2024-2025學(xué)年高中物理第十七章波粒二象性測評含解析新人教版選修3-5

PAGE6-第十七章測評(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。其中第1~5題為單選題;第6~8題為多選題,全部選對得6分,選不全得3分,有選錯或不答的得0分)1.關(guān)于熱輻射,下列說法中正確的是()A.一般物體的熱輻射強(qiáng)度只與物體的溫度有關(guān)B.黑體只汲取電磁波,不反射電磁波,所以黑體肯定是黑的C.肯定溫度下,黑體輻射強(qiáng)度隨波長的分布有一個(gè)極大值D.溫度上升時(shí),黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長增大的方向移動解析一般物體的熱輻射強(qiáng)度除與溫度有關(guān)之外,還與材料、表面狀態(tài)有關(guān),A錯誤;黑體可以輻射可見光,不肯定是黑的,B錯誤;由黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律知,C正確,D錯誤。答案C2.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,則()A.全部電子的運(yùn)動軌跡均相同B.全部電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)均相同C.電子到達(dá)屏上的位置坐標(biāo)可用牛頓運(yùn)動定律確定D.電子到達(dá)屏上的位置受波動規(guī)律支配,無法用確定的坐標(biāo)來描述它的位置解析電子屬于微觀粒子,由不確定關(guān)系可知A、B、C均錯,電子被加速后其德布羅意波波長λ=hp≈1×10-10答案D3.由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可以畫出光電子的最大初動能和入射光的頻率的關(guān)系,如圖所示,以下說法錯誤的是()A.νc表示截止頻率B.W0的肯定值等于逸出功C.直線的斜率表示普朗克常量h的大小D.圖線表明最大初動能與入射光頻率成正比解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,當(dāng)Ek=0時(shí),νc即為某金屬的截止頻率;當(dāng)ν=0時(shí),Ek=-W0,可見W0的肯定值就是該金屬對應(yīng)的逸出功;而該直線的斜率k=h即為普朗克常量。故選項(xiàng)A、B、C正確,D錯誤。答案D4.如圖所示,一驗(yàn)電器與鋅板用導(dǎo)線相連,現(xiàn)用一紫外線燈照耀鋅板。停止照耀后,驗(yàn)電器指針保持肯定的偏角,進(jìn)一步試驗(yàn),下列現(xiàn)象不行能發(fā)生的是()A.將一帶正電的金屬小球與鋅板接觸,驗(yàn)電器指針偏角增大B.將一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸,驗(yàn)電器指針偏角保持不變C.改用強(qiáng)度更大的紫外線燈照耀鋅板,驗(yàn)電器指針偏角增大D.改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照耀鋅板,驗(yàn)電器指針偏角保持不變解析紫外線照耀鋅板,鋅板表面有電子逸出而帶正電,因此當(dāng)帶正電的小球接觸鋅板時(shí),驗(yàn)電器指針偏角增大,若將帶負(fù)電的小球接觸鋅板,驗(yàn)電器指針偏角變小,故選項(xiàng)A正確、B錯誤;改用強(qiáng)度更大的紫外線照耀鋅板時(shí),單位時(shí)間內(nèi)從鋅板表面飛出的光電子增多,所以驗(yàn)電器指針偏角增大,選項(xiàng)C正確;紅外線不能使電子從鋅板表面飛出,故驗(yàn)電器指針偏角不變,選項(xiàng)D正確。故選B。答案B5.探討光電效應(yīng)規(guī)律的試驗(yàn)裝置如圖所示,以頻率為ν的光照耀光電管陰極K時(shí),有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓,光電子從陰極K放射后將向陽極A做減速運(yùn)動。光電流i由圖中電流計(jì)G測出,反向電壓U由電壓表V測出。當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí),電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓Uc,在下列表示光電效應(yīng)試驗(yàn)規(guī)律的圖象中,錯誤的是()解析當(dāng)反向電壓U與入射光頻率ν肯定時(shí),光電流i與光強(qiáng)成正比,所以A圖正確;頻率為ν的入射光照耀陰極所放射出的光電子的最大初動能為12mevmax2=hν-W0,而截止電壓Uc與最大初動能的關(guān)系為eUc=12mvmax2,所以截止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系是eUc=hν-W0,其函數(shù)圖象不過原點(diǎn),所以B圖錯誤;當(dāng)光強(qiáng)與入射光頻率答案B6.依據(jù)物質(zhì)波理論,以下說法正確的是()A.微觀粒子有波動性,宏觀物體沒有波動性B.宏觀物體和微觀粒子都具有波動性C.宏觀物體的波動性不易被人們視察到,是因?yàn)樗牟ㄩL太長D.速度相同的電子和質(zhì)子相比,電子的波動性更為明顯解析由物質(zhì)波理論可知,一切運(yùn)動的物體都有一種物質(zhì)波與之相對應(yīng),故選項(xiàng)A錯、B對;宏觀物體的波長很短,所以不易被人們視察到波動性,故選項(xiàng)C錯;電子的質(zhì)量比質(zhì)子的小,因此,由λ=hp答案BD7.頻率為ν的光子的動量和波長的關(guān)系是λ=hp,能量為ε,則光的速度為(A.ελh B.pε C.εp解析由波速公式c=λν,德布羅意波波長λ=hp,光子能量ε=hν,可得c=λε答案AC8.如圖所示,N為鎢板,M為金屬網(wǎng),它們分別與電池兩極相連,各電池的電動勢E和極性已在圖中標(biāo)出,鎢的逸出功為4.5eV,現(xiàn)分別用能量不同的光子照耀鎢板(各光子的能量也已在圖上標(biāo)出),那么下列圖中電子能到達(dá)金屬網(wǎng)的是()解析逐項(xiàng)分析如下:選項(xiàng)診斷結(jié)論A入射光的能量小于逸出功,不能發(fā)生光電效應(yīng)×B入射光的能量大于逸出功,且電壓為正向電壓,必有光電流√C光電子的最大初動能Ek=8eV-4.5eV=3.5eV,大于克服反向電壓所做的功WU=2eV,有光電流√D光電子的最大初動能Ek=3.5eV,須要克服反向電壓做功WU=4eV,電子不能到達(dá)金屬網(wǎng)×答案BC二、填空題(本題共2小題,共18分。把答案填在題中的橫線上)9.(8分)(2024江蘇)大量處于某激發(fā)態(tài)的氫原子輻射出多條譜線,其中最長和最短波長分別為λ1和λ2,則該激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差為,波長為λ1的光子的動量為。(已知普朗克常量為h,光速為c)

