2019年高中物理 第5章 波與粒子綜合檢測 魯科版選修3-5.doc

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2019年高中物理 第5章 波與粒子綜合檢測 魯科版選修3-5 一、選擇題(本大題共7個小題，每小題6分．每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，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．(xx龍巖檢測)對光電效應做出合理解釋的科學家是(　　) 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，所以B正確． 【答案】　B 2．現(xiàn)代物理學認為，光和實物粒子都具有波粒二象性．下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是(　　) A．一定頻率的光照射到鋅板上，光的強度越大，單位時間內鋅板上發(fā)射的光電子就越多 B．肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的 C．質量為10－3kg、速度為10－2 m/s的小球，其德布羅意波長約為10－28 m，不過我們能清晰地觀測到小球運動的軌跡 D．人們常利用熱中子研究晶體的結構，因為熱中子的德布羅意波長與晶體中原子間距大致相同 【解析】　說明光具有波動性的是干涉和衍射，而光電效應說明光具有粒子性．故本題應選B、D. 【答案】　BD 3．下列說法正確的是(　　) A．光是一種電磁波 B．光是一種概率波 C．光子相當于高速運動的質點 D．光的直線傳播只是宏觀近似規(guī)律 【解析】　光是一種電磁波，是電磁波譜中頻率(或波長)很窄的一部分，A正確；光又是概率波，單個光子的運動純屬偶然，而大量光子的運動受波動規(guī)律支配，B正確；光子是能量粒子，不能看成高速運動的質點，C錯誤；因光波長很短，比一般物體的尺寸小得多，所以光的衍射非常不明顯，可看成直線傳播，它只是一種近似，D正確． 【答案】　ABD 4．下表給出了一些金屬材料的逸出功： 材　料 銫 鈣 鎂 鈹 鈦 逸出功(10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6 現(xiàn)用波長為400 nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應的材料有幾種(普朗克常量h＝6.6310－34 Js，光速c＝3.0108 m/s)(　　) A．2種 B．3種 C．4種 D．5種 【解析】　光子的能量E＝hν＝＝6.6310－34 J≈5.010－19 J．由表格可知，入射光子的能量大于銫和鈣的逸出功，而小于鎂、鈹、鈦的逸出功，故發(fā)生光電效應的金屬只有銫和鈣． 【答案】　A 5．利用光電管研究光電效應實驗如圖1所示，用頻率為ν1的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則 (　　) 圖1 A．用紫外光照射，電流表不一定有電流通過 B．用紅外光照射，電流表中一定無電流通過 C．用頻率為ν1的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭移到A端，電流表中一定無電流通過 D．用頻率為ν1的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭向B端滑動時，電流表示數(shù)可能不變 【解析】　由紫外線的頻率大于可見光的頻率，而紅外線的頻率比可見光的頻率小，所以用可見光照射能發(fā)生光電效應，那么用紫外線照射時一定能發(fā)生光電效應，用紅外線則不一定，A、B選項都不正確；由于光電管A與K間加的是正向電壓，即使滑動觸頭移到A端，電流表中也有可能有電流，C選項錯誤；如果光電管已達到飽和電流，即使正向電壓增大，電流也不會變化，D選項正確． 【答案】　D 6．由愛因斯坦光電效應方程可以畫出逸出電子的最大初動能和入射光的頻率ν的關系圖象如圖2所示．下列說法正確的是(　　) 圖2 A．ν0表示極限頻率 B．P的絕對值等于逸出功 C．直線的斜率表示普朗克常量h的大小 D．說明了電子的最大初動能與入射光的頻率成正比 【解析】　把方程Ek＝mv2＝hν－W與圖象對比可判斷A、B、C正確． 