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xpx【解析】根据可知，相同的波长具有相同的动量.由Ek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eU0Ek，EkhW，可知U(hW)/e，即遏止电压与入射光频率有关，C正确.【答案】CDE3.在光电效应实验中，用频率为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.改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于的光照射，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hW逸mv2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1010 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：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C.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，而动量p，两式联立得，B正确；从公式可知，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)频率为的光照到某金属材料时，产生光电子的最大初动能为Ekm，若改用频率为2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的光照射金属材料时EkmhW0，改用频率为2的光照射同一金属材料时Ekmh2W0，解得EkmEkmh.【答案】Ekmh8.(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11010 m，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2.5107 m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0108 m/s，元电荷为1.61019 C，普朗克常量为6.631034 Js.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W0hc得，极限频率c5.31014 Hz；由光电效应方程EkhW0得，光电子的最大初动能EkhW04.41019 J.【答案】5.31014 Hz4.41019 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 A，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Ine，所以n6.251013(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)6.25101311.(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400770 nm(1 nm109m). 【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400109770109m而金属铯的极限波长为0.660 0106m660109m，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，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104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m9.11031 kg，电子电荷量e1.61019 C，普朗克常量h6.61034 Js，加速电压的计算结果取一位有效数字.【解析】(1)由知电子的动量p1.51023 kgm/s.(2)电子在电场中加速，有eUmv2又mv2解得U8102 V.【答案】(1)1.51023 kgm/s(2)U8102 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EkhW0光子的频率为所以光电子的最大初动能为EkW0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Ek1，由动能定理，得eUEk1Ek所以Ek1eUW0.(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dat2解得td.【答案】(1)eUW0(2)d