2019高中物理第十七章波粒二象性综合测评（二）（含解析）新人教版.docx

综合测评(二)(时间：90分钟分值：100分)命题报告考查知识点简单中等较难光电效应方程及应用2、5、610、12、1316光的波动性3、4714光的波粒二象性1、811不确定关系915一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分；第16小题，每小题只有一个选项符合要求，第710小题，每小题有多个选项符合要求)1下列实验中，能证实光具有粒子性的是()A光电效应实验B光的双缝干涉实验C光的圆孔衍射实验 D泊松亮斑实验【解析】光的双缝干涉实验，光的圆孔衍射实验，泊松亮斑实验都证明光具有波动性光电效应实验证明光具有粒子性，故选A.【答案】A2下列关于光电效应的说法正确的是()A只要入射光的强度足够大，就可以发生光电效应B只要入射光照射的时间足够长，就可以发生光电效应，与入射光的强度和频率无关C入射光的频率高于极限频率时，光的频率越大，产生的光电子的最大初动能越大D入射光的频率高于极限频率时，光的强度越大，产生的光电子的最大初动能越大【解析】只有当入射光的频率高于极限频率时，才发生光电效应，与入射光的强弱和照射时间无关，根据EkhW0，可知，入射光频率越大，产生的光电子的最大初动能越大，只有C项正确【答案】C3已知粒子的质量m6.641027 kg，速度v3107 m/s，要观察到粒子明显的衍射现象，障碍物的尺寸约为()A3.31010 mB3.31012 mC3.31015 m D3.31018 m【解析】根据德布罗意假说m3.31015m.要观察到明显的衍射现象，障碍物的尺寸应与波长差不多，C正确，A、B、D错误【答案】C4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，使用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领，它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象已知波长比孔的尺寸越大越易发生衍射下列说法中正确的是()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Ekmv2eU，又p，故eU，可得.对电子来说，加速电压越高，越小，衍射现象越不明显，故选项A、B都不对电子与质子比较，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，故选项C对，D错【答案】C5(2015沙坪坝高二检测)频率为的光照到某金属材料时，产生光电子的最大初动能为Ekm，若改用频率为2的光照射同一金属材料，则所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)()AEkmh B2EkmCEkmh DEkm2h【解析】由光电效应方程得频率为的光照射金属材料时EkmhW0，改用频率为2的光照射同一金属材料时Ekmh2W0，解得EkmEkmh，故A正确【答案】A6研究光电效应规律的实验装置如图1所示，以频率为的光照射光电管阴极K时，有光电子产生由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动光电流i由图中电流计 测出，反向电压U由电压表 测出当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压Uc，在下图所表示光电效应实验规律的图象中，错误的是()图1【解析】当反向电压U与入射光频率一定时，光电流i与光强成正比，所以A图正确；频率为的入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动能为mevhW0，而截止电压Uc与最大初动能的关系为eUcmv，所以截止电压Uc与入射光频率的关系是eUchW0，其函数图象不过原点，所以B图错误；当光强与入射光频率一定时，单位时间内单位面积上逸出的光电子数及其最大初动能是一定的，所形成的光电流强度会随反向电压的增大而减少，所以C图正确；根据光电效应的瞬时性规律，不难确定D图是正确的【答案】B7(2014北京重点中学联考)关于物质波，下列认识中错误的是()A任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波BX射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的D宏观物体尽管可以看作物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象【解析】据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A选项是正确的；由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射现象并不能证实物质波理论的正确性，即B选项错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C选项是正确的；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的，无规律的，但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D错误【答案】BD8电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是()A氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的D电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置【解析】微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C、D正确【答案】CD9光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定性关系的观点加以解释，正确的是()A单缝宽，光是沿直线传播，这是因为单缝宽，位置不确定量x大，动量不确定量p小，可以忽略B当能发生衍射现象时，动量不确定量p可以忽略C单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为位置不确定量越小，动量不确定量越大D以上解释都是不对的【解析】光在传播过程中的位置和动量的不确定性关系为xp.发生衍射时x0，所以，p不能忽略，故选项B错误；缝越宽，p越小，缝越窄，p越大，所以，选项A、C正确【答案】AC图210(2014河北正定中学期末检测)用如图2所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表 的读数为0.2 mA.移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0.则()A光电管阴极的逸出功为1.8 eVB开关S断开后，没有电流流过电流表GC光电子的最大初动能为0.7 eVD改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小【解析】由题知Uc0.7 V，故EkeUc0.7 eV，C项正确；由EkhW0，可得W01.8 eV，A项正确，D项错误；开关S断开，仍会发生光电效应，有光电子逸出，光电管与 仍可构成闭合回路，电路中会有电流流过 ，B项错误【答案】AC二、填空题(本题共3小题，共20分)11(4分)“嫦娥二号”进入地月转移轨道时的速度约为11 km/s.已知“嫦娥二号”卫星的质量为2 480 kg，则与卫星奔月过程对应的物质波波长大小为_m.【解析】与嫦娥二号卫星奔月过程对应的物质波波长为 m2.431041 m.【答案】2.431041图312(6分)太阳能直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳能转换成电能如图3所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压(1)标出电源和电流表的正负极；(2)入射光应照在_极上(3)电流表读数是10 A，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是_个【解析】(1)加正向电压，应该是在光电管中电子由B向A运动，即电流是由左向右因此电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负极(2)光应照在B极上(3)设电子个数为n，则Ine，所以n6.251013(个)【答案】(1)电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是负极(2)B(3)6.25101313(10分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道如图4所示是一个航标灯自动控制电路的示意图电路中的光电管阴极K涂有可发生光电效应的金属下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在400770 nm(1 nm109m)图4各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：金属铯钠锌银铂极限频率(Hz)4.54510146.00010148.06510141.15310151.5291015极限波长(m)0.660 00.500 00.372 00.260 00.196 2根据图和所给出的数据，你认为：(1)光电管阴极K上应涂有金属_；(2)控制电路中的开关S应和_(填“a”和“b”)接触；(3)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，这时电路中开关S应和_接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生【解析】(1)依题意知，可见光的波长范围为400109770109m而金属铯的极限波长为0.660 0106m660109m，因此，光电管阴极K上应涂金属铯(2)深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与b接触，船舶依靠航标灯指引航道，所以控制电路中的开关S应和b接触(3)若将上述控制电路中的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正常工作的，此时衔铁与a接触，所以电路中的开关S应和a接触【答案】(1)铯(2)b(3)a三、计算题(本题共3小题，共40分)14(12分)已知：功率为100 W的灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c3.0108 m/s，普朗克常量h6.631034 Js，假定所发出的可见光的波长都是560 nm，计算灯泡每秒内发出的光子数【解析】波长为的光子能量为：E设灯泡每秒内发出的光子数为n，灯泡电功率为P，则n式中，k5%是灯泡的发光效率得：光子数n，代入题给数据得：n1.41019(个)【答案】1.41019个15(12分)原子核的半径为1015 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？【解析】设质子的位置不确定范围等于原子核的直径，即x21015 m，由不确定关系公式xp，得p2.61020 kgm/s.同理，电子被限制在核内，动量的不确定范围与质子一样，为：p2.61020 kgm/s.【答案】均为大于或等于2.61020 kgm/s16(16分)用波长为4107 m的紫光照射某金属，发出的光电子垂直进入3104 T的匀强磁场中，光电子所形成的圆轨道的最大半径为1.2 cm(电子电荷量e1.61019 C，其质量m9.11031 kg)求：(1)紫