高中物理選擇性必修第三冊(cè)配人教版-第四章測(cè)評(píng)

第四章測(cè)評(píng)(時(shí)間:75分鐘滿(mǎn)分:100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共7小題,每小題4分,共28分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1.假設(shè)一個(gè)運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)靜止的自由電子碰撞以后,電子向某一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),光子沿另一方向散射出去,則這個(gè)散射光子跟原來(lái)的光子相比()A.頻率變大 B.動(dòng)量變大C.光子能量變大 D.波長(zhǎng)變長(zhǎng)答案D解析光子與電子碰撞時(shí),遵守動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律,自由電子被碰前靜止,被碰后動(dòng)量、能量增加,所以光子的動(dòng)量、能量減小,又能量E=?cλ,則λ變長(zhǎng),故選項(xiàng)D2.電子顯微鏡的最高分辨率高達(dá)0.2nm,如果有人制造出質(zhì)子顯微鏡,在加速到相同的速度情況下,質(zhì)子顯微鏡的最高分辨率將()A.小于0.2nm B.大于0.2nmC.等于0.2nm D.以上說(shuō)法均不正確答案A解析顯微鏡的分辨能力與波長(zhǎng)有關(guān),波長(zhǎng)越短其分辨率越高,由λ=?p知,如果把質(zhì)子加速到與電子相同的速度,因質(zhì)子的質(zhì)量更大,則質(zhì)子的波長(zhǎng)更短,3.下列對(duì)于氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)中,正確的是()A.因?yàn)闅湓雍送庵挥幸粋€(gè)電子,所以氫原子只能產(chǎn)生一種波長(zhǎng)的光B.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長(zhǎng)不連續(xù)的譜線C.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列亮度不連續(xù)的譜線D.氫原子產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)大小與氫氣放電管放電強(qiáng)弱有關(guān)答案B解析氫原子核外只有一個(gè)電子,氫原子只能產(chǎn)生一些特殊頻率的譜線,即產(chǎn)生一些特殊波長(zhǎng)的光,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長(zhǎng)不連續(xù)的譜線,B選項(xiàng)正確;氫原子光譜是氫原子發(fā)射光子時(shí)形成的發(fā)射光譜,光譜都不是連續(xù)的,與亮度無(wú)關(guān),C選項(xiàng)錯(cuò)誤;氫原子產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)大小與氫氣放電管放電強(qiáng)弱無(wú)關(guān),D選項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2020上海黃浦區(qū)二模)不帶電的鋅板和驗(yàn)電器用導(dǎo)線相連。若用甲燈照射鋅板,驗(yàn)電器的金屬箔片不張開(kāi);若用乙燈照射鋅板,驗(yàn)電器的金屬箔片張開(kāi),如圖所示。則與甲燈相比,乙燈發(fā)出的光()A.頻率更高 B.波長(zhǎng)更大C.光強(qiáng)更強(qiáng) D.速率更大答案A解析發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率必須大于金屬的極限頻率;由題干知甲燈照射不能發(fā)生光電效應(yīng),乙燈照射可以發(fā)生光電效應(yīng),則乙燈發(fā)出的光頻率比甲發(fā)出的高,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。5.(2020河北任丘高二月考)如圖所示,為四種溫度下黑體輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系圖像,從圖像可以看出,隨著溫度的升高,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加B.只有波長(zhǎng)短的輻射強(qiáng)度增加C.輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)D.輻射強(qiáng)度仍然是隨波長(zhǎng)的增大而先增大再減小答案B解析由題干圖像可以看出,隨著溫度的升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加,且輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),故B錯(cuò)誤,A、C正確;隨著溫度的升高,黑體的輻射強(qiáng)度仍然是隨波長(zhǎng)的增大而先增大再減小,故D正確。此題選擇錯(cuò)誤的選項(xiàng),故選B。6.(2020江蘇鹽城模擬)如圖所示是某原子的能級(jí)圖,a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光。在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中,譜線從左向右的波長(zhǎng)依次減小,則正確的是()答案D解析從第3能級(jí)躍遷到第1能級(jí),能級(jí)差最大,知a光的頻率最大,波長(zhǎng)最短,從第3能級(jí)躍遷到第2能級(jí),能級(jí)差最小,知b光的光子頻率最小,波長(zhǎng)最長(zhǎng),所以波長(zhǎng)依次減小的順序?yàn)閎、c、a,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。7.(2020遼寧葫蘆島一模)大量氫原子從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí),輻射出的光照射下列三種金屬,電子電荷量e=1.60×10-19C,普朗克常量h=6.30×10-34J·s。