解析該激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差為輻射出全部光子的最大能量值,對應(yīng)光子的波長最短,則有ε=hν=hcλ2;波長為λ1的光子的動量為p=答案hc10.(10分)如圖所示電路可探討光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標(biāo)有A和K的為光電管,其中K為陰極,A為陽極。志向電流計(jì)可檢測通過光電管的電流,志向電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源,用光子能量為10.5eV的光照耀陰極K,電流計(jì)中有示數(shù);若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動,電流計(jì)的讀數(shù)漸漸減小,當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零,讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0V;現(xiàn)保持滑片P位置不變,光電管陰極材料的逸出功為eV,若增大入射光的強(qiáng)度,電流計(jì)的讀數(shù)(選填“為零”或“不為零”)。

解析依據(jù)當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零,讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為U=6.0V,由動能定理,eU=Ek;由愛因斯坦光電效應(yīng)方程,Ek=E-W,解得光電管陰極材料的逸出功為W=4.5eV;若增大入射光的強(qiáng)度,電流計(jì)的讀數(shù)仍為零。答案4.5為零三、解答題(本題共3小題,共34分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)11.(10分)某月球探測衛(wèi)星進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道時(shí)的速度約為11km/s。已知該衛(wèi)星的質(zhì)量為2480kg,試計(jì)算與該衛(wèi)星奔月過程對應(yīng)的物質(zhì)波波長。解析與該衛(wèi)星奔月過程對應(yīng)的物質(zhì)波波長為λ=hp=h答案2.43×10-41m12.(12分)如圖所示,陰極K用極限波長λ0=0.66μm的金屬銫制成,用波長λ=0.5μm的綠光照耀陰極K,調(diào)整兩個(gè)極板電壓,當(dāng)A板電壓比陰極K高出2.5V時(shí),光電流達(dá)到飽和,電流表示數(shù)為0.64μA,求:(1)每秒陰極放射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的時(shí)候所具有的最大初動能;(2)假如把照耀陰極的單色光的光強(qiáng)增大為原來的2倍,每秒從陰極放射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極的時(shí)候所具有的最大初動能。解析(1)當(dāng)電流達(dá)到飽和時(shí),陰極放射的光電子全部到達(dá)陽極A,陰極每秒放射的光電子的個(gè)數(shù)n=0.64×10-61.6×1依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程,光電子的最大初動能me=hν-W0=hcλ-hcλ0=6.626×10-34×3×108×10.5×10-6-(2)光強(qiáng)加倍,每秒放射的光電子數(shù)加倍,但入射光頻率不變,放射的光子的最大初動能不變。假如照耀光的頻率不變,光強(qiáng)加倍,依據(jù)光電效應(yīng)試驗(yàn)規(guī)律,陰極每秒放射的光子數(shù)n'=2n=8.0×1012,光電子的最大初動能仍舊是9.6×10-20J。答案(1)4.0×10129.6×10-20J(2)8.0×10129.6×10-20J13.(12分)用波長為4×10-7m的紫光照耀某金屬,發(fā)出的光電子垂直進(jìn)入3×10-4T的勻強(qiáng)磁場中,光電子所形成的圓軌道的最大半徑為1.2cm(電子電荷量e=1.6×10-19C,其質(zhì)量m=9.1×10-31kg)。求:(1)紫光光子的能量;(2)光電子的最大初動能;(3)該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率。解析(1)光子的能量ε=hν=hcλ=6.626×10-34×3×1084×10-7J=4(2)光電子進(jìn)