高中物理人教版选修3-5 作业 章末综合检测（二） Word版含解析

章末综合检测(二)

一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．其中1～6题为单项选择题，7～10题为多项选择题．)
1．关于热辐射，下列说法正确的是(　　)
A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关
B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的
C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值
D．温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动
解析：一般物体的热辐射强度除与温度有关之外，还与材料、表面状况有关，选项A错误；黑体可以辐射可见光，不一定是黑的，选项B错误；由黑体辐射的实验规律知，选项C正确，D错误．
答案：C
2．在光电效应实验中，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用的方法是(　　)
A．增加光照时间　　　　 B．增大入射光的波长
C．增大入射光的强度 D．增大入射光的频率
解析：光电子的最大初动能与光照时间的长短和入射光的强度无关，A、C均错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，D正确，B错误．
答案：D
3．要观察纳米级以下的微小结构，需要利用分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜，有关电子显微镜的下列说法正确的是(　　)
A．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射
B．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此不容易发生明显衍射
C．它是利用了电子物质波的波长比可见光短，因此更容易发生明显衍射
D．它是利用了电子物质波的波长比可见光长，因此更容易发生明显衍射
解析：电子显微镜的分辨率比光学显微镜更高，是因为电子物质波的波长比可见光短，和可见光相比，电子物质波更不容易发生明显衍射，所以分辨率更高，A正确．
答案：A
4.光子有能量，也有动量p＝，它也遵守有关动量的规律，如图所示，真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量都相同的圆形白纸片．当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始转动情况(俯视)的下列说法中正确的是(　　)
A．顺时针方向转动 B．逆时针方向转动
C．都有可能 D．不会转动
解析：白纸片反射光子，光子的动量变化大，黑纸片吸收光子，光子的动量变化小，由动量定理知，光子对白纸片的冲击力大，故B正确．
答案：B
5.如图所示是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．由图象可知(　　)
A．该金属的逸出功等于E
B．由该图象可得出普朗克常量h＝
C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E
D．入射光的频率为2ν0时，由该金属做成的光电管的遏止电压为
解析：根据光电效应方程有Ek＝hν－W0，其中W0为金属的逸出功，W0＝hν0，所以有Ek＝hν－hν0，由此结合图象可知，该金属的逸出功为E，当入射光的频率为2ν0时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E，故A正确，C错误；最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象的斜率即为普朗克常量h＝，故B错误；根据eUc＝W0得，Uc＝＝，故D错误．
答案：A
6．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：两种金属的截止频率不同，则它们的逸出功也不同，由W0＝hν0可知截止频率大的，逸出功也大，由Ek＝hν－W0可知，用同样的单色光照射，钙逸出的光电子的最大初动能较小，由p＝知，其动量也较小，根据物质波p＝知，其波长较长，频率较小．
答案：A
7．关于光的波粒二象性，正确的说法是(　　)
A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著
B．光的波长越长，光的能量越大，粒子性越显著
C．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性
D．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性
解析：光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同．光的频率越高，波长越短，粒子性越强，反之波动性明显，个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性，故A、D正确．
答案：AD
8．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，一定发生光电效应
解析：增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数增加，则光电流增大，选项A正确；光电效应能否发生与照射光频率有关，与照射光强度无关，选项B错误；改用频率较小的光照射时，如果光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应，选项C错误，D正确．
答案：AD
9．美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图象，由此算出普朗克常量h.电子电荷量用e表示，下列说法正确的是(　　)
A．入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动
B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大
C．由Uc-ν图象可知，这种金属的截止频率为νc
D．由Uc-ν图象可求普朗克常量表达式为h＝
解析：入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，A错误．根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B错误．根据Ekm＝hν－W0＝eUc，得Uc＝ν－，结合图象可知h＝；当遏止电压为0时，ν＝νc，C、D正确．
答案：CD
10．一激光器发光功率为P，发出的激光在折射率为n的介质中波长为λ，若在真空中速度为c，普朗克常量为h，则下列叙述正确的是(　　)
A．该激光在真空中的波长为nλ
B．该激光的频率为
C．该激光的频率为
D．该激光器在t s内辐射的能量子数为
解析：激光在介质中的折射率n＝＝＝，故激光在真空中的波长λ0＝nλ，A正确；激光频率ν＝＝，B错误，C正确；由能量关系Pt＝Nε，c＝λ0ν，λ0＝nλ及ε＝hν得N＝，D正确．
答案：ACD
二、非选择题(本题共3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能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)
11．(12分)已知钠发生光电效应的极限波长为λ0＝5×10－7 m．现用波长为4×
10－7 m的光照射用钠做阴极的光电管，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.求：
(1)钠的逸出功W0；
(2)为使光电管中的光电流为零，在光电管上所加反向电压至少多大．
解析：(1)逸出功W0＝hνc＝h＝3.978×10－19 J.
(2)光电子最大初动能
Ek＝hν－W0＝h－W0≈0.99×10－19 J，
Ek＝eUc，
Uc＝≈0.62 V.
答案：(1)3.978×10－19 J　(2)0.62 V
12．(14分)如图表示黑体辐射强度随波长的变化图线．根据热辐射理论，辐射强度的极大值所对应的波长λm与热力学温度之间存在如下关系：λmT＝2.90×
10－3 m·K.普朗克常量h＝6.626×10－34 J·s.求：
(1)T＝15 000 K所对应的波长．
(2)用T＝15 000 K所对应波长的光照射逸出功为W0＝4.54 eV的金属钨，能否发生光电效应？若能，逸出光电子的最大初动能是多少？
解析：(1)由公式λmT＝2.90×10－3 m·K得
λm＝ m≈1.93×10－7 m.
(2)波长λm＝1.93×10－7 m的光子能量
ε＝hν＝＝ eV≈6.44 eV
因ε>W0，故能发生光电效应．由光电效应方程Ek＝hν－W0，得Ek＝(6.44－4.54) eV＝1.90 eV.
答案：(1)1.93×10－7 m　(2)能　1.90 eV
13．(14分)如图所示是利用光电效应现象测定金属极限频率的实验原理图，其中电源电动势为E，内阻为r，R0的总电阻为4r，两块平行金属板相距为d，当N受频率为ν的紫外线照射后，将发射沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流计的指针偏转，若闭合开关S，调节R0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．已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，电子质量为m，光速为c，求：
(1)金属板N的极限频率为多大？
(2)这时RPb为多大？
(3)切断开关S，在MN间加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B为多大时，电流恰好为零？
解析：(1)设金属的极限频率为ν0
则依题意有hν－hν0＝eU
整理得到ν0＝ν－.
(2)根据闭合电路欧姆定律得到＝
整理得到RPb＝.
(3)当水平射出的具有最大动能的光电子在磁场中做圆周运动的轨迹和上板相切的时候是电流恰好为零的临界条件，如图所示．
由洛伦兹力提供向心力得到Bev＝m①
又d＝2R②
电压为U时，电流恰好为零，有mv2＝eU③
联立①②③得到B＝.
答案：(1)ν－　(2)　(3)