高中物理人教版物理选修3-5练习 第十七章检测（A） Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版物理选修3-5练习 第十七章检测（A） Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 118.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-11-06 09:57:45 | ||
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文档简介
第十七章检测(A)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包含10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,有错选或不答的得0分)
1.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.东北虎的只数
解析:所谓“量子化”一定是不连续的,而是一份一份的,故只有选项D正确。
答案:D
2.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
解析:为了解释光电效应的实验规律,由于当时没有现成的理论,爱因斯坦就提出了“光子说”来解释光电效应的规律,并取得成功,从科学研究的方法来说,这属于科学假说。C正确,A、B、D错误。
答案:C
3.2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”,排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置进行的电子干涉实验。如图所示,从辐射源射出的电子束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上产生干涉条纹,该实验说明( )
/
A.光具有波动性
B.光具有波粒二象性
C.微观粒子也具有波动性
D.微观粒子的波是一种电磁波
解析:干涉现象是波的特征,电子是微观粒子,它能产生干涉现象,表明电子等微观粒子具有波动性,但此实验不能说明电子等微观粒子的波就是电磁波。
答案:C
4.影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射,衍射现象越明显,分辨本领越低。利用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领,它是利用高压对电子束加速,最后打在感光胶片上来观察显微图像。以下说法正确的是( )
A.加速电压越高,电子的波长越长,分辨本领越强
B.加速电压越高,电子的波长越短,衍射现象越明显
C.如果加速电压相同,则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强
D.如果加速电压相同,则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱
解析:设加速电压为U,电子电荷量为e,质量为m,则有 Ek=
1
2
????2=????=
??
2
2??
,又p=
?
??
,故 ??U=
?
2
2??
??
2
,可得??=
?
2
2??????
。对电子来说,加速电压越高,λ越小,衍射现象越不明显,故A、B均错。电子与质子比较,因质子质量比电子质量大得多,可知质子加速后的波长要小得多,衍射现象不明显,分辨本领强,故C对,D错。
答案:C
5.关于电子的运动规律,以下说法正确的是( )
A.电子如果不表现波动性,则无法用轨迹来描述它们的运动,其规律遵循牛顿运动定律
B.电子如果不表现波动性,则可以用轨迹来描述它们的运动,其规律遵循波动规律
C.电子如果表现波动性,则无法用轨迹来描述它们的运动,空间分布的概率遵循波动规律
D.电子如果表现波动性,则可以用轨迹来描述它们的运动,其规律遵循牛顿运动定律
解析:电子的波动性是不能用轨道来描述其运动的,只能用空间的分布概率来描述。
答案:C
6.用波长为2.0×10-7 m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4.7×10-19 J。由此可知,钨的极限频率是(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3.0×108 m/s)( )
A.5.5×1014 Hz B.7.9×1014 Hz
C.9.8×1014 Hz D.1.2×1015 Hz
解析:由爱因斯坦光电效应方程得?
??
??
=
??
k
+
??
0
,而金属的逸出功W0=hνc,由以上两式得,钨的极限频率为νc=
??
??
?
??
k
?
≈7.9×1014 Hz,B项正确。
答案:B
7.下列各种说法正确的有( )
A.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
B.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的照射时间太短
C.在光的单缝衍射实验中,狭缝越窄,光子动量的不确定量越大
D.任何一个运动物体,无论是大到太阳、地球,还是小到电子、质子,都与一种波相对应,这就是物质波。物质波是概率波
答案:ACD
8.黑体辐射的实验规律如图所示,据此以下判断正确的是( )
/
A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大
B.在同一温度下,辐射强度最大的电磁波波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间
C.温度越高,辐射强度的极大值就越大
D.温度越高,辐射强度最大的电磁波的波长越短
解析:根据题图中黑体辐射强度与波长的关系知选项B、C、D正确。
答案:BCD
9.用两束频率相同、强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面,均能产生光电效应,那么( )
A.两束光的光子能量相同
B.两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同
C.两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同
D.两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同
解析:由ε=hν和Ek=hν-W0知两束光的光子能量相同,照射金属得到的光电子最大初动能相同,故A、C对,D错;由于两束光强度不同,单位时间逸出光电子个数不同,故B错。
答案:AC
10.在做光电效应的实验时,某金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示,由实验图像可求出( )
/
A.该金属的极限频率和极限波长
B.普朗克常量
C.该金属的逸出功
D.单位时间内逸出的光电子数
解析:金属中电子吸收光子的能量为hν,根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν-W0,任何一种金属的逸出功W0一定,说明Ek随ν的变化而变化,且是线性关系,所以直线的斜率等于普朗克常量,直线与横轴的截距OA表示Ek=0时的频率ν0,即该金属的极限频率。已知极限频率,根据波速公式可求出极限波长λ0=
??
