精选-高中物理第2章波和粒子章末检测试卷沪科版选修3_5

章末过关检测(二)[学生用书P96(单独成册)](时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．能正确解释黑体辐射实验规律的是( )A ．能量的连续经典理论B ．普朗克提出的能量量子化理论C ．以上两种理论体系任何一种都能解释D ．牛顿提出的能量微粒说详细分析：选B.根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B 正确．2．关于光子和光电子，以下说法正确的是( )A ．光子就是光电子B ．光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的C ．真空中光子和光电子速度都是cD ．光子和光电子都带负电详细分析：选B.光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的，所以光电子带负电，而光子不带电，所以选项A 、D 错误，B 正确．光电子属于电子，所以其速度不等于光速，故选项C 错误．3．用波长为λ1和λ2的单色光A 和B 分别照射两种金属C 和D 的表面．单色光A 照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B 照射时，只能使金属C 产生光电效应现象，不能使金属D 产生光电效应现象．设两种金属的逸出功分别为W C 和W D ，则下列选项正确的是( )A ．λ1>λ2，W C >W DB ．λ1>λ2，WC <W DC ．λ1<λ2，W C >W DD ．λ1<λ2，W C <W D详细分析：选D.A 光光子的能量大于B 光光子，根据E ＝h ν＝h c λ，得λ1<λ2；又因为单色光B 只能使金属C 产生光电效应现象，不能使金属D 产生光电效应现象，所以W C <W D ，故正确选项是D.4．利用光电管研究光电效应实验电路如图所示，用频率为ν1的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则( )A ．用紫外线照射，电流表中不一定有电流通过B ．用红外线照射，电流表中一定无电流通过C ．用频率为ν1的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，电流表中一定无电流通过D ．用频率为ν1的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变详细分析：选D.因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，A 错误；因不知阴极K 的截止频率，所以用红外线照射时不一定发生光电效应，B 错误；用频率为ν1的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端时，U MK ＝0，光电效应还在发生，电流表中一定有电流通过，C 错误；滑动变阻器的触头向B 端滑动时，U MK 增大，阳极M 吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极M 时，电流达到最大，即饱和电流，若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大U MK ，光电流也不会增大，D 正确．5．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近．已知中子质量m ＝1.67×10－27 kg ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s ，可以估算德布罗意波长λ＝1.82×10－10 m 的热中子动能的数量级为( ) A ．10－17 J B ．10－19 J C ．10－21 J D ．10－24J 详细分析：选C.根据德布罗意波长公式λ＝h p可算出中子动量大小，再由p 2＝2mE k 即可算出热中子的动能．由λ＝h p ，p 2＝2mE k ，得E k ＝h 22m λ2，代入数据，有E k ≈3.97×10－21 J ，数量级为10－21 J ，故选C 项．二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)6．波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有()A．光电效应现象揭示了光的粒子性B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等详细分析：选AB.光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A正确，选项C错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B正确；由德布罗意波长公式λ＝h和p2＝2mE k知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波p长不相等，选项D错误．7．在光电效应实验中，用频率为ν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ν的光照射，一定不发生光电效应D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大详细分析：选AD.增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A项正确．光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与照射强度无关，故选项B 错误．用频率为ν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hν－W逸＝12可知，增加2m v照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．8．电子的运动受波动性支配，对氢原子的核外电子，下列说法正确的是()A．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的B．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置C．电子绕核运动时电子边运动边振动D．电子在核外的位置是不确定的详细分析：选ABD.根据微观粒子的运动特点判断．9．如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子．阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流．如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转．下列说法正确的是( )A ．a 光的波长一定小于b 光的波长B ．只增加a 光的强度可能使通过电流表的电流增大C ．只增加a 光的强度可使逸出的电子最大初动能变大D ．阴极材料的逸出功与入射光的频率有关详细分析：选AB.用单色光b 照射光电管阴极K 时，电流表的指针不发生偏转，说明用b 光不能发生光电效应，即a 光的波长一定小于b 光的波长，选项A 正确；只增加a 光的强度可使阴极K 单位时间内逸出的光电子数量增加，故通过电流表的电流增大，选项B 正确；只增加a 光的强度不能使逸出的电子的最大初动能变大，选项C 错误；阴极材料的逸出功只与阴极材料有关，与入射光的频率无关，选项D 错误．三、非选择题(本题共3小题，共46分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)10．(12分)电子具有多大速度时，德布罗意波的波长同光子能量为4×104 eV 的X 射线的波长相等？此电子需经多大的电压加速？详细分析：由德布罗意波公式λ＝h p ＝h m e v e光子能量式E ＝h ν＝h c λ联立可得：v e ＝E m e c ＝4×104×1.6×10－199.1×10－31×3×108m/s ≈2.34×107 m/s.由动能定理得：eU ＝12m e v 2e U ＝m e v 2e 2e ＝9.1×10－31×（2.34×107）22×1.6×10－19V ≈1.56×103 V .答案：2.34×107 m/s 1.56×103 V11．(14分)分别用λ和34λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2.以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？详细分析：设此金属的逸出功为W 0，根据光电效应方程得如下两式：当用波长为λ的光照射时：E k1＝hc λ－W 0 ①当用波长为34λ的光照射时： E k2＝4hc 3λ－W 0 ② 又E k1E k2＝12 ③ 解①②③组成的方程组得：W 0＝2hc 3λ. 答案：2hc 3λ 12．(20分)如图所示，伦琴射线管两极加上一高压电源，即可在阳极A 上产生X 射线．(h ＝6.63×10－34 J ·s ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C)(1)若高压电源的电压为20 kV ，求X 射线的最短波长；(2)若此时电流表读数为5 mA ，1 s 内产生5×1013个平均波长为1.0×10－10 m 的光子，求伦琴射线管的工作效率．详细分析：(1)伦琴射线管阴极上产生的热电子在20 kV 高压加速下获得的动能全部变成X 光子的能量，X 光子的波长最短．由W ＝Ue ＝h ν＝hc λ得λ＝hc Ue ＝6.63×10－34×3×1082×104×1.6×10－19 m ≈6.2×10－11 m.(2)高压电源的电功率P1＝UI＝100 W，每秒产生X光子的能量P2＝nhcλ≈0.1 W效率为η＝P2P1×100%＝0.1%.答案：(1)6.2×10－11 m(2)0.1%。

