章末綜合測評(二)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分，在每題給出的5個選項中有3項符合題目要求，選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得6分.每選錯1個扣3分，最低得分為0分)1.一個光子和一個電子具有相同的波長，則()A.光子具有較大的動量B.光子具有較大的能量C.電子與光子的動量相等D.電子和光子的動量不確定E.電子和光子都滿足不確定性關系式ΔxΔpx≥eq\f(h,4π)【解析】根據λ＝eq\f(h,p)可知，相同的波長具有相同的動量.由Ek＝eq\f(p2,2m)知二者能量不同.【答案】BCE2.光電效應實驗中，下列表述正確的是()A.光照時間越長光電流越大B.入射光足夠強就可以有光電流C.遏止電壓與入射光的頻率有關D.入射光頻率大于極限頻率才能產生光電子E.只要滿足頻率條件，光電效應幾乎是瞬時發生的【解析】在光電效應中，若照射光的頻率小于極限頻率，無論光照時間多長，光照強度多大，都無光電流，當照射光的頻率大于極限頻率時，立刻有光電子產生，故A、B錯誤，D、E正確.由－eU＝0－Ek，Ek＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止電壓與入射光頻率ν有關，C正確.【答案】CDE3.在光電效應實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發生了光電效應，下列說法正確的是()A.增大入射光的強度，光電流增大B.減小入射光的強度，光電效應現象消失C.改用頻率小于ν的光照射，一定不發生光電效應D.改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大E.光電效應的發生與照射光的強度無關【解析】增大入射光強度，單位時間內照射到單位面積的光電子數增加，則光電流將增大，故選項A正確；光電效應是否發生取決于照射光的頻率，而與照射強度無關，故選項B錯誤，E正確.用頻率為ν的光照射光電管陰極，發生光電效應，用頻率較小的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會發生光電效應，選項C錯誤；根據hν－W逸＝eq\f(1,2)mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動能也增大，故選項D正確.【答案】ADE4.下列敘述的情況中正確的是()A.光的粒子性說明每個光子就像一個極小的球體一樣B.光是波，與橡皮繩上的波類似C.光是波，但與宏觀概念的波有本質的區別D.光是一種粒子，它和物質作用是“一份一份”進行的E.光子在空間各點出現的可能性大小(概率)可以用波動的規律來描述【解析】光的粒子性說明光是一種粒子，但到達空間某位置的概率遵守波動規律，與宏觀概念的粒子和波有著本質的不同，所以選項A、B錯誤，C、E正確.根據光電效應可知，光是一種粒子，光子與電子的作用是一對一的關系，所以選項D正確.【答案】CDE5.利用金屬晶格(大小約10－10m)作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速后，讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣.已知電子質量為m，電荷量為e，初速度為0，加速電壓為U，普朗克常量為h【導學號：67080022】A.該實驗說明了電子具有波動性B.實驗中電子束的德布羅意波波長為λ＝eq\f(h,\r(2meU))C.加速電壓U越大，電子的衍射現象越明顯D.若用相同動能的質子替代電子，衍射現象將更加明顯E.若用相同動能的中子代替電子，衍射現象將不如電子明顯【解析】得到電子的衍射圖樣，說明電子具有波動性，A正確；由德布羅意波波長公式λ＝eq\f(h,p)，而動量p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)，兩式聯立得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，B正確；從公式λ＝eq\f(h,\r(2meU))可知，加速電壓越大，電子的波長越小，衍射現象就越不明顯，C錯誤；用相同動能的質子或中子替代電子，質子的波長變小，衍射現象相比電子不明顯，故D錯誤E正確.【答案】ABE6.電子的運動受波動性的支配，對于氫原子的核外電子，下列說法正確的是()A.氫原子的核外電子可以用確定的坐標描述它們在原子中的位置B.電子繞核運動時，可以運用牛頓運動定律確定它的軌道C.電子繞核運動時，不遵從牛頓運動定律D.電子繞核運動的“軌道”其實是沒有意義的E.電子軌道只不過是電子出現的概率比較大的位置【解析】微觀粒子的波動性是一種概率波，對于微觀粒子的運動，牛頓運動定律已經不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標描述它們在原子中的位置，電子的“軌道”其實是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現的概率比較大的位置，綜上所述，C、D、E正確.【答案】CDE二、非選擇題(本題共7小題，共64分.按題目要求作答.)7.