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高中物理人教版 (新课标)选修3第十七章 波粒二象性综合与测试复习练习题
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这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3第十七章 波粒二象性综合与测试复习练习题，共9页。试卷主要包含了选择题，填空题，论述·计算题等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小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，有选错或不答的得0分)
1．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是eq \x(导学号 96140209)( )
答案：A
解析：由黑体实验规律知温度越高，辐射越强，且最大强度向波长小的方向移动，A对，B、C、D错。
2．(河北承德一中2014～2015学年高二下学期检测)下列各种说法中错误的有eq \x(导学号 96140210)( )
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：B
解析：普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故A正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率小于极限频率，故B错误；光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大，故C正确；任何一个运动物体，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波，故D正确。
3．(河北正定中学2015～2016学年高二下学期检测)关于康普顿效应，下列说法正确的是eq \x(导学号 96140211)( )
A．康普顿效应证明光具有波动性
B．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了
C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了
D．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释
答案：C
解析：康普顿效应揭示了光具有粒子性，故A错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝eq \f(h,p)，知波长变长，故B错误，C正确；光电效应和康普顿效应都无法用经典电磁理论进行解释，D错误；故选C。
4．(寿光市现代中学2014～2015学年高二下学期检测)一束平行光经玻璃三棱镜折射后，分解为互相分离的三束光，分别照在相同的金属板a、b、c上，如图所示，已知金属板b有光电子放出，则可知eq \x(导学号 96140212)( )
A．板a一定不放出光电子B．板a一定能放出光电子
C．板c一定不放出光电子D．板c一定能放出光电子
答案：D
解析：从棱镜对光的色散可知，光的频率越大，在同一介质的折射率越大，由题意：νa<νb<νc，同种材料极限频率相同。由b板有光电子，则发生光电效应，则c一定可放出光电子，所以选项C错误，D正确，但射到a板上的光的频率不能确定是否大于极限频率，所以不能判断是否发生光电效应，所以选项A、B错误。
5．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U)，该粒子的德布罗意波长为eq \x(导学号 96140213)( )
A．eq \r(\f(h,2mqU)) B．eq \f(h,2mqU)
C．eq \f(h,2mqU)eq \r(2mqU) D．eq \f(h,\r(mqU))
答案：C
解析：设加速后的速度为v，由动能定理得：qU＝eq \f(1,2)mv2
所以v＝eq \r(\f(2qU,m))
由德布罗意波长公式：
λ＝eq \f(h,p)＝eq \f(h,m\r(\f(2qU,m)))＝eq \f(h,2mqU)eq \r(2mqU)
6．(宁波效实中学2013～2014学年高二下学期期末)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108m /s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是eq \x(导学号 96140214)( )
A．2.3×10－18W B．3.8×10－19W
C．7.0×10－10W D．1.2×10－18W
答案：A
解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到最小功率为
P＝eq \f(6\f(hc,λ),t)＝eq \f(6×\f(6.63×10－34×3×108,530×10－9),1)W＝ 2.3×10－18W。
7．(湖北武钢三中、武汉三中、省实验中学2015～2016学年高二下学期联考)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和－b，电子电荷量的绝对值为e，则eq \x(导学号 96140215)( )
A．普朗克常量可表示为eq \f(k,e)
B．若更换材料再实验，得到的图线的k不改变，b改变
C．所用材料的逸出功可表示为eb
D．b由入射光决定，与所用材料无关
答案：BC
解析：根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，以及Ekm＝eUc得：Uc＝eq \f(hν,e)－eq \f(W0,e)，
图线的斜率k＝eq \f(h,e)，解得普朗克常量h＝ke，故A错误；纵轴截距的绝对值b＝eq \f(W0,e)，解得逸出功W0＝eb，故C正确；b等于逸出功与电荷电量的比值，而逸出功与材料有关，则b与材料有关，故D错误；更换材料再实验，由于逸出功变化，可知图线的斜率不变，纵轴截距改变，故B正确。故选BC。
8．(河北冀州中学2015～2016学年高二下学期期中)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光eq \x(导学号 96140216)( )
A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
答案：BC
