2019高中物理第十七章波粒二象性綜合測評(二)(含解析)新人教版

綜合測評(二)(時間：90分鐘分值：100分)命題報告考察知識點(diǎn)簡單中等較難光電效應(yīng)方程及應(yīng)用2、5、610、12、1316光的顛簸性3、4714光的波粒二象性1、811不確立關(guān)系915一、選擇題(此題共10小題，每題4分，共40分；第1～6小題，每題只有一個選項切合要求，第7～10小題，每題有多個選項切合要求)1．以下實驗中，能證明光擁有粒子性的是( )A．光電效應(yīng)實驗B．光的雙縫干預(yù)實驗C．光的圓孔衍射實驗D．泊松亮斑實驗【分析】光的雙縫干預(yù)實驗，光的圓孔衍射實驗，泊松亮斑實驗都證明光擁有顛簸性．光電效應(yīng)實考證明光擁有粒子性，應(yīng)選A.【答案】A2．以下對于光電效應(yīng)的說法正確的選項是( )A．只需入射光的強(qiáng)度足夠大，就能夠發(fā)生光電效應(yīng)B．只需入射光照耀的時間足夠長，就能夠發(fā)生光電效應(yīng)，與入射光的強(qiáng)度和頻次沒關(guān)C．入射光的頻次高于極限頻次時，光的頻次越大，產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大D．入射光的頻次高于極限頻次時，光的強(qiáng)度越大，產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大【分析】只有當(dāng)入射光的頻次高于極限頻次時，才發(fā)生光電效應(yīng)，與入射光的強(qiáng)弱和照耀時間沒關(guān)，依據(jù)Ek＝hν－W0，可知，入射光頻次越大，產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大，只有C項正確．【答案】C3．已知α粒子的質(zhì)量α＝6.64×10－27kg，速度v＝3×107m/s，要察看到α粒子顯然m的衍射現(xiàn)象，阻礙物的尺寸約為( )A．3.3×10－10mB．3.3×10－12mC．3.3×10－15mD．3.3×10－18m【分析】依據(jù)德布羅意假說hh－346.63×107m≈3.3－15m.λ＝＝＝×10－27×3×10×10pmv6.64要察看到顯然的衍射現(xiàn)象，阻礙物的尺寸應(yīng)與波長差不多，C正確，A、B、D錯誤．【答案】C4．影響顯微鏡分辨本事的一個要素是波的衍射，衍射現(xiàn)象越顯然，分辨本事越低，使用電子束工作的電子顯微鏡有較高的分辨本事，它利用高壓對電子束加快，最后打在感光膠片上來察看顯微圖象．已知波長比孔的尺寸越大越易發(fā)生衍射．以下說法中正確的選項是( )A．加快電壓越高，電子的波長越長，分辨本事越強(qiáng)B．加快電壓越高，電子的波長越短，衍射現(xiàn)象越顯然C．假如加快電壓同樣，則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本事強(qiáng)D．假如加快電壓同樣，則用質(zhì)子流工作的顯微鏡比用電子流工作的顯微鏡分辨本事弱【分析】設(shè)加快電壓為，電子電荷量為e，質(zhì)量為，則有k＝12＝p2p＝，又UmE2mveU2m＝hh22，可得λ＝h2λ越小，衍射現(xiàn)象越，故eU＝2mλ.對電子來說，加快電壓越高，λ2emU不顯然，應(yīng)選項A、B都不對．電子與質(zhì)子比較，因質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多，可知質(zhì)子加快后的波長要小得多，衍射現(xiàn)象不顯然，分辨本事強(qiáng)，應(yīng)選項C對，D錯．【答案】C5．(2015·沙坪壩高二檢測)頻次為ν的光照到某金屬資料時，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm，若改用頻次為2ν的光照耀同一金屬資料，則所產(chǎn)生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量)( )A．Ekm＋hνB．2EkmC．Ekm－h(huán)νD．Ekm＋2hν【分析】由光電效應(yīng)方程得頻次為ν的光照耀金屬資料時Ekm＝hν－W0，改用頻次為2ν的光照耀同一金屬資料時Ekm′＝h·2ν－W0，解得Ekm′＝Ekm＋hν，故A正確．【答案】A6．研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗裝置如圖1所示，以頻次為ν的光照耀光電管陰極K時，有光電子產(chǎn)生．因為光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將朝陽極A做減速運(yùn)動．光電流

