高中物理 第5章 波與粒子章末綜合測評 魯科版選修3-5
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第5章 波與粒子 (時間:60分鐘 滿分:100分) 一、選擇題(本題共6小題,每小題6分.在每小題給出的五個選項中,有三項是符合題目要求的,選對1個得3分,選對2個得4分,選對3個得6分,每選錯1個扣3分,最低得分為0分.) 1.關(guān)于熱輻射,下列說法中正確的是( ) A.一般物體的熱輻射強度只與物體的溫度有關(guān) B.黑體只吸收可見光,不輻射可見光,所以黑體一定是黑的 C.一定溫度下,黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值 D.溫度升高時,黑體輻射強度的極大值向波長減小的方向移動 E.一般物體的熱輻射強度與物體的溫度、材料、表面狀況均有關(guān) 【解析】 一般物體的熱輻射強度除與溫度有關(guān)之外,還與材料、表面狀況有關(guān),A錯誤,E正確;黑體可以輻射可見光,不一定是黑的,B錯誤;由黑體輻射的實驗規(guī)律知,C、D均正確. 【答案】 CDE 2.關(guān)于光電效應(yīng),下列幾種表述正確的是( ) A.金屬的極限頻率與入射光的頻率成正比 B.光電流的強度與入射光的強度無關(guān) C.用不可見光照射金屬不一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能要大 D.對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”,入射光的波長必須小于這個波長,才能產(chǎn)生光電效應(yīng) E.光電子的最大初動能與入射光的頻率存在線性關(guān)系 【解析】 金屬的極限頻率由該金屬決定,與入射光的頻率無關(guān),光電流的大小隨入射光強度增大而增大,選項A、B錯誤;不可見光包括能量比可見光大的紫外線、X射線、γ射線,也包括能量比可見光小的紅外線、無線電波,選項C正確;任何一種金屬都存在一個“最大波長”,入射光波長小于這個波長,才能產(chǎn)生光電效應(yīng),選項D正確;由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W可知,光電子的最大初動能與入射光的頻率存在一次函數(shù)關(guān)系,E正確. 【答案】 CDE 3.如圖1所示為一真空光電管的應(yīng)用電路,其陰極金屬材料的極限頻率為4.51014 Hz,則以下判斷正確的是( ) 圖1 A.發(fā)生光電效應(yīng)時,電路中光電流的飽和值取決于入射光的頻率 B.發(fā)生光電效應(yīng)時,電路中光電流的飽和值取決于入射光的強度 C.用λ=0.5 μm的光照射光電管時,電路中有光電流產(chǎn)生 D.增大電源的電壓,電路中的光電流可能不變 E.光照射時間越長,電路中的光電流越大 【解析】 在光電管中若發(fā)生了光電效應(yīng),單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目只與入射光的強度有關(guān),光電流的飽和值只與單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)目有關(guān).據(jù)此可判斷A、E錯誤;波長λ=0.5 μm的光子的頻率ν== Hz=61014 Hz>4.51014 Hz,可發(fā)生光電效應(yīng),所以選項B、C正確;若電路中的電流已達到飽和光電流,此時增大電源的電壓,電路中的光電流也不再增大,D正確. 【答案】 BCD 4.下列關(guān)于微觀粒子波粒二象性的認(rèn)識,正確的是( ) A.因?qū)嵨锪W泳哂胁▌有裕势滠壽E是波浪線 B.由概率波的知識可知,因微觀粒子落在哪個位置不能確定,所以粒子沒有確定的軌跡 C.由概率波的知識可知,因微觀粒子落在哪個位置不能確定,再由不確定性關(guān)系知粒子動量將完全確定 D.大量光子表現(xiàn)出波動性,此時光子仍具有粒子性 E.對于微觀粒子來講,其位置和動量都有一定的不確定性 【解析】 實物粒子的波動性指實物粒子是概率波,與經(jīng)典的波不同,選項A錯誤;微觀粒子落點位置不能確定,與經(jīng)典粒子有確定軌跡不同,選項B正確;單縫衍射中,微觀粒子通過狹縫,其位置的不確定量等于縫寬,其動量也有一定的不確定量,選項C錯誤,E正確;波動性和粒子性是微觀粒子的固有特性,無論何時二者都同時存在,選項D正確. 【答案】 BDE 5.用兩束頻率相同、強度不同的紫外線分別照射兩種相同金屬的表面,均能產(chǎn)生光電效應(yīng),那么( ) 【導(dǎo)學(xué)號:18850071】 A.兩束光的光子能量相同 B.兩種情況下單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)相同 C.兩種情況下逸出的光電子的最大初動能相同 D.強度大的紫外線照射金屬的表面時單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)多 E.兩種情況下逸出的光電子的最大初動能不同 【解析】 由ε=hν和Ek=hν-W0知兩束光的光子能量相同,照射金屬得到的光電子最大初動能相同,故A、C對,E錯;由于兩束光強度不同,逸出光電子個數(shù)不同,強度大的紫外線照射金屬表面時單位時間內(nèi)逸出的光電子個數(shù)多,B錯誤,D正確. 【答案】 ACD 6.(2016安慶一中檢測)關(guān)于光電效應(yīng)現(xiàn)象,下列說法中正確的是( ) A.