上海市北虹高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：波和粒子 单元测试题（含解析）
文档属性
| 名称 | 上海市北虹高中2019-2020学年高中物理沪科版选修3-5：波和粒子 单元测试题（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 209.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-28 05:25:21 | ||
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文档简介
波和粒子
1．下列几种射线中，在医疗上最常用作“放疗”的射线为（ ）
A．红外线 B．紫外线 C．X射线 D．射线
2．根据电磁波谱，下列选项中电磁波的范围相互交错重叠，且频率顺序由高到低排列的是（ ）
A．伦琴射线、紫外线、可见光 B．伦琴射线、红外线、紫外线
C．紫外线、红外线、可见光 D．无线电波、红外线、紫外线
3．下列关于红外线的作用和来源的叙述中，错误的是（ ）
A．一切物体都在不停地辐射红外线 B．红外线有很强的荧光效应
C．红外线最显著的作用是热作用 D．红外线容易穿过云雾烟尘
4．下列说法中不正确的（ ）
A．射线、X射线不属于电磁波 B．红外线具有明显的热作用
C．紫外线具有较强的荧光作用 D．微波具有较强的定向性
5．关于红外线、紫外线和伦琴射线的说法，正确的是（ ）
A．红外线最容易使金属产生光电效应 B．红外线的粒子性最强
C．红外线的波动性最强 D．伦琴射线的波长最长
6．下列几种电磁波中，最能发生明显衍射现象的是（ ）
A．射线 B．X射线 C．红外线 D．无线电波
7．如图所示为伦琴射线管的示意图，其中E、F是两种射线，下列关于该管的说法中正确的是（ ）
A．可以是低压交流电源，也可以是低压直流电源；必须是高压直流电源，且的右端为电源正极
B．射线E、F都是高速电子流
C．射线E是高速电子流，射线F是射线
D．射线E是能量很大的射线，射线F是伦琴射线
8．下列认为光波和无线电波都是电磁波的理由中不正确的是（ ）
A．它们在真空中传播速度相同
B．它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象
C．它们的传播不依靠别的介质
D．它们都是由振荡电路中自由电子的运动产生的
9．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线合起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱，不同的电磁波产生的机理不同，表现出的特性也不同，因而其用途也不同．下列应用中符合实际的是（ ）．
A．医院里常用紫外线对病人进行透视
B．医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒
C．用红外射线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染
D．用射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存
10．下列射线中不属于电磁波的是（ ）
A．射线 B．X射线 C．射线 D．紫外线
11．给光电管加上反向电压可测光电管阴极金属的极限频率，若照射光波长为λ，反向加电压U时电路中刚好无电流，则该光电管阴极金属的极限频率为______________．（真空中光速为c，普朗克常量为h）
12．一台激光器发光功率为P0，发出的激光在真空中波长为，真空中的光速为，普朗克常量为，则每一个光子的能量为______；该激光器在时间内辐射的光子数为_______．
13．某金属在强度为I，频率为n的光照射下发生了光电效应．单位时间内逸出的光电子为200个．光电子的最大初动能为2.0 eV．若使用强度为2I的该频率的光照射，则单位时间内逸出的光电子数为_____个，光电子的最大初动能为________×10-19 J．（本空保留一位小数）
14．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为eV，用波长为m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为m/s，元电荷为C，普朗克常量为J?s．则金属钾的极限频率为_______Hz，该光电管发射的光电子的最大初动能为______J
15．某广播电台的发射功率为10kW，所发射的电磁波在空气中的波长为187.5m，试求：
