第4章综合训练--2025粤教版高中物理选择性必修第三册同步练习题（有解析）

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2025粤教版高中物理选择性必修第三册
第四章综合训练
一、选择题
1.用一种单色光照射某金属,产生光电子的最大初动能为Ek,单位时间内发射光电子数量为n,若增大该入射光的强度,则(　　)
A.Ek增加,n增加
B.Ek增加,n不变
C.Ek不变,n不变
D.Ek不变,n增加
2.(多选)(2024辽宁卷)X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子,并对光电子进行分析的科研仪器.用某一频率的X光照射某种金属表面,逸出了光电子,若增加此X光的强度,则(　　)
A.该金属的逸出功增大
B.X光的光子能量不变
C.逸出的光电子最大初动能增大
D.单位时间逸出的光电子数增多
3.1927年戴维孙和革末完成了电子衍射实验,该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一.该实验装置的简化图如图所示,下列说法不正确的是 (　　)
A.亮条纹是电子到达概率大的地方
B.该实验说明物质波理论是正确的
C.该实验再次说明光子具有波动性
D.该实验说明实物粒子具有波动性
4.用频率分别为ν和2ν的光照射某种金属材料,已知该金属的逸出功为hν,其中h为普朗克常量,则两种情况下测得的该金属材料发生光电效应的遏止电压之比为(　　)
A.1∶2 B.1∶3
C.1∶4 D.1∶5
5.如图甲所示,阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极,阴极K在受到光照时能够发射光电子.阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整,电源的正负极也可以对调.闭合开关后,阳极A吸收阴极K发出的光电子,在电路中形成光电流.现分别用蓝光、弱黄光、强黄光照射阴极K,形成的光电流与电压的关系图像如图乙所示,图中a、b、c光依次为(　　)
A.蓝光、弱黄光、强黄光
B.弱黄光、蓝光、强黄光
C.强黄光、蓝光、弱黄光
D.蓝光、强黄光、弱黄光
6.某光源发出的光由不同波长的光组成.不同波长的光的强度(表示光的强弱)如图所示.使金属恰好发生光电效应的光的波长,称为截止波长,表中为一些金属的截止波长.用该光源照射表中金属表面,则(　　)
材料 铂 钨 钠
截止波长/nm 196 274 542
A.只有钠表面有电子逸出
B.只有铂表面有电子逸出
C.钨、铂表面均有电子逸出
D.铂、钨、钠表面均有电子逸出
7.以下说法正确的是(　　)
A.微观粒子不能用“轨道”观点来描述粒子的运动,位置和动量不能同时精确测定,Δx·Δp≥
B.微观粒子本身也蕴含波动性,波动波长λ=
C.频率越高的电磁波波动性越强,单个光量子的能量越大
D.光的双缝干涉的亮条纹就是按照波动理论计算的加强区,是光子到达概率大的地方,这是光子间的相互作用的结果
二、计算题
8.(2023江苏卷)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线.硬X射线是波长很短的光子,设波长为λ.若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线,卫星探测仪镜头正对着太阳,每秒接收到N个该种光子.已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心的距离为R,普朗克常量为h,光速为c,求:
(1)每个光子的动量p和能量E;
(2)太阳辐射硬X射线的总功率P.
9.证实电子波存在的实验装置如图所示,从F上出来的热电子可认为初速度为零,所加的加速电压U=104 V,电子质量为m=9.1×10-31 kg,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上,发生衍射作用,结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹,试计算电子的德布罗意波长.
10.原子核的半径为10-15 m,估计核内质子的动量不确定范围.如果电子被限制在核内,其动量不确定范围又是多少
参考答案
第四章综合训练
1.D　根据光电效应方程Ek=hν-W0可知,初动能与光的频率有关,与光照强度无关.光电子的最大初动能与入射光的强度无关,其随入射光频率的增大而增大,大于截止频率的光照射金属时,光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比.
2.BD　金属的逸出功仅与金属自身有关,增加此X光的强度,该金属的逸出功不变,故A错误;根据光子能量公式ε=hν可知增加此X光的强度,X光的光子能量不变,故B正确;根据爱因斯坦光电效应方程知Ekm=hν-W0,可知逸出的光电子最大初动能不变,故C错误;增加此X光的强度,单位时间照射到金属表面的光子变多,则单位时间逸出的光电子数增多,故D正确.
3.C　亮条纹是电子到达概率大的地方,该实验说明物质波理论是正确的及实物粒子具有波动性,该实验不能说明光子具有波动性,故选C.
4.C　根据W0=hν,hν=W0+Ekm,eUc=Ekm,可求得遏止电压之比为Uc1∶Uc2=1∶4,故选C.
5.C　设遏止电压为Uc,由动能定理eUc=Ek=hν-W0可知,对于同一种金属,W0不变,遏止电压与入射光的频率有关.对于一定频率的光,无论光的强弱如何,遏止电压都是一样的,故a、c是同种颜色的光,在光的频率不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大,a为强黄光,c为弱黄光.b的遏止电压最大,故b光的频率最大,为蓝光,故选C.
6.A　根据光电效应方程可知Ek=hν-W0=h-W0,只要照射金属表面的光的波长小于金属的截止波长,就有光电子逸出,由题图可知,该光源发出的光的波长大约在375 nm到775 nm之间,而三种材料中,钠的截止波长是542 nm,在375 nm到775 nm之间,所以该光源能使钠发生光电效应;该光源发出的光的波长大于钨、铂的截止波长,钨、铂表面没有电子逸出,故A正确,B、C、D错误.
7.B　微观粒子的动量和位置不能同时精确确定,这也就是决定不能用“轨道”观点来描述粒子的运动,但Δx·Δp≥,A错误;微观粒子本身也蕴含波动性,波动波长为λ=,B正确;频率越高的电磁波能量越大,但波动性越弱,C错误;在光的双缝干涉中减小光的强度,让光子通过双缝后,光子只能一个接一个地达到光屏,经过足够长时间,仍然发现相同干涉条纹,表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的,D错误.
8.答案 (1)　h　(2)
解析 (1)每个光子的动量为p=
每个光子的频率为ν=
每个光子的能量为E=hν=h.
(2)卫星离太阳中心的距离为R,球面的表面积为S球=4πR2
单位面积上的功率为P0=
太阳辐射硬X射线的总功率P=S球P0
解得P=.
9.答案 1.23×10-11 m
解析 根据动能定理有eU=mv2
根据动能和动量的定义式有
Ek=mv2=
又因为λ=
联立方程可得λ=
代入数据可得λ≈1.23×10-11 m.
10.答案 Δp≥5.28×10-20 kg·m/s,Δp≥5.28×10-20 kg·m/s
解析 根据不确定性关系ΔxΔp≥可知,质子动量的不确定范围Δp≥ kg·m/s=5.28×10-20 kg·m/s
如果电子被限制在核内,电子运动的范围也是10-15 m,其动量不确定范围也是5.28×10-20 kg·m/s.
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