2019高中物理 第十七章 波粒二象性学业质量标准检测 新人教版选修3-5.doc

1第十七章第十七章 学业质量标准检测学业质量标准检测本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分 100 分，时间 90 分钟。第卷(选择题 共 40 分)一、选择题(共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分，在每小题给出的四个选项中，第16 小题只有一个选项符合题目要求，第 710 小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分)1下列各种波属于概率波的是( D )A声波 B无线电波C机械波 D物质波解析：任一运动的物体均有一种物质波与之对应，且这种物质波也具有概率波的规律。概率波与机械波和电磁波的本质不同。故 D 正确。2(云南玉溪一中 20162017 学年高二下学期期中)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( A )解析：由黑体实验规律知温度越高，辐射越强，且最大强度向波长小的方向移动，A对，B、C、D 错。3(黑龙江大庆一中 20152016 学年高二下学期检测)下列说法不正确的是( D )A黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关B光波是一种概率波C实物粒子也具有波动性D光电效应现象说明光具有粒子性而康普顿效应现象说明光具有波动性解析：根据黑体辐射规律：黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度有关，故 A 正确；光具有波粒二象性，是一种概率波，故 B 正确；由德布罗意波可知，实物粒子也具有波动性，故 C 正确；光电效应与康普顿效应，揭示了光的粒子性的一面，故D 不正确；本题选择不正确的，故选 D。4康普顿效应，下列说法正确的是( C )A康普顿效应证明光具有波动性B康普顿在研究石墨对 X 射线的散射时发现，在散射的 X 射线中，有些波长变短了C康普顿在研究石墨对 X 射线的散射时发现，在散射的 X 射线中，有些波长变长了D康普顿效应可用经典电磁理论进行解释2解析：康普顿效应揭示了光具有粒子性，故 A 错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据 ，知波长变长，h p故 B 错误，C 正确；光电效应和康普顿效应都无法用经典电磁理论进行解释，D 错误；故选C。5一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U)，该粒子的德布罗意波长为( C )A Bh 2mqUh 2mqUC Dh 2mqU2mqUhmqU解析：设加速后的速度为v，由动能定理得：qUmv21 2所以v2qU m由德布罗意波长公式： h phm2qU mh 2mqU2mqU6(哈尔滨六中 20162017 学年高二下学期期中)研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是( C )解析：虽然入射光强度不同，但光的频率相同，所以遏止电压相同；又因当入射光强时，单位时间逸出的光电子多，饱和光电流大，所以选 C。7从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是( BD )3A光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性B光的频率越高，光子的能量越大C在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方D在光的干涉中，亮条纹的地方是光子到达概率最大的地方解析：光具有波粒二象性，光的频率越高，光子的能量越大，A 错，B 正确。在干涉条纹中亮纹是光子到达概率大的地方，暗纹是光子到达概率小的地方，C 错，D 正确。8(湖北省孝感市八校 2018 届高三上学期期末联考)在研究光电效应的实验中，两个实验小组用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，则下列判断正确的是( AC )A 光电子的最大初动能不同B饱和光电流一定不同C因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压UC不同D分别用不同频率的光照射之后绘制UC图像的斜率可能不同解析：锌和银的逸出功不同，根据光电效应方程EkmhW0得，相同的频率，不同的逸出功，则光电子的最大初动能也不同，故 A 正确；虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，则饱和光电流可能相同，故 B 错误；根据光电效应方程有 UChW0，根据能量守恒定律得：eUCEKm，联立得：eUChW0，即UC，可知，入射光的频率相同，逸出功W0不同，则遏止电压UC也不同，故 C 正确。hW0 e由UC，可知，UC图象的斜率 k 常数，所以两个光电管的Uc图象的h eW0 eh e斜率一定相同，故 D 错误。9(湖北武钢三中、武汉三中、省实验中学 20152016 学年高二下学期联考)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则( BC )A普朗克常量可表示为k eB若更换材料再实验，得到的图线的k不改变，b改变C所用材料的逸出功可表示为ebDb由入射光决定，与所用材料无关4解析：根据光电效应方程EkmhW0，以及EkmeUc得：Uc，图线的斜率h eW0 ek ，解得普朗克常量hke，故 A 错误；纵轴截距的绝对值b，解得逸出功h eW0 eW0eb，故 C 正确；b等于逸出功与电荷电量的比值，而逸出功与材料有关，则b与材料有关，故 D 错误；更换材料再实验，由于逸出功变化，可知图线的斜率不变，纵轴截距改变，故 B 正确。10(宜昌市葛州坝中学 20152016 学年高二下学期期中)用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为 2.5eV 的光照射到光电管上时，电流表 G 的读数为 0.2mA。移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于 0.7V 时，电流表读数为 0。则( AC )A光电管阴极的逸出功为 1.8eVB电键 K 断开后，没有电流流过电流表 GC光电子的最大初动能为 0.7eVD改用能量为 1.5eV 的光子照射，电流表 G 也有电流，但电流较小解析：该装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于 0.7V 时，电流表示数为 0，知道光电子的最大初动能为 0.7eV，根据光电效应方程EkmhW0，W01.8eV，故 A、C 正确；电键 K 断开后，用光子能量为 2.5eV 的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故 B 错误；改用能量为 1.5eV 的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，故D 错误。