精选-高中物理第2章波和粒子章末检测试卷沪科版选修3_5
2019-2020学年沪教版物理选修3-5新素养同步精练：第2章 波和粒子 章末过关检测(二)
章末过关检测(二)[学生用书P96(单独成册)](时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．能正确解释黑体辐射实验规律的是( )A ．能量的连续经典理论B ．普朗克提出的能量量子化理论C ．以上两种理论体系任何一种都能解释D ．牛顿提出的能量微粒说详细分析：选B.根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B 正确．2．关于光子和光电子，以下说法正确的是( )A ．光子就是光电子B ．光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的C ．真空中光子和光电子速度都是cD ．光子和光电子都带负电详细分析：选B.光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的，所以光电子带负电，而光子不带电，所以选项A 、D 错误，B 正确．光电子属于电子，所以其速度不等于光速，故选项C 错误．3．用波长为λ1和λ2的单色光A 和B 分别照射两种金属C 和D 的表面．单色光A 照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B 照射时，只能使金属C 产生光电效应现象，不能使金属D 产生光电效应现象．设两种金属的逸出功分别为W C 和W D ，则下列选项正确的是( )A ．λ1>λ2，W C >W DB ．λ1>λ2，WC <W DC ．λ1<λ2，W C >W DD ．λ1<λ2，W C <W D详细分析：选D.A 光光子的能量大于B 光光子，根据E ＝h ν＝h c λ，得λ1<λ2；又因为单色光B 只能使金属C 产生光电效应现象，不能使金属D 产生光电效应现象，所以W C <W D ，故正确选项是D.4．利用光电管研究光电效应实验电路如图所示，用频率为ν1的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则( )A ．用紫外线照射，电流表中不一定有电流通过B ．用红外线照射，电流表中一定无电流通过C ．用频率为ν1的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，电流表中一定无电流通过D ．用频率为ν1的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变详细分析：选D.因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，A 错误；因不知阴极K 的截止频率，所以用红外线照射时不一定发生光电效应，B 错误；用频率为ν1的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，U MK ＝0，光电效应还在发生，电流表中一定有电流通过，C 错误；滑动变阻器的触头向B 端滑动时，U MK 增大，阳极M 吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极M 时，电流达到最大，即饱和电流，若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大U MK ，光电流也不会增大，D 正确．5．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近．已知中子质量m ＝1.67×10－27 kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s ，可以估算德布罗意波长λ＝1.82×10－10 m 的热中子动能的数量级为( ) A ．10－17 J B ．10－19 J C ．10－21 J D ．10－24J 详细分析：选C.根据德布罗意波长公式λ＝h p可算出中子动量大小，再由p 2＝2mE k 即可算出热中子的动能．由λ＝h p ，p 2＝2mE k ，得E k ＝h 22m λ2，代入数据，有E k ≈3.97×10－21 J ，数量级为10－21 J ，故选C 项．二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)6．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有()A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等详细分析：选AB.光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A正确，选项C错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B正确；由德布罗意波长公式λ＝h和p2＝2mE k知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波p长不相等，选项D错误．7．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A．增大入射光的强度，光电流增大B．减小入射光的强度，光电效应现象消失C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大详细分析：选AD.增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A项正确．光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与照射强度无关，故选项B 错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hν－W逸＝12可知，增加2m v照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．8．电子的运动受波动性支配，对氢原子的核外电子，下列说法正确的是()A．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的B．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置C．电子绕核运动时电子边运动边振动D．电子在核外的位置是不确定的详细分析：选ABD.根据微观粒子的运动特点判断．9．如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子．阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流．如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转．下列说法正确的是( )A ．a 光的波长一定小于b 光的波长B ．只增加a 光的强度可能使通过电流表的电流增大C ．只增加a 光的强度可使逸出的电子最大初动能变大D ．阴极材料的逸出功与入射光的频率有关详细分析：选AB.用单色光b 照射光电管阴极K 时，电流表的指针不发生偏转，说明用b 光不能发生光电效应，即a 光的波长一定小于b 光的波长，选项A 正确；只增加a 光的强度可使阴极K 单位时间内逸出的光电子数量增加，故通过电流表的电流增大，选项B 正确；只增加a 光的强度不能使逸出的电子的最大初动能变大，选项C 错误；阴极材料的逸出功只与阴极材料有关，与入射光的频率无关，选项D 错误．三、非选择题(本题共3小题，共46分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)10．(12分)电子具有多大速度时，德布罗意波的波长同光子能量为4×104 eV 的X 射线的波长相等？此电子需经多大的电压加速？详细分析：由德布罗意波公式λ＝h p ＝h m e v e光子能量式E ＝h ν＝h c λ联立可得：v e ＝E m e c ＝4×104×1.6×10－199.1×10－31×3×108m/s ≈2.34×107 m/s.由动能定理得：eU ＝12m e v 2e U ＝m e v 2e 2e ＝9.1×10－31×（2.34×107）22×1.6×10－19V ≈1.56×103 V .答案：2.34×107 m/s 1.56×103 V11．(14分)分别用λ和34λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2.以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？详细分析：设此金属的逸出功为W 0，根据光电效应方程得如下两式：当用波长为λ的光照射时：E k1＝hc λ－W 0 ①当用波长为34λ的光照射时： E k2＝4hc 3λ－W 0 ② 又E k1E k2＝12 ③ 解①②③组成的方程组得：W 0＝2hc 3λ. 答案：2hc 3λ 12．(20分)如图所示，伦琴射线管两极加上一高压电源，即可在阳极A 上产生X 射线．(h ＝6.63×10－34 J ·s ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C)(1)若高压电源的电压为20 kV ，求X 射线的最短波长；(2)若此时电流表读数为5 mA ，1 s 内产生5×1013个平均波长为1.0×10－10 m 的光子，求伦琴射线管的工作效率．详细分析：(1)伦琴射线管阴极上产生的热电子在20 kV 高压加速下获得的动能全部变成X 光子的能量，X 光子的波长最短．由W ＝Ue ＝h ν＝hc λ得λ＝hc Ue ＝6.63×10－34×3×1082×104×1.6×10－19 m ≈6.2×10－11 m.(2)高压电源的电功率P1＝UI＝100 W，每秒产生X光子的能量P2＝nhcλ≈0.1 W效率为η＝P2P1×100%＝0.1%.答案：(1)6.2×10－11 m(2)0.1%。
最新沪科版高中物理选修3-5单元测试题及答案全套