(6分)頻率為ν的光照到某金屬材料時，產生光電子的最大初動能為Ekm，若改用頻率為2ν的光照射同一金屬材料，則所產生光電子的最大初動能為________.(h為普朗克常量)【解析】由光電效應方程得頻率為ν的光照射金屬材料時Ekm＝hν－W0，改用頻率為2ν的光照射同一金屬材料時Ekm′＝h·2ν－W0，解得Ekm′＝Ekm＋hν.【答案】Ekm＋hν8.(6分)經150V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過鋁箔后射到其后的屏上，電子到達屏上的位置受________規律支配，無法用確定的________來描述它的位置.【解析】電子被加速后其德布羅意波波長λ＝eq\f(h,p)＝1×10－10m，穿過鋁箔時發生衍射，電子的運動不再遵守牛頓運動定律，不可能用“軌跡”來描述電子的運動，只能通過概率波來描述.【答案】波動坐標9.(6分)某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為eV，用波長為×10－7m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為×108m/s，元電荷為×10－19C，普朗克常量為【解析】由W0＝hνc得，極限頻率νc＝eq\f(W0,h)≈×1014Hz；由光電效應方程Ek＝hν－W0得，光電子的最大初動能Ek＝heq\f(c,λ)－W0≈×10－19J.【答案】×1014Hz×10－19J10.(10分)太陽能直接轉換成電能的基本原理是利用光電效應.如圖1所示是測定光電流的電路簡圖，光電管加正向電壓.圖1(1)標出電源和電流表的正負極；(2)入射光應照在________極上.(3)電流表讀數是10μA，則每秒鐘從光電管陰極發射出的光電子至少是________個.【解析】(1)加正向電壓，應該是在電子管中電子由B向A運動，即電流是由左向右.因此電源左端是正極，右端是負極，電流表上端是正極，下端是負極.(2)光應照在B極上.(3)設電子個數為n，則I＝ne，所以n＝eq\f(10×10－6,×10－19)＝×1013(個).【答案】(1)電源左端是正極，右端是負極；電流表上端是正極，下端是負極(2)B(3)×101311.(12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航標燈指引航道.如圖2所示是一個航標燈自動控制電路的示意圖.電路中的光電管陰極K涂有可發生光電效應的金屬.下表反映的是各種金屬發生光電效應的極限頻率和極限波長，又知可見光的波長在400～770nm(1nm＝10－9m【導學號：67080023】圖2各種金屬發生光電效應的極限頻率和極限波長：根據圖和所給出的數據，你認為：(1)光電管陰極K上應涂有金屬________；(2)控制電路中的開關S應和________(填“a”和“b”)接觸；(3)工人在鍛壓機、沖床、鉆床等機器上勞動時，稍有不慎就會把手壓在里面，造成工傷事故.如果將上述控制電路中的電燈換成驅動這些機器工作的電機，這時電路中開關S應和________接觸，這樣，當工人不慎將手伸入危險區域時，由于遮住了光線，光控繼電器銜鐵立即動作，使機床停止工作，避免事故發生.【解析】(1)依題意知，可見光的波長范圍為400×10－9～770×10－9而金屬銫的極限波長為λ＝0×10－6m＝660×10－9m，因此，光電管陰極K上應涂金屬銫.(2)深沉的夜色中，線圈中無電流，銜鐵與b接觸，船舶依靠航標燈指引航道，所以控制電路中的開關S應和b接觸.(3)若將上述控制電路中的電燈換成電機，在手遮住光線之前，電機應是正常工作的，此時銜鐵與a接觸，所以電路中的開關S應和a接觸.【答案】(1)銫(2)b(3)a12.(12分)德布羅意認為：任何一個運動著的物體，都有著一種波與它對應，波長是λ＝eq\f(h,p)，式中p是運動著的物體的動量，h是普朗克常量.已知某種紫光的波長是440nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的10－4倍，求：(1)電子的動量的大小；(2)試推導加速電壓跟德布羅意波波長的關系，并計算加速電壓的大小.電子質量m＝×10－31kg，電子電荷量e＝×10－19C，普朗克常量h＝×10【解析】(1)由λ＝eq\f(h,p)知電子的動量p＝eq\f(h,λ)＝×10－23kg·m/s.(2)電子在電場中加速，有eU＝eq\f(1,2)mv2又eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)解得U＝eq\f(mv2,2e)＝eq\f(h2,2meλ2)≈8×102V.【答案】(1)×10－23kg·m/s(2)U＝eq\f(h2,2meλ2)8×102V13.(12分)如圖3所示，相距為d的兩平行金屬板A、B足夠大，板間電壓恒為U，有一波長為λ的細激光束照射到B板中央，使B板發生光電效應，已知普朗克常量為h，金屬板B的逸出功為W0，電子質量為m，電荷量為e.求：圖3(1)從B板運動到A板所需時間最短的光電子，到達A板時的動能；(2)光電子從B板運動到A板時所需的最長時間.【解析】(1)根據愛因斯坦光電效應方程得Ek＝hν－W0光子的頻率為ν＝eq\f(c,λ)所以光電子的最大初動能為Ek＝eq\f(hc,λ)－W0能以最短時間到達A板的光電子，是初