最新沪科版高中物理选修3-5单元测试题及答案全套章末综合测评(一)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分.1～5是单选题；6～8是多选题，选对1个得3分，全选对得6分，错选或不选得0分．)1．下列说法正确的是( )A．物体做匀速直线运动时，物体受到的合外力的冲量为零B．当物体受到的合外力为零时，物体的动量一定为零C．作用在物体上的合外力越小，物体的动量变化量越小D．发生相互作用的物体，如果不受合外力作用，每个物体的动量保持不变【解析】由动量定理知，合外力的冲量等于物体动量的变化，故选项A正确．动量的变化与物体的受力有关，合外力等于零时，动量不变，动量的变化除了与力有关外，还与时间有关．故选A.【答案】A2．水平抛出在空中飞行的物体，不考虑空气阻力，则下列说法错误的是( )A．在相等的时间间隔内动量的变化相同B．在任何时间内，动量变化的方向都是竖直向下C．在任何时间内，动量对时间的变化率恒定D．在刚抛出物体的瞬间，动量对时间的变化率为零【解析】做平抛运动的物体仅受重力作用，由动量定理得Δp＝mg·Δt，因为在相等的时间内动量的变化量Δp相同，即大小相等，方向都是竖直向下的，从而动量的变化率恒定，故选项D错误，故选D.【答案】D3．一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动，若其沿运动方向的相反方向射出一物体P，不计空气阻力，则( )A．火箭一定离开原来轨道运动B．P一定离开原来轨道运动C．火箭运动半径可能不变D．P的运动半径一定减小【解析】火箭射出物体P后，由反冲原理知火箭速度变大，所需向心力变大，从而做离心运动离开原来轨道，半径增大，选项A 正确，选项C 错误；P 的速率可能减小，可能不变，可能增大，运动也存在多种可能性，所以选项B 、D 错误．【答案】A4．如图1，质量为M 的小船在静止水面上以速率v 0向右匀速行驶，一质量为m 的救生员站在船尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v 水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为( )图1A ．v 0＋mM v B ．v 0－mM v C ．v 0＋mM (v 0＋v )D ．v 0＋mM (v 0－v )【解析】以向右为正方向，据动量守恒定律有(M ＋m )v 0＝－m v ＋M v ′，解得v ′＝v 0＋mM (v 0＋v )，故选C.【答案】C5．如图2所示，小球A 和小球B 的质量相同，球B 置于光图2滑水平面上，当球A 从高为h 处由静止摆下，到达最低点恰好与B 相撞，并黏合在一起继续摆动时，它们能上升的最大高度是 ( )A ．h B.12h C.14hD.18h【解析】球A 从高为h 处静止摆下到最低点的过程中机械能守恒，有mgh ＝12m v 2，所以v ＝2gh .球A 与球B 碰撞过程动量守恒，有m v ＝2m v ′，得v ′＝2gh2.设碰撞后球A 、B 整体上摆高度为h ′，则2mgh ′＝12(2m )v ′2，解得h ′＝h4，C 正确．【答案】C6．如图3所示，质量为M 的小车静止在光滑的水平面上，小车上AB 部分是半径为R 的四分之一光滑圆弧，BC 部分是粗糙的水平面．今把质量为m 的小物体从A 点由静止释放，小物体与BC 部分间的动摩擦因数为μ，最终小物体与小车相对静止于B 、C 之间的D 点，则B 、D 间的距离x 随各量变化的情况是( )图3A ．其他量不变，R 越大x 越大B ．其他量不变，μ越大x 越小C ．其他量不变，m 越大x 越大D ．其他量不变，M 越大x 越大【解析】小车和小物体组成的系统水平方向的动量守恒且为零，所以当小车和小物体相对静止时，系统水平方向的总动量仍为零，则小车和小物体相对于水平面也静止，由能量守恒得μmgx ＝mgR ，x ＝R /μ，选项A 、B 正确．【答案】AB7．如图4甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰，小球的质量分别为m 1和m 2.图乙为它们碰撞前后的x -t (位移—时间)图象．已知m 1＝0.1 kg.由此可以判断( )图4A ．碰前m 2静止，m 1向右运动B ．碰后m 2和m 1都向右运动C ．m 2＝0.3 kgD ．碰撞过程中系统损失了0.4 J 的机械能【解析】分析题图乙可知，碰前：m 2处在位移为8 m 的位臵静止，m 1位移均匀增大，速度v 1＝82 m/s ＝4 m/s ，方向向右；碰后：v 1′＝0－86－2 m/s ＝－2 m/s ，v 2′＝16－86－2 m/s ＝2m/s ，碰撞过程中动量守恒：m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′得：m 2＝0.3 kg ，碰撞损失的机械能：ΔE k＝12m1v21－⎝ ⎛⎭⎪⎫12m1v1′2＋12m2v2′2＝0，故正确答案应选A、C.【答案】AC8．如图5所示，甲、乙两车的质量均为M，静置在光滑的水平面上，两车相距为L.乙车上站立着一个质量为m的人，他通过一条轻绳拉甲车，甲、乙两车最后相接触，以下说法正确的是 ( )图5A．甲、乙两车运动中速度之比为M＋m MB．甲、乙两车运动中速度之比为M M＋mC．甲车移动的距离为M＋m 2M＋mLD．乙车移动的距离为M2M＋mL【解析】本题类似人船模型．甲、乙、人看成一系统，则水平方向动量守恒，甲、乙两车运动中速度之比等于质量的反比，即为M＋mM，A正确，B错误；Mx甲＝(M＋m)x乙，x甲＋x乙＝L，解得C、D正确．【答案】ACD二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答．)9．(10分)某同学用如图6甲所示的装置，通过半径相同的A，B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G处由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次．图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G，R，O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．甲乙 图6(1)碰撞后B 球的水平射程应取为________cm.(2)在以下选项中，本次实验必须进行测量的是_______________________ _____________________________________________________(填选项号)． A ．水平槽上未放B 球时，测量A 球落点位置到O 点的距离 B ．A 球与B 球碰撞后，测量A 球落点位置到O 点的距离 C ．测量A 球或B 球的直径D ．测量A 球和B 球的质量(或两球质量之比)E ．测量G 点相对于水平槽面的高度【解析】(1)如题图乙所示，用一个圆尽可能多地把小球落点圈在里面，由此可见圆心O 的位臵为67.0 cm ，这也是小球落点的平均位臵(66.5～67.5都算对)．(2)本实验中要测量的数据有：两个小球的质量m 1、m 2，三个落点的距离s 1、s 2、s 3，所以应选A 、B 、D ，注意此题实验装臵与我们前面讲的实验装臵的不同，该实验中被碰小球抛出点即为O 点，所以选项C 、E 不选．【答案】(1)66.5～67.5(2)ABD10．(10分)如图7所示，光滑平台上有两个刚性小球A 和B ，质量分别为2m 和3m ，小球A 以速度v 0向右运动并与静止的小球B 发生碰撞(碰撞过程不损失机械能)，小球B 飞出平台后经时间t 刚好掉入装有沙子向左运动的小车中，小车与沙子的总质量为m ，速度为2v 0，小车行驶的路面近似看做是光滑的，求：图7(1)碰撞后小球A 和小球B 的速度； (2)小球B 掉入小车后的速度．【解析】(1)设A 球与B 球碰撞后速度分别为v 1、v 2，并取方向向右为正，光滑平台，两小球为弹性小球，碰撞过程遵循动量和机械能守恒，所以有m A v 0＝m A v 1＋m B v 2 ① 有12m A v 20＝12m A v 21＋12m B v 22②由①②解得v 1＝(m A －m B )v 0m A ＋m B ＝－15v 0v 2＝2m A v 0m A ＋m B ＝45v 0碰后A 球向左，B 球向右．(2)B 球掉入沙车的过程中系统水平方向动量守恒，有 m B v 2＋m 车v 3＝(m B ＋m 车)v 3′且v 3＝－2v 0 得v ′3＝110v 0.【答案】(1)v 1＝－15v 0，碰后A 球向左； v 2＝45v 0，B 球向右(2)v ′3＝110v 0，方向向右11．(10分)如图8所示，小球A 质量为m ，系在细线的一端，线的另一端固定在O图8点，O 点到水平面的距离为h .物块B 质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O 点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ.现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为h16.小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g ，求碰撞过程物块获得的冲量及物块在地面上滑行的距离．【解析】设小球的质量为m ，运动到最低点与物体块相撞前的速度大小为v 1，取小球运动到最低点时的重力势能为零，根据机械能守恒定律有mgh ＝12m v 21 解得：v 1＝2gh设碰撞后小球反弹的速度大小为v 1′，同理有 mg h 16＝12m v 1′2 解得：v 1′＝gh 8设碰撞后物块的速度大小为v 2，取水平向右为正方向由动量守恒定律有m v 1＝－m v 1′＋5m v 2 解得：v 2＝gh 8由动量定理可得，碰撞过程滑块获得的冲量为： I ＝5m v 2＝54m 2gh物块在水平面上滑行所受摩擦力的大小为 F ＝5μmg设物块在水平面上滑动的距离为s ，由动能定理有 －Fs ＝0－12×5m v 22解得：s ＝h16. 【答案】54m 2gh h1612．(12分)如图9所示，水平地面上静止放置一辆小车A ，质量m A ＝4 kg ，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计．可视为质点的物块B 置于A 的最右端，B 的质量m B ＝2 kg.现对A 施加一个水平向右的恒力F ＝10 N ，A 运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B 发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A 、B 粘合在一起，共同在F 的作用下继续运动，碰撞后经时间t ＝0.6 s ，二者的速度达到v t ＝2 m/s.求：图9(1)A 开始运动时加速度a 的大小； (2)A 、B 碰撞后瞬间的共同速度v 的大小； (3)A 的上表面长度l .【解析】本题应从分析小车与物块的运动过程入手，结合牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理等规律求解．(1)以A 为研究对象，由牛顿第二定律有 F ＝m A a ①代入数据解得 a ＝2.5 m/s 2.② (2)对A 、B 碰撞后共同运动t ＝0.6 s 的过程，由动量定理得Ft＝(m A＋m B)v t－(m A＋m B)v ③代入数据解得v＝1 m/s. ④(3)设A、B发生碰撞前，A的速度为v A，对A、B发生碰撞的过程，由动量守恒定律有m A v A＝(m A＋m B)v ⑤A从开始运动到与B发生碰撞前，由动能定理有Fl＝12m Av2A⑥由④⑤⑥式，代入数据解得l＝0.45 m.【答案】(1)2.5 m/s2(2)1 m/s(3)0.45 m13．(10分)如图10所示，一长木板位于光滑水平面上，长木板的左端固定一挡板，木板和挡板的总质量为M＝3.0 kg，木板的长度为L＝1.5 m．在木板右端有一小物块，其质量m＝1.0 kg，小物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.10，它们都处于静止状态．现令小物块以初速度v0沿木板向左滑动，重力加速度g取10 m/s2.(1)若小物块刚好能运动到左端挡板处，求v0的大小；(2)若初速度v0＝3 m/s，小物块与挡板相撞后，恰好能回到右端而不脱离木板，求碰撞过程中损失的机械能．图10【解析】(1)设木板和物块最后共同的速度为v，由动量守恒定律m v0＝(m＋M)v ①对木板和物块系统，由功能关系μmgL＝12m v2－12(M＋m)v2 ②由①②两式解得：v0＝2μgL(M＋m)M＝2×0.1×10×1.5×(3＋1)3m/s＝2 m/s.(2)同样由动量守恒定律可知，木板和物块最后也要达到共同速度v 设碰撞过程中损失的机械能为ΔE对木板和物块系统的整个运动过程，由功能关系有μmg2L＋ΔE＝12m v2－12(m＋M)v2 ③由①③两式解得：ΔE＝mM2(M＋m)v20－2μmgL＝1×32(3＋1)×32 J－2×0.1×10×1.5 J＝0.375 J.【答案】(1)2 m/s(2)0.375 J章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共有8小题，每小题6分，共48分.1～5是单选题；6～8是多选题，选对1个得3分，全选对得6分，错选或不选得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．光子具有较小的能量C．电子与光子的动量相等D．电子和光子的动量不确定【解析】根据λ＝hp可知，相同的波长具有相同的动量．由E k＝p22m知二者能量不同．只有C正确．【答案】C2．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无关D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子【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 正确．由－eU ＝0－E k ，E k ＝hν－W ，可知U ＝(hν－W )/e ，即遏止电压与入射光频率ν有关，C 错误．【答案】D3．在光电效应实验中，用频率为ν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 ．减小入射光的强度，光电效应现象消失B ．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应C ．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大D ．