最新沪科版高中物理选修3-5单元测试题及答案全套章末综合测评(一)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分.1～5是单选题；6～8是多选题，选对1个得3分，全选对得6分，错选或不选得0分．)1．下列说法正确的是( )A．物体做匀速直线运动时，物体受到的合外力的冲量为零B．当物体受到的合外力为零时，物体的动量一定为零C．作用在物体上的合外力越小，物体的动量变化量越小D．发生相互作用的物体，如果不受合外力作用，每个物体的动量保持不变【解析】由动量定理知，合外力的冲量等于物体动量的变化，故选项A正确．动量的变化与物体的受力有关，合外力等于零时，动量不变，动量的变化除了与力有关外，还与时间有关．故选A.【答案】A2．水平抛出在空中飞行的物体，不考虑空气阻力，则下列说法错误的是( )A．在相等的时间间隔内动量的变化相同B．在任何时间内，动量变化的方向都是竖直向下C．在任何时间内，动量对时间的变化率恒定D．在刚抛出物体的瞬间，动量对时间的变化率为零【解析】做平抛运动的物体仅受重力作用，由动量定理得Δp＝mg·Δt，因为在相等的时间内动量的变化量Δp相同，即大小相等，方向都是竖直向下的，从而动量的变化率恒定，故选项D错误，故选D.【答案】D3．一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动，若其沿运动方向的相反方向射出一物体P，不计空气阻力，则( )A．火箭一定离开原来轨道运动B．P一定离开原来轨道运动C．火箭运动半径可能不变D．P的运动半径一定减小【解析】火箭射出物体P后，由反冲原理知火箭速度变大，所需向心力变大，从而做离心运动离开原来轨道，半径增大，选项A 正确，选项C 错误；P 的速率可能减小，可能不变，可能增大，运动也存在多种可能性，所以选项B 、D 错误．【答案】A4．如图1，质量为M 的小船在静止水面上以速率v 0向右匀速行驶，一质量为m 的救生员站在船尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v 水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为( )图1A ．v 0＋mM v B ．v 0－mM v C ．v 0＋mM (v 0＋v )D ．v 0＋mM (v 0－v )【解析】以向右为正方向，据动量守恒定律有(M ＋m )v 0＝－m v ＋M v ′，解得v ′＝v 0＋mM (v 0＋v )，故选C.【答案】C5．如图2所示，小球A 和小球B 的质量相同，球B 置于光图2滑水平面上，当球A 从高为h 处由静止摆下，到达最低点恰好与B 相撞，并黏合在一起继续摆动时，它们能上升的最大高度是 ( )A ．h B.12h C.14hD.18h【解析】球A 从高为h 处静止摆下到最低点的过程中机械能守恒，有mgh ＝12m v 2，所以v ＝2gh .球A 与球B 碰撞过程动量守恒，有m v ＝2m v ′，得v ′＝2gh2.设碰撞后球A 、B 整体上摆高度为h ′，则2mgh ′＝12(2m )v ′2，解得h ′＝h4，C 正确．【答案】C6．如图3所示，质量为M 的小车静止在光滑的水平面上，小车上AB 部分是半径为R 的四分之一光滑圆弧，BC 部分是粗糙的水平面．今把质量为m 的小物体从A 点由静止释放，小物体与BC 部分间的动摩擦因数为μ，最终小物体与小车相对静止于B 、C 之间的D 点，则B 、D 间的距离x 随各量变化的情况是( )图3A ．其他量不变，R 越大x 越大B ．其他量不变，μ越大x 越小C ．其他量不变，m 越大x 越大D ．其他量不变，M 越大x 越大【解析】小车和小物体组成的系统水平方向的动量守恒且为零，所以当小车和小物体相对静止时，系统水平方向的总动量仍为零，则小车和小物体相对于水平面也静止，由能量守恒得μmgx ＝mgR ，x ＝R /μ，选项A 、B 正确．【答案】AB7．如图4甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰，小球的质量分别为m 1和m 2.图乙为它们碰撞前后的x -t (位移—时间)图象．已知m 1＝0.1 kg.由此可以判断( )图4A ．碰前m 2静止，m 1向右运动B ．碰后m 2和m 1都向右运动C ．m 2＝0.3 kgD ．碰撞过程中系统损失了0.4 J 的机械能【解析】分析题图乙可知，碰前：m 2处在位移为8 m 的位臵静止，m 1位移均匀增大，速度v 1＝82 m/s ＝4 m/s ，方向向右；碰后：v 1′＝0－86－2 m/s ＝－2 m/s ，v 2′＝16－86－2 m/s ＝2m/s ，碰撞过程中动量守恒：m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′得：m 2＝0.3 kg ，碰撞损失的机械能：ΔE k＝12m1v21－⎝ ⎛⎭⎪⎫12m1v1′2＋12m2v2′2＝0，故正确答案应选A、C.【答案】AC8．如图5所示，甲、乙两车的质量均为M，静置在光滑的水平面上，两车相距为L.乙车上站立着一个质量为m的人，他通过一条轻绳拉甲车，甲、乙两车最后相接触，以下说法正确的是 ( )图5A．甲、乙两车运动中速度之比为M＋m MB．甲、乙两车运动中速度之比为M M＋mC．甲车移动的距离为M＋m 2M＋mLD．乙车移动的距离为M2M＋mL【解析】本题类似人船模型．甲、乙、人看成一系统，则水平方向动量守恒，甲、乙两车运动中速度之比等于质量的反比，即为M＋mM，A正确，B错误；Mx甲＝(M＋m)x乙，x甲＋x乙＝L，解得C、D正确．【答案】ACD二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答．)9．(10分)某同学用如图6甲所示的装置，通过半径相同的A，B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G处由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次．图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G，R，O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．甲乙 图6(1)碰撞后B 球的水平射程应取为________cm.(2)在以下选项中，本次实验必须进行测量的是_______________________ _____________________________________________________(填选项号)． A ．水平槽上未放B 球时，测量A 球落点位置到O 点的距离 B ．A 球与B 球碰撞后，测量A 球落点位置到O 点的距离 C ．测量A 球或B 球的直径D ．测量A 球和B 球的质量(或两球质量之比)E ．测量G 点相对于水平槽面的高度【解析】(1)如题图乙所示，用一个圆尽可能多地把小球落点圈在里面，由此可见圆心O 的位臵为67.0 cm ，这也是小球落点的平均位臵(66.5～67.5都算对)．(2)本实验中要测量的数据有：两个小球的质量m 1、m 2，三个落点的距离s 1、s 2、s 3，所以应选A 、B 、D ，注意此题实验装臵与我们前面讲的实验装臵的不同，该实验中被碰小球抛出点即为O 点，所以选项C 、E 不选．【答案】(1)66.5～67.5(2)ABD10．(10分)如图7所示，光滑平台上有两个刚性小球A 和B ，质量分别为2m 和3m ，小球A 以速度v 0向右运动并与静止的小球B 发生碰撞(碰撞过程不损失机械能)，小球B 飞出平台后经时间t 刚好掉入装有沙子向左运动的小车中，小车与沙子的总质量为m ，速度为2v 0，小车行驶的路面近似看做是光滑的，求：图7(1)碰撞后小球A 和小球B 的速度； (2)小球B 掉入小车后的速度．【解析】(1)设A 球与B 球碰撞后速度分别为v 1、v 2，并取方向向右为正，光滑平台，两小球为弹性小球，碰撞过程遵循动量和机械能守恒，所以有m A v 0＝m A v 1＋m B v 2 ① 有12m A v 20＝12m A v 21＋12m B v 22②由①②解得v 1＝(m A －m B )v 0m A ＋m B ＝－15v 0v 2＝2m A v 0m A ＋m B ＝45v 0碰后A 球向左，B 球向右．(2)B 球掉入沙车的过程中系统水平方向动量守恒，有 m B v 2＋m 车v 3＝(m B ＋m 车)v 3′且v 3＝－2v 0 得v ′3＝110v 0.【答案】(1)v 1＝－15v 0，碰后A 球向左； v 2＝45v 0，B 球向右(2)v ′3＝110v 0，方向向右11．(10分)如图8所示，小球A 质量为m ，系在细线的一端，线的另一端固定在O图8点，O 点到水平面的距离为h .物块B 质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O 点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ.现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为h16.小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g ，求碰撞过程物块获得的冲量及物块在地面上滑行的距离．【解析】设小球的质量为m ，运动到最低点与物体块相撞前的速度大小为v 1，取小球运动到最低点时的重力势能为零，根据机械能守恒定律有mgh ＝12m v 21 解得：v 1＝2gh设碰撞后小球反弹的速度大小为v 1′，同理有 mg h 16＝12m v 1′2 解得：v 1′＝gh 8设碰撞后物块的速度大小为v 2，取水平向右为正方向由动量守恒定律有m v 1＝－m v 1′＋5m v 2 解得：v 2＝gh 8由动量定理可得，碰撞过程滑块获得的冲量为： I ＝5m v 2＝54m 2gh物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小为 F ＝5μmg设物块在水平面上滑动的距离为s ，由动能定理有 －Fs ＝0－12×5m v 22解得：s ＝h16. 【答案】54m 2gh h1612．(12分)如图9所示，水平地面上静止放置一辆小车A ，质量m A ＝4 kg ，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计．可视为质点的物块B 置于A 的最右端，B 的质量m B ＝2 kg.现对A 施加一个水平向右的恒力F ＝10 N ，A 运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B 发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A 、B 粘合在一起，共同在F 的作用下继续运动，碰撞后经时间t ＝0.6 s ，二者的速度达到v t ＝2 m/s.求：图9(1)A 开始运动时加速度a 的大小； (2)A 、B 碰撞后瞬间的共同速度v 的大小； (3)A 的上表面长度l .【解析】本题应从分析小车与物块的运动过程入手，结合牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理等规律求解．(1)以A 为研究对象，由牛顿第二定律有 F ＝m A a ①代入数据解得 a ＝2.5 m/s 2.② (2)对A 、B 碰撞后共同运动t ＝0.6 s 的过程，由动量定理得Ft＝(m A＋m B)v t－(m A＋m B)v ③代入数据解得v＝1 m/s. ④(3)设A、B发生碰撞前，A的速度为v A，对A、B发生碰撞的过程，由动量守恒定律有m A v A＝(m A＋m B)v ⑤A从开始运动到与B发生碰撞前，由动能定理有Fl＝12m Av2A⑥由④⑤⑥式，代入数据解得l＝0.45 m.【答案】(1)2.5 m/s2(2)1 m/s(3)0.45 m13．(10分)如图10所示，一长木板位于光滑水平面上，长木板的左端固定一挡板，木板和挡板的总质量为M＝3.0 kg，木板的长度为L＝1.5 m．在木板右端有一小物块，其质量m＝1.0 kg，小物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.10，它们都处于静止状态．