（1）该电台每秒钟从天线发射多少个光子？
（2）若发射的光子在各个方向是均匀的，求在离天线2.5km处，直径为2m的环状天线每秒接收的光子个数是多少？接收功率为多大？
16．波长为λ＝0.17μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感强度为B的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动时，已知r·B=5.6×10-6T·m，光电子质量m=9.1×10-31Kg，电量e =1.6×10-19C，普朗克恒量h＝6.63×10-34J·s．求
（1）每个光电子的最大初动能（结果保留三位有效数字）；
（2）金属筒的逸出功（结果保留三位有效数字）．
17．已知使锌板发生光电效应的光的极限波长为λ0=372mm．按照玻尔的理论,氢原子的基态能量为-13．6eV,试通过计算说明利用氢原子光谱中的光能否使锌板发生光电效应（真空中的光速为c=3．00×108m/s,普朗克常数h=6.63×10-34J·s）
18．用功率P0=1W的光源，照射离光源3m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长为589nm的单色光，求：1s内打到金属1m2面积上的光子数。（已知普朗克常量h=6.63×10-34J.s）。
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
在医疗上最常用作“放疗”的电磁波是γ射线，是原子核衰变产物，故ABC错误，D正确。
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
A．伦琴射线、紫外线、可见光，相互交错重叠、且频率顺序由高到低排列，故A正确；
B．伦琴射线、紫外线、红外线，不相互交错重叠，但是频率顺序由高到低排列，故B错误；
C．紫外线、红外线、可见光，不是频率顺序由高到低排列，故C错误；
D．无线电波、红外线、紫外线，是频率顺序由低到高排列，故D错误。
故选A。
3．B
【解析】
【详解】
A．一切有温度的物体都在不停地电磁辐射，辐射红外线，故A正确；
BC．红外线有很强的热作用，紫外线荧光效应明显，故B错误，C正确；
D．红外线波长长，易衍射，容易穿过云雾烟尘，故D正确。
故选B。
4．A
【解析】
【详解】
A．γ射线、X射线也属于电磁波，故A与题意相符；
B．红外线具有明显热作用，故B与题意不符；
C．紫外线具有较强的荧光作用，故C与题意不符；
D．由于微波波长较大，更容易发生衍射，所以微波具有较强的定向性，故D与题意不符。
故选A。
5．C
【解析】
【详解】
A．红外线、紫外线和伦琴射线中，红外线的波长最长，频率最小，所以红外线不容易产生光电效应，故A错误；
BCD．红外线、紫外线和伦琴射线中，红外线的波长最长，所以波动性最强，故B错误，C正确，D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
波发生明显的衍射现象的条件：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或比波长还小时．故波长越长衍射越明显、波长越短衍射越不明显，由于无线电波波长最长，所以无线电波最能发生明显衍射现象，故D正确，ABC错误。
故选D。
7．A
【解析】
【详解】
A．由于E1是灯丝电源，故一定是低压直流电源，由于电子在灯丝至对阴极A之间加速运动，故阴极A的电势较高，故E2必须是高压直流电源且右端为电源正源，故A正确；
BCD．射线E是高速电子流，而F是高速电子流打在阴极上的金属原子中的内层电子受到激发跃迁而产生的X射线即伦琴射线，故BCD错误。
故选A。
8．D
【解析】
【详解】
A．光波和无线电波在真空中传播速度相同，均为3×108m/s，故A正确；
B．光波和无线电波都能发生反射、衍射、折射、干涉等现象，故B正确；
C．光波和无线电波都可以在真空中传播，传播都不依靠别的介质，故C正确；
D．无线电波是由振荡电路中自由电子的运动产生的，而光波是原子的外层电子受激发产生的；故D错误。
故选D。
9．D
【解析】
【详解】
A．X射线具有较强的穿透能力，医院里常用X射线对病人进行透视，故A错误；
B．紫外线有显著的化学作用，可利用紫外线消毒，也可以用来验钞，故B错误；
C．紫外线有显著的化学作用，可利用紫外线消毒，所以用紫外线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染，故C错误；
