高中物理 阶段水平测试（二） 新人教版选修3-5

阶段水平测试（二）一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分)1黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知()A. 随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B. 随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C. 随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D. 随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动解析：由题图可知，随温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化相反。故正确答案为A、C、D。答案：ACD2近年来数码相机已经进入千家万户。用来衡量数码相机性能的一个重要的指标就是像素。1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点。现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可解释为()A像素的多少与光的本质无关B像素少，光的波动性显著C像素多，说明大量光子表现出光具有粒子性D光具有波粒二象性，像素多，光的波动性显著解析：根据光的波粒二象性，少量或个别光子容易显示出光的粒子性，大量光子产生的效果往往显示出光的波动性。像素越多，光子与物质作用的个数越多，光的波动性越明显，D正确。答案：D3人类对光的本性认识的过程中先后进行了一系列实验，如图所示的四个示意图所表示的实验能说明光具有波动性的是()解析：A为单缝衍射、B为双孔干涉、D为薄膜干涉，这三个实验均说明光具有波动性；C为光电效应，说明光具有粒子性。答案：ABD4在光电效应实验中，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入射光的频率大于截止频率才能产生光电子解析：在光电效应中，若入射光的频率小于截止频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当入射光的频率大于截止频率时，才能产生光电子，故A、B错误，D正确；由eUc0Ek，EkhW0，可知Uc，即遏止电压与入射光的频率有关，C正确。答案：CD5如下图所示，某种单色光射到光电管的阴极上时，电流表有示数，则()A入射的单色光的频率必大于阴极材料的极限频率B增大单色光的强度，电流表示数将增大C滑片P向左移，可增大电流表示数D滑片P向左移，电流表示数将减小，甚至为零解析：光电管内是真空的，靠阴极K放出的光电子导电，电流表有示数，必然发生了光电效应，则选项A、B正确；当滑片P向左移时，K极的电势比A极高，光电管上加的是反向电压，故选项C不正确，而D正确。答案：ABD6爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系如图所示，其中0为极限频率。从图中可以确定的是(填选项前的字母)()A逸出功与有关BEk与入射光强度成正比C当0时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普朗克常量有关解析：根据爱因斯坦的光电效应方程EkhW0可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关，在Ek图象中，图线的斜率表示普朗克常量，图线在轴上的截距表示极限频率，故选项B错误、D正确；逸出功是金属本身对金属内电子的一种束缚本领的体现，与入射光的频率无关，选项A错误；当0时，不会发生光电效应，选项C错误。答案：D7用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图象，则()A图象(a)表明光具有粒子性B图象(c)表明光具有波动性C用紫外光观察不到类似的图象D实验表明光是一种概率波解析：图象(a)曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性。图象(c)曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B正确；同时实验也表明光波是一种概率波，故D也正确；紫外光本质和可见光本质相同。也可以发生上述现象，故C错误。答案：ABD8用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间只能同时有一个光子，比较不同曝光时间摄得的照片，发现曝光时间不长的情况下，照片上是一些散乱的无规则分布的亮点；若曝光时间较长，照片上亮点分布区域呈现不均匀迹象；若曝光时间足够长，照片上获得清晰的双缝干涉条纹。这个实验说明了()A光只具有粒子性B光只具有波动性C光既具有粒子性，又具有波动性D光的波动性不是光子之间的相互作用引起的解析：少量光子通过双缝后照片上呈现不规则分布的亮点，显示了光的粒子性；大量光子通过双缝后照片上获得了双缝干涉条纹，说明光具有波动性；光子先后依次通过双缝，说明光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，C、D正确。答案：CD9光子不仅有能量，还有动量，光照射到某个面上就会产生压力。有人设想在火星探测器上安装面积很大的薄膜，正对着太阳光，靠太阳光在薄膜上产生压力推动探测器前进。第一次安装的是反射率极高的薄膜，第二次安装的是吸收率极高的薄膜，那么()A安装反射率极高的薄膜，探测器的加速度大B安装吸收率极高的薄膜，探测器的加速度大C两种情况下，由于探测器的质量一样，探测器的加速度大小应相同D两种情况下，探测器的加速度大小无法比较解析：若薄膜的反射率极高，那么光子与其作用后，动量改变较大，由动量定理可知，薄膜对光子的作用力较大，根据牛顿第三定律，光子对薄膜的作用力也较大，因此探测器可获得较大的加速度，A正确。