现令小物块以初速度v0沿木板向左滑动，重力加速度g取10 m/s2.(1)若小物块刚好能运动到左端挡板处，求v0的大小；(2)若初速度v0＝3 m/s，小物块与挡板相撞后，恰好能回到右端而不脱离木板，求碰撞过程中损失的机械能．图10【解析】(1)设木板和物块最后共同的速度为v，由动量守恒定律m v0＝(m＋M)v ①对木板和物块系统，由功能关系μmgL＝12m v2－12(M＋m)v2 ②由①②两式解得：v0＝2μgL(M＋m)M＝2×0.1×10×1.5×(3＋1)3m/s＝2 m/s.(2)同样由动量守恒定律可知，木板和物块最后也要达到共同速度v 设碰撞过程中损失的机械能为ΔE对木板和物块系统的整个运动过程，由功能关系有μmg2L＋ΔE＝12m v2－12(m＋M)v2 ③由①③两式解得：ΔE＝mM2(M＋m)v20－2μmgL＝1×32(3＋1)×32 J－2×0.1×10×1.5 J＝0.375 J.【答案】(1)2 m/s(2)0.375 J章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共有8小题，每小题6分，共48分.1～5是单选题；6～8是多选题，选对1个得3分，全选对得6分，错选或不选得0分．)1．一个光子和一个电子具有相同的波长，则( )A．光子具有较大的动量B．光子具有较小的能量C．电子与光子的动量相等D．电子和光子的动量不确定【解析】根据λ＝hp可知，相同的波长具有相同的动量．由E k＝p22m知二者能量不同．只有C正确．【答案】C2．光电效应实验中，下列表述正确的是( )A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率无关D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子【解析】在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，故A、B错误，D 正确．由－eU ＝0－E k ，E k ＝hν－W ，可知U ＝(hν－W )/e ，即遏止电压与入射光频率ν有关，C 错误．【答案】D3．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A ．减小入射光的强度，光电效应现象消失B ．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应C ．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大D ．光电效应的发生与照射光的强度有关【解析】光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项A 、D 错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项B 错误；根据hν－W 逸＝12m v 2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项C 正确．【答案】C4．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014 Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量【解析】根据爱因斯坦光电效应方程12m v 2m ＝hν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝hλ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．【答案】A5．分别用波长为λ和34λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为 ( )A.hc 2λB.2hc 3λC.3hc 4λD.4hc 5λ【解析】根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0和ν＝cλ得E k＝hcλ－W0，E k′＝hc34λ－W0，且E k∶E k′＝1∶2，解得W0＝2hc 3λ.【答案】B6．下列叙述的情况中正确的是( )A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B．光是波，与橡皮绳上的波类似C．光是波，但与宏观概念的波有本质的区别D．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的【解析】光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位臵的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项A、B错误，C正确．根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项D正确．【答案】CD7．利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是( )A．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝h2meUB．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显C．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显D．若用相同动能的中子代替电子，衍射现象将不如电子明显【解析】由德布罗意波波长公式λ＝hp，而动量p＝2mE k＝2meU，两式联立得λ＝h2meU ，A正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，B错误；用相同动能的质子或中子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故C错误，D正确．【答案】AD8．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是( ) A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C ．电子绕核运动时，不遵从牛顿运动定律D ．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的【解析】微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位臵，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位臵，综上所述，C 、D 正确．【答案】CD二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答．)9．(6分)某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 e V ，用波长为2.5×10－7 m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108 m/s ，元电荷为1.6×10－19 C ，普朗克常量为6.63×10－34 J·s.钾的极限频率为________，该光电管发射的光电子的最大初动能是________．【解析】由W 0＝hνc 得，极限频率νc ＝W 0h ≈5.3×1014 Hz ；由光电效应方程E k ＝hν－W 0得，光电子的最大初动能E k ＝h c λ－W 0≈4.4×10－19 J.【答案】5.3×1014 Hz4.4×10－19 J10．(10分)太阳能直接转换成电能的基本原理是利用光电效应．如图1所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．图1(1)标出电源和电流表的正负极；(2)入射光应照在________极上．(3)电流表读数是10 μA ，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个．【解析】(1)加正向电压，应该是在电子管中电子由B 向A 运动，即电流是由左向右．因此电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负极．(2)光应照在B 极上．(3)设电子个数为n ，则I ＝ne ，所以n ＝10×10－61.6×10－19＝6.25×1013(个)． 【答案】(1)电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是负极(2)B(3)6.25×101311．(12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2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400～770 nm(1 nm＝10－9m).图2各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：(1)光电管阴极K上应涂有金属________；(2)控制电路中的开关S应和________(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________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400×10－9～770×10－9m而金属铯的极限波长为λ＝0.660 0×10－6m＝660×10－9m，因此，光电管阴极K上应涂金属铯．(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．【答案】(1)铯(2)b (3)a12．(12分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是λ＝h p ，式中p 是运动着的物体的动量，h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m ＝9.1×10－31 kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s ，加速电压的计算结果取一位有效数字．【解析】(1)由λ＝h p 知电子的动量p ＝h λ＝1.5×10－23 kg·m/s.(2)电子在电场中加速，有eU ＝12m v 2又12m v 2＝p 22m解得U ＝m v 22e ＝h 22meλ2≈8×102V .【答案】(1)1.5×10－23 kg·m/s(2)U ＝h 22meλ28×102V13．(12分)如图3所示，相距为d 的两平行金属板A 、B 足够大，板间电压恒为U ，有一波长为λ的细激光束照射到B 板中央，使B 板发生光电效应，已知普朗克常量为h ，金属板B 的逸出功为W 0，电子质量为m ，电荷量为e .求：图3(1)从B 板运动到A 板所需时间最短的光电子，到达A 板时的动能；(2)光电子从B 板运动到A 板时所需的最长时间．