D．用γ射线照射马铃薯，可防治其发芽，以便长期保存，故D正确。
故选D。
10．A
【解析】
【详解】
根据电磁波谱可知：X射线、射线、紫外线等都是电磁波；射线不属于电磁波，故A正确，BCD错误。
故选A。
11．
【解析】
【分析】
【详解】
根据光电效应方程则有，由动能定理则有，联立解得金属的极限频率
12．
【解析】
【分析】
【详解】
一个光子的能量，光速，故光子的能量：；
激光器在t秒内辐射的能量为P0t，故该激光器在t秒内辐射的光子数．
13．400 3.2
【解析】
【分析】
【详解】
不改变光的频率，增大光强，则单位表示单位时间的光子数增加，光强为I时，单位时间有光子数为200个照射金属，光强为2I时，则单位时间有400个光子照射金属，金属吸收一个光子就逸出一个光电子，故光强为2I时，逸出的光电子数为400个，光强增加并不改变光子的能量，因此逸出的光电子的最大初动能并不变化，故最大初动能为2.0eV，即3.2×10-19 J．
14．
【解析】
【分析】
【详解】
根据逸出功，得：Hz；根据光电效应方程：，光速、波长、频率之间关系为：，联立解得：J．
15．（1）1031个；（2）4.0×1023个，4.0×10－4W。
【解析】
【分析】
先计算出一个光子的能量，根据电台的发射功率计算出一秒钟发射出的总个数；信号一球形向外发射，算出单位面积的光子数，根据接收天线面积算出接收的光子数．
【详解】
（1）每个光子的能量：
代入数据解得：J
则每秒钟电台发射上述波长光子数
(个/秒)
（2）设环状天线每秒接收光子数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积：
而环状天线的面积：
所以个
接收功率：
P收=W
16．（1）4．41×10-19J
（2）7．29×10-19J
【解析】
【分析】
【详解】
（1）电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，有
解得：，电子的最大初动能为：
联立并代入数据可得：EK=4.41×10-19 J
（2）入射光子的能量为：
根据爱因斯坦光电效应方程得金属的逸出功为：W0=hv-Ek=1.17×10-18J-4.41×10-19J=7.29×10-19 J
17．能
【解析】
【分析】
【详解】
解：氢原子能级跃迁时，发出的最大光子能量为．锌板的逸出功．因为，则氢原子光谱中的光能使锌板发生光电效应
18．2.64×1016个
【解析】
【分析】
【详解】
离光源3m处的金属板每1s单位面积上接收的光能为
每个光子的能量为
所以单位时间内打在金属板上单位面积上的光子数为
1．下列几种射线中，在医疗上最常用作“放疗”的射线为（ ）
A．红外线 B．紫外线 C．X射线 D．射线
2．根据电磁波谱，下列选项中电磁波的范围相互交错重叠，且频率顺序由高到低排列的是（ ）
A．伦琴射线、紫外线、可见光 B．伦琴射线、红外线、紫外线
C．紫外线、红外线、可见光 D．无线电波、红外线、紫外线
3．下列关于红外线的作用和来源的叙述中，错误的是（ ）
A．一切物体都在不停地辐射红外线 B．红外线有很强的荧光效应
C．红外线最显著的作用是热作用 D．红外线容易穿过云雾烟尘
4．下列说法中不正确的（ ）
A．射线、X射线不属于电磁波 B．红外线具有明显的热作用
C．紫外线具有较强的荧光作用 D．微波具有较强的定向性
5．关于红外线、紫外线和伦琴射线的说法，正确的是（ ）
A．红外线最容易使金属产生光电效应 B．红外线的粒子性最强
C．红外线的波动性最强 D．伦琴射线的波长最长
6．下列几种电磁波中，最能发生明显衍射现象的是（ ）
A．射线 B．X射线 C．红外线 D．无线电波
7．如图所示为伦琴射线管的示意图，其中E、F是两种射线，下列关于该管的说法中正确的是（ ）
A．可以是低压交流电源，也可以是低压直流电源；必须是高压直流电源，且的右端为电源正极
B．射线E、F都是高速电子流
C．射线E是高速电子流，射线F是射线
D．射线E是能量很大的射线，射线F是伦琴射线
8．下列认为光波和无线电波都是电磁波的理由中不正确的是（ ）
A．它们在真空中传播速度相同
B．它们都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象
C．它们的传播不依靠别的介质
D．它们都是由振荡电路中自由电子的运动产生的
9．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线合起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱，不同的电磁波产生的机理不同，表现出的特性也不同，因而其用途也不同．下列应用中符合实际的是（ ）．