i

由圖中電流計

G測出，反向電壓

U由電壓表

V測出．當(dāng)電流計的示數(shù)恰巧為零時，

電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓

Uc，在以下圖所表示光電效應(yīng)實驗規(guī)律的圖象中，錯誤的選項是

(

)圖1【分析】

當(dāng)反向電壓

U與入射光頻次ν一準(zhǔn)時，光電流

i

與光強(qiáng)成正比，所以

A圖正確；頻次為ν的入射光照耀陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動能為

122mevmax＝hν－

W0，而截止電壓

Uc與最大初動能的關(guān)系為

12eUc＝2mvmax，所以截止電壓

Uc與入射光頻次ν的關(guān)系是

eUc＝hν－W0，其函數(shù)圖象可是原點(diǎn)，所以B圖錯誤；當(dāng)光強(qiáng)與入射光頻次一準(zhǔn)時，單位時間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動能是必定的，所形成的光電流強(qiáng)度會隨反向電壓的增大而減少，所以C圖正確；依據(jù)光電效應(yīng)的剎時性規(guī)律，不難確立D圖是正確的．【答案】B7．(2014·北京要點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)對于物質(zhì)波，以下認(rèn)識中錯誤的選項是( )A．任何運(yùn)動的物體(質(zhì)點(diǎn))都陪伴一種波，這類波叫物質(zhì)波B．X射線的衍射實驗，證明了物質(zhì)波假定是正確的C．電子的衍射實驗，證明了物質(zhì)波假定是正確的D．宏觀物體只管能夠看作物質(zhì)波，但它們不擁有干預(yù)、衍射等現(xiàn)象【分析】據(jù)德布羅意物質(zhì)波理論知，任何一個運(yùn)動的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之相對應(yīng)，這類波就叫物質(zhì)波，可見，A選項是正確的；因為X射線自己就是一種波，而不是實物粒子，故X射線的衍射現(xiàn)象其實不可以證明物質(zhì)波理論的正確性，即B選項錯誤；電子是一種實物粒子，電子的衍射現(xiàn)象表示運(yùn)動著的實物粒子擁有顛簸性，故C選項是正確的；由電子穿過鋁箔的衍射實驗知，少許電子穿過鋁箔后所落地點(diǎn)是凌亂的，無規(guī)律的，但大批電子穿過鋁箔后落的地點(diǎn)則體現(xiàn)出衍射圖樣，即大批電子的行為表現(xiàn)出電子的顛簸性，干預(yù)、衍射是波的特有現(xiàn)象，只假如波，都會發(fā)生干預(yù)、衍射現(xiàn)象，應(yīng)選項錯誤．【答案】BD8．電子的運(yùn)動受顛簸性的支配，對于氫原子的核外電子，以下說法正確的選項是( )

DA．氫原子的核外電子能夠用確立的坐標(biāo)描繪它們在原子中的地點(diǎn)B．電子繞核運(yùn)動時，能夠運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律確立它的軌道C．電子繞核運(yùn)動的“軌道”實際上是沒存心義的D．電子軌道只可是是電子出現(xiàn)的概率比較大的地點(diǎn)【分析】微觀粒子的顛簸性是一種概率波，對于微觀粒子的運(yùn)動，牛頓運(yùn)動定律已經(jīng)不合用了，所以氫原子的核外電子不可以用確立的坐標(biāo)描繪它們在原子中的地點(diǎn)，電子的“軌道”實際上是沒存心義的，電子軌道只可是是電子出現(xiàn)的概率比較大的地點(diǎn)，綜上所述，C、D正確．【答案】CD9．光經(jīng)過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用地點(diǎn)和動量的不確立性關(guān)系的看法加以解說，正確的是(