【解析】(1)根据爱因斯坦光电效应方程得E k ＝hν－W 0光子的频率为ν＝c λ所以光电子的最大初动能为E k ＝hc λ－W 0能以最短时间到达A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B 板的电子，设到达A 板的动能为E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k所以E k1＝eU ＋hc λ－W 0.(2)能以最长时间到达A 板的光电子，是离开B 板时的初速度为零或运动方向平行于B 板的光电子．则d ＝12at 2＝Uet 22dm解得t ＝d 2mUe .【答案】(1)eU ＋hc λ－W 0(2)d2mUe章末综合测评(三)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分.1～5是单选题；6～8是多选题，选对1个得3分，全选对得6分，错选或不选得0分．)1．在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子( )A ．一直受到重金属原子核的斥力作用B ．动能不断减小C ．电势能一直增大D ．出现大角度偏转是与电子碰撞的结果【解析】α粒子一直受到斥力的作用，斥力先做负功后做正功，α粒子的动能先减小后增大，势能先增大后减小．α粒子的质量远大于电子的质量，与电子碰撞后其运动状态基本不变，A 项正确．【答案】A2．下列叙述中符合物理学史的有( )A ．汤姆生通过研究阴极射线实验，发现了电子B ．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的C ．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的枣糕模型D．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说【解析】汤姆生通过研究阴极射线发现了电子，A对；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，B、C错；玻尔的原子模型是在核式结构模型的基础上提出的几条假设，并没有否定核式结构学说，D错．【答案】A3．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是( )A．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的B．阴极射线本质是质子C．阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电D．阴极射线的比荷比氢原子核大【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子流，故A、B、C错；电子带电量与氢原子相同，但质量是氢原子的11 836，故阴极射线的比荷比氢原子大，D对．【答案】D4．以下关于玻尔原子理论的说法正确的是( )A．电子绕原子核做圆周运动的轨道半径是连续的B．电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收【答案】D5．如图1所示为氢原子的能级示意图，若用能量为10.5 e V的光子去照射一群处于基态的氢原子，则氢原子( )图1A．能跃迁到n＝2的激发态上去B．能跃迁到n＝3的激发态上去C．能跃迁到n＝4的激发态上去D．以上三种说法均不对【解析】当光子的能量等于任意两个能级之间的能量差时，才能跃迁，题中所给的能量10.5 e V不等于任意两能级之差，所以不能使氢原子发生跃迁．【答案】D6．下列关于图2的说法正确的是( )图2A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径不是任意的B．光电效应产生的条件为：光强大于临界值C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬【解析】根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A正确．光电效应实验产生的条件为：光的频率大于极限频率，故B错误．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性，故C正确．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故D错误．【答案】AC7．氢原子的能级如图3所示．氢原子从n＝4能级直接向n＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某金属产生光电效应，下列判断正确的是( )图3A．氢原子辐射出光子后，氢原子能量变大B．该金属的逸出功W0＝12.75 e VC．用一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，该金属仍有光电子逸出D ．该金属的截止频率为3.1×1015 Hz【解析】氢原子发生跃迁，辐射出光子后，氢原子能量变小，故A 错误．根据恰能使某金属产生光电效应，由n ＝4跃迁到n ＝1，辐射的光子能量最大，ΔE ＝13.6－0.85 e V ＝12.75 e V .则逸出功W 0＝12.75 e V ，故B 正确．由W 0＝hνc ，知D 正确．一群处于n ＝3的氢原子向低能级跃迁时，辐射的能量小于从n ＝4能级直接向n ＝1能级跃迁所放出的光子能量，则不会发生光电效应，故C 错误．【答案】BD8．关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是( )A ．用波长为60 nm 的X 射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B ．用能量为10.2 e V 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C ．用能量为11.0 e V 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D ．用能量为12.5 e V 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态【解析】根据玻尔理论，只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子所吸收(即hν＝E m －E n )，使氢原子发生跃迁．当氢原子由基态向n ＝2、3、4…轨道跃迁时应吸收的光子能量分别为：ΔE 21＝E 2－E 1＝E 122－E 1＝－13.64e V －(－13.6)e V ＝10.20 e V ，ΔE 31＝E 3－E 1＝E 132－E 1＝－13.69e V －(－13.6)e V ＝12.09 e V ，ΔE 41＝E 4－E 1＝E 142－E 1＝－13.616e V －(－13.6)e V ＝12.75 e V ，ΔE ∞1＝0－E 1＝－(－13.6 e V )＝13.6 e V (电离)．波长为λ＝60 nm 的X 射线，其光子能量E ＝h ·c λ＝6.63×10－34×3×10860×10－9 J ＝3.315×10－18 J ＝20.71 e V >ΔE ∞1.所以可使氢原子电离，A 正确；比较B 、C 、D 选项中的光子能量与各能级与基态的能量差，知道只有B 项中光子可使氢原子从基态跃迁到n ＝2的激发态，B 正确．【答案】AB二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答．)9．(6分)已知氢原子基态的轨道半径为R 0，基态能量为－E 0，将该原子置于静电场中使其电离，已知静电力常量为k ，电子电荷量为q .则静电场提供的能量至少为________，静电场场强大小至少为________．【解析】氢原子电离时是核外电子脱离原子核的束缚，消耗能量最少的情况是电子与。
沪科版高中物理选修35：章末综合测评2
章末综合测评 (二 )(时间： 60 分钟满分： 100 分)一、选择题 (此题共有 8 小题，每题 6 分，共 48 分.1～5 是单项选择题； 6～8是多项选择题，选对 1 个得 3 分，全选对得 6 分，错选或不选得 0 分． ) 1．一个光子和一个电子拥有同样的波长，则( )A．光子拥有较大的动量B．光子拥有较小的能量C．电子与光子的动量相等D．电子和光子的动量不确立h p2【分析】依据λ＝p可知，同样的波长拥有同样的动量．由E k＝2m知两者能量不一样．只有 C 正确．【答案】 C2．光电效应实验中，以下表述正确的选项是()A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就能够有光电流C．制止电压与入射光的频次没关D．入射光频次大于极限频次才能产生光电子【分析】在光电效应中，若照耀光的频次小于极限频次，不论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照耀光的频次大于极限频次时，马上有光电子产生，故 A 、 B 错误， D 正确．由－ eU＝0－E k，E k＝hν－W，可知 U ＝ (hν－ W)/e，即制止电压与入射光频次ν相关， C 错误．【答案】 D3．在光电效应实验中，用频次为ν的光照耀光电管阴极，发生了光电效应，以下说法正确的选项是 ()第1页/共7页B．改用频次小于ν的光照耀，必定不发生光电效应C．改用频次大于ν的光照耀，光电子的最大初动能变大D．光电效应的发生与照耀光的强度相关【分析】光电效应能否发生取决于照耀光的频次，而与照耀强度没关，应选项 A 、D 错误．用频次为ν的光照耀光电管阴极，发生光电效应，用频次较小的光照耀时，若光的频次仍大于极限频次，则仍会发生光电效应，选项 B 错误；12依据 hν－ W 逸＝2mv 可知，增添照耀光频次，光电子的最大初动能也增大，应选项C正确．【答案】 C4．已知钙和钾的截止频次分别为 7.73 ×1014 Hz 和 5.44 ×1014 Hz，在某种单色光的照耀下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的拥有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子拥有较大的 ( )【导学号： 06092069】A．波长B．频次C．能量D．动量12【分析】依据爱因斯坦光电效应方程2mv m＝hν－ W.由题知 W 钙 >W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．依据p＝ 2mE k及＝h和 c＝λν知，钙逸出pλ的光电子的特色是：动量较小、波长较长、频次较小．选项 A 正确，选项 B、C、D错误．【答案】 A35．分别用波长为λ和4λ的单色光照耀同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为 1∶2，以 h 表示普朗克常量， c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为()【导学号： 06092070】第2页/共7页hc2hc A.2λ B. 3λ3hc4hcC. 4λD. 5λ【分析】依据爱因斯坦光电效应方程c cE k＝hν－W0和ν＝得 E k＝h － W0，E k′λλ＝ h c2hc － W0，且 E k∶E k′＝ 1∶ 2，解得 W0＝.33λ4λ【答案】 B6．