A．医院里常用紫外线对病人进行透视
B．医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒
C．用红外射线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染
D．用射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存
10．下列射线中不属于电磁波的是（ ）
A．射线 B．X射线 C．射线 D．紫外线
11．给光电管加上反向电压可测光电管阴极金属的极限频率，若照射光波长为λ，反向加电压U时电路中刚好无电流，则该光电管阴极金属的极限频率为______________．（真空中光速为c，普朗克常量为h）
12．一台激光器发光功率为P0，发出的激光在真空中波长为，真空中的光速为，普朗克常量为，则每一个光子的能量为______；该激光器在时间内辐射的光子数为_______．
13．某金属在强度为I，频率为n的光照射下发生了光电效应．单位时间内逸出的光电子为200个．光电子的最大初动能为2.0 eV．若使用强度为2I的该频率的光照射，则单位时间内逸出的光电子数为_____个，光电子的最大初动能为________×10-19 J．（本空保留一位小数）
14．某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为eV，用波长为m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为m/s，元电荷为C，普朗克常量为J?s．则金属钾的极限频率为_______Hz，该光电管发射的光电子的最大初动能为______J
15．某广播电台的发射功率为10kW，所发射的电磁波在空气中的波长为187.5m，试求：
（1）该电台每秒钟从天线发射多少个光子？
（2）若发射的光子在各个方向是均匀的，求在离天线2.5km处，直径为2m的环状天线每秒接收的光子个数是多少？接收功率为多大？
16．波长为λ＝0.17μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感强度为B的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动时，已知r·B=5.6×10-6T·m，光电子质量m=9.1×10-31Kg，电量e =1.6×10-19C，普朗克恒量h＝6.63×10-34J·s．求
（1）每个光电子的最大初动能（结果保留三位有效数字）；
（2）金属筒的逸出功（结果保留三位有效数字）．
17．已知使锌板发生光电效应的光的极限波长为λ0=372mm．按照玻尔的理论,氢原子的基态能量为-13．6eV,试通过计算说明利用氢原子光谱中的光能否使锌板发生光电效应（真空中的光速为c=3．00×108m/s,普朗克常数h=6.63×10-34J·s）
18．用功率P0=1W的光源，照射离光源3m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长为589nm的单色光，求：1s内打到金属1m2面积上的光子数。（已知普朗克常量h=6.63×10-34J.s）。
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
在医疗上最常用作“放疗”的电磁波是γ射线，是原子核衰变产物，故ABC错误，D正确。
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
A．伦琴射线、紫外线、可见光，相互交错重叠、且频率顺序由高到低排列，故A正确；
B．伦琴射线、紫外线、红外线，不相互交错重叠，但是频率顺序由高到低排列，故B错误；
C．紫外线、红外线、可见光，不是频率顺序由高到低排列，故C错误；
D．无线电波、红外线、紫外线，是频率顺序由低到高排列，故D错误。
故选A。
3．B
【解析】
【详解】
A．一切有温度的物体都在不停地电磁辐射，辐射红外线，故A正确；
BC．红外线有很强的热作用，紫外线荧光效应明显，故B错误，C正确；
D．红外线波长长，易衍射，容易穿过云雾烟尘，故D正确。
故选B。
4．A
【解析】
【详解】
A．γ射线、X射线也属于电磁波，故A与题意相符；
B．红外线具有明显热作用，故B与题意不符；
C．紫外线具有较强的荧光作用，故C与题意不符；
D．由于微波波长较大，更容易发生衍射，所以微波具有较强的定向性，故D与题意不符。
故选A。