解析：由题图知，EkmaCb，故选项B正确；由Δx＝eq \f(L,d)λ及λ＝eq \f(c,ν)知，频率越小波长越长，间距越大，即Δxa>Δxb，故选项C正确；因νa<νb，所以通过三棱镜时，b的偏折程度大，故选项D错误。
9．如图所示，一束复合光束c，从玻璃射向空气，经折射后形成光a、b两束光线，则下列说法正确的是eq \x(导学号 96140217)( )
A．a光光子的能量比b光光子的能量小
B．从玻璃射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角
C．若a光能发生光电效应，b光也一定能发生光电效应
D．经同一双缝干涉装置得到干涉条纹，a光干涉条纹间距小
答案：AC
解析：由光的折射定律知a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率所以A对B错误，C正确；a光的波长大于b光的波长，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，D错。
10．(宜昌市葛州坝中学2015～2016学年高二下学期期中)用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA。移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0。则eq \x(导学号 96140218)( )
A．光电管阴极的逸出功为1.8eV
B．电键K断开后，没有电流流过电流表G
C．光电子的最大初动能为0.7eV
D．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
答案：AC
解析：该装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为0.7eV，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，W0＝1.8eV，故A、C正确。电键K断开后，用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误。改用能量为1.5eV的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，故D错误，故选AC。
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)
11．(5分)二氧化碳能很好吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.43×10－3～1.6×10－3m，相应的光子能量的范围是________，“温室效应”使大气全年的平均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的________。(已知普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字)eq \x(导学号 96140219)
答案：1.2×10－22～1.4×10－22J 无规则运动(或热运动)更剧烈或无规则运动(或热运动)的平均动能增大
解析：由c＝λν，得ν＝eq \f(c,λ)，代入数据得频率范围为1.88×1011～2.1×1011Hz，又由ε＝hν得能量范围为1.2×10－22～1.4×10－22J。
由分子动理论可知，温度升高，物体分子无规则运动更剧烈，因此分子平均动能增大。
12．(6分)(抚州市四校2014～2015学年高二下学期期中联考)如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。eq \x(导学号 96140220)
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________。(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针________________(填“有”或“无”)偏转。
答案：(1)减小 (2)无
解析：(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电；将一带负电的金属球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少，则静电计指针偏角将减小。
(2)要发生光电效应现象，照射光的频率必须大于被照射金属的极限频率，而与照射光的强度无关。用黄光照射，静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象。当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光低，所以用红外线照射更不能发生光电效应现象，静电计指针无偏转。
13．(7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400～770nm(1nm＝10－9m)。eq \x(导学号 96140221)
各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：
根据上图和所给出的数据，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。
答案：(1)铯 (2)b (3)a
解析：(1)依题意知，可见光的波长范围为
400×10－9～770×10－9m。
而金属铯的波长为λ＝0.6600×10－6m＝660×10－9m，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。
三、论述·计算题(共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
14．(9分)2016年8月15日，牙买加运动员麦克劳德在里约奥运会110m栏比赛中，以13秒05的成绩获得冠军。设麦克劳德质量约为75kg，计算他在110m栏跑中的德布罗意波长，并说明其波动性是否明显。eq \x(导学号 96140222)
答案：1.05×10－36m，波动性不明显。
解析：麦克劳德110米栏跑时对应德布罗意波波长为
λ＝eq \f(h,p)＝eq \f(h,mv)＝eq \f(6.63×10－34,75×\f(110,13.05))m≈1.05×10－36m。
可见此波长极短，其波动性很难表现出来。
15．(10分)如图所示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 ＝2.90×10－3m·K。求：eq \x(导学号 96140223)