??
0
。由题中图像知纵轴截距的绝对值为金属的逸出功。由??k-ν图像并不能知道在单位时间内逸出的光子数。
答案:ABC
二、填空题(本题包含2小题,共20分)
11.(8分)康普顿效应证实了光子不仅具有能量,也有动量。如图,给出了光子与静止电子碰撞后,电子的运动方向,则碰后光子可能沿方向 运动,并且波长 (选填“不变”“变短”或“变长”)。?
/
解析:因光子与电子在碰撞过程中动量守恒,所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致,可见碰后光子运动的方向可能沿1方向,不可能沿2或3方向;通过碰撞,光子将一部分能量转移给电子,能量减少,由E=hν知,频率变小,再根据c=λν知,波长变长。
答案:1 变长
12.(12分)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、放电器、电磁继电器等几部分组成。
/
(1)示意图中,a端应是电源 极。?
(2)光控继电器的原理是:当光照射光电管时,? 。?
(3)当用绿光照射光电管阴极K时,可以发生光电效应,则下列说法正确的是 (填前面的字母)。?
A.增大绿光照射强度,光电子最大初动能增大
B.增大绿光照射强度,电路中光电流增大
解析:(1)为使电路中有电流形成,必须给光电管加正向电压,故A端应接电源正极。
(2)当光照射光电管时,阴极K发射电子,电路中产生电流,经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化,将衔铁N吸住;无光照射光电管时,电路中无电流,N自动离开M。
(3)增大光的照射强度,单位时间内逸出的光电子数增加,光电流增大,B项正确;但光的频率不变,由爱因斯坦光电效应方程知,光电子的最大初动能不变,A项错误。
答案:(1)正 (2)见解析 (3)B
三、计算题(本题包含4小题,共40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得分。有数值计算的题,答案中必须写明数值和单位)
13.(10分)已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时,释放出光电子的最大初动能分别为30 eV和 10 eV,求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少。
解析:若此种金属的逸出功为W0,极限波长为λ0,由爱因斯坦光电效应方程得
?
??
??
?
??
0
=??
k
1
?
??
2??
?
??
0
=??
k
2
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??
0
=
??
0
可得λ0≈1.24×10-7 m。
答案:1.24×10-7 m
14.(10分)A、B两种光子的能量之比为2∶1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB。求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。
解析:光子能量ε=hν,动量p=
?
??
,且??=
??
??
得p=
??
??
,则pA∶pB=2∶1
A照射时,光电子的最大初动能EA=εA-W0
同理,EB=εB-W0,解得W0=EA-2EB。
答案:2∶1 EA-2EB
15.(10分)一颗在地面附近的质量为m的人造地球卫星,其德布罗意波波长为多少?一个离氢原子核最近的电子的德布罗意波波长为多少?(地球半径为R,重力加速度为g,电子轨道半径为r,电子质量为me)
解析:近地卫星的速度v=
????
,由德布罗意波长公式得??=
?
????
=
?
??
????
电子绕核运动所需向心力为库仑力,即??
??
2
??
2
=??e
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2
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,所以v=??
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e
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由德布罗意波长公式得λ=
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e
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。
答案:
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????
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e
??