下列判斷正確的是()金屬鎢鈣鉀極限頻率/(1014Hz)10.957.735.44A.僅鉀能產(chǎn)生光電子 B.鉀、鈣能產(chǎn)生光電子C.都能產(chǎn)生光電子 D.都不能產(chǎn)生光電子答案A解析氫原子從n=4的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí),釋放出光子的能量為E=-0.85eV-(-3.40eV)=2.55eV,由E=hν代入數(shù)據(jù)解得光子的頻率為ν=6.5×1014Hz,入射光的頻率大于金屬鉀的極限頻率,金屬鉀能發(fā)生光電效應(yīng),故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題(本題共3小題,每小題6分,共18分。全部選對(duì)得6分,選對(duì)但選不全的得3分,有錯(cuò)選的得0分)8.(2020北京朝陽(yáng)區(qū)期末)小宇同學(xué)參加學(xué)?？萍技文耆A,設(shè)計(jì)了一個(gè)光電煙霧探測(cè)器,如圖所示,S為光源,有一束光束,當(dāng)有煙霧進(jìn)入探測(cè)器時(shí),來(lái)自S的光會(huì)被煙霧散射進(jìn)入光電管C,射到光電管中的鈉表面(鈉的極限頻率為6.00×1014Hz),產(chǎn)生光電子,當(dāng)光電流大于10-8A時(shí),便會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。下列說(shuō)法正確的是()A.要使該探測(cè)器正常工作,光源S發(fā)出的光束波長(zhǎng)不能小于0.5μmB.光源S發(fā)出的光能使光電管發(fā)生光電效應(yīng),那么光源越強(qiáng),光電煙霧探測(cè)器靈敏度越高C.光束遇到煙霧發(fā)生散射是一種折射現(xiàn)象D.若5%射向光電管C的光子會(huì)使光電管產(chǎn)生光電子,當(dāng)報(bào)警器報(bào)警時(shí),每秒射向C中鈉表面的光子的最少數(shù)目是1.25×1012答案BD解析根據(jù)Ek=hν-W0=?cλ-hνc。光源S發(fā)出的光束最大波長(zhǎng)λmax=cνc=3×1086.00×1014m=5×10-7m=0.5μm,即要使該探測(cè)器正常工作,光源S發(fā)出的光束波長(zhǎng)不能大于0.5μm,故A錯(cuò)誤;光源S發(fā)出的光能使光電管發(fā)生光電效應(yīng),那么光源越強(qiáng),被煙霧散射進(jìn)入光電管C的光越多,越容易探測(cè)到煙霧,即光電煙霧探測(cè)器靈敏度越高,故B正確;光束遇到煙霧發(fā)生散射是一種反射現(xiàn)象,故C錯(cuò)誤;光電流等于10-8A時(shí),每秒產(chǎn)生的光電子的個(gè)數(shù)n=Ite=10-8×9.下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波長(zhǎng)和頻率為1MHz的無(wú)線電波的波長(zhǎng),由表中數(shù)據(jù)可知()物體質(zhì)量/kg速度/(m·s-1)波長(zhǎng)/m彈子球2.0×10-21.0×10-23.3×10-30電子9.1×10-315.0×1061.2×10-10無(wú)線電波(1MHz)—3.0×1083.0×102A.要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能B.無(wú)線電波通常情況下只能表現(xiàn)出波動(dòng)性C.電子照射到金屬晶體上能觀察到它的波動(dòng)性D.只有可見(jiàn)光才有波動(dòng)性答案ABC解析由于彈子球德布羅意波長(zhǎng)極短,故很難觀察其波動(dòng)性,而無(wú)線電波波長(zhǎng)為3.0×102m,所以通常表現(xiàn)出波動(dòng)性,很容易發(fā)生衍射,而金屬晶體的晶格線度大約是10-10m數(shù)量級(jí),所以波長(zhǎng)為1.2×10-10m的電子可以觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。故選A、B、C。10.(2020北京模擬)關(guān)于波粒二象性,下列說(shuō)法正確的是()A.圖甲中紫光照射到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng),則其他可見(jiàn)光照射到鋅板上不一定發(fā)生光電效應(yīng)B.圖乙中入射光的強(qiáng)度越大,在陰極板上產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大C.圖丙說(shuō)明光子既有粒子性也有波動(dòng)性D.戴維森和湯姆孫利用圖丁證明了電子具有波動(dòng)性答案AD解析能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的照射頻率有關(guān),當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí),才能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,紫光的頻率大于其他可見(jiàn)光的頻率,所以其他可見(jiàn)光照射鋅板不一定發(fā)生光電效應(yīng),故A正確;光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與光強(qiáng)無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤;圖丙是康普頓效應(yīng),說(shuō)明光子具有粒子性,故C錯(cuò)誤;戴維森和湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的實(shí)驗(yàn),得到了題圖丁的衍射圖樣,從而證實(shí)電子具有波動(dòng)性,故D正確。三、非選擇題(本題共5小題,共54分)11.(6分)(1)研究光電效應(yīng)的電路如圖所示。用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K),鈉極板發(fā)射出的光電子被陽(yáng)極A吸收,在電路中形成光電流。下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖像中,正確的是。