以下表达的状况中正确的选项是( )A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体同样B．光是波，与橡皮绳上的波近似C．光是波，但与宏观观点的波有实质的差别D．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的【分析】光的粒子性说明光是一种粒子，但抵达空间某地点的概率恪守颠簸规律，与宏观观点的粒子和波有着实质的不一样，所以选项 A 、B 错误，C 正确．根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项D正确．【答案】 CD7．利用金属晶格 (大小约 10－10 m)作为阻碍物察看电子的衍射图样，方法是让电子经过电场加快后，让电子束照耀到金属晶格上，进而获得电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为 e，初速度为 0，加快电压为U，普朗克常量为 h，则以下说法中正确的选项是()【导学号： 06092022】hA．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝2meUB．加快电压 U 越大，电子的衍射现象越显然C．若用同样动能的质子代替电子，衍射现象将更为显然D．若用同样动能的中子取代电子，衍射现象将不如电子显然h【分析】由德布罗意波波长公式λ＝p，而动量 p＝2mE k＝2meU，两式联立得λ＝h h， A 正确；从公式λ＝可知，加快电压越大，电子的波长2meU2meU越小，衍射现象就越不显然， B 错误；用同样动能的质子或中子代替电子，质子的波长变小，衍射现象对比电子不显然，故 C 错误， D 正确．【答案】 AD8．电子的运动受颠簸性的支配，关于氢原子的核外电子，以下说法正确的是 ()A．氢原子的核外电子能够用确立的坐标描绘它们在原子中的地点B．电子绕核运动时，能够运用牛顿运动定律确立它的轨道C．电子绕核运动时，不遵照牛顿运动定律D．电子绕核运动的“轨道”实际上是没存心义的【分析】微观粒子的颠簸性是一种概率波，关于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不合用了，所以氢原子的核外电子不可以用确立的坐标描绘它们在原子中的地点，电子的“轨道”实际上是没存心义的，电子轨道只可是是电子出现的概率比较大的地点，综上所述， C、D 正确．【答案】 CD二、非选择题 (此题共 5 小题，共 52 分．按题目要求作答． )9．(6 分 )某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为 2.21 eV，用波长为 2.5 ×10－7 m 的紫外线照耀阴极，已知真空中光速为 3.0 ×108 m/s，元电荷为1.6 ×10－19 C，普朗克常量为6.63 ×10－34 J ·s.钾的极限频次为 ________，该光电管发射的光电子的最大初动能是________．W14【分析】由 W0＝ hνc得，极限频次νc＝h≈ 5.3 × 10Hz；由光电效应方程 E kc－19＝ hν－ W0得，光电子的最大初动能 E k＝h － W0≈ 4.4×10 J.λ【答案】 5.3 ×1014 Hz4.4 ×10－19 J10．(10 分 )太阳能直接变换成电能的基来源理是利用光电效应．如图 1所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．图 1(1)标出电源和电流表的正负极；(2)入射光应照在 ________极上．(3)电流表读数是10 μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子起码是________个．【分析】 (1)加正向电压，应当是在电子管中电子由 B 向 A 运动，即电流是由左向右．所以电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负极．(2)光应照在 B 极上．(3)设电子个数为n，则10×10－6I＝ ne，所以 n＝1.6×10－19＝ 6.25 ×1013(个 )．【答案】 (1) 电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是负13极 (2)B(3)6.25 10×11．(12 分 )深邃的夜色中，在海洋上航行的船舶依赖航标灯引导航道．如图2 所示是一个航标灯自动控制电路的表示图．电路中的光电管阴极K 涂有可发生光电效应的金属．下表反应的是各样金属发生光电效应的极限频次和极限波长，又知可见光的波长在400～ 770 nm(1 nm＝10－9m).【导学号： 06092023】图 2各样金属发生光电效应的极限频次和极限波长：金属铯钠锌银铂极限频次4.545 ×1014 6.000 ×10148.065 ×10141.153 ×10151.529 ×1015(Hz)极限波长0.660 00.500 00.372 00.260 00.196 2( μ m)依据图和所给出的数据，你以为：(1)光电管阴极 K 上应涂有金属 ________；(2)控制电路中的开关 S 应和 ________(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．假如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 ________接触，这样，当工人不慎将手伸入危险地区时，因为遮住了光芒，光控继电器衔铁马上动作，使机床停止工作，防止事故发生．【分析】 (1)依题意知，可见光的波长范围为400×10－9～770 ×10－9m－6－9而金属铯的极限波长为 λ＝0.660 0 10× m ＝ 660×10 m ，所以，光电管阴极 K 上应涂金属铯．(2)深邃的夜色中，线圈中无电流，衔铁与b 接触，船舶依赖航标灯引导航道，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，在手遮住光芒以前，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．【答案】 (1)铯(2)b(3)a12．(12 分 )德布罗意以为：任何一个运动着的物体， 都有着一种波与它对应，h波长是 λ＝p ，式中 p 是运动着的物体的动量， h 是普朗克常量．已知某种紫光的波长是 440 nm ，若将电子加快，使它的德布罗意波长是这类紫光波长的10－4 倍，求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加快电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加快电压的大小．电子质量 m ＝ 9.1 ×10－31kg ，电子电荷量 e ＝ 1.6 ×10－19C ，普朗克常量 h ＝6.6 ×10－34J ·s ，加快电压的计算结果取一位有效数字．h【分析】 (1)由 λ＝p 知电子的动量p ＝h＝1.5 ×10－23kg ·m/s.λ12(2)电子在电场中加快，有 eU ＝ 2mv1p 2又2mv 2 ＝2m解得mv 2h 22U ＝2≈8×102e ＝2me λV.【答案】 (1)1.5－ 23h 210× ·＝2kg m/s(2)U2me λ8×102 V13．(12 分)如图 3 所示，相距为 d 的两平行金属板 A 、B 足够大，板间电压恒为 U ，有一波长为 λ的细激光束照耀到 B 板中央，使 B 板发生光电效应，已知普朗克常量为 h ，金属板 B 的逸出功为 W 0 ，电子质量为 m ，电荷量为 e.求：图 3(1)从 B 板运动到 A 板所需时间最短的光电子，抵达A 板时的动能；(2)光电子从 B 板运动到 A 板时所需的最长时间．【分析】 (1)依据爱因斯坦光电效应方程得E k ＝ h ν－W 0c光子的频次为 ν＝λhc所以光电子的最大初动能为E k ＝ λ－W 0能以最短时间抵达 A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面走开B 板的电子，设抵达 A 板的动能为 E k1，由动能定理，得eU ＝E k1 －E khc所以 E k1＝eU ＋ λ－W 0.(2)能以最长时间抵达 A 板的光电子，是走开 B 板时的初速度为零或运动方向平行于 B 板的光电子．2 Uet 2 则 d ＝ 2at ＝ 2dm 12m解得 t ＝ dUe.【答案】 (1)eU ＋hc－ W 0(2)d 2mλUe。
高中物理第二章波和粒子单元测试沪科版选修3-5
第二章波与粒子本章测评(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(共10个小题，每题4分，共40分)1爱因斯坦由光电效应实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究方法来说，这属于( )A．等效替代B．控制变量C．科学假说D．数学归纳2以下说法正确是( )A．光波是一种概率波B．光波是一种电磁波C．单色光从光密介质进入光疏介质时，光子能量改变D．单色光从光密介质进入光疏介质时，光波长不变3在如下图光电管实验中，发现用一定频率A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率B单色光照射时不发生光电效应，那么( )A．A光频率大于B光频率B．B光频率大于A光频率C．用A光照射光电管时流过电流表G电流方向是a流向bD．用A光照射光电管时流过电流表G电流方向是b流向a4利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子衍射图样。
电子质量为m，电量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，那么下述说法中正确是( ) A．该实验说明了电子具有波动性B．实验中电子束德布罗意波波长为λ＝h2meUC．加速电压U越大，电子衍射现象越明显D．假设用一样动能质子替代电子，衍射现象将更加明显5入射光照射到某金属外表上发生光电效应，假设入射光强度减弱而频率不变，那么以下说法正确是( )A．有可能不发生光电效应B．从光照射到金属外表上到发生光电效应时间间隔将增加C．光电子最大初动能将减少D．单位时间内从金属外表逸出光电子数目将减少6A与B两种单色光均垂直照射到同一条直光纤端面上，A光穿过光纤时间比B光穿过时间长，现用A与B两种光照射同种金属，都能发生光电效应，那么以下说法正确是( )A．光纤对B光折射率大B．A光打出光电子最大初动能一定比B光大C．A光在单位时间内打出电子数一定比B光多D．B光波动性一定比A光显著7关于光波动性与粒子性，以下说法正确是( )A．大量光子行为能明显地表现出波动性，而个别光子行为往往表现出粒子性B．频率越低、波长越长光子波动性越明显，而频率越高波长越短光子粒子性越明显C．光在传播时往往表现出波动性，而光在与物质相互作用时往往显示粒子性D．据光子说，光子能量是与频率成正比，这说明了光波动性与光粒子性是统一8a、b两种色光以一样入射角从某种介质射向真空，光路如下图，那么以下描述错误是( )A．a光频率大于b光频率B．a光在真空中波长大于b光在真空中波长C．a光在介质中传播速度大于b光在介质中传播速度D．如果a光能使某种金属发生光电效应，b光也一定能使该金属发生光电效应92006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射黑体谱形状及其温度在不同方向上微小变化。