5．C
【解析】
【详解】
A．红外线、紫外线和伦琴射线中，红外线的波长最长，频率最小，所以红外线不容易产生光电效应，故A错误；
BCD．红外线、紫外线和伦琴射线中，红外线的波长最长，所以波动性最强，故B错误，C正确，D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【详解】
波发生明显的衍射现象的条件：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相近或比波长还小时．故波长越长衍射越明显、波长越短衍射越不明显，由于无线电波波长最长，所以无线电波最能发生明显衍射现象，故D正确，ABC错误。
故选D。
7．A
【解析】
【详解】
A．由于E1是灯丝电源，故一定是低压直流电源，由于电子在灯丝至对阴极A之间加速运动，故阴极A的电势较高，故E2必须是高压直流电源且右端为电源正源，故A正确；
BCD．射线E是高速电子流，而F是高速电子流打在阴极上的金属原子中的内层电子受到激发跃迁而产生的X射线即伦琴射线，故BCD错误。
故选A。
8．D
【解析】
【详解】
A．光波和无线电波在真空中传播速度相同，均为3×108m/s，故A正确；
B．光波和无线电波都能发生反射、衍射、折射、干涉等现象，故B正确；
C．光波和无线电波都可以在真空中传播，传播都不依靠别的介质，故C正确；
D．无线电波是由振荡电路中自由电子的运动产生的，而光波是原子的外层电子受激发产生的；故D错误。
故选D。
9．D
【解析】
【详解】
A．X射线具有较强的穿透能力，医院里常用X射线对病人进行透视，故A错误；
B．紫外线有显著的化学作用，可利用紫外线消毒，也可以用来验钞，故B错误；
C．紫外线有显著的化学作用，可利用紫外线消毒，所以用紫外线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染，故C错误；
D．用γ射线照射马铃薯，可防治其发芽，以便长期保存，故D正确。
故选D。
10．A
【解析】
【详解】
根据电磁波谱可知：X射线、射线、紫外线等都是电磁波；射线不属于电磁波，故A正确，BCD错误。
故选A。
11．
【解析】
【分析】
【详解】
根据光电效应方程则有，由动能定理则有，联立解得金属的极限频率
12．
【解析】
【分析】
【详解】
一个光子的能量，光速，故光子的能量：；
激光器在t秒内辐射的能量为P0t，故该激光器在t秒内辐射的光子数．
13．400 3.2
【解析】
【分析】
【详解】
不改变光的频率，增大光强，则单位表示单位时间的光子数增加，光强为I时，单位时间有光子数为200个照射金属，光强为2I时，则单位时间有400个光子照射金属，金属吸收一个光子就逸出一个光电子，故光强为2I时，逸出的光电子数为400个，光强增加并不改变光子的能量，因此逸出的光电子的最大初动能并不变化，故最大初动能为2.0eV，即3.2×10-19 J．
14．
【解析】
【分析】
【详解】
根据逸出功，得：Hz；根据光电效应方程：，光速、波长、频率之间关系为：，联立解得：J．
15．（1）1031个；（2）4.0×1023个，4.0×10－4W。
【解析】
【分析】
先计算出一个光子的能量，根据电台的发射功率计算出一秒钟发射出的总个数；信号一球形向外发射，算出单位面积的光子数，根据接收天线面积算出接收的光子数．
【详解】
（1）每个光子的能量：
代入数据解得：J
则每秒钟电台发射上述波长光子数
(个/秒)
（2）设环状天线每秒接收光子数为n个，以电台发射天线为球心，则半径为R的球面积：
而环状天线的面积：
所以个
接收功率：
P收=W
16．（1）4．41×10-19J
（2）7．29×10-19J
【解析】
【分析】
【详解】
（1）电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，有
解得：，电子的最大初动能为：
联立并代入数据可得：EK=4.41×10-19 J
（2）入射光子的能量为：
根据爱因斯坦光电效应方程得金属的逸出功为：W0=hv-Ek=1.17×10-18J-4.41×10-19J=7.29×10-19 J
17．能
【解析】
【分析】
【详解】
解：氢原子能级跃迁时，发出的最大光子能量为．锌板的逸出功．因为，则氢原子光谱中的光能使锌板发生光电效应
18．2.64×1016个
【解析】
【分析】
【详解】
离光源3m处的金属板每1s单位面积上接收的光能为
每个光子的能量为
所以单位时间内打在金属板上单位面积上的光子数为
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