16.(10分)一电子具有200 m/s的速率,动量的不确定范围是0.01%,我们确定该电子位置时,有多大的不确定范围?(电子质量为9.1×10-31 kg)
解析:由不确定性关系ΔxΔp≥
?
4π
得电子位置的不确定范围
Δx≥
?
4πΔ??
=
6.63×1
0
-34
4×3.14×9.1×1
0
-31
×200×0.01%
m
=2.90×10-3 m。
答案:Δx≥2.90×10-3 m
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包含10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选不全的得2分,有错选或不答的得0分)
1.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.东北虎的只数
解析:所谓“量子化”一定是不连续的,而是一份一份的,故只有选项D正确。
答案:D
2.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
解析:为了解释光电效应的实验规律,由于当时没有现成的理论,爱因斯坦就提出了“光子说”来解释光电效应的规律,并取得成功,从科学研究的方法来说,这属于科学假说。C正确,A、B、D错误。
答案:C
3.2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”,排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置进行的电子干涉实验。如图所示,从辐射源射出的电子束经两个靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上产生干涉条纹,该实验说明( )
/
A.光具有波动性
B.光具有波粒二象性
C.微观粒子也具有波动性
D.微观粒子的波是一种电磁波
解析:干涉现象是波的特征,电子是微观粒子,它能产生干涉现象,表明电子等微观粒子具有波动性,但此实验不能说明电子等微观粒子的波就是电磁波。
答案:C
4.影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射,衍射现象越明显,分辨本领越低。利用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领,它是利用高压对电子束加速,最后打在感光胶片上来观察显微图像。以下说法正确的是( )
A.加速电压越高,电子的波长越长,分辨本领越强
B.加速电压越高,电子的波长越短,衍射现象越明显
C.如果加速电压相同,则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强
D.如果加速电压相同,则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱
解析:设加速电压为U,电子电荷量为e,质量为m,则有 Ek=
1
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2
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。对电子来说,加速电压越高,λ越小,衍射现象越不明显,故A、B均错。电子与质子比较,因质子质量比电子质量大得多,可知质子加速后的波长要小得多,衍射现象不明显,分辨本领强,故C对,D错。
答案:C
5.关于电子的运动规律,以下说法正确的是( )
A.电子如果不表现波动性,则无法用轨迹来描述它们的运动,其规律遵循牛顿运动定律
B.电子如果不表现波动性,则可以用轨迹来描述它们的运动,其规律遵循波动规律
C.电子如果表现波动性,则无法用轨迹来描述它们的运动,空间分布的概率遵循波动规律
D.电子如果表现波动性,则可以用轨迹来描述它们的运动,其规律遵循牛顿运动定律
解析:电子的波动性是不能用轨道来描述其运动的,只能用空间的分布概率来描述。
答案:C
6.用波长为2.0×10-7 m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4.7×10-19 J。由此可知,钨的极限频率是(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c=3.0×108 m/s)( )
A.5.5×1014 Hz B.7.9×1014 Hz
C.9.8×1014 Hz D.1.2×1015 Hz
解析:由爱因斯坦光电效应方程得?