光电效应的发生与照射光的强度有关【解析】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A 、D 错误．用频率为ν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B 错误；根据hν－W 逸＝12m v 2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项C 正确．【答案】C4．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014 Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量【解析】根据爱因斯坦光电效应方程12m v 2m ＝hν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 及p ＝hλ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．【答案】A5．分别用波长为λ和34λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为 ( )A.hc 2λB.2hc 3λC.3hc 4λD.4hc 5λ【解析】根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0和ν＝cλ得E k＝hcλ－W0，E k′＝hc34λ－W0，且E k∶E k′＝1∶2，解得W0＝2hc 3λ.【答案】B6．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【解析】光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位臵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】CD7．利用金属晶格(大小约10－10m)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( )A．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝h2meUB．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显C．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显D．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】由德布罗意波波长公式λ＝hp，而动量p＝2mE k＝2meU，两式联立得λ＝h2meU ，A正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，B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C错误，D正确．【答案】AD8．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【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臵，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臵，综上所述，C 、D 正确．【答案】CD二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答．)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 e V ，用波长为2.5×10－7 m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108 m/s ，元电荷为1.6×10－19 C ，普朗克常量为6.63×10－34 J·s.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W 0＝hνc 得，极限频率νc ＝W 0h ≈5.3×1014 Hz ；由光电效应方程E k ＝hν－W 0得，光电子的最大初动能E k ＝h c λ－W 0≈4.4×10－19 J.【答案】5.3×1014 Hz4.4×10－19 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 μA ，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I ＝ne ，所以n ＝10×10－61.6×10－19＝6.25×1013(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)6.25×101311．(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400～770 nm(1 nm＝10－9m).图2各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：(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400×10－9～770×10－9m而金属铯的极限波长为λ＝0.660 0×10－6m＝660×10－9m，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λ＝h p ，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10－4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m ＝9.1×10－31 kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34 J·s ，加速电压的计算结果取一位有效数字．【解析】(1)由λ＝h p 知电子的动量p ＝h λ＝1.5×10－23 kg·m/s.(2)电子在电场中加速，有eU ＝12m v 2又12m v 2＝p 22m解得U ＝m v 22e ＝h 22meλ2≈8×102V .【答案】(1)1.5×10－23 kg·m/s(2)U ＝h 22meλ28×102V13．(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λ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W 0，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E k ＝hν－W 0光子的频率为ν＝c λ所以光电子的最大初动能为E k ＝hc λ－W 0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E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k所以E k1＝eU ＋hc λ－W 0.(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d ＝12at 2＝Uet 22dm解得t ＝d 2mUe .【答案】(1)eU ＋hc λ－W 0(2)d2mUe章末综合测评(三)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分.1～5是单选题；6～8是多选题，选对1个得3分，全选对得6分，错选或不选得0分．)1．在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子( )A ．一直受到重金属原子核的斥力作用B ．动能不断减小C ．电势能一直增大D ．出现大角度偏转是与电子碰撞的结果【解析】α粒子一直受到斥力的作用，斥力先做负功后做正功，α粒子的动能先减小后增大，势能先增大后减小．α粒子的质量远大于电子的质量，与电子碰撞后其运动状态基本不变，A 项正确．【答案】A2．下列叙述中符合物理学史的有( )A ．汤姆生通过研究阴极射线实验，发现了电子B ．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的C ．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的枣糕模型D．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说【解析】汤姆生通过研究阴极射线发现了电子，A对；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，B、C错；玻尔的原子模型是在核式结构模型的基础上提出的几条假设，并没有否定核式结构学说，D错．【答案】A3．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是( )A．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的B．阴极射线本质是质子C．阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电D．阴极射线的比荷比氢原子核大【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子流，故A、B、C错；电子带电量与氢原子相同，但质量是氢原子的11 836，故阴极射线的比荷比氢原子大，D对．【答案】D4．以下关于玻尔原子理论的说法正确的是( )A．电子绕原子核做圆周运动的轨道半径是连续的B．电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收【答案】D5．如图1所示为氢原子的能级示意图，若用能量为10.5 e V的光子去照射一群处于基态的氢原子，则氢原子( )图1A．能跃迁到n＝2的激发态上去B．能跃迁到n＝3的激发态上去C．能跃迁到n＝4的激发态上去D．以上三种说法均不对【解析】当光子的能量等于任意两个能级之间的能量差时，才能跃迁，题中所给的能量10.5 e V不等于任意两能级之差，所以不能使氢原子发生跃迁．【答案】D6．下列关于图2的说法正确的是( )图2A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径不是任意的B．光电效应产生的条件为：光强大于临界值C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性D．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬【解析】根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A正确．光电效应实验产生的条件为：光的频率大于极限频率，故B错误．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性，故C正确．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故D错误．【答案】AC7．氢原子的能级如图3所示．氢原子从n＝4能级直接向n＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某金属产生光电效应，下列判断正确的是( )图3A．氢原子辐射出光子后，氢原子能量变大B．该金属的逸出功W0＝12.75 e VC．用一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，该金属仍有光电子逸出D ．该金属的截止频率为3.1×1015 Hz【解析】氢原子发生跃迁，辐射出光子后，氢原子能量变小，故A 错误．根据恰能使某金属产生光电效应，由n ＝4跃迁到n ＝1，辐射的光子能量最大，ΔE ＝13.6－0.85 e V ＝12.75 e V .则逸出功W 0＝12.75 e V ，故B 正确．由W 0＝hνc ，知D 正确．一群处于n ＝3的氢原子向低能级跃迁时，辐射的能量小于从n ＝4能级直接向n ＝1能级跃迁所放出的光子能量，则不会发生光电效应，故C 错误．【答案】BD8．关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是( )A ．用波长为60 nm 的X 射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B ．用能量为10.2 e V 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C ．用能量为11.0 e V 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D ．用能量为12.5 e V 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态【解析】根据玻尔理论，只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子所吸收(即hν＝E m －E n )，使氢原子发生跃迁．当氢原子由基态向n ＝2、3、4…轨道跃迁时应吸收的光子能量分别为：ΔE 21＝E 2－E 1＝E 122－E 1＝－13.64e V －(－13.6)e V ＝10.20 e V ，ΔE 31＝E 3－E 1＝E 132－E 1＝－13.69e V －(－13.6)e V ＝12.09 e V ，ΔE 41＝E 4－E 1＝E 142－E 1＝－13.616e V －(－13.6)e V ＝12.75 e V ，ΔE ∞1＝0－E 1＝－(－13.6 e V )＝13.6 e V (电离)．波长为λ＝60 nm 的X 射线，其光子能量E ＝h ·c λ＝6.63×10－34×3×10860×10－9 J ＝3.315×10－18 J ＝20.71 e V >ΔE ∞1.所以可使氢原子电离，A 正确；比较B 、C 、D 选项中的光子能量与各能级与基态的能量差，知道只有B 项中光子可使氢原子从基态跃迁到n ＝2的激发态，B 正确．【答案】AB二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答．)9．(6分)已知氢原子基态的轨道半径为R 0，基态能量为－E 0，将该原子置于静电场中使其电离，已知静电力常量为k ，电子电荷量为q .则静电场提供的能量至少为________，静电场场强大小至少为________．【解析】氢原子电离时是核外电子脱离原子核的束缚，消耗能量最少的情况是电子与。

