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1、高二新課程物理單元過(guò)關(guān)檢測(cè)卷(選修3-5·二) 編審:百校聯(lián)盟考試研究中心第二單元 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)(90分鐘 100分)一選擇題(本題共10小題,每題4分,滿分40分。每題所給的選項(xiàng)中,有的只有一個(gè)是正確的,有的有幾個(gè)是正確的。將正確選項(xiàng)的序號(hào)選出填入題后的括號(hào)中。全部選對(duì)的得4分,部分選對(duì)的得2分,有錯(cuò)選或不選的得0分)1下列說(shuō)法正確的是()A光波是概率波,物質(zhì)波是機(jī)械波B微觀粒子的動(dòng)量和位置的不確定量同時(shí)變大,同時(shí)變小C普朗克的量子化假設(shè)是為了解釋光電效應(yīng)而提出的D光和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子都具有波粒二象性2盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的根據(jù)是粒子轟擊
2、金箔的實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中他發(fā)現(xiàn)粒子( )A全部穿過(guò)或發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn) B全部發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn),甚至有的被反彈回C絕大多數(shù)不發(fā)生或只發(fā)生很小的偏轉(zhuǎn),有極少數(shù)發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn),個(gè)別甚至被彈回D絕大多數(shù)發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn),甚至被反彈回,只有少數(shù)穿過(guò)3.2003年全世界物理學(xué)家評(píng)選出“十大最美物理實(shí)驗(yàn)”,排名第一的為1961年物理學(xué)家利用“托馬斯·楊”雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行電子干涉的實(shí)驗(yàn).從輻射源輻射出的電子束經(jīng)兩靠近的狹縫后在顯微鏡的熒光屏上出現(xiàn)干涉條紋,該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明( )A.光具有波動(dòng)性B.光具有波粒二象性C.微觀粒子也具有波動(dòng)性D.微觀粒子也是一種電磁波4.下列關(guān)于光電效應(yīng)的說(shuō)法正確的是( )A.若某
3、材料的逸出功是W,則它的極限頻率B.光電子的初速度和照射光的頻率成正比C.光電子的最大初動(dòng)能和照射光的頻率成正比D.光電子的最大初動(dòng)能隨照射光頻率的增大而增大5.關(guān)于光的波粒二象性的理解正確的是 ( )A.大量光子的效果往往表現(xiàn)出波動(dòng)性,個(gè)別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性B.光在傳播時(shí)是波,而與物質(zhì)相互作用時(shí)就轉(zhuǎn)變成粒子C.高頻光是粒子,低頻光是波D.波粒二象性是光的根本屬性,有時(shí)它的波動(dòng)性顯著,有時(shí)它的粒子性顯著6氫原子從能級(jí)A躍遷到能級(jí)B釋放頻率為的光子,從能級(jí)A躍遷到能級(jí)C吸收頻率為的光子,若,則當(dāng)它從能級(jí)B躍遷到能級(jí)C時(shí),將( )A放出頻率為的光子 B放出頻率為的光子C吸收頻率為的光子 D
4、吸收頻率為的光子7盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示了下列哪些情況 ( ) A原子內(nèi)存在電子 B原子的大小為mC原子的正電荷均勻分布在它的全部體積上D原子的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里8關(guān)于光譜和光譜分析,下列說(shuō)法正確的是 ( )A太陽(yáng)光譜和白熾燈光譜是線狀譜B霓虹燈和煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣產(chǎn)生的是光譜是線狀譜 C進(jìn)行光譜分析時(shí),可以利用線狀譜,不能用連續(xù)譜D觀察月亮光譜,可以確定月亮的化學(xué)組成9根據(jù)表格中的內(nèi)容,判斷下列說(shuō)法正確的是 ( )材料銫鈣鎂鈹鈦金逸出功W/eV1.92.73.73.94.14.8A.只要入射光的強(qiáng)度足夠大,照射時(shí)間足夠長(zhǎng),表中的金屬均可以發(fā)生光電效應(yīng)B.用某光