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≈7.9×1014 Hz,B项正确。
答案:B
7.下列各种说法正确的有( )
A.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
B.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的照射时间太短
C.在光的单缝衍射实验中,狭缝越窄,光子动量的不确定量越大
D.任何一个运动物体,无论是大到太阳、地球,还是小到电子、质子,都与一种波相对应,这就是物质波。物质波是概率波
答案:ACD
8.黑体辐射的实验规律如图所示,据此以下判断正确的是( )
/
A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大
B.在同一温度下,辐射强度最大的电磁波波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间
C.温度越高,辐射强度的极大值就越大
D.温度越高,辐射强度最大的电磁波的波长越短
解析:根据题图中黑体辐射强度与波长的关系知选项B、C、D正确。
答案:BCD
9.用两束频率相同、强度不同的紫外线分别照射两种相同金属的表面,均能产生光电效应,那么( )
A.两束光的光子能量相同
B.两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同
C.两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同
D.两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同
解析:由ε=hν和Ek=hν-W0知两束光的光子能量相同,照射金属得到的光电子最大初动能相同,故A、C对,D错;由于两束光强度不同,单位时间逸出光电子个数不同,故B错。
答案:AC
10.在做光电效应的实验时,某金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示,由实验图像可求出( )
/
A.该金属的极限频率和极限波长
B.普朗克常量
C.该金属的逸出功
D.单位时间内逸出的光电子数
解析:金属中电子吸收光子的能量为hν,根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν-W0,任何一种金属的逸出功W0一定,说明Ek随ν的变化而变化,且是线性关系,所以直线的斜率等于普朗克常量,直线与横轴的截距OA表示Ek=0时的频率ν0,即该金属的极限频率。已知极限频率,根据波速公式可求出极限波长λ0=
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0
。由题中图像知纵轴截距的绝对值为金属的逸出功。由??k-ν图像并不能知道在单位时间内逸出的光子数。
答案:ABC
二、填空题(本题包含2小题,共20分)
11.(8分)康普顿效应证实了光子不仅具有能量,也有动量。如图,给出了光子与静止电子碰撞后,电子的运动方向,则碰后光子可能沿方向 运动,并且波长 (选填“不变”“变短”或“变长”)。?
/
解析:因光子与电子在碰撞过程中动量守恒,所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前动量的方向一致,可见碰后光子运动的方向可能沿1方向,不可能沿2或3方向;通过碰撞,光子将一部分能量转移给电子,能量减少,由E=hν知,频率变小,再根据c=λν知,波长变长。
答案:1 变长
12.(12分)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、放电器、电磁继电器等几部分组成。
/
(1)示意图中,a端应是电源 极。?
(2)光控继电器的原理是:当光照射光电管时,? 。?
(3)当用绿光照射光电管阴极K时,可以发生光电效应,则下列说法正确的是 (填前面的字母)。?
A.增大绿光照射强度,光电子最大初动能增大
B.增大绿光照射强度,电路中光电流增大
解析:(1)为使电路中有电流形成,必须给光电管加正向电压,故A端应接电源正极。
(2)当光照射光电管时,阴极K发射电子,电路中产生电流,经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化,将衔铁N吸住;无光照射光电管时,电路中无电流,N自动离开M。
(3)增大光的照射强度,单位时间内逸出的光电子数增加,光电流增大,B项正确;但光的频率不变,由爱因斯坦光电效应方程知,光电子的最大初动能不变,A项错误。
答案:(1)正 (2)见解析 (3)B
三、计算题(本题包含4小题,共40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得分。有数值计算的题,答案中必须写明数值和单位)
13.(10分)已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时,释放出光电子的最大初动能分别为30 eV和 10 eV,求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少。
解析:若此种金属的逸出功为W0,极限波长为λ0,由爱因斯坦光电效应方程得
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答案:1.24×10-7 m
14.(10分)A、B两种光子的能量之比为2∶1,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB。求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。
解析:光子能量ε=hν,动量p=
?
??
,且??=
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得p=
??
??
,则pA∶pB=2∶1
A照射时,光电子的最大初动能EA=εA-W0
同理,EB=εB-W0,解得W0=EA-2EB。
答案:2∶1 EA-2EB
15.(10分)一颗在地面附近的质量为m的人造地球卫星,其德布罗意波波长为多少?一个离氢原子核最近的电子的德布罗意波波长为多少?(地球半径为R,重力加速度为g,电子轨道半径为r,电子质量为me)
解析:近地卫星的速度v=
????
,由德布罗意波长公式得??=
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16.(10分)一电子具有200 m/s的速率,动量的不确定范围是0.01%,我们确定该电子位置时,有多大的不确定范围?(电子质量为9.1×10-31 kg)
解析:由不确定性关系ΔxΔp≥
?
4π
得电子位置的不确定范围
Δx≥
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4πΔ??
=
6.63×1
0
-34
4×3.14×9.1×1
0
-31
×200×0.01%
m
=2.90×10-3 m。
答案:Δx≥2.90×10-3 m