章末综合测评 (二 )(时间： 60 分钟满分： 100 分)一、选择题 (此题共有 8 小题，每题 6 分，共 48 分.1～5 是单项选择题； 6～8是多项选择题，选对 1 个得 3 分，全选对得 6 分，错选或不选得 0 分． ) 1．一个光子和一个电子拥有同样的波长，则( )A．光子拥有较大的动量B．光子拥有较小的能量C．电子与光子的动量相等D．电子和光子的动量不确立h p2【分析】依据λ＝p可知，同样的波长拥有同样的动量．由E k＝2m知两者能量不一样．只有 C 正确．【答案】 C2．光电效应实验中，以下表述正确的选项是()A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就能够有光电流C．制止电压与入射光的频次没关D．入射光频次大于极限频次才能产生光电子【分析】在光电效应中，若照耀光的频次小于极限频次，不论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照耀光的频次大于极限频次时，马上有光电子产生，故 A 、 B 错误， D 正确．由－ eU＝0－E k，E k＝hν－W，可知 U ＝ (hν－ W)/e，即制止电压与入射光频次ν相关， C 错误．【答案】 D3．在光电效应实验中，用频次为ν的光照耀光电管阴极，发生了光电效应，以下说法正确的选项是 ()第1页/共7页B．改用频次小于ν的光照耀，必定不发生光电效应C．改用频次大于ν的光照耀，光电子的最大初动能变大D．光电效应的发生与照耀光的强度相关【分析】光电效应能否发生取决于照耀光的频次，而与照耀强度没关，应选项 A 、D 错误．用频次为ν的光照耀光电管阴极，发生光电效应，用频次较小的光照耀时，若光的频次仍大于极限频次，则仍会发生光电效应，选项 B 错误；12依据 hν－ W 逸＝2mv 可知，增添照耀光频次，光电子的最大初动能也增大，应选项C正确．【答案】 C4．已知钙和钾的截止频次分别为 7.73 ×1014 Hz 和 5.44 ×1014 Hz，在某种单色光的照耀下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的拥有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子拥有较大的 ( )【导学号： 06092069】A．波长B．频次C．能量D．动量12【分析】依据爱因斯坦光电效应方程2mv m＝hν－ W.由题知 W 钙 >W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．依据p＝ 2mE k及＝h和 c＝λν知，钙逸出pλ的光电子的特色是：动量较小、波长较长、频次较小．选项 A 正确，选项 B、C、D错误．【答案】 A35．分别用波长为λ和4λ的单色光照耀同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为 1∶2，以 h 表示普朗克常量， c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为()【导学号： 06092070】第2页/共7页hc2hc A.2λ B. 3λ3hc4hcC. 4λD. 5λ【分析】依据爱因斯坦光电效应方程c cE k＝hν－W0和ν＝得 E k＝h － W0，E k′λλ＝ h c2hc － W0，且 E k∶E k′＝ 1∶ 2，解得 W0＝.33λ4λ【答案】 B6．以下表达的状况中正确的选项是( )A．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体同样B．光是波，与橡皮绳上的波近似C．光是波，但与宏观观点的波有实质的差别D．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的【分析】光的粒子性说明光是一种粒子，但抵达空间某地点的概率恪守颠簸规律，与宏观观点的粒子和波有着实质的不一样，所以选项 A 、B 错误，C 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】 CD7．利用金属晶格 (大小约 10－10 m)作为阻碍物察看电子的衍射图样，方法是让电子经过电场加快后，让电子束照耀到金属晶格上，进而获得电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为 e，初速度为 0，加快电压为U，普朗克常量为 h，则以下说法中正确的选项是()【导学号： 06092022】hA．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝2meUB．加快电压 U 越大，电子的衍射现象越显然C．若用同样动能的质子代替电子，衍射现象将更为显然D．若用同样动能的中子取代电子，衍射现象将不如电子显然h【分析】由德布罗意波波长公式λ＝p，而动量 p＝2mE k＝2meU，两式联立得λ＝h h， A 正确；从公式λ＝可知，加快电压越大，电子的波长2meU2meU越小，衍射现象就越不显然， B 错误；用同样动能的质子或中子代替电子，质子的波长变小，衍射现象对比电子不显然，故 C 错误， D 正确．【答案】 AD8．电子的运动受颠簸性的支配，关于氢原子的核外电子，以下说法正确的是 ()A．氢原子的核外电子能够用确立的坐标描绘它们在原子中的地点B．电子绕核运动时，能够运用牛顿运动定律确立它的轨道C．电子绕核运动时，不遵照牛顿运动定律D．电子绕核运动的“轨道”实际上是没存心义的【分析】微观粒子的颠簸性是一种概率波，关于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不合用了，所以氢原子的核外电子不可以用确立的坐标描绘它们在原子中的地点，电子的“轨道”实际上是没存心义的，电子轨道只可是是电子出现的概率比较大的地点，综上所述， C、D 正确．【答案】 CD二、非选择题 (此题共 5 小题，共 52 分．按题目要求作答． )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 2.5 ×10－7 m 的紫外线照耀阴极，已知真空中光速为 3.0 ×108 m/s，元电荷为1.6 ×10－19 C，普朗克常量为6.63 ×10－34 J ·s.钾的极限频次为 ________，该光电管发射的光电子的最大初动能是________．W14【分析】由 W0＝ hνc得，极限频次νc＝h≈ 5.3 × 10Hz；由光电效应方程 E kc－19＝ hν－ W0得，光电子的最大初动能 E k＝h － W0≈ 4.4×10 J.λ【答案】 5.3 ×1014 Hz4.4 ×10－19 J10．(10 分 )太阳能直接变换成电能的基来源理是利用光电效应．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 μA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子起码是________个．【分析】 (1)加正向电压，应当是在电子管中电子由 B 向 A 运动，即电流是由左向右．所以电源左端是正极，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10×10－6I＝ ne，所以 n＝1.6×10－19＝ 6.25 ×1013(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13极 (2)B(3)6.25 10×11．(12 分 )深邃的夜色中，在海洋上航行的船舶依赖航标灯引导航道．如图2 所示是一个航标灯自动控制电路的表示图．电路中的光电管阴极K 涂有可发生光电效应的金属．下表反应的是各样金属发生光电效应的极限频次和极限波长，又知可见光的波长在400～ 770 nm(1 nm＝10－9m).【导学号： 06092023】图 2各样金属发生光电效应的极限频次和极限波长：金属铯钠锌银铂极限频次4.545 ×1014 6.000 ×10148.065 ×10141.153 ×10151.529 ×1015(Hz)极限波长0.660 00.500 00.372 00.260 00.196 2( μ m)依据图和所给出的数据，你以为：(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．假如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地区时，因为遮住了光芒，光控继电器衔铁马上动作，使机床停止工作，防止事故发生．【分析】 (1)依题意知，可见光的波长范围为400×10－9～770 ×10－9m－6－9而金属铯的极限波长为 λ＝0.660 0 10× m ＝ 660×10 m ，所以，光电管阴极 K 上应涂金属铯．(2)深邃的夜色中，线圈中无电流，衔铁与b 接触，船舶依赖航标灯引导航道，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，在手遮住光芒以前，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 )德布罗意以为：任何一个运动着的物体， 都有着一种波与它对应，h波长是 λ＝p ，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 ，若将电子加快，使它的德布罗意波长是这类紫光波长的10－4 倍，求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加快电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加快电压的大小．电子质量 m ＝ 9.1 ×10－31kg ，电子电荷量 e ＝ 1.6 ×10－19C ，普朗克常量 h ＝6.6 ×10－34J ·s ，加快电压的计算结果取一位有效数字．h【分析】 (1)由 λ＝p 知电子的动量p ＝h＝1.5 ×10－23kg ·m/s.λ12(2)电子在电场中加快，有 eU ＝ 2mv1p 2又2mv 2 ＝2m解得mv 2h 22U ＝2≈8×102e ＝2me λV.【答案】 (1)1.5－ 23h 210× ·＝2kg m/s(2)U2me λ8×102 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 λ的细激光束照耀到 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 W 0 ，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，抵达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．【分析】 (1)依据爱因斯坦光电效应方程得E k ＝ h ν－W 0c光子的频次为 ν＝λhc所以光电子的最大初动能为E k ＝ λ－W 0能以最短时间抵达 A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面走开B 板的电子，设抵达 A 板的动能为 E k1，由动能定理，得eU ＝E k1 －E khc所以 E k1＝eU ＋ λ－W 0.(2)能以最长时间抵达 A 板的光电子，是走开 B 板时的初速度为零或运动方向平行于 B 板的光电子．2 Uet 2 则 d ＝ 2at ＝ 2dm 12m解得 t ＝ dUe.【答案】 (1)eU ＋hc－ W 0(2)d 2mλUe。