(2)金屬中的電子吸收光子的能量,從金屬表面逸出,這就是光電子。光電子從金屬表面逸出的過(guò)程中,其動(dòng)量的大小(選填“增大”“減小”或“不變”),原因是。

答案(1)C(2)減小光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功)解析(1)由于光的頻率一定,它們的遏止電壓相同,A、B錯(cuò)誤;光越強(qiáng),電流越大,C正確,D錯(cuò)誤。(2)由于光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功),速度減小,光電子的動(dòng)量變小。12.(8分)小明用金屬銣為陰極的光電管觀測(cè)光電效應(yīng)現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。(1)圖甲中電極A為光電管的(選填“陰極”或“陽(yáng)極”);

(2)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示,則銣的極限頻率νc=Hz,逸出功W0=J;

(3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν=7.00×1014Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek=J。

答案(1)陽(yáng)極(2)5.15×10143.41×10-19(3)1.23×10-19解析(1)在光電效應(yīng)中,電子向A極運(yùn)動(dòng),故電極A為光電管的陽(yáng)極。(2)由題圖可知,銣的極限頻率νc為5.15×1014Hz,逸出功W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014J=3.41×10-19J。(3)當(dāng)入射光的頻率為ν=7.00×1014Hz時(shí),由Ek=hν-hνc得,光電子的最大初動(dòng)能為Ek=6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014J=1.23×10-19J。13.(12分)功率為40W的白熾燈,有5%的能量轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光。設(shè)所發(fā)射的可見(jiàn)光的平均波長(zhǎng)為580nm,那么該白熾燈每秒鐘輻射的光子數(shù)為多少?(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s)答案5.8×1018解析波長(zhǎng)為λ的光子能量為ε=hν=hcλ①設(shè)白熾燈每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)為n,白熾燈電功率為P,則n=ηPε②式中η=5%是白熾燈的發(fā)光效率聯(lián)立①②式得n=ηPλ代入題給數(shù)據(jù)得n=5.8×1018。14.(12分)金屬晶體中晶格大小的數(shù)量級(jí)是10-10m。電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速,形成電子束,電子束照射該金屬晶體時(shí),獲得明顯的衍射圖樣。問(wèn)這個(gè)加速電場(chǎng)的電壓約為多少?(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,電子的電荷量e=1.6×10-19C,質(zhì)量m=0.90×10-30kg)答案153V解析據(jù)發(fā)生明顯衍射的條件可知,當(dāng)運(yùn)動(dòng)電子的德布羅意波波波長(zhǎng)與晶格大小差不多時(shí),可以得到明顯的衍射現(xiàn)象。設(shè)加速電場(chǎng)的電壓為U,電子經(jīng)電場(chǎng)加速后獲得的速度為v,對(duì)加速過(guò)程由動(dòng)能定理得eU=12mv2①據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知,電子的德布羅意波波長(zhǎng)λ=?p②其中p=mv③解①②③聯(lián)立方程組可得U=?22emλ215.(16分)將氫原子電離,就是從外部給電子提供能量,使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子。電子電荷量e=1.6×10-19C,電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s。其中,E1=-13.6eV,En=E1n(1)若要使n=2激發(fā)態(tài)的氫原子電離,至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子?(2)若用波長(zhǎng)為200nm的紫外線照射n=2激發(fā)態(tài)的氫原子,則電子飛到離核無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)的速度為多大?答案(1)8