高中物理 章末综合测评2 沪科版选修3-5
章末综合测评(二)(时间：60分钟 满分：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分，在每题给出的5个选项中有3项符合题目要求，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分.每选错1个扣3分，最低得分为0分)1.一个光子和一个电子具有相同的波长，则( ) A.光子具有较大的动量 B.光子具有较大的能量 C.电子与光子的动量相等 D.电子和光子的动量不确定E.电子和光子都满足不确定性关系式Δx Δp x ≥h4π【解析】 根据λ＝h p 可知，相同的波长具有相同的动量.由E k ＝p 22m知二者能量不同.【答案】 BCE2.光电效应实验中，下列表述正确的是( ) A.光照时间越长光电流越大 B.入射光足够强就可以有光电流 C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子E.只要满足频率条件，光电效应几乎是瞬时发生的【解析】 在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，故A 、B 错误，D 、E 正确.由－eU ＝0－E k ，E k ＝h ν－W ，可知U ＝(h ν－W )/e ，即遏止电压与入射光频率ν有关，C 正确.【答案】 CDE3.在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A.增大入射光的强度，光电流增大B.减小入射光的强度，光电效应现象消失C.改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大E.光电效应的发生与照射光的强度无关【解析】 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项B 错误，E 正确.用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C 错误；根据h ν－W 逸＝12mv 2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D 正确.【答案】 ADE4.下列叙述的情况中正确的是 ( )A.光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B.光是波，与橡皮绳上的波类似C.光是波，但与宏观概念的波有本质的区别D.光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的E.光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动的规律来描述【解析】 光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项A 、B 错误，C 、E 正确.根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项D 正确.【答案】 CDE5.利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样.已知电子质量为m ，电荷量为e ，初速度为0，加速电压为U ，普朗克常量为h ，则下列说法中正确的是 ( )【导学号：67080022】A.该实验说明了电子具有波动性B.实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝h2meUC.加速电压U 越大，电子的衍射现象越明显D.若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显E.若用相同动能的中子代替电子，衍射现象将不如电子明显【解析】 得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A 正确；由德布罗意波波长公式λ＝h p，而动量p ＝2mE k ＝2meU ，两式联立得λ＝h 2meU ，B 正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C 错误；用相同动能的质子或中子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故D 错误E 正确.【答案】 ABE6.电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是( ) A.氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置 B.电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C.电子绕核运动时，不遵从牛顿运动定律D.电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的E.电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置【解析】 微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C 、D 、E 正确.【答案】 CDE二、非选择题(本题共7小题，共64分.按题目要求作答.)7.(6分)频率为ν的光照到某金属材料时，产生光电子的最大初动能为E km ，若改用频率为2ν的光照射同一金属材料，则所产生光电子的最大初动能为________.(h 为普朗克常量)【解析】 由光电效应方程得频率为ν的光照射金属材料时E km ＝h ν－W 0，改用频率为2ν的光照射同一金属材料时E km ′＝h ·2ν－W 0，解得E km ′＝E km ＋h ν.【答案】 E km ＋h ν8.(6分)经150 V 电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，电子到达屏上的位置受________规律支配，无法用确定的________来描述它的位置.【解析】 电子被加速后其德布罗意波波长λ＝hp＝1×10－10m ，穿过铝箔时发生衍射，电子的运动不再遵守牛顿运动定律，不可能用“轨迹”来描述电子的运动，只能通过概率波来描述.【答案】 波动 坐标9.(6分)某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV ，用波长为2.5×10－7m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108 m/s ，元电荷为1.6×10－19C ，普朗克常量为6.63×10－34J·s.钾的极限频率为________，该光电管发射的光电子的最大初动能是________.【解析】 由W 0＝h νc 得，极限频率νc ＝W 0h≈5.3×1014Hz ；由光电效应方程E k ＝h ν－W 0得，光电子的最大初动能E k ＝h cλ－W 0≈4.4×10－19J.【答案】 5.3×1014Hz 4.4×10－19J10.(10分)太阳能直接转换成电能的基本原理是利用光电效应.如图1所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压.图1(1)标出电源和电流表的正负极；(2)入射光应照在________极上.(3)电流表读数是10 μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个.【解析】(1)加正向电压，应该是在电子管中电子由B向A运动，即电流是由左向右.因此电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负极.(2)光应照在B极上.(3)设电子个数为n，则I＝ne，所以n＝10×10－61.6×10－19＝6.25×1013(个).【答案】(1)电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是负极(2)B (3)6.25×101311.(12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2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400～770 nm(1 nm＝10－9m).【导学号：67080023】图2各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：根据图和所给出的数据，你认为： (1)光电管阴极K 上应涂有金属________；(2)控制电路中的开关S 应和________(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________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 400×10－9～770×10－9m而金属铯的极限波长为λ＝0.660 0×10－6m ＝660×10－9m ， 因此，光电管阴极K 上应涂金属铯.(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.【答案】 (1)铯 (2)b (3)a12.(12分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是λ＝h p，式中p 是运动着的物体的动量，h 是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440 nm ，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小.电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字.【解析】 (1)由λ＝h p知电子的动量p ＝hλ＝1.5×10－23 kg·m/s.(2)电子在电场中加速，有eU ＝12mv 2又12mv 2＝p 22m解得U ＝mv 22e ＝h 22me λ2≈8×102 V.【答案】 (1)1.5×10－23kg·m/s (2)U ＝h 22me λ28×102V13.(12分)如图3所示，相距为d 的两平行金属板A 、B 足够大，板间电压恒为U ，有一波长为λ的细激光束照射到B 板中央，使B 板发生光电效应，已知普朗克常量为h ，金属板B 的逸出功为W 0，电子质量为m ，电荷量为e .求：图3(1)从B 板运动到A 板所需时间最短的光电子，到达A 板时的动能； (2)光电子从B 板运动到A 板时所需的最长时间. 【解析】 (1)根据爱因斯坦光电效应方程得E k ＝h ν－W 0 光子的频率为ν＝cλ所以光电子的最大初动能为E k ＝hcλ－W 0能以最短时间到达A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B 板的电子，设到达A 板的动能为E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k所以E k1＝eU ＋hcλ－W 0.(2)能以最长时间到达A 板的光电子，是离开B 板时的初速度为零或运动方向平行于B 板的光电子.则d ＝12at 2＝Uet 22dm解得t ＝d2mUe.hc λ－W0(2)d2mUe【答案】(1)eU＋。
