高中物理滬科版5第一章碰撞與動(dòng)量守恒（全國一等獎(jiǎng)）

章末綜合測(cè)評(píng)(二)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共有8小題，每小題6分，共48分.1～5是單選題；6～8是多選題，選對(duì)1個(gè)得3分，全選對(duì)得6分，錯(cuò)選或不選得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．光子具有較小的能量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【解析】根據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知，相同的波長(zhǎng)具有相同的動(dòng)量．由Ek＝eq\f(p2,2m)知二者能量不同．只有C正確．【答案】C2．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無關(guān)D．入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子【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錯(cuò)誤．【答案】D3．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．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失B．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)C．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大D．光電效應(yīng)的發(fā)生與照射光的強(qiáng)度有關(guān)【解析】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)A、D錯(cuò)誤．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)B錯(cuò)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(dòng)能也增大，故選項(xiàng)C正確．【答案】C4．已知鈣和鉀的截止頻率分別為×1014Hz和×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：06092069】A．波長(zhǎng) B．頻率C．能量 D．動(dòng)量【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W.由題知W鈣>W鉀，所以鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較?。鶕?jù)p＝eq\r(2mEk)及p＝eq\f(h,λ)和c＝λν知，鈣逸出的光電子的特點(diǎn)是：動(dòng)量較小、波長(zhǎng)較長(zhǎng)、頻率較?。x項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤．【答案】A5．分別用波長(zhǎng)為λ和eq\f(3,4)λ的單色光照射同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為 ()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：06092070】\f(hc,2λ) \f(2hc,3λ)\f(3hc,4λ) \f(4hc,5λ)【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和ν＝eq\f(c,λ)得Ek＝heq\f(c,λ)－W0，Ek′＝heq\f(c,\f(3,4)λ)－W0，且Ek∶Ek′＝1∶2，解得W0＝eq\f(2hc,3λ).【答案】B6．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【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】CD7．利用金屬晶格(大小約10－10m)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)：06092023】A．實(shí)驗(yàn)中電子束的德布羅意波波長(zhǎng)為λ＝eq\f(h,\r(2meU))B．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯C．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D．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】由德布羅意波波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，而動(dòng)量p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)，兩式聯(lián)立得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，A正確；從公式λ＝eq\f(h,\r(2meU))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，B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C錯(cuò)誤，D正確．【答案】AD8．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又械奈恢肂．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【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正確．【答案】CD二、非選擇題(本題共5小題，共52分．按題目要求作答．)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(zhǎng)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(dòng)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(dòng)能Ek＝heq\f(c,λ)－W0≈×10－19J.【答案】×1014×10－19J10．(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10μA，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＝eq\f(10×10－6,×10－19)＝×1013(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)×101311．(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400～770nm(1nm＝10－9m).【導(dǎo)學(xué)號(hào)：06092023】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)：金屬銫鈉鋅銀鉑極限頻率(Hz)×1014×1014×1014×1015×1015極限波長(zhǎng)(μm)00002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400×10－9～770×10－9m而金屬銫的極限波長(zhǎng)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(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)a12．(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＝eq\f(h,p)，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440nm，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?。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(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字．【解析】(1)由λ＝eq\f(h,p)知電子的動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)＝×10－23kg·m/s.(2)電子在電場(chǎng)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(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＝eq\f(c,λ)所以光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝eq\f(hc,λ)－W0能以最短時(shí)間到達(dá)A板的