第二章波与粒子本章测评(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(共10个小题，每题4分，共40分)1爱因斯坦由光电效应实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究方法来说，这属于( )A．等效替代B．控制变量C．科学假说D．数学归纳2以下说法正确是( )A．光波是一种概率波B．光波是一种电磁波C．单色光从光密介质进入光疏介质时，光子能量改变D．单色光从光密介质进入光疏介质时，光波长不变3在如下图光电管实验中，发现用一定频率A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率B单色光照射时不发生光电效应，那么( )A．A光频率大于B光频率B．B光频率大于A光频率C．用A光照射光电管时流过电流表G电流方向是a流向bD．用A光照射光电管时流过电流表G电流方向是b流向a4利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子衍射图样。

电子质量为m，电量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，那么下述说法中正确是( ) A．该实验说明了电子具有波动性B．实验中电子束德布罗意波波长为λ＝h2meUC．加速电压U越大，电子衍射现象越明显D．假设用一样动能质子替代电子，衍射现象将更加明显5入射光照射到某金属外表上发生光电效应，假设入射光强度减弱而频率不变，那么以下说法正确是( )A．有可能不发生光电效应B．从光照射到金属外表上到发生光电效应时间间隔将增加C．光电子最大初动能将减少D．单位时间内从金属外表逸出光电子数目将减少6A与B两种单色光均垂直照射到同一条直光纤端面上，A光穿过光纤时间比B光穿过时间长，现用A与B两种光照射同种金属，都能发生光电效应，那么以下说法正确是( )A．光纤对B光折射率大B．A光打出光电子最大初动能一定比B光大C．A光在单位时间内打出电子数一定比B光多D．B光波动性一定比A光显著7关于光波动性与粒子性，以下说法正确是( )A．大量光子行为能明显地表现出波动性，而个别光子行为往往表现出粒子性B．频率越低、波长越长光子波动性越明显，而频率越高波长越短光子粒子性越明显C．光在传播时往往表现出波动性，而光在与物质相互作用时往往显示粒子性D．据光子说，光子能量是与频率成正比，这说明了光波动性与光粒子性是统一8a、b两种色光以一样入射角从某种介质射向真空，光路如下图，那么以下描述错误是( )A．a光频率大于b光频率B．a光在真空中波长大于b光在真空中波长C．a光在介质中传播速度大于b光在介质中传播速度D．如果a光能使某种金属发生光电效应，b光也一定能使该金属发生光电效应92006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射黑体谱形状及其温度在不同方向上微小变化。

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Δx Δp x ≥h4π【解析】 根据λ＝h p 可知，相同的波长具有相同的动量.由E k ＝p 22m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－eU ＝0－E k ，E k ＝h ν－W ，可知U ＝(h ν－W )/e ，即遏止电压与入射光频率ν有关，C 正确.【答案】 CDE3.在光电效应实验中，用频率为ν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ν的光照射，一定不发生光电效应D.改用频率大于ν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ν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h ν－W 逸＝12mv 2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10－10m)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λ＝h2meUC.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λ＝h p，而动量p ＝2mE k ＝2meU ，两式联立得λ＝h 2meU ，B 正确；从公式λ＝h2meU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ν的光照到某金属材料时，产生光电子的最大初动能为E km ，若改用频率为2ν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ν的光照射金属材料时E km ＝h ν－W 0，改用频率为2ν的光照射同一金属材料时E km ′＝h ·2ν－W 0，解得E km ′＝E km ＋h ν.【答案】 E km ＋h ν8.(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λ＝hp＝1×10－10m ，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2.5×10－7m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108 m/s ，元电荷为1.6×10－19C ，普朗克常量为6.63×10－34J·s.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W 0＝h νc 得，极限频率νc ＝W 0h≈5.3×1014Hz ；由光电效应方程E k ＝h ν－W 0得，光电子的最大初动能E k ＝h cλ－W 0≈4.4×10－19J.【答案】 5.3×1014Hz 4.4×10－19J10.(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 μA，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I＝ne，所以n＝10×10－61.6×10－19＝6.25×1013(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)6.25×101311.(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400～770 nm(1 nm＝10－9m).【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 400×10－9～770×10－9m而金属铯的极限波长为λ＝0.660 0×10－6m ＝660×10－9m ， 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λ＝h p，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10－4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m ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字.【解析】 (1)由λ＝h p知电子的动量p ＝hλ＝1.5×10－23 kg·m/s.(2)电子在电场中加速，有eU ＝12mv 2又12mv 2＝p 22m解得U ＝mv 22e ＝h 22me λ2≈8×102 V.【答案】 (1)1.5×10－23kg·m/s (2)U ＝h 22me λ28×102V13.(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λ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W 0，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E k ＝h ν－W 0 光子的频率为ν＝cλ所以光电子的最大初动能为E k ＝hcλ－W 0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E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k所以E k1＝eU ＋hcλ－W 0.(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d ＝12at 2＝Uet 22dm解得t ＝d2mUe.hc λ－W0(2)d2mUe【答案】(1)eU＋。

物理沪科版选修3—5第2章波和粒子单元检测(时间：45分钟 满分：100分)一、选择题（每小题6分，共48分。

在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得6分,选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分）1．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性,从而提出光子说，从科学研究的方法来说,这属于（ ）。

A ．等效替代B ．控制变量C ．科学假说D ．数学归纳2．运动的电子束穿过某一薄晶体时能产生明显衍射现象，那么下列说法中正确的是（ )。

A ．电子束的运动速度越大,产生的衍射现象越明显B ．电子束的运动速度越小，产生的衍射现象越明显C ．产生衍射现象的明显程度与电子束的运动速度无关D ．以上说法都不正确3．下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有（ )。

4．关于不确定性关系4πx hx p ∆∆≥有如下的理解,其中正确的是( )。

A ．宏观粒子的位置能测的准，微观粒子的位置测不准B．宏观粒子的动量能测的准,微观粒子的动量测不准C．微观粒子的位置和动量都测不准D．微观粒子的位置和动量不能同时测准5．关于物质的波粒二象性，下列说法正确的是（）.A．若电子与频率为ν的光子动量相同，则可知电子的物质波波长为cvB．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波粒二象性中的波动性，是大量光子和高速运动的微观粒子的行为D．波动性和粒子性,是矛盾的、对立的，互相否定的6．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是( ）。

A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间7．a、b两种色光以相同的入射角从某种介质射向真空,光路如图所示，则以下描述错误的是（）。

A．a光的频率大于b光的频率B．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长C．a光在介质中的传播速度大于b光在介质中的传播速度D．如果a光能使某种金属发生光电效应,b光也一定能使该金属发生光电效应8．（2009·广东单科）硅光电池是利用光电效应原理制成的器件,下列表述正确的是（）。