在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,入射光的強度越大,光電子的最大初動能越大 B.在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,光電子的最大初動能與照射光的頻率成線性關(guān)系 C.對于任何一種金屬都存在一個“最大波長”,入射光的波長必須小于此波長,才能發(fā)生光電效應(yīng) D.對于某種金屬,只要入射光的強度足夠大,就會發(fā)生光電效應(yīng) E.在光電效應(yīng)現(xiàn)象中,入射光的強度越大,飽和光電流越大 【解析】 由Ek=hν-W可知光電子的最大初動能與入射光的頻率、材料的逸出功有關(guān),與入射光的強度無關(guān),Ek只是隨ν線性增大,A錯誤,B正確.要發(fā)生光電效應(yīng),光電子的最大初動能Ek>0,則由Ek=hν-W,hν=h=Ek+W>W有ν>或λ<,與入射光的強度無關(guān),但飽和光電流強度與入射光的強度呈正比關(guān)系,C、E正確,D錯誤. 【答案】 BCE 二、非選擇題(本題共5小題,共64分.按題目要求作答) 7.(8分)恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng),當(dāng)溫度達到108 K時,可以發(fā)生“氦燃燒”. (1)完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程:He+________→Be+γ. (2)Be是一種不穩(wěn)定的粒子,其半衰期為2.610-16s.一定質(zhì)量的Be,經(jīng)7.810-16s后所剩Be占開始時的________. 【解析】 (1)根據(jù)電荷數(shù)的守恒和質(zhì)量數(shù)守恒有: He+He→Be+γ. (2)根據(jù)半衰期的意義有m= t=7.810-16 s,T=2.610-16 s 得=. 【答案】 (1)He(或α) (2)(或12.5%) 8.(8分)已知鈉發(fā)生光電效應(yīng)的極限波長為λ0=510-7 m,現(xiàn)用波長為410-7m的光照射用鈉作陰極的光電管.則金屬鈉的逸出功W=________J.為使光電管中的光電流為零,在光電管兩端需加上電壓Uc=________V的反向電壓. 【解析】 逸出功W=hν0=h=3.97810-19 J. 光電子最大初動能 Ek=hν-W=h-W=0.9910-19 J Ek=eUc,Uc==0.62 V. 【答案】 3.97810-19 J 0.62 V 9.(12分)已知:功率為100 W燈泡消耗的電能的5%轉(zhuǎn)化為所發(fā)出的可見光的能量,光速c=3.0108 m/s,普朗克常量h=6.6310-34 Js,假定所發(fā)出的可見光的波長都是560 nm,計算燈泡每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù). 【解析】 波長為λ的光子能量為: E=, 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,則n=, 式中,k=5%是燈泡的發(fā)光效率. 得:光子數(shù)n=, 代入題給數(shù)據(jù)得: n=1.41019(個). 【答案】 1.41019個 10.(18分)如圖2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W,電子質(zhì)量為m,電荷量為e.求: 圖2 (1)從B板運動到A板所需時間最短的光電子,到達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 Ek=hν-W, 光子的頻率為ν=. 所以,光電子的最大初動能為Ek=-W. 能以最短時間到達A板的光電子,是初動能最大且垂直于板面離開B板的電子, 設(shè)到達A板的動能為Ek1,由動能定理,得 eU=Ek1-Ek, 所以Ek1=eU+-W. (2)能以最長時間到達A板的光電子,是離開B板時的初速度為零或運動方向平行于B板的光電子. 則d=at2=, 得t=d. 【答案】 (1)eU+-W (2)d 11.(18分)如圖所示,有界的勻強磁場磁感應(yīng)強度為B=0.05 T,磁場方向垂直于紙面向里,MN是磁場的左邊界,在磁場中A處放一個放射源,內(nèi)裝Ra(鐳),Ra放出某種放射線后衰變成Rn(氡).試寫出Ra衰變的方程.若A距磁場的左邊界MN的距離OA=1.0 m時,放在MN左側(cè)的粒子接收器收到垂直于邊界MN方向射出的質(zhì)量較小的粒子,此時接收器距過OA的直線1.0 m,則此時可以推斷出一靜止鐳核Ra衰變時放出的能量是多少?(保留兩位有效數(shù)字,取1 u=1.610-27 kg,電子電量e=1.610-19 C) 圖一 【解析】 Ra―→Rn+He. 鐳衰變放出α粒子和氡核,在磁場中做勻速圓周運動,α粒子垂直于MN邊界射出被接收器接收,α粒子在磁場中的軌跡為1/4圓周,得圓半徑為R=1.0 m α粒子的動量mαv=qBR=1.610-20 kgm/s α粒子的動能為E1=mαv2==2.010-14 J 衰變過程中動量守恒,有mαv=MRnv1 氡核反沖的動能為E2=MRnv= 衰變過程釋放出的能量為 E1+E2=E1≈2.0410-14 J 【答案】 Ra―→Rn+He 2.0410-14 J- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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