第卷(非选择题 共 60 分)二、填空题(共 2 小题，共 14 分。把答案直接填在横线上)11(6 分)(吉林省吉林二中 20162017 学年高二下学期期中)如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将_减小_。(填“增大” 、5“减小”或“不变”)(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针_无_(填“有”或“无”)偏转。解析：(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电；将一带负电的金属球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少，则静电计指针偏角将减小。(2)要发生光电效应现象，照射光的频率必须大于被照射金属的极限频率，而与照射光的强度无关。用黄光照射，静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象。当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光低，所以用红外线照射更不能发生光电效应现象，静电计指针无偏转。12(8 分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道，如图所示是一个航标灯自动控制电路的示意图。电路中的光电管阴极 K 涂有可发生光电效应的金属。下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在400770nm(1nm109m)。各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：金属铯钠锌银铂极限频率(Hz)4.545×10146.000×10148.065×10141.153×10151.529×1015极限波长(m)0.66000.50000.37200.26000.1962根据上图和所给出的数据，你认为：(1)光电管阴极 K 上应涂有金属_铯_；(2)控制电路中的开关 S 应和_b_(填“a”和“b”)接触；(3)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故。如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，这时电路中开关 S应和_a_接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生。解析：(1)依题意知，可见光的波长范围为400×109770×109m。而金属铯的波长为0.6600×106m660×109m，因此，光电管阴极 K 上应涂金6属铯。(2)深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与 b 接触，船舶依靠航标灯指引航道，所以控制电路中的开关 S 应和 b 接触。(3)若将上述控制电路中的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正常工作的，此时衔铁与 a 接触，所以电路中的开关 S 应和 a 接触。三、论述·计算题(共 4 小题，共 46 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10 分)光子的动量p与能量E的关系为p 。静止的原子核放出一个波长为E c的光子。已知普朗克常量为h, 光在真空中传播的速度为c，求：(1)质量为M的反冲核的速度为多少？(2)反冲核运动时物质波的波长是多少？答案：(1) (2)h M解析：(1)光子的动量为p，由动量守恒定律知反冲核的动量大小也为p。pMvh vh M(2)反冲核的物质波波长。h Mv14(11 分)如图所示表示黑体辐射强度随波长的变化图线。根据热辐射理论，辐射强度的极大值所对应的波长m与热力学温度之间存在如下关系：mT 2.90×103m·K。求：(1)T15000K 所对应的波长；(2)用T15000K 所对应波长的光照射逸出功为W04.54eV 的金属钨，能否发生光电效应？若能，逸出光电子的最大初动能是多少？答案：(1)1.93×107m (2)能 1.90eV解析：(1)由公式mT2.90×103m·K 得7mm1.93×107m2.90 × 103 T2.90 × 103 15000(2)波长m1.93×107m 的光子能量EheV6.44eVhc m6.626 × 1034 × 3 × 108 1.93 × 107 × 1.6 × 1019因E>W0，故能发生光电效应。由光电效应方程EkhW0，得Ek(6.444.54)eV1.90eV。15(12 分)(河北正定中学 20152016 学年高二下学期检测)如图所示，一光电管的阴极用极限波长05000的钠制成。用波长3000的紫外线照射阴极，光电管阳A。A。极A和阴极K之间的电势差U2.1V，饱和光电流的值(当阴极K发射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)I0.56 A。(1)求每秒钟内由K极发射的光电子数目；(2)求电子到达A极时的最大动能；(3)如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达A极的最大动能是多大？(普朗克常量h6.63×1034J·s)答案：(1)3.5×1012个 (2)6.01×1019J (3)6.01×1019J解析：(1)设每秒内发射的电子数为n，则：n3.5×1012(个)。It e0.56 × 106 × 1 1.6 × 1019(2)由光电效应方程可知：EkmhW0hhhc()c c 01 1 0在AK间加电压U时，电子到达阳极时的动能为Ek，EkEkmeUhc()eU。1 1 0代入数值得：Ek6.01×1019J。(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关。如果电压U不变，则电子到达A极的最大动能不会变。816(13 分)如图所示，擦得很亮的绝缘锌板A水平固定放置，其下方水平放有接地的铜板B，两板间距离为d，两板面积均为S，正对面积为S，且S>S。当用弧光灯照射锌板上表面后，A、B板间一带电液滴恰好处于静止状态。试分析：(1)液滴带何种电荷？(2)用弧光灯再照射A板上表面，滴液做何种运动？(3)要使液滴向下运动，应采取哪些措施？答案：(1)负电 (2)向上运动 (3)将B板向右平移解析：(1)锌板受弧光灯照射发生光电效应，有光电子从锌板A的上表面逸出，而使A板带正电荷，接地的铜板B由于静电感应而带负电，A、B板间形成方向向下的匀强电场，由液滴处于静止状态知qEmg，所以液滴带负电。(2)当再用弧光灯照射A板上表面时，光电效应继续发生，使A板所带正电荷增加，A、B板间场强增强，所以qE>mg，使液滴向上运动。(3)要使液滴向下运动，即 mg>qE，mg 和 q 不变，则必须使 E 变小。因 A 板电荷量 Q 不变， 则当 B 板向右移动，增大两板正对面积时，电容增大，两板间电势差减小，而 d 不变，故 场强 E 变小，qE<mg，则液滴向下运动。