章末综合测评(二)(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共有8小题，每小题6分，共48分.1～5是单选题；6～8是多选题，选对1个得3分，全选对得6分，错选或不选得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．光子具有较小的能量C．电子与光子的动量相等D．电子和光子的动量不确定【解析】根据λ＝hp可知，相同的波长具有相同的动量．由E k＝p22m知二者能量不同．只有C正确．【答案】C2．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无关D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子【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正确．由－eU＝0－E k，E k＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止电压与入射光频率ν有关，C错误．【答案】D3．在光电效应实验中，用频率为ν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．减小入射光的强度，光电效应现象消失B．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应C．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大D．光电效应的发生与照射光的强度有关【解析】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A、D错误．用频率为ν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B错误；根据hν－W逸＝12m v2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项C正确．【答案】C4．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )【导学号：06092069】A．波长B．频率C．能量D．动量【解析】根据爱因斯坦光电效应方程12m v2m＝hν－W.由题知W钙>W钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p＝2mE k及p＝hλ和c＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A正确，选项B、C、D错误．【答案】A5．分别用波长为λ和34λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为( )【导学号：06092070】A.hc2λ B.2hc 3λC.3hc4λ D.4hc5λ【解析】根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0和ν＝cλ得E k＝hcλ－W0，E k′＝h c34λ－W0，且E k∶E k′＝1∶2，解得W0＝2hc3λ.【答案】B6．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【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】CD7．利用金属晶格(大小约10－10 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：06092022】A．实验中电子束的德布罗意波波长为λ＝h2meUB．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显C．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显D．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】由德布罗意波波长公式λ＝hp，而动量p＝2mE k＝2meU，两式联立得λ＝h2meU，A正确；从公式λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，B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C错误，D正确．【答案】AD8．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【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 正确．【答案】CD二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答．)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 e V ，用波长为2.5×10－7 m 的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0×108 m/s ，元电荷为1.6×10－19 C ，普朗克常量为6.63×10－34 J·s.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W 0＝hνc 得，极限频率νc ＝W 0h ≈5.3×1014 Hz ；由光电效应方程E k ＝hν－W 0得，光电子的最大初动能E k ＝h c λ－W 0≈4.4×10－19 J.【答案】5.3×1014 Hz4.4×10－19 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 μA ，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I＝ne，所以n＝10×10－61.6×10－19＝6.25×1013(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)6.25×101311．(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400～770 nm(1 nm＝10－9m).【导学号：06092023】图2各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：(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400×10－9～770×10－9m而金属铯的极限波长为λ＝0.660 0×10－6m＝660×10－9m，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λ＝hp，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10－4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m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字．【解析】(1)由λ＝hp知电子的动量p＝hλ＝1.5×10－23 kg·m/s.(2)电子在电场中加速，有eU＝12m v2又12m v2＝p22m解得U＝m v22e＝h22meλ2≈8×102V.【答案】(1)1.5×10－23 kg·m/s(2)U＝h2 2meλ28×102V13．(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λ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E k ＝hν－W 0光子的频率为ν＝c λ所以光电子的最大初动能为E k ＝hc λ－W 0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E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k所以E k1＝eU ＋hc λ－W 0.(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d ＝12at 2＝Uet 22dm解得t ＝d 2mUe .【答案】(1)eU ＋hc λ－W 0(2)d2mUe。

章末综合测评(三)
(时间：60分钟满分：100分)
一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分，在每小题给出的五个选项中有三个是符合题目要求的，选对一个得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.在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子()
A.一直受到重金属原子核的斥力作用
B.动能不断减小
C.电势能先增大后减小
D.出现大角度偏转是与电子碰撞的结果
E.出现大角度偏转的原因是占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围
【解析】α粒子一直受到斥力的作用，斥力先做负功后做正功，α粒子的动能先减小后增大，势能先增大后减小.α粒子的质量远大于电子的质量，与电子碰撞后其运动状态基本不变，A、C、E项正确.
【答案】ACE
2.下列叙述中符合物理学史的有()
A.汤姆生通过研究阴极射线实验，发现了电子
B.卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的
C.卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型
D.玻尔理论能很好地解释氢原子光谱
E.玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说
【解析】汤姆生通过研究阴极射线发现了电子，A对；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，B错，C对；玻尔理论在解释氢原子光谱上获得了很大成功，能很好地解释氢原子光谱，D对；玻尔的。

2020年沪科版高中物理选修3-5第2章《波与粒子》测试题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