物理沪科版选修3-5单元检测：第2章波和粒子含解析
物理沪科版选修3—5第2章波和粒子单元检测(时间：45分钟 满分：100分)一、选择题（每小题6分，共48分。
在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得6分,选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分）1．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性,从而提出光子说，从科学研究的方法来说,这属于（ ）。
A ．等效替代B ．控制变量C ．科学假说D ．数学归纳2．运动的电子束穿过某一薄晶体时能产生明显衍射现象，那么下列说法中正确的是（ )。
A ．电子束的运动速度越大,产生的衍射现象越明显B ．电子束的运动速度越小，产生的衍射现象越明显C ．产生衍射现象的明显程度与电子束的运动速度无关D ．以上说法都不正确3．下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有（ )。
4．关于不确定性关系4πx hx p ∆∆≥有如下的理解,其中正确的是( )。
A ．宏观粒子的位置能测的准，微观粒子的位置测不准B．宏观粒子的动量能测的准,微观粒子的动量测不准C．微观粒子的位置和动量都测不准D．微观粒子的位置和动量不能同时测准5．关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是（）.A．若电子与频率为ν的光子动量相同，则可知电子的物质波波长为cvB．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波粒二象性中的波动性，是大量光子和高速运动的微观粒子的行为D．波动性和粒子性,是矛盾的、对立的，互相否定的6．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是( ）。
A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间7．a、b两种色光以相同的入射角从某种介质射向真空,光路如图所示，则以下描述错误的是（）。
A．a光的频率大于b光的频率B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长C．a光在介质中的传播速度大于b光在介质中的传播速度D．如果a光能使某种金属发生光电效应,b光也一定能使该金属发生光电效应8．（2009·广东单科）硅光电池是利用光电效应原理制成的器件,下列表述正确的是（）。
2017-2018学年(沪科版)高中物理选修3-5：第二章末综合测评
章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共有8小题，每小题6分，共48分.1～5是单选题；6～8是多选题，选对1个得3分，全选对得6分，错选或不选得0分．) 1．一个光子和一个电子具有相同的波长，则( )A．光子具有较大的动量B．光子具有较小的能量C．电子与光子的动量相等D．电子和光子的动量不确定【解析】根据λ＝hp可知，相同的波长具有相同的动量．由E k＝p22m知二者能量不同．只有C正确．【答案】C2．光电效应实验中，下列表述正确的是( )A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率无关D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子【解析】在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，故A、B错误，D正确．由－eU＝0－E k，E k＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止电压与入射光频率ν有关，C错误．【答案】D3．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )A．减小入射光的强度，光电效应现象消失B．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应C．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大D．光电效应的发生与照射光的强度有关【解析】光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，故选项A、D错误．用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项B错误；根据hν－W逸＝12m v2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项C正确．【答案】C4．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )【导学号：06092069】A．波长B．频率C．能量D．动量【解析】根据爱因斯坦光电效应方程12m v2m＝hν－W.由题知W钙>W钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p＝2mE k及p＝hλ和c＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A正确，选项B、C、D错误．【答案】A5．分别用波长为λ和34λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( )【导学号：06092070】A.hc2λ B.2hc 3λC.3hc4λ D.4hc5λ【解析】根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0和ν＝cλ得E k＝hcλ－W0，E k′＝h c34λ－W0，且E k∶E k′＝1∶2，解得W0＝2hc3λ.【答案】B6．下列叙述的情况中正确的是( )A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B．光是波，与橡皮绳上的波类似C．光是波，但与宏观概念的波有本质的区别D．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的【解析】光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项A、B错误，C正确．根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项D正确．【答案】CD7．利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是( )【导学号：06092022】A．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝h2meUB．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显C．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显D．若用相同动能的中子代替电子，衍射现象将不如电子明显【解析】由德布罗意波波长公式λ＝hp，而动量p＝2mE k＝2meU，两式联立得λ＝h2meU，A正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，B错误；用相同动能的质子或中子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子不明显，故C错误，D正确．【答案】AD8．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是( )A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B ．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C ．电子绕核运动时，不遵从牛顿运动定律D ．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的【解析】微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C 、D 正确．【答案】CD二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答．)9．(6分)某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 e V ，用波长为2.5×10－7 m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108 m/s ，元电荷为1.6×10－19 C ，普朗克常量为6.63×10－34 J·s.钾的极限频率为________，该光电管发射的光电子的最大初动能是________．【解析】由W 0＝hνc 得，极限频率νc ＝W 0h ≈5.3×1014 Hz ；由光电效应方程E k ＝hν－W 0得，光电子的最大初动能E k ＝h c λ－W 0≈4.4×10－19 J.【答案】5.3×1014 Hz4.4×10－19 J10．(10分)太阳能直接转换成电能的基本原理是利用光电效应．如图1所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压．图1(1)标出电源和电流表的正负极；(2)入射光应照在________极上．(3)电流表读数是10 μA ，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是________个．【解析】(1)加正向电压，应该是在电子管中电子由B 向A 运动，即电流是由左向右．因此电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负极．(2)光应照在B 极上．(3)设电子个数为n，则I＝ne，所以n＝10×10－61.6×10－19＝6.25×1013(个)．【答案】(1)电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是负极(2)B(3)6.25×101311．(12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2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400～770 nm(1 nm＝10－9m).