高中物理滬科版5第一章碰撞與動量守恒（全國一等獎）

章末綜合測評(二)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共有8小題，每小題6分，共48分.1～5是單選題；6～8是多選題，選對1個得3分，全選對得6分，錯選或不選得0分．)1．一個光子和一個電子具有相同的波長，則()A．光子具有較大的動量B．光子具有較小的能量C．電子與光子的動量相等D．電子和光子的動量不確定【解析】根據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知，相同的波長具有相同的動量．由Ek＝eq\f(p2,2m)知二者能量不同．只有C正確．【答案】C2．光電效應(yīng)實驗中，下列表述正確的是()A．光照時間越長光電流越大B．入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C．遏止電壓與入射光的頻率無關(guān)D．入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子【解析】在光電效應(yīng)中，若照射光的頻率小于極限頻率，無論光照時間多長，光照強(qiáng)度多大，都無光電流，當(dāng)照射光的頻率大于極限頻率時，立刻有光電子產(chǎn)生，故A、B錯誤，D正確．由－eU＝0－Ek，Ek＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止電壓與入射光頻率ν有關(guān)，C錯誤．【答案】D3．在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失B．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)C．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大D．光電效應(yīng)的發(fā)生與照射光的強(qiáng)度有關(guān)【解析】光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強(qiáng)度無關(guān)，故選項A、D錯誤．用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發(fā)生光電效應(yīng)，選項B錯誤；根據(jù)hν－W逸＝eq\f(1,2)mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項C正確．【答案】C4．已知鈣和鉀的截止頻率分別為×1014Hz和×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()【導(dǎo)學(xué)號：06092069】A．波長 B．頻率C．能量 D．動量【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W.由題知W鈣>W鉀，所以鈣逸出的光電子的最大初動能較小．根據(jù)p＝eq\r(2mEk)及p＝eq\f(h,λ)和c＝λν知，鈣逸出的光電子的特點是：動量較小、波長較長、頻率較?。x項A正確，選項B、C、D錯誤．【答案】A5．分別用波長為λ和eq\f(3,4)λ的單色光照射同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為1∶2，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為 ()【導(dǎo)學(xué)號：06092070】\f(hc,2λ) \f(2hc,3λ)\f(3hc,4λ) \f(4hc,5λ)【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和ν＝eq\f(c,λ)得Ek＝heq\f(c,λ)－W0，Ek′＝heq\f(c,\f(3,4)λ)－W0，且Ek∶Ek′＝1∶2，解得W0＝eq\f(2hc,3λ).【答案】B6．下列敘述的情況中正確的是 ()A．光的粒子性說明每個光子就像一個極小的球體一樣B．光是波，與橡皮繩上的波類似C．光是波，但與宏觀概念的波有本質(zhì)的區(qū)別D．光是一種粒子，它和物質(zhì)作用是“一份一份”進(jìn)行的【解析】光的粒子性說明光是一種粒子，但到達(dá)空間某位置的概率遵守波動規(guī)律，與宏觀概念的粒子和波有著本質(zhì)的不同，所以選項A、B錯誤，C正確．根據(jù)光電效應(yīng)可知，光是一種粒子，光子與電子的作用是一對一的關(guān)系，所以選項D正確．【答案】CD7．利用金屬晶格(大小約10－10m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣．已知電子質(zhì)量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為U，普朗克常量為h，則下列說法中正確的是 ()【導(dǎo)學(xué)號：06092023】A．實驗中電子束的德布羅意波波長為λ＝eq\f(h,\r(2meU))B．加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯C．若用相同動能的質(zhì)子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯D．若用相同動能的中子代替電子，衍射現(xiàn)象將不如電子明顯【解析】由德布羅意波波長公式λ＝eq\f(h,p)，而動量p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)，兩式聯(lián)立得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，A正確；從公式λ＝eq\f(h,\r(2meU))可知，加速電壓越大，電子的波長越小，衍射現(xiàn)象就越不明顯，B錯誤；用相同動能的質(zhì)子或中子替代電子，質(zhì)子的波長變小，衍射現(xiàn)象相比電子不明顯，故C錯誤，D正確．【答案】AD8．電子的運動受波動性的支配，對于氫原子的核外電子，下列說法正確的是()A．氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置B．