答案：A102014台州高二检测在绿色植物的光合作用中，每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88107 m的光量子。每放出1 mol的氧气，同时植物储存469 kJ的能量，绿色植物能量转换效率为(普朗克常量h6.631034 Js)()A9%B34%C56% D79%解析：植物储存的能量与它储存这些能量所需要吸收的总光能的比值就是绿色植物的能量转换效率。现已知每放出1 mol氧气储存469 kJ的能量，只要再求出所需的光能就行了。设阿伏加德罗常数为NA。因每放出一个氧分子需要吸收8个光量子，故每放出1 mol的氧气需要吸收的光量子数为8NA。其总能量为E8NA86.021023 J1.392106 J。绿色植物的能量转化效率为100%34%。答案：B二、填空题(共2小题，共15分)11(7分)用频率未知的紫外线照射某光电管的阴极时，有光电子飞出。现给你一个电压可调且可指示电压数值的直流电源和一个灵敏度很高的灵敏电流计，试在右图所示的方框中设计一种电路(光电管已画出)。要求用该电路测量用所给紫外线照射光电管的阴极时产生的光电子的最大初动能，按照你设计的电路，需要记录的数据是_。你所测量的光电子的最大初动能是_(已知电荷量为e)。解析：测量电路如图所示。调节电源电压使灵敏电流计的读数恰好为零，记下此时电源电压的值U；光电子最大初动能为eU。光电管的阴极接电源正极，阴极和阳极间的电场阻碍光电子向阳极运动，当灵敏电流计的读数恰好为零时，由动能定理得eUmv。答案：电压值UUe12(8分)已知某金属的逸出功为2.25 eV，则入射光子的最低频率是_Hz时就可以使其发生光电效应，此种频率的光的颜色是_。(附表：可见光中各色光在真空中波长)可见光各色光在真空中波长光色波长(nm)代表波长(nm)红(Red)630780700橙(Orange)600630620黄(Yellow)570600580绿(Green)500570550青(Cyan)470500500蓝(Blue)420470470紫(Purple)380420420解析：由光电效应方程，EkhW0知入射光的最低频率h0W0，求得05.431014 Hz。答案：5.431014绿光三、计算题(共4小题，共45分)13(12分)用功率P 1 W的光源，照射离光源r3 m处的某金属薄片。已知光源发出的是波长5890 的单色光，(1 1010 m)试计算：(1)单位时间内打到金属片单位面积上的光子数；(2)若取该金属原子的半径r10.51010 m，则金属表面上每个原子平均需要隔多长时间才能接收到一个光子？解析：(1)离光源3 m处的金属片每秒内单位面积上接收的光能为：W J8.846103 J；每个光子的能量：h J3.3771019 J。所以单位时间内打到金属片单位面积上的光子数为：n2.621016(个)。(2)每个原子的截面积为S1r3.14(0.51010)2m27.851021 m2。把金属板看成由原子密集排列组成的，则每个原子截面上每秒内接收到的光子数：n1nS12.6210167.8510212.06104(个)。每相邻的两个光子落在原子上的时间间隔为：ts4854.4 s。答案：(1)2.621016个(2)4854.4 s14(12分)普朗克常量h6.631034 Js，铝的逸出功W06.721019 J，现用波长200 nm的光照射铝的表面(结果保留三位有效数字)。(1)求光电子的最大初动能；(2)若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动，求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值(电子所受的重力不计)。解析：(1)EkhW0；c/，Ek3.231019 J。(2)增加的电势能来自系统损失的动能，当两电子的速度相等时电势能最大，由动量守恒mv02mv损失的动能：Ekmv(2m)v21.621019 J所以， 电势能增加的最大值为1.621019 J。答案：(1)3.231019 J(2)1.621019 J15(12分)研究光电效应规律的实验装置如图所示，光电管的阴极材料为金属钾，其逸出功为W02.25 eV，现用光子能量为10.75 eV的紫外线照射光电管，调节变阻器滑片位置，使光电流刚好为零。求：(1)电压表的示数是多少？(2)若照射光的强度不变，紫外线的频率增大一倍，阴极K每秒内逸出的光电子数如何变化？到达阳极的光电子动能为多大？(3)若将电源的正负极对调，到达阳极的光电子动能为多大？解析：由光电效应方程EkhW0得光电子最大初动能Ek8.50 eV光电管两端加有反向电压，光电子由K向A做减速运动。由动能定理eUEkAEk因EkA0，则U8.50 V。(2)设光的强度为nh，光强不变，频率增大一倍，则每秒入射的光子数n减为原来的一半，阴极K每秒内逸出的光电子数也减为原来的一半，由光电效应方程得光电子的最大初动能EkhW02hW019.25 eV电子由阴极向阳极做减速运动，由动能定理eUEkAEk，得EkA10.75 eV。(3)若将电源的正负极对调，光电管上加有正向电压，光电子从阴极向阳极做加速运动，由动能定理eUEkAEk，得EkA17.00 eV。答案：(1)8.50 V(2)减为原来一半10.75 eV(3)17.00 eV16(9分)电视显像管中的电子的加速电压为10 kV，电子枪的枪口直径设为0.01 cm，试求电子射出电子枪后的横向速度的不确定量。解析：电子的横向位置不确定量x0.01 cm，由不确定关系式得vx m/s0.58 m/s电子经10 kV的电压加速后的速度约为v107 m/s，因此vv，也就是电子的运动相对来看仍相当确定，波动性不起什么作用。电子的运动仍可看做经典粒子。答案：大于等于0.58 m/s