)A．單縫寬，光是沿直線流傳，這是因為單縫寬，地點(diǎn)不確立量

x

大，動量不確立量小，能夠忽視B．當(dāng)能發(fā)生衍射現(xiàn)象時，動量不確立量p能夠忽視C．單縫越窄，中央亮紋越寬，是因為地點(diǎn)不確立量越小，動量不確立量越大D．以上解說都是不對的【分析】光在流傳過程中的地點(diǎn)和動量的不確立性關(guān)系為x≥h.發(fā)生衍射時4πx>0，所以，p不可以忽視，應(yīng)選項B錯誤；縫越寬，p越小，縫越窄，p越大，所以，選項A、C正確．【答案】AC圖210．(2014·河北正定中學(xué)期末檢測)用如圖2所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為2.5eV的光照耀到光電管上時，電流表G的讀數(shù)為0.2mA.挪動變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時，電流表讀數(shù)為0.則()A．光電管陰極的逸出功為1.8eVB．開關(guān)S斷開后，沒有電流流過電流表GC．光電子的最大初動能為0.7eVD．改用能量為1.5eV的光子照耀，電流表G也有電流，但電流較小【分析】由題知U＝0.7V，故E＝eU＝0.7eV，C項正確；由E＝hν－W，可得ckck0W0＝1.8eV，A項正確，D項錯誤；開關(guān)S斷開，仍會發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子逸出，光電管與G仍可組成閉合回路，電路中會有電流流過G，B項錯誤．【答案】AC二、填空題(此題共3小題，共20分)11．(4分)“嫦娥二號”進(jìn)入地月轉(zhuǎn)移軌道時的速度約為11km/s.已知“嫦娥二號”衛(wèi)星的質(zhì)量為2480kg，則與衛(wèi)星奔月過程對應(yīng)的物質(zhì)波波長大小為________m.hh－34【分析】與嫦娥二號衛(wèi)星奔月過程對應(yīng)的物質(zhì)波波長為6.626×10λ＝＝＝2480×11×103pmvm＝2.43×10－41m.【答案】－412.43×10圖312．(6分)太陽能直接變換的基來源理是利用光電效應(yīng)，將太陽能變換成電能．如圖3所示是測定光電流的電路簡圖，光電管加正向電壓．標(biāo)出電源和電流表的正負(fù)極；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)射出的光電子起碼是________個．【分析】(1)加正向電壓，應(yīng)當(dāng)是在光電管中電子由B向A運(yùn)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＝10×10－6131.6×10－19＝6.25×10(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)6.25×101313．(10分)深邃的夜色中，在海洋上航行的船舶依賴航標(biāo)燈引導(dǎo)航道．如圖4所示是一個航標(biāo)燈自動控制電路的表示圖．電路中的光電管陰極K涂有可發(fā)生光電效應(yīng)的金屬．下表反應(yīng)的是各樣金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻次和極限波長，又知可見光的波長在400～770nm(1nm＝10－9m)．圖4各樣金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻次和極限波長：金屬銫鈉鋅銀鉑極限頻次4.545×6.000×8.065×1.153×1.529×(Hz)10141014101410151015極限波長0.66000.50000.37200.26000.1962(μm)依據(jù)圖和所給出的數(shù)據(jù)，你以為：光電管陰極K上應(yīng)涂有金屬________；控制電路中的開關(guān)S應(yīng)和________(填“a”和“b”)接觸；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．假如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地區(qū)時，因為遮住了光芒，光控繼電器銜鐵立刻動作，使機(jī)床停止工作，防止事故發(fā)生．【分析】(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＝0.6600×10－6－9m＝660×10m，所以，光電管陰極K上應(yīng)涂金屬銫．(2)深邃的夜色中，線圈中無電流，銜鐵與b接觸，船舶依賴航標(biāo)燈引導(dǎo)航道，所以控制電路中的開關(guān)S應(yīng)和b接觸．若將上述控制電路中的電燈換成電機(jī)，在手遮住光芒以前，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)a三、計算題(此題共3小題，共40分)14．(12分)已知：功率為100W的燈泡耗費(fèi)的電能的5%轉(zhuǎn)變?yōu)樗l(fā)出的可見光的能量，光速c＝3.0×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，假定所發(fā)出的可見光的波長都是nm，計算燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)．hc【分析】波長為λ的光子能量為：E＝λ設(shè)燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)為n，燈泡電功率為P，kP則n＝E式中，k＝5%是燈泡的發(fā)光效率．kPλ得：光子數(shù)n＝hc，19代入題給數(shù)據(jù)得：n＝1.4×10(個)．15．(12分)原子核的半徑為10－15m，預(yù)計核內(nèi)質(zhì)子的動量不確立范圍．假如電子被限制在核內(nèi)，其動量不確立范圍又是多少？【分析】設(shè)質(zhì)子的地點(diǎn)不確立范圍等于原子核的直徑，即x＝2×10－15m，由不確立hhx＝2.6×10－20關(guān)系公式xp≥4π，得p≥4πkg·m/s.同理，電子被限制在核內(nèi)，動量的不確立范圍與質(zhì)子同樣，為：≥2.6×10－20kg·m/s.p【答案】均為大于或等于2.6×10－20kg·m/s16．(16分)用波長為4×10－7m的紫光照耀某金屬，發(fā)出的光電子垂直進(jìn)入3×10－4T的勻強(qiáng)磁場中，光電子所形成的圓軌道的最大部分徑為1.2cm(電子電荷量e＝1.6×10－19C，其質(zhì)量m＝9.1×10－31kg)．求：紫光光子的能量；光電子的最大初動能；該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻次．【分析】(1)光子的能量ε＝hν＝hc＝6.63×10－34×3×108J＝4.98×10－19J.－7λ4×10v2(2)光電子進(jìn)入