電子繞核運動時，可以運用牛頓運動定律確定它的軌道C．電子繞核運動時，不遵從牛頓運動定律D．電子繞核運動的“軌道”其實是沒有意義的【解析】微觀粒子的波動性是一種概率波，對于微觀粒子的運動，牛頓運動定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置，電子的“軌道”其實是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置，綜上所述，C、D正確．【答案】CD二、非選擇題(本題共5小題，共52分．按題目要求作答．)9．(6分)某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為eV，用波長為×10－7m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為×108m/s，元電荷為×10－19C，普朗克常量為×10－34J·s.鉀的極限頻率為________，該光電管發(fā)射的光電子的最大初動能是________．【解析】由W0＝hνc得，極限頻率νc＝eq\f(W0,h)≈×1014Hz；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得，光電子的最大初動能Ek＝heq\f(c,λ)－W0≈×10－19J.【答案】×1014×10－19J10．(10分)太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的基本原理是利用光電效應(yīng)．如圖1所示是測定光電流的電路簡圖，光電管加正向電壓．圖1(1)標(biāo)出電源和電流表的正負(fù)極；(2)入射光應(yīng)照在________極上．(3)電流表讀數(shù)是10μA，則每秒鐘從光電管陰極發(fā)射出的光電子至少是________個．【解析】(1)加正向電壓，應(yīng)該是在電子管中電子由B向A運動，即電流是由左向右．因此電源左端是正極，右端是負(fù)極，電流表上端是正極，下端是負(fù)極．(2)光應(yīng)照在B極上．(3)設(shè)電子個數(shù)為n，則I＝ne，所以n＝eq\f(10×10－6,×10－19)＝×1013(個)．【答案】(1)電源左端是正極，右端是負(fù)極；電流表上端是正極，下端是負(fù)極(2)B(3)×101311．(12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航標(biāo)燈指引航道．如圖2所示是一個航標(biāo)燈自動控制電路的示意圖．電路中的光電管陰極K涂有可發(fā)生光電效應(yīng)的金屬．下表反映的是各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長，又知可見光的波長在400～770nm(1nm＝10－9m).【導(dǎo)學(xué)號：06092023】圖2各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長：金屬銫鈉鋅銀鉑極限頻率(Hz)×1014×1014×1014×1015×1015極限波長(μm)00002根據(jù)圖和所給出的數(shù)據(jù)，你認(rèn)為：(1)光電管陰極K上應(yīng)涂有金屬________；(2)控制電路中的開關(guān)S應(yīng)和________(填“a”和“b”)接觸；(3)工人在鍛壓機(jī)、沖床、鉆床等機(jī)器上勞動時，稍有不慎就會把手壓在里面，造成工傷事故．如果將上述控制電路中的電燈換成驅(qū)動這些機(jī)器工作的電機(jī)，這時電路中開關(guān)S應(yīng)和________接觸，這樣，當(dāng)工人不慎將手伸入危險區(qū)域時，由于遮住了光線，光控繼電器銜鐵立即動作，使機(jī)床停止工作，避免事故發(fā)生．【解析】(1)依題意知，可見光的波長范圍為400×10－9～770×10－9m而金屬銫的極限波長為λ＝0×10－6m＝660×10－9m，因此，光電管陰極K上應(yīng)涂金屬銫．(2)深沉的夜色中，線圈中無電流，銜鐵與b接觸，船舶依靠航標(biāo)燈指引航道，所以控制電路中的開關(guān)S應(yīng)和b接觸．(3)若將上述控制電路中的電燈換成電機(jī)，在手遮住光線之前，電機(jī)應(yīng)是正常工作的，此時銜鐵與a接觸，所以電路中的開關(guān)S應(yīng)和a接觸．【答案】(1)銫(2)b(3)a12．(12分)德布羅意認(rèn)為：任何一個運動著的物體，都有著一種波與它對應(yīng)，波長是λ＝eq\f(h,p)，式中p是運動著的物體的動量，h是普朗克常量．已知某種紫光的波長是440nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的10－4倍，求：(1)電子的動量的大?。?2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波波長的關(guān)系，并計算加速電壓的大小．電子質(zhì)量m＝×10－31kg，電子電荷量e＝×10－19C，普朗克常量h＝×10－34J·s，加速電壓的計算結(jié)果取一位有效數(shù)字．【解析】(1)由λ＝eq\f(h,p)知電子的動量p＝eq\f(h,λ)＝×10－23kg·m/s.(2)電子在電場中加速，有eU＝eq\f(1,2)mv2又eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)解得U＝eq\f(mv2,2e)＝eq\f(h2,2meλ2)≈8×102V.【答案】(1)×10－23kg·m/s(2)U＝eq\f(h2,2meλ2)8×102V13．(12分)如圖3所示，相距為d的兩平行金屬板A、B足夠大，板間電壓恒為U，有一波長為λ的細(xì)激光束照射到B板中央，使B板發(fā)生光電效應(yīng)，已知普朗克常量為h，金屬板B的逸出功為W0，電子質(zhì)量為m，電荷量為e.求：圖3(1)從B板運動到A板所需時間最短的光電子，到達(dá)A板時的動能；(2)光電子從B板運動到A板時所需的最長時間．【解析】(1)根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W0光子的頻率為ν＝eq\f(c,λ)所以光電子的最大初動能為Ek＝eq\f(hc,λ)－W0能以最短時間到達(dá)A板的