D正確．【答案】CDE5．電子的運動受波動性的支配，對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描述它們在原子中的位置B．電子繞核運動時，可以運用牛頓運動定律確定它的軌道C．電子繞核運動時，不遵從牛頓運動定律D．電子繞核運動的“軌道”其實是沒有意義的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】微觀粒子的波動性是一種概率波，對于微觀粒子的運動，牛頓運動定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標描述它們在原子中的位置，電子的“軌道”其實是沒有意義的，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8小題，共70分．按題目要求作答．)6．(6分)在做雙縫干涉實驗中，觀察屏的某處是亮紋，則對某個光子來說到達亮紋處的概率比到達暗紋處的概率________，該光子________到達光屏的任何位置．【解析】根據(jù)概率波的含義，一個光子到達亮紋處的概率要比到達暗紋處的概率大得多，但并不是一定能夠到達亮紋處．【答案】大可能7．(6分)頻率為ν的光照到某金屬材料時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為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Ekm＝hν－W0，改用頻率為2ν的光照射同一金屬材料時Ekm′＝h·2ν－W0，解得Ekm′＝Ekm＋hν.【答案】Ekm＋hν8．(6分)經(jīng)150V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λ＝eq\f(h,p)＝1×10－10m，穿過鋁箔時發(fā)生衍射，電子的運動不再遵守牛頓運動定律，不可能用“軌跡”來描述電子的運動，只能通過概率波來描述．【答案】波動坐標9．(6分)某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為eV，用波長為×10－7m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為×108m/s，元電荷為×10－19C，普朗克常量為×10－34J·s.鉀的極限頻率為________，該光電管發(fā)射的光電子的最大初動能是________．【解析】由W0＝hνc得，極限頻率νc＝eq\f(W0,h)≈×1014Hz；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得，光電子的最大初動能Ek＝heq\f(c,λ)－W0≈×10－19J.【答案】×1014Hz×10－19J10．(10分)太陽能直接轉(zhuǎn)換的基本原理是利用光電效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能．如圖1所示是測定光電流的電路簡圖，光電管加正向電壓．圖1(1)標出電源和電流表的正負極；(2)入射光應(yīng)照在________極上．(3)電流表讀數(shù)是10μA，則每秒鐘從光電管陰極發(fā)射出的光電子至少是________個.【導(dǎo)學(xué)號：78220239】【解析】(1)加正向電壓，應(yīng)該是在電子管中電子由B向A運動，即電流是由左向右．因此電源左端是正極，右端是負極，電流表上端是正極，下端是負極．(2)光應(yīng)照在B極上．(3)設(shè)電子個數(shù)為n，則I＝ne，所以n＝eq\f(10×10－6,×10－19)＝×1013(個)．【答案】(1)電源左端是正極，右端是負極；電流表上端是正極，下端是負極(2)B(3)×101311．(12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航標燈指引航道．如圖2所示是一個航標燈自動控制電路的示意圖．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，又知可見光的波長在400～770nm(1nm＝10－9m)．圖2各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長：金屬銫鈉鋅銀鉑極限頻率(Hz)×1014×1014×1014×1015×1015極限波長(μm)00002根據(jù)圖和所給出的數(shù)據(jù)，你認為：(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________(選填“a”和“b”)接觸；(3)工人在鍛壓機、沖床、鉆床等機器上勞動時，稍有不慎就會把手壓在里面，造成工傷事故．如果將上述控制電路中的電燈換成驅(qū)動這些機器工作的電機，這時電路中開關(guān)S應(yīng)和________接觸，這樣，當工人不慎將手伸入危險區(qū)域時，由于遮住了光線，光控繼電器銜鐵立即動作，使機床停止工作，避免事故發(fā)生．【解析】(1)依題意知，可見光的波長范圍為400×10－9～770×10－9m而金屬銫的極限波長為λ＝0×10－6m＝660×10－9m，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，在手遮住光線之前，電機應(yīng)是正常工作的，此時銜鐵與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)a12．(12分)德布羅意認為：任何一個運動著的物體，都有著一種波與它對應(yīng)，波長是λ＝eq\f(h,p)，式中p是運動著的物體的動量，h是普朗克常量．已知某種紫光的波長是440nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的10－4倍，求：(1)電子的動量的大?。?2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波波長的關(guān)系，并計算加速電壓的大?。娮淤|(zhì)量m＝×10－31kg，電子電荷量e＝×10－19C，普朗克常量h＝×10－34J·s，加速電壓的計算結(jié)果取一位有效數(shù)字.【導(dǎo)學(xué)號：78220230】【解析】(1)由λ＝eq\f(h,p)知電子的動量p＝eq\f(h,λ)＝×10－23kg·m/s.(2)電子在電場中加速，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，有一波長為λ的細激光束照射到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板運動到A板所需時間最短的光電子，到達A板時的動能；(2)光電子從B板運動到A板時所需的最長時間.【導(dǎo)學(xué)號：78220231】【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＝eq\f(c,λ)所以光電子的最大初動能為Ek＝eq\f(hc,λ)－W0能以最短時間到達A板的光電子，是初動能最大且垂直于板面離