5、照射表中金屬,均能夠發(fā)生光電效應(yīng),則從銫表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能最大C.使表中金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),銫的極限頻率最小D.使表中金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),金的極限波長(zhǎng)最小10.在中子衍射技術(shù)中,常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu),因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與晶體中原子間距相近,已知中子質(zhì)量m=1.67×10-27 kg,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,可以估算出德布羅意波長(zhǎng)=1.82×10-10 m的熱中子的動(dòng)量的數(shù)量級(jí)可能是( )A.10-17 kg·m/sB.10-18 kg·m/s C.10-20 kg·m/s D.10-
6、24 kg·m/s二填空題(本題共3小題,每題4分,滿分12分;將正確、完整的答案填入相應(yīng)的橫線中。)11.康普頓效應(yīng)證實(shí)了光子不僅具有能量,也有動(dòng)量,下圖給出了光子與靜止電子碰撞后,電子的運(yùn)動(dòng)方向,則碰后光子可能沿方向運(yùn)動(dòng),并且波長(zhǎng)(填“不變”“變小”或“變長(zhǎng)”).12有一群氫原子處于量子數(shù)3的激發(fā)態(tài),當(dāng)它們躍遷時(shí),有可能放出_種能量的光子;在能級(jí) 與能級(jí) 間躍遷時(shí)所發(fā)出的光子的波長(zhǎng)最長(zhǎng),波長(zhǎng)是_。GAVPE rSNMbaR013. 如圖所示是測(cè)定光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子比荷的簡(jiǎn)要實(shí)驗(yàn)原理圖,兩塊平行板相距為d,其中N為金屬板,受紫外線照射后,將發(fā)射沿不同方向運(yùn)動(dòng)的光電子,形成電流,從
7、而引起電流計(jì)G的指針偏轉(zhuǎn),若調(diào)節(jié)R0逐漸增大極板間電壓,可以發(fā)現(xiàn)電流逐漸減小,當(dāng)電壓表示數(shù)為U時(shí),電流恰好為零。切斷開關(guān),在MN間加垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),逐漸增大磁感強(qiáng)度,也能使電流為零,當(dāng)磁感強(qiáng)度為B時(shí),電流恰為零。則光電子的比荷_。三科學(xué)探究與實(shí)驗(yàn) (本題共2小題,滿分10分)14.如圖所示為研究光電效應(yīng)的電路,利用能夠產(chǎn)生光電效應(yīng)的兩種(或多種)已知頻率的光進(jìn)行實(shí)驗(yàn), (1)請(qǐng)簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及應(yīng)該測(cè)量的物理量(2)寫出根據(jù)本實(shí)驗(yàn)計(jì)算普朗克常量的關(guān)系式(用上面的物理量表示)15. 如右圖所示,一驗(yàn)電器與鋅板相連,在A處用一紫外線燈照射鋅板,關(guān)燈后,指針保持一定偏角.(1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的
8、金屬小球與鋅板接觸,則驗(yàn)電器指針偏角將(填“增大”“減小”或“不變”).(2)使驗(yàn)電器指針回到零,再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板,驗(yàn)電器指針無(wú)偏轉(zhuǎn).那么,若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板,可觀察到驗(yàn)電器指針(填“有”或“無(wú)”)偏轉(zhuǎn).(3)實(shí)驗(yàn)室用功率P=1 500 W的紫外燈演示光電效應(yīng).紫外線波長(zhǎng)=2 53 nm,陰極離光源距離d=0.5 m,原子半徑取r=0.5×10-10 m,則陰極表面每個(gè)原子每秒鐘接收到的光子數(shù)為 .四、題:本題包括4個(gè)小題,共38分。要求寫出必要的文字說(shuō)明,方程式或重要的演算步驟,只寫出最后答案的,不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單
9、位。16(8分)如圖所示為氫原子最低的五個(gè)能級(jí),當(dāng)氫原子在這些能級(jí)間躍遷時(shí),試求:在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí),所發(fā)出光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)?波長(zhǎng)是多少?(已知普朗克常數(shù)h6.63×1034J·s)17.(10分)納米技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用到社會(huì)生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面.將激光束的寬度聚光到納米級(jí)范圍內(nèi),可以精確地修復(fù)人體損壞的器官.糖尿病引起視網(wǎng)膜病變是導(dǎo)致成年人失明的一個(gè)重要原因,利用聚光到納米級(jí)的激光束進(jìn)行治療,90%的患者都可以避免失明的嚴(yán)重后果.一臺(tái)功率為10 W氬激光器,能發(fā)出波長(zhǎng)=500 nm的激光,用它“點(diǎn)焊”視網(wǎng)膜,每次“點(diǎn)焊”需要2×10-3 J的能量,則每次“點(diǎn)焊”