第Ⅰ卷一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.用同一束单色光，在同一条件下，分别照射锌片和银片，都能产生光电效应，对于这两个过程，下列所列四个物理量中一定相同的是()A．入射光子的能量B．逸出功C．光电子的动能D．光电子的最大初动能【答案】A【解析】同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程E km＝hν－W0知，最大初动能不同，但是光电子的动能可能相同．2.利用金属晶格(大小约10－10m)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，然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、电量为e、初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是()A．物质波和电磁波一样，在真空中的传播速度为光速cB．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝C．加速电压U越大，电子的德布罗意波长越大D．若用相同动能的质子代替电子，德布罗意波长越大【答案】B【解析】物质波是一种概率波，体现为该物质在空间出现的几率大小不一样，但可以用波的函数描述，有别于机械波和电磁波，物质波是物质表现的一个方向，不存在传播的速度问题，A错误；由动能定理可得，eU＝mv2－0，电子加速后的速度v＝，电子德布罗意波的波长λ＝，加速电压U越大，波长越短，B正确，C错误；由λ＝，质子的质量较大，德布罗意波长较短，D错误．3.关于物质波以下说法正确的是()A．实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性B．宏观物体不存在对应的波C．电子在任何条件下都能表现出波动性D．微观粒子在一定条件下能表现出波动性【答案】D【解析】任何一个运动着的物体，小到电子、质子大到行星、太阳，都有一种波与之对应，这种波称为物质波．所以要物体运动时才有物质波．故A，B选项均错误．电子有波动性，但在一定的条件下才能表现出来．电子的衍射，是把电子束照到晶体上才发生的．晶体的波长很小只有数千埃甚至数百埃，跟电子的物质波波长差不多，这时衍射才表现出来．故C选项错误，D选项正确．4.如图所示，是甲、乙两种金属的遏止电压U c与入射光频率ν的关系图象，如果用频率为ν0的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E甲、E乙，则关于E甲、E乙大小关系正确的是()A．E甲＞E乙B．E甲＝E乙C．E甲＜E乙D．无法判断【答案】A【解析】根据光电效应方程得：E km＝hν－W0＝hν－hν0，又E km＝eU c解得：U c＝ν－；结合U c－ν图线可知，当U c＝0，ν＝ν0；由图象可知，金属甲的极限频率小于金属乙，则金属甲的逸出功小于乙的，即W甲＜W乙．如果用ν0频率的光照射两种金属，根据光电效应方程，当相同的频率入射光时，则逸出功越大的，其光电子的最大初动能越小，因此E甲＞E乙，故A正确．5.下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是()A．光的色散和光的干涉B．光的干涉和光的衍射C．泊松亮斑和光电效应D．光的反射和光电效应【答案】C【解析】光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据，光电效应说明光具有粒子性，光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，故选项C正确．6.一束波长为7×10－5cm的光波，每秒钟有3×1015个光子通过一个与光线垂直的平面．另有一束光，它传输相同的能量，但波长为4×10－5cm.那么这束光每秒钟通过这垂直平面的光子数目为() A． 0.58×1015个B． 3×1015个C． 1.71×1015个D． 5.25×1015个【答案】C【解析】由题意得n1＝n2，代入数据得n2＝1.71×1015个，7.用波长为2.0×10－7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字)()A． 5.5×1014HzB． 7.9×1014HzC． 9.8×1014HzD． 1.2×1015Hz【答案】B【解析】由爱因斯坦的光电效应方程＝E km＋W0，而金属的逸出功W0＝hν0，由以上两式得，钨的极限频率为：ν0＝－＝7.9×1014Hz，B项正确．8.对于任何一种金属，能发生光电效应的条件是()A．入射光的强度大于某一极限强度B．入射光的波长大于某一极限波长C．入射光的照射时间大于某一极限时间D．入射光的频率不低于某一极限频率【答案】D【解析】入射光的频率低于某一极限频率时，金属不会发生光电效应，对应的波长为极限波长，当入射光的波长低于某一极限波长时，金属才能发生光电效应．9.已知某单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子ɛ的值为()．A．B．C．D．以上均不正确【答案】A【解析】由光速、波长的关系可得出光的频率ν＝，从而ɛ＝hν＝，故A选项正确．10.假如一个光子与一个静止的不受任何外力作用的电子发生碰撞，光子并没有被吸收，只是被电子反弹回来，电子被碰撞后也因此获得了一定的动量p，关于在这个碰撞的过程中，以下说法中正确的是()A．该碰撞过程中动量不守恒，能量守恒B．碰撞前、后的光子在同一种介质中传播时，碰撞前的光子的速度更大C．碰撞前、后光子的频率不变D．电子被碰撞后，它的德布罗意波长为(h为普朗克常量)【答案】B【解析】光子与电子的碰撞过程中，系统不受外力，也没有能量损失，故系统动量守恒，系统能量也守恒，A错误；光子与电子碰撞后，电子能量增加，光子能量减小，根据E＝hf，光子的频率减小，光的波长λ＝不变；故光的波速v＝λf减小，故B正确，C错误；碰撞过程光子和电子的总动量守恒，光子速度反向，故动量变化量大小为2p，故电子的动量改变量也为2p，初动量为零，末动量为2p，故德布罗意波的波长为λ＝，故D错误．11.以下宏观概念中，哪些是“量子化”的()A．物体的质量B．物体的动量C．导体中的电流D．东北虎的个数【答案】D【解析】所谓“量子化”一定是不连续的，是一份一份的，故只有D对．12.硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是()A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应【答案】A【解析】硅光电池是把光能转变为电能的一种装置，是利用光电效应原理制成的器件，A正确；依据光电效应方程E km＝hν－W0＝hν－hν0，可见只有当入射光子的频率大于极限频率时才可能发生光电效应，B，C，D错误．13.近年来，数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常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，其原因可以理解为()A．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的B．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C．大量光子表现光具有粒子性D．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性【答案】D【解析】光具有波粒二象性，不是一种粒子；大量光子表现出光的波动性，光的波动性不是大量光子之间的相互作用引起的，是光本身具有的性质．14.关于光的波粒二象性和物质波的理解，正确的是()A．单个光子只有粒子性，光子的相互作用产生波动性B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就变成粒子C．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性D．速度相等的电子和质子，电子的物质波波长短【答案】C【解析】光既是波又是粒子，A错误；个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性，B错误；电子束的衍射实验说明电子具有波动性，C正确；速度相等的电子和质子，电子的动量小；根据物质波的波长公式：λ＝可知，电子的波长长，D错误．15.如图所示为光电管工作原理图，当有波长(均指真空中的波长，下同)为λ的光照射阴极板K时，电路中有光电流，则()A．换用波长为λ1(λ1＞λ)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B．换用波长为λ2(λ2＜λ)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流C．增加电路中电源的端电压，电路中的光电流可能增大D．将电路中电源的极性反接，电路中一定没有光电流【答案】C【解析】波长为λ的光照射阴极K时，发生了光电效应．换用波长为λ1(λ1＞λ)的光照射阴极K时，由于频率变小，不一定发生光电效应，电路中不一定有光电流，A错误；换用波长为λ2(λ2＜λ)的光照射阴极K时，频率变大，一定能发生光电效应，电路中一定有光电流，B错误；增加电路中电源的路端电压，当达到饱和电流，才不再增大，C正确．将电路中电源的极性反接，光电子做减速运动，还可能到达阳极，所以还可能有光电流，D错误．16.某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是() A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射【答案】C【解析】光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于等于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、B、D均错误；又因ν＝，所以选项C正确．17.关于物质波，下列说法正确的是()A．速度相等的电子和质子，电子的波长长B．动能相等的电子和质子，电子的波长短C．动量相等的电子和中子，中子的波长短D．甲电子的速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍【答案】A【解析】由λ＝可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长，A正确；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系p＝可知，电子的动量小，波长长，B错误；动量相等的电子和中子，其波长应相等，C错误；如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的3倍，甲的动量也是乙的3倍，则甲的波长应是乙的，D错误．18.近年来军事行动中，士兵都配带“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为() A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B．一切物体均在不停地辐射红外线C．一切高温物体均在不停地辐射红外线D．“红外夜视仪”发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线【答案】B【解析】一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标从而采取有效的行动，故只有B正确．19.如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成，当用绿光照射光电管的阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是()A．示意图中，a端应是电源的负极B．放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯M磁化，将衔铁N吸住C．若增大绿光的照射强度，光电子最大初动能增大D．改用红光照射光电管阴极K时，电路中一定有光电流【答案】B【解析】电路中要产生电流，则a端接电源的正极，使逸出的光电子在光电管中加速，放大器的作用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯M磁化，将衔铁N吸住．故A错误，B正确．根据光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，由入射光的频率决定，C错误．绿光照射有光电流产生，能产生光电效应，由于红光的频率小于绿光的频率，则红光照射可能不会产生光电效应，不会有光电流产生，D错误．20.研究光电效应的电路如图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压U AK的关系图像中，正确的是()A．B．C．D．【答案】C【解析】用频率相同的光照射同一金属时，发射出的光电子的最大动能相同，所以遏止电压相同；饱和光电流与光的强度有关，光的强度越大，饱和光电流越大，故选项C正确．第II卷二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)21.2012年8月10日美国名将梅里特在伦敦奥运会110 m栏比赛中，以12秒92的成绩获得冠军．设梅里特质量约为74 kg，计算他在110 m栏跑中的德布罗意波长，并说明其波动性是否明显．【答案】1.05×10－36m波动性不明显【解析】运动员的平均速度为：＝＝m/s≈8.51 m/s：动量为：p＝mv＝74×8.51 kg·m/s＝630.0 kg·m/s根据德布罗意波长公式有：λ＝＝m≈1.05×10－36m由于该波长远小于一般物体的尺寸，故波动性不明显．22.剑桥大学学生G·泰勒做了一个实验．在一个密闭的箱子里放上小灯泡、烟熏黑的玻璃、狭缝、针、照相底板，整个装置如图所示．小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针影子周围才出现非常清晰的衍射条纹．泰勒对这张照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是5×10－13J.(1)假如起作用的光波波长约500 nm，计算从一个光子到来和下一光子到来所间隔的平均时间及光束中两邻近光子之间的平均距离．(2)如果当时实验用的箱子长为1.2 m，根据(1)的计算结果，能否找到支持光的概率波的证据？【答案】(1)8.0×10－7s240 m(2)由(1)的计算结果可知，两光子间距有240 m，而箱子长只有1.2 m．所以在箱子里一般不可能有两个光子同时在运动．这样就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性．因此，衍射条纹的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，在衍射条纹的亮区是光子到达可能性较大的区域，而暗区是光子到达可能性较小的区域．这个实验支持了光波是概率波的观点．【解析】(1)对于λ＝500 nm的光子能量为：E＝hν＝h≈4.0×10－19J.因此每秒到达底片的光子数为：n＝＝1.25×106个．如果光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到达底片的时间间隔是：Δt＝＝8.0×10－7s两相邻光子间平均距离为：S＝cΔt＝3.0×108×8.0×10－7m＝240 m.(2)由(1)的计算结果可知，两光子间距有240 m，而箱子长只有1.2 m．所以在箱子里一般不可能有两个光子同时在运动．这样就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性．因此，衍射条纹的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，在衍射条纹的亮区是光子到达可能性较大的区域，而暗区是光子到达可能性较小的区域．这个实验支持了光波是概率波的观点．23.40瓦的白炽灯，有5%的能量转化为可见光．设所发射的可见光的平均波长为580 nm，那么该白炽灯每秒钟辐射的光子数为多少？【答案】5.83×1018个【解析】波长为λ，光子能量为：ɛ＝hν＝h①设灯泡每秒内发出的光子数为n，灯泡电功率为P，则：n＝②式中，η＝5%是灯泡的发光效率．联立①②式得：n＝代入题给数据个：n＝5.83×101824.设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量．【答案】1.06×10－30m/s.【解析】枪口直径可以当作子弹射出枪口位置的不确定量Δx，由于Δpx＝mΔv x，由不确定关系公式得子弹射出枪口时横向速度的不确定量Δv x≥≈1.06×10－30m/s。