【答案】　ABC 7．(xx南平高二檢測)能引起人的眼睛視覺效應的最小能量為10－18 J，已知可見光的平均波長為0.6 μm，普朗克常數(shù)h＝6.6310－34 Js，恰能引起人眼的感覺，進入人眼的光子數(shù)至少為(　　) A．1個　　　 B．3個 C．30個　　　 D．300個 【解析】　光子個數(shù)n＝＝≈3個，故B項正確． 【答案】　B 二、非選擇題(本大題共5小題，共58分．按題目要求作答．解答題應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 8．(8分)如圖3所示，是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設備用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾部分組成． 圖3 (1)示意圖中，a端應是電源________極． (2)光控繼電器的原理是：當光照射光電管時，__________________ __________________________________________________________ 【解析】　要使電路中有電流，必須使光電子加速運動，故電源a端為正極．光電流與光強有關，光越強，光電流越大；最大初動能與光強無關，與照射光的頻率有關，當改用頻率更大的光照射時，一定能發(fā)生光電效應現(xiàn)象，故有電流． 【答案】　(1)正　(2)有光電流產(chǎn)生，通過放大器放大后，電磁繼電器工作，把銜鐵N吸附過來 9．(10分)設子彈的質量為0.01 kg，槍口直徑為0.5 cm，試求子彈射出槍口時橫向速度的不確定量為________． 【解析】　槍口直徑可以當做子彈射出槍口位置的不確定量Δx，由于Δpx＝mΔvx，由不確定關系式得子彈射出槍口時橫向速度的不確定量Δvx≥ ＝ m/s ＝1.0610－30 m/s. 【答案】　1.0610－30 m/s 10．(12分)(xx農(nóng)墾檢測)已知鈉發(fā)生光電效應的極限波長為λ0＝510－7 m，現(xiàn)用波長為410－7 m的光照射用鈉作陰極的光電管．求： (1)鈉的逸出功W； (2)為使光電管中的光電流為零，在光電管上所加反向電壓至少多大？ 【解析】　(1)逸出功W＝hν0＝h＝3.97810－19 J. (2)光電子最大初動能 Ek＝hν－W＝h－W＝0.9910－19 J Ek＝eUe，Ue＝＝0.62 V. 【答案】　(1)3.97810－19 J　(2)0.62 V 11．(14分)愛因斯坦的相對論指出，物體的能量和質量之間存在一個定量關系：E＝mc2，其中c為光在真空中的速度．則 (1)計算頻率為ν＝51014Hz的光子具有的動量是多少？ (2)若一電子的動量與該光子相同，該電子的運動速度和波長分別是多少？ 【解析】　(1)根據(jù)光子說，光子的能量E＝hν＝mc2，故得到動量 p＝mc＝＝ kgms－1 ＝1.110－27 kgms－1. (2)設電子質量為me，速度為ve，動量為pe， 則pe＝meve， 依題意pe＝p，則電子的速度大小為 ve＝＝＝ m/s ＝1.2103 m/s 該電子物質波的波長為 λe＝＝ m＝6.010－7 m. 【答案】　(1)1.110－27 kgms－1 (2)1.2103 m/s　6.010－7 m 12．(14分)(xx成都高二檢測)如圖4所示為倫琴射線管的示意圖，K為陰極鎢絲，發(fā)射的電子初速度為零，A為對陰極(陽極)，當A、K間加直流電壓U＝30 kV時，電子被加速打到對陰極A上，使之發(fā)出倫琴射線，設電子的動能全部轉化為倫琴射線的能量，試求： 圖4 (1)電子到達對陰極的速度是多大？ (2)由對陰極發(fā)出的倫琴射線的最短波長是多大？ (3)若AK間的電流為10 mA，那么每秒鐘對陰極最多能輻射出多少個倫琴射線光子？ (電子電量e＝－1.610－19 C，質量m＝0.9110－30 kg，普朗克常量h＝6.6310－34 Js) 【解析】　(1)由動能定理得mv2＝eU， 所以v＝ 代入數(shù)據(jù)得： v＝1.0108 m/s. (2)因為mv2＝eU＝hν＝h 所以λ＝＝4.110－11 m. (3)每個電子與對陰極碰撞后均能產(chǎn)生一個光子，則 n＝＝個＝6.251016個． 【答案】　(1)1.0108 m/s (2)4.110－11 m (3)6.251016個