高中物理教科版5第四章波粒二象性單元測試 2023版第4章章末綜合測評4

章末綜合測評(四)(時間：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．在每小題給出的四個選項中，第1～4題只有一項符合題目要求，第5～8題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1．對光電效應(yīng)做出合理解釋的科學(xué)家是()A．普朗克 B．愛因斯坦C．康普頓 D．麥克斯韋【解析】愛因斯坦提出了光子說成功地解釋了光電效應(yīng)，所以B正確．【答案】B2．若某個質(zhì)子的動能與某個氦核的動能相等，則這兩個粒子的德布羅意波波長之比為()【導(dǎo)學(xué)號：22482110】A．1∶2 B．2∶1C．1∶4 D．4∶1【解析】由p＝eq\r(2mEk)及λ＝eq\f(h,p)得：λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，因質(zhì)子與氦核的動能相等，所以eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(\r(m2),\r(m1))＝eq\f(\r(4),\r(1))＝eq\f(2,1)，故選B.【答案】B3．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度只與物體的溫度有關(guān)B．黑體只吸收可見光，不輻射可見光，所以黑體一定是黑的C．一定溫度下，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值D．溫度升高時，黑體輻射強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度除與溫度有關(guān)之外，還與材料、表面狀況有關(guān)，A錯誤；黑體可以輻射可見光，不一定是黑的，B錯誤；由黑體輻射的實驗規(guī)律知，C正確，D錯誤．【答案】C4．關(guān)于光電效應(yīng)，下列幾種表述正確的是()A．金屬的極限頻率與入射光的頻率成正比B．光電流的強度與入射光的強度無關(guān)C．用不可見光照射金屬不一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能要大D．對于任何一種金屬都存在一個“最小波長”，入射光的波長必須大于這個波長，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)【解析】金屬的極限頻率由該金屬決定，與入射光的頻率無關(guān)，光電流的大小隨入射光強度增大而增大，選項A、B錯誤；不可見光包括能量比可見光大的紫外線、X射線、γ射線，也包括能量比可見光小的紅外線、無線電波，選項C正確；任何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光波長小于這個波長，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項D錯誤．【答案】C5．如圖1所示為一真空光電管的應(yīng)用電路，其陰極金屬材料的極限頻率為×1014Hz，則以下判斷正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：22482069】圖1A．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率B．發(fā)生光電效應(yīng)時，電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度C．用λ＝μm的光照射光電管時，電路中有光電流產(chǎn)生D．增大電源的電壓，電路中的光電流可能不變【解析】在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng)，單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強度有關(guān)，光電流的飽和值只與單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān)．據(jù)此可判斷A錯誤；波長λ＝μm的光子的頻率ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,×10－6)Hz＝6×1014Hz>×1014Hz，可發(fā)生光電效應(yīng)，所以選項B、C正確；若電路中的電流已達到飽和光電流，此時增大電源的電壓，電路中的光電流也不再增大，D正確．【答案】BCD6．下列關(guān)于微觀粒子波粒二象性的認識，正確的是()A．因?qū)嵨锪Ｗ泳哂胁▌有?，故其軌跡是波浪線B．由概率波的知識可知，因微觀粒子落在哪個位置不能確定，所以粒子沒有確定的軌跡C．由概率波的知識可知，因微觀粒子落在哪個位置不能確定，再由不確定性關(guān)系知粒子動量將完全確定D．大量光子表現(xiàn)出波動性，此時光子仍具有粒子性【解析】實物粒子的波動性指實物粒子是概率波，與經(jīng)典的波不同，選項A錯誤；微觀粒子落點位置不能確定，與經(jīng)典粒子有確定軌跡不同，選項B正確；單縫衍射中，微觀粒子通過狹縫，其位置的不確定量等于縫寬，其動量也有一定的不確定量，選項C錯誤；波動性和粒子性是微觀粒子的固有特性，無論何時二者都同時存在，選項D正確．【答案】BD7．用兩束頻率相同、強度不同的紫外線分別照射兩種相同金屬的表面，均能產(chǎn)生光電效應(yīng)，那么()A．兩束光的光子能量相同B．兩種情況下單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)相同C．兩種情況下逸出的光電子的最大初動能相同D．強度大的紫外線照射金屬的表面時單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)多【解析】由ε＝hν和Ek＝hν－W0知兩束光的光子能量相同，照射金屬得到的光電子最大初動能相同，故A、C對；由于兩束光強度不同，逸出光電子個數(shù)不同，強度大的紫外線照射金屬表面時單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)多，B錯，D對．【答案】ACD8．如圖2是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek與入射光頻率的關(guān)系圖像，由圖像可知()圖2A．該金屬的逸出功等于EB．該金屬的逸出功等于hν0C．入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為3ED．入射光的頻率為eq\f(ν0,2)時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eq\f(E,2)【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0，其中W0＝hν0為金屬的逸出功．所以有Ek＝hν－h(huán)ν0，由此結(jié)合圖像可知，該金屬的逸出功為E，或者W0＝hν0，當入射光的頻率為2ν0時，代入方程可知產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E，故A、B正確，C錯誤；若入射光的頻率為eq\f(ν0,2)時，小于極限頻率，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤．【答案】AB二、非選擇題(本題共5小題，共52分．按題目要求作答)9．(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10．(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3所示是測定光電流的電路簡圖，光電管加正向電壓.【導(dǎo)學(xué)號：22482070】圖3(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．【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4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4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”或“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________(選填“a”或“b”)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．【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5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5(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．【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，