【导学号：06092023】图2各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：(1)光电管阴极K上应涂有金属________；(2)控制电路中的开关S应和________(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________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400×10－9～770×10－9m而金属铯的极限波长为λ＝0.660 0×10－6m＝660×10－9m，因此，光电管阴极K上应涂金属铯．(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．【答案】(1)铯(2)b(3)a12．(12分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是λ＝hp，式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍，求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字．【解析】(1)由λ＝hp知电子的动量p＝hλ＝1.5×10－23 kg·m/s.(2)电子在电场中加速，有eU＝12m v2又12m v2＝p22m解得U＝m v22e＝h22meλ2≈8×102V.【答案】(1)1.5×10－23 kg·m/s(2)U＝h2 2meλ28×102V13．(12分)如图3所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为λ的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W0，电子质量为m，电荷量为e.求：图3(1)从B 板运动到A 板所需时间最短的光电子，到达A 板时的动能；(2)光电子从B 板运动到A 板时所需的最长时间．【解析】(1)根据爱因斯坦光电效应方程得E k ＝hν－W 0光子的频率为ν＝c λ所以光电子的最大初动能为E k ＝hc λ－W 0能以最短时间到达A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B 板的电子，设到达A 板的动能为E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k所以E k1＝eU ＋hc λ－W 0.(2)能以最长时间到达A 板的光电子，是离开B 板时的初速度为零或运动方向平行于B 板的光电子．则d ＝12at 2＝Uet 22dm解得t ＝d 2mUe .【答案】(1)eU ＋hc λ－W 0(2)d2mUe。
沪科版高中物理选修3-5章末综合测评3
章末综合测评(三)
(时间：60分钟满分：100分)
一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分，在每小题给出的五个选项中有三个是符合题目要求的，选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分.)
1.在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子()
A.一直受到重金属原子核的斥力作用
B.动能不断减小
C.电势能先增大后减小
D.出现大角度偏转是与电子碰撞的结果
E.出现大角度偏转的原因是占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围
【解析】α粒子一直受到斥力的作用，斥力先做负功后做正功，α粒子的动能先减小后增大，势能先增大后减小.α粒子的质量远大于电子的质量，与电子碰撞后其运动状态基本不变，A、C、E项正确.
【答案】ACE
2.下列叙述中符合物理学史的有()
A.汤姆生通过研究阴极射线实验，发现了电子
B.卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的
C.卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型
D.玻尔理论能很好地解释氢原子光谱
E.玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说
【解析】汤姆生通过研究阴极射线发现了电子，A对；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，B错，C对；玻尔理论在解释氢原子光谱上获得了很大成功，能很好地解释氢原子光谱，D对；玻尔的。
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第2章波和粒子
章末检测试卷(二)
(时间：90分钟满分：100分)
一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分；其中1～8题为单项选择题，9～12题为多项选择题)
1．关于热辐射，下列说法中正确的是( )
A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关
B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的
C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值
D．温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动
答案 C
2．关于光电效应，以下说法正确的是( )
A．光电子的最大动能与入射光的频率成正比
B．光电子的最大动能越大，形成的光电流越强
C．能否产生光电效应现象，取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功
D．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属一定不发生光电效应
答案 C
解析由光电效应方程知，光电子的最大动能随入射光频率的增大而增大，但不是成正比关系，A错．光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大动能无关，B错．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，能发生光电效应的条件是入射光光子的能量要大于金属的逸出功，D错，C对．3．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于( )
A．等效替代B．控制变量
C．科学假说D．数学归纳
答案 C
解析为了解释光电效应的实验规律，由于当时没有现成的理论，爱因斯坦就提出了“光子
说”来解释光电效应的规律，并取得成功．从科学研究的方法来说，这属于科学假说．C正确，A、B、D错误．
4．关于光的波粒二象性，下列理解正确的是( )
A．当光子静止时有粒子性，光子传播时有波动性
B．光是一种宏观粒子，但它按波的方式传播
C．光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述
D．大量光子出现的时候表现为粒子性，个别光子出现的时候表现为波动性
答案 C
解析光子是不会静止的，大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，故A、D错误；光子不是宏观粒子，光在传播时有时看成粒子有时可看成波，故B 错误；光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动规律来描述，故C正确．
5．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是( )
A．光电效应现象揭示了光的波动性
B．热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性
C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
答案 B
解析光电效应现象揭示了光的粒子性，A错误；热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，B正确；普朗克借助于能量子假说，解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，C错误；根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个质子的德布罗意波长相等，则动量p也相等，动能则不相等，D错误．
6．经150V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则( ) A．所有电子的运动轨迹均相同
B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同
C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定
D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置
答案 D
解析电子在运动中表现出波动性，没有一定的运动轨迹，牛顿运动定律不适用于电子的运动．故正确选项为D.
7．如图1甲所示，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不
为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( )
图1
A．1.5eV 0.6eVB．1.7eV 1.9eV
C．1.9eV 2.6eVD．3.1eV 4.5eV
答案 C
解析用光子能量hν＝2.5eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理－eU＝0
－1
2
mv m2知，最大动能E km＝eU＝0.6eV，由光电效应方程知W＝hν－E km＝1.9eV，对题图乙当
电压表读数为2V时，电子到达阳极的最大动能为E km′＝E km＋eU′＝0.6eV＋2eV＝2.6eV.故C正确．
8．已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大动能E km跟入射光的频率ν的关系图像如图2中的直线1所示．某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大动能为E1.若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大动能为E2，E2<E1，关于这种金属的最大动能E km跟入射光的频率ν的关系图像应是图中的( )
图2
A．a B．b
C．c D．上述三条图线都不正确
答案 A
解析根据光电效应方程知，E km－ν为一次函数，普朗克常量h是斜率，h是确定的值，虽然两金属的逸出功不同，但两个E km－ν图像的斜率相同，两个直线平行，同时再利用E km＝hν。