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章末綜合測評(二) (時間：60分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分，在每題給出的5個選項中有3項符合題目要求，選對1個得2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) 1.一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.光子具有較大的能量 C.電子與光子的動量相等 D.電子和光子的動量不確定 E.電子和光子都滿足不確定性關系式ΔxΔpx≥ 【解析】　根據λ＝可知，相同的波長具有相同的動量.由Ek＝知二者能量不同. 【答案】　BCE 2.光電效應實驗中，下列表述正確的是(　　) A.光照時間越長光電流越大 B.入射光足夠強就可以有光電流 C.遏止電壓與入射光的頻率有關 D.入射光頻率大于極限頻率才能產生光電子 E.只要滿足頻率條件，光電效應幾乎是瞬時發(fā)生的 【解析】　在光電效應中，若照射光的頻率小于極限頻率，無論光照時間多長，光照強度多大，都無光電流，當照射光的頻率大于極限頻率時，立刻有光電子產生，故A、B錯誤，D、E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，C正確. 【答案】　CDE 3.在光電效應實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是(　　) A.增大入射光的強度，光電流增大 B.減小入射光的強度，光電效應現(xiàn)象消失 C.改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應 D.改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大 E.光電效應的發(fā)生與照射光的強度無關 【解析】　增大入射光強度，單位時間內照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項A正確；光電效應是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強度無關，故選項B錯誤，E正確.用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應，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，選項C錯誤；根據hν－W逸＝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D正確. 【答案】　ADE 4.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的區(qū)別 D.光是一種粒子，它和物質作用是“一份一份”進行的 E.光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率)可以用波動的規(guī)律來描述 【解析】　光的粒子性說明光是一種粒子，但到達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的不同，所以選項A、B錯誤，C、E正確.根據光電效應可知，光是一種粒子，光子與電子的作用是一對一的關系，所以選項D正確. 【答案】　CDE 5.利用金屬晶格(大小約10－10 m)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 (　　) 【導學號：67080022】 A.該實驗說明了電子具有波動性 B.實驗中電子束的德布羅意波波長為λ＝ C.加速電壓U越大，電子的衍射現(xiàn)象越明顯 D.若用相同動能的質子替代電子，衍射現(xiàn)象將更加明顯 E.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】　得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性，A正確；由德布羅意波波長公式λ＝，而動量p＝＝，兩式聯(lián)立得λ＝，B正確；從公式λ＝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，C錯誤；用相同動能的質子或中子替代電子，質子的波長變小，衍射現(xiàn)象相比電子不明顯，故D錯誤E正確. 【答案】　ABE 6.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 E.電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置 【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，牛頓運動定律已經不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標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、E正確. 【答案】　CDE 二、非選擇題(本題共7小題，共64分.按題目要求作答.) 7.(6分)頻率為ν的光照到某金屬材料時，產生光電子的最大初動能為Ekm，若改用頻率為2ν的光照射同一金屬材料，則所產生光電子的最大初動能為________.(h為普朗克常量) 【解析】　由光電效應方程得頻率為ν的光照射金屬材料時Ekm＝hν－W0，改用頻率為2ν的光照射同一金屬材料時Ekm′＝h2ν－W0，解得Ekm′＝Ekm＋hν. 【答案】　Ekm＋hν 8.(6分)經150 V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過鋁箔后射到其后的屏上，電子到達屏上的位置受________規(guī)律支配，無法用確定的________來描述它的位置. 【解析】　電子被加速后其德布羅意波波長λ＝＝110－10 m，穿過鋁箔時發(fā)生衍射，電子的運動不再遵守牛頓運動定律，不可能用“軌跡”來描述電子的運動，只能通過概率波來描述. 【答案】　波動　坐標 9.(6分)某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21 eV，用波長為2.510－7 m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為3.0108 m/s，元電荷為1.610－19 C，普朗克常量為6.6310－34 Js.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＝≈5.31014 Hz；由光電效應方程Ek＝hν－W0得，光電子的最大初動能Ek＝h－W0≈4.410－19 J. 【答案】　5.31014 Hz　4.410－19 J 10.(10分)太陽能直接轉換成電能的基本原理是利用光電效應.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)標出電源和電流表的正負極； (2)入射光應照在________極上. (3)電流表讀數(shù)是10 μA，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，右端是負極，電流表上端是正極，下端是負極. (2)光應照在B極上. (3)設電子個數(shù)為n，則 I＝ne，所以n＝＝6.251013(個). 【答案】　(1)電源左端是正極，右端是負極；電流表上端是正極，下端是負極　(2)B　(3)6.251013 11.(12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航標燈指引航道.如圖2所示是一個航標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)生光電效應的金屬.下表反映的是各種金屬發(fā)生光電效應的極限頻率和極限波長，又知可見光的波長在400～770 nm(1 nm＝10－9m). 【導學號：67080023】 圖2 各種金屬發(fā)生光電效應的極限頻率和極限波長： 根據圖和所給出的數(shù)據，你認為： (1)光電管陰極K上應涂有金屬________； (2)控制電路中的開關S應和________(填“a”和“b”)接觸； (3)工人在鍛壓機、沖床、鉆床等機器上勞動時，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動這些機器工作的電機，這時電路中開關S應和________接觸，這樣，當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 40010－9～77010－9m 而金屬銫的極限波長為λ＝0.660 010－6m＝66010－9m， 因此，光電管陰極K上應涂金屬銫. (2)深沉的夜色中，線圈中無電流，銜鐵與b接觸，船舶依靠航標燈指引航道，所以控制電路中的開關S應和b接觸. (3)若將上述控制電路中的電燈換成電機，在手遮住光線之前，電機應是正常工作的，此時銜鐵與a接觸，所以電路中的開關S應和a接觸. 【答案】　(1)銫　(2)b　(3)a 12.(12分)德布羅意認為：任何一個運動著的物體，都有著一種波與它對應，波長是λ＝，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440 nm，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)試推導加速電壓跟德布羅意波波長的關系，并計算加速電壓的大小.電子質量m＝9.110－31 kg，電子電荷量e＝1.610－19 C，普朗克常量h＝6.610－34 Js，加速電壓的計算結果取一位有效數(shù)字. 【解析】　(1)由λ＝知電子的動量 p＝＝1.510－23 kgm/s. (2)電子在電場中加速，有eU＝mv2 又mv2＝ 解得U＝＝≈8102 V. 【答案】　(1)1.510－23 kgm/s　(2)U＝ 8102 V 13.(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的細激光束照射到B板中央，使B板發(fā)生光電效應，已知普朗克常量為h，金屬板B的逸出功為W0，電子質量為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)根據愛因斯坦光電效應方程得Ek＝hν－W0 光子的頻率為ν＝ 所以光電子的最大初動能為Ek＝－W0 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，設到達A板的動能為Ek1，由動能定理，得eU＝Ek1－Ek 所以Ek1＝eU＋－W0. (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＝ 解得t＝d. 【答案】　(1)eU＋－W0　(2)d