【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理 第2章《波和粒子》综合检测 沪科版选修3-5(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打在物体表面上的光子数之比为4∶5，则这两束光的光子能量和波长之比为( )A ．4∶5 4∶5B ．5∶4 4∶5C ．5∶4 5∶4D ．4∶5 5∶4【解析】 由E ＝n ε知，能量相同时，n 与ε成反比，所以光子能量比为5∶4，又根据ε＝h ν＝h cλ，所以波长之比为4∶5.【答案】 B2．频率为ν的单色光照射在某种金属表面产生光电效应，由金属表面逸出的光电子垂直射入匀强磁场做圆周运动时，其最大半径为r .若要使最大半径r 增大，可采取( )A ．用频率大于ν的单色光照射B ．用频率小于ν的单色光照射C ．仍用频率为ν的单色光照射，但延长照射时间D ．仍用频率为ν的单色光照射，但增大光的强度【解析】 只有增大频率，才能增加电子的初动能，即增大光电子的速度，由r ＝mvBq，速度增大时，半径增大．【答案】 A3．(2011·福建理综)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E km 与入射光频率ν的关系如图1所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是( )图1A ．逸出功与ν有关B．E km与入射光强度成正比C．当ν<ν0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】由光电效应方程E km＝hν－W、W＝hν0，与y＝kx＋b相对应可知只有D项正确．【答案】 D4．硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是( )A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应【解析】硅光电池是把光能转化为电能的一种装置．A正确．硅光电池中吸收了光子能量大于逸出功的光子才能逸出，B错误．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率有关，C错误．当照射到硅光电池上的光的频率大于极限频率时，才能产生光电效应，D错误．【答案】 A5．下列用光子说解释光电效应规律的说法中，正确的有( )A．存在极限频率是因为各种金属都有一定的逸出功B．光的频率越高，电子得到光子的能量越大，克服逸出功后飞离金属的最大初动能越大C．电子吸收光子的能量后动能立即增加，成为光电子不需要时间D．光的强度越大，单位时间内入射光子数越多，光电子数越多，光电流越大【解析】由于各种金属有一定的逸出功，因此光照射金属时电子不一定逸出，所以存在极限频率，A选项正确；光的频率越高，电子得到的光子的能量越大，克服逸出功后飞离金属的最大初动能越大，B选项正确；电子吸收光子的能量后不一定逸出，也不一定成为光电子，C选项错误，产生光电效应后，光的强度越大，产生光电效应的电子越多，逸出的光电子也就越多，D选项正确．【答案】ABD6．现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )A．一定频率的光照射到锌板上发生光电效应，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C．质量为10－3 kg、速度为10－2 m/s的小球，其德布罗意波波长约为10－28 m，我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D ．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波波长与晶体中原子间距大致相同【解析】 光电效应体现光的粒子性，A 错；肥皂泡看起来是彩色的，这是薄膜干涉现象，体现光的波动性，B 正确；由于小球的德布罗意波波长太小，很难观察到其波动性，C 错；人们利用热中子的衍射现象研究晶体结构，所以能够体现波动性，D 正确．【答案】 BD7．关于物质波，下列认识错误的是( )A ．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波B ．X 射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C ．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的D ．宏观物体尽管存在物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象【解析】 据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，选项A 是正确的．由于X 射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X 射线的衍射现象并不能证实物质波理论的正确性，即选项B 错误．电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故选项C 说法是正确的．由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后的位置是散乱的，无规律的，但大量电子穿过铝箔后的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D 错误．综合以上分析知，本题应选B 、D.【答案】 BD8．(2011·保亭质检)紫外线光子的动量为h νc，一个静止的O 3吸收了一个紫外线光子后( )A ．仍然静止B ．沿着光子原来运动的方向运动C ．沿光子运动相反方向运动D ．可能向任何方向运动【解析】 由动量守恒定律知，吸收了紫外线光子的O 3分子与光子原来运动方向相同．故正确选项为B.【答案】 B9．关于不确定关系Δx ·Δp x ≥h4π有以下几种理解，正确的是( )A ．微观粒子的动量不可确定B ．微观粒子的位置不可确定C ．微观粒子的动量和位置不可同时确定D ．不确定关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体 【解析】 本题主要考查对不确定性关系Δx ·Δp x ≥h4π的理解．不确定关系表示确定位置、动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不确定性大；反之亦然．故不能同时准确确定粒子的位置和动量．不确定关系是自然界中的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响可以忽略，故C 、D 正确．【答案】 CD10．利用金属晶格(大小约10－10m)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( )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λ＝h2meUC ．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【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λ＝h p而动量p ＝2mE k ＝2meU 两式联立得λ＝h2meU，B 正确； 由公式λ＝h2meU可知， 加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象不如电子的衍射现象明显．故C 、D 错误．【答案】 AB二、填空题(本题2小题，共12分)11．(4分)照相胶片上溴化银的分子吸收光的能量离解成原子时，胶片就“曝光”了．已知离解一个溴化银分子需要1.04 eV 的能量(1 eV ＝1.6×10－19J)．那么，萤火虫发出的光________(填“能”或“不能”)使胶片感光(萤火虫发出的光的最大波长约为7.6×10－7m)．【解析】 荧火虫发生的光子能量至少为E ＝h ν＝hcλ＝1.64 eV>1.04 eV.故能使胶片感光．【答案】 能12．(8分)用不同频率的光照射某金属均产生光电效应，测量金属的遏止电压U c 与入射光频率ν，得到U c —ν图象，如图2所示．根据图象求出该金属的极限频率νc ＝________Hz ，普朗克常量h ＝______J·s.已知电子电量e ＝1.6×10－19C ．(两空答案均要求保留两位有效数字)图2【解析】 对于电子在电场中减速运动的过程，由动能定理有eU c ＝E km 根据光电效应方程有E km ＝h ν－W 0又W 0＝H νc ，联立以上几式得U c ＝he(ν－νc ) 当U e ＝0时，ν＝ν0即在U c －ν图象中，横轴上的截距表示极限频率νc ，而斜率表示h e. 由图中数据可得νe ＝5.0×1014Hz ，h ＝ke ＝2.05×1014×1.6×10－19J·s ＝6.4×10－34J·s.【答案】 5.0×10146.4×10－34三、计算题(本题包括4个小题，共48分，解答时要写出必要的文字说明、主要的解题步骤，有数值计算的要注明单位)图313．(10分)如图3所示是测定光电效应产生的光电子比荷的实验原理简图：两块平行板相距为d ，放在真空容器中，其中N 金属板受光线照射时发射出沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流表指针偏转．若调节R ，逐渐增大极板间电压，可以发现电流逐渐减小，当电压表示数为U 时，电流恰好为零；断开开关，在MN 间加上垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零．当磁感应强度为B 时，电流恰好为零．由此可算得光电子的比荷e /m 为多少？【解析】 由于当电压表示数为U 时，电流恰好为零，所以光电子的最大初动能为E k＝12mv 20＝eU ； 又断开开关，在MN 间加上垂直于纸面的匀强磁场，逐渐增大磁感应强度，也能使电流为零．当磁感应强度为B 时，电流恰好为零，所以当磁感应强度为B 时，具有最大初动能的电子做圆周运动的直径刚好为两块平行板的间距d ，根据向心力公式即有Bev 0＝mv 20d2.由此可算得光电子的比荷e m ＝8UB 2d 2. 【答案】8U B 2d 214．(10分)(2011·赤峰模拟)一质量为m ＝1.0×103kg 的卫星在距地球表面为H ＝400 km 的高度处绕地球做匀速圆周运动，求此卫星的德布罗意波长．(已知地球表面的重力加速度为g ＝10 m/s 2，地球半径为R ＝6 400 km)【解析】 由万有引力提供向心力可得：GMm R ＋H2＝mv 2R ＋H①由黄金代换式：GM ＝gR 2②由德布罗意波长：λ＝h p，其中p ＝mv ③ 由①②③可得λ＝h m R ＋HgR 2. 代入数据 λ＝6.63×10－341.0×1036.4×106＋0.4×10662＝8.5×10－41(m)．【答案】 8.5×10－41m15．(14分)我国研究人员用发射功率为 2.0×105W 的钇铝石榴石激光器发出波长为0.532 nm 的蓝光在蚕卵上打出直径为2 nm 的小孔．激光器发射的激光是不连续的一道一道闪光，每道闪光称为一个光脉冲．若每个光脉冲持续时间为1×10－8s ，激光器每秒发射100个光脉冲，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s.求：(1)每个光脉冲含光子数多少？(2)每个脉冲时间内，蚕卵小孔上单位面积得到的光能是多少？【解析】 每个光脉冲的能量为E 1＝2.0×105100 J ＝2.0×103J ，每个光子的能量E ＝hc λ＝6.63×10－34×3×1085.32×10－16J≈3.74×10－16J ，每个光脉冲含光子数n ＝E 1E ＝ 2.0×1033.74×10－16个≈5.35×1018个．(2)每个脉冲时间内，蚕卵小孔上单位面积得到的光能：E 2＝E 114πd 2＝4×2.0×103－92J≈6.37×1020J.【答案】 (1)5.35×1018个 (2)6.37×1020J16．(14分)电子和光一样具有波动性和粒子性，它表现出波动的性质，就像X 射线穿过结晶体时会产生衍射一样，这一类物质粒子的波动叫物质波．质量为m 的电子以速度v 运动时，这种物质波的波长可表示为λ＝h mv，电子质量m ＝9.1×10－31kg ，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.6×10－34J·s.(1)计算具有100 eV 动能的电子的动量p 和波长λ；(2)若一个静止的电子经2 500 V 电压加速，求能量和这个电子动能相同的光子的波长，并求该光子的波长和这个电子的波长之比．【解析】 由E ＝12mv 2得v ＝2Em得p ＝mv ＝2mE＝2×9.1×10－31×100×1.6×10－19kg·m/s＝5.4×10－24kg·m/s由λ＝h mv得λ＝h mv ＝6.6×10－345.4×10－24 m ＝1.2×10－10m. (2)由hcλ＝2 500 eV ＝4.0×10－16J得光子波长λ＝6.6×10－34×3×1084.0×10－16m ＝5.0×10－10m 电子波长λ′＝h mc＝2.4×10－11m ，λλ′＝20.8.【答案】 (1)p ＝5.4×10－24kg·m/s λ＝1.2×10－10m(2)5.0×10－10m 20.8。