10、視網(wǎng)膜的時(shí)間是多少?在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)出的激光光子的數(shù)量是多少?18.(10分)分別用和的單色光照射同一金屬,發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能之比為12.以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則此金屬板的逸出功是多大?19.(10分)1960年5月15日,年輕的美國(guó)物理學(xué)家梅曼在實(shí)驗(yàn)室中利用紅寶石激光器首先獲得了激光。紅寶石激光器的工作物質(zhì)紅寶石含有鉻離子的三氧化二鋁晶體,利用其中的鉻離子產(chǎn)生激光。鉻離子的能級(jí)如圖所示,E1是基態(tài),E2是亞穩(wěn)態(tài),E3是激發(fā)態(tài),若以脈沖氙燈發(fā)出波長(zhǎng)為1的綠光照射晶體,處于基態(tài)的鉻離子受激發(fā)躍遷到E3,然后自發(fā)躍遷到E2,釋放波長(zhǎng)為2的光子,處于亞穩(wěn)態(tài)E2的離子躍遷到基態(tài)時(shí)
11、輻射出的光就是激光,這種激光的波長(zhǎng)為多大? 參考答案1. 2. C 3.C 4. AD 5. AD 6.D 7.D 8. BC 9.BCD 10.D11. 答案:1 變長(zhǎng) 解析:因光子與電子碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒,所以碰撞之后光子和電子的總動(dòng)量的方向與光子碰前的方向一致,可見(jiàn)碰后光子的方向可能沿1方向,不可能沿2或3方向;通過(guò)碰撞,光子將一部分能量轉(zhuǎn)移給電子,能量減少,由E=hv知,頻率變小,再根據(jù)c=v知,波長(zhǎng)變長(zhǎng).12. 答案: 3 3與2 解析:由3的激發(fā)態(tài)向低能級(jí)躍遷的路徑為或,故能放出三種能量的光子。上述三種躍遷輻射中,由的躍遷能級(jí)差最小,輻射的光子能量最小,波長(zhǎng)最長(zhǎng)。由氫原子能級(jí)圖知,3
12、.4eV , 1.51eV ,由可得。13. 答案:解析:設(shè)光電子受紫外線照射后射出的速度為。在MN間加電場(chǎng),當(dāng)電壓表示數(shù)為U時(shí),由動(dòng)能定理得: 在MN間加垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),當(dāng)磁感強(qiáng)度為B時(shí),光電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑: 光電子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由洛侖茲力提供,所以有: 由上述三式解得:14.答案:(1)在此電路的光電管上施加反向電壓,用已知頻率為的光照射陰極,調(diào)節(jié)電壓大小,直到光電管剛好無(wú)電流通過(guò),測(cè)出此時(shí)的遏止電壓,用另一已知頻率為的光照射, 測(cè)出此時(shí)的遏止電壓.(2)利用光電效應(yīng)方程和可得 由以上兩式可得出15.解析(1)當(dāng)用紫外光照射鋅板時(shí),鋅板發(fā)生光電效應(yīng)
13、,放出光電子而帶上了正電,此時(shí)與鋅板連在一起的驗(yàn)電器也帶上了正電,從而指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn).當(dāng)帶負(fù)電的小球與鋅板接觸后,中和了一部分正電荷,從而使驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)減小.(2)使驗(yàn)電器指針回到零,用鈉燈黃光照射,驗(yàn)電器指針無(wú)偏轉(zhuǎn),說(shuō)明鈉燈黃光的頻率小于極限頻率,紅外光比鈉燈黃光的頻率還要低,更不可能發(fā)生光電效應(yīng).能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān).(3)以紫外燈為圓心,作半徑為d的球面,則每個(gè)原子每秒鐘接收到的光能量為E=r2=3.75×10-20J因此每個(gè)原子每秒鐘接收到的光子數(shù)為n=5個(gè).答案5個(gè)16.解析:氫原子由第五能級(jí)向第四能級(jí)躍遷時(shí),能級(jí)差最小,輻射的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)。根據(jù) (4分) (4分)17.解析(1)根據(jù)E=Pt,所以t= s=2×10-4 s. (5分)(2)由E=n=nh得:n=個(gè)=5×1015個(gè). (5分)答案2×10-4 s5×1015個(gè)18.解析:設(shè)此金屬的逸出功為W,
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