(1)T＝15000K所对应的波长；
(2)用T＝15000K所对应波长的光照射逸出功为W0＝4.54eV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？
答案：(1)1.93×10－7m (2)能 1.90eV
解析：(1)由公式λmT＝2.90×10－3m·K得
λm＝eq \f(2.90×10－3,T)＝eq \f(2.90×10－3,15000)m≈1.93×10－7m
(2)波长λm＝1.93×10－7m的光子能量
E＝hν＝eq \f(hc,λm)＝eq \f(6.626×10－34×3×108 ,1.93×10－7×1.6×10－19)eV≈6.44eV
因E>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＝1.90eV。
16．(11分)(河北正定中学2015～2016学年高二下学期检测)如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝5000eq \(A,\s\up6(。))的钠制成。用波长λ＝3000eq \(A,\s\up6(。))的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.1V，饱和光电流的值(当阴极K发射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)I＝0.56 μA。eq \x(导学号 96140224)
(1)求每秒钟内由K极发射的光电子数目；
(2)求电子到达A极时的最大动能；
(3)如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达A极的最大动能是多大？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)
答案：(1)3.5×1012个 (2)6.01×10－19J (3)6.01×10－19J
解析：(1)设每秒内发射的电子数为n，则：
n＝eq \f(It,e)＝eq \f(0.56×10－6×1,1.6×10－19)＝3.5×1012(个)。
(2)由光电效应方程可知：
Ekm＝hν－W0
＝heq \f(c,λ)－heq \f(c,λ0)＝hc(eq \f(1,λ)－eq \f(1,λ0))
在AK间加电压U时，电子到达阳极时的动能为Ek，
Ek＝Ekm＋eU
＝hc(eq \f(1,λ)－eq \f(1,λ0))＋eU。
代入数值得：Ek＝6.01×10－19J。
(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关。
如果电压U不变，则电子到达A极的最大动能不会变。
17．(12分)(潍坊二中2014～2015学年高二下学期检测)如图所示是测定光电效应产生的光电子比荷的实验原理简图：两块平行板相距为d，放在真空容器中，其中N金属板受光线照射时发射出沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流表指针偏转。若调节R，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；断开开关，在MN间加上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。当磁感应强度为B时，电流恰好为零。由此可算得光电子的比荷e/m为多少？eq \x(导学号 96140225)
答案：eq \f(8U,B2d2)
解析：由于当电压表示数为U时，电流恰好为零，所以光电子的最大初动能为Ek＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)＝eU；又断开开关，在MN间加上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。当磁感应强度为B时，电流恰好为零，所以当磁感应强度为B时，具有最大初动能的电子做圆周运动的直径刚好为两块平行板的间距d，根据向心力公式即有Bev0＝eq \f(mv\\al(2,0),\f(d,2))，由此可算得光电子的比荷eq \f(e,m)＝eq \f(8U,B2d2)。
金属
铯
钠
锌
银
铂
极限频率(Hz)
4.545×1014
6.000×1014
8.065×1014
1.153×1015
1.529×1015
极限波长(μm)
0.6600
0.5000
0.3720
0.2600
0.1962
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小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，有选错或不答的得0分)
1．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是eq \x(导学号 96140209)( )
答案：A
解析：由黑体实验规律知温度越高，辐射越强，且最大强度向波长小的方向移动，A对，B、C、D错。
2．(河北承德一中2014～2015学年高二下学期检测)下列各种说法中错误的有eq \x(导学号 96140210)( )
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：B
解析：普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故A正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率小于极限频率，故B错误；光的单缝衍射实验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大，故C正确；任何一个运动物体，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波，故D正确。
3．(河北正定中学2015～2016学年高二下学期检测)关于康普顿效应，下列说法正确的是eq \x(导学号 96140211)( )
A．康普顿效应证明光具有波动性
B．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变短了
C．康普顿在研究石墨对X射线的散射时发现，在散射的X射线中，有些波长变长了
D．康普顿效应可用经典电磁理论进行解释
答案：C
解析：康普顿效应揭示了光具有粒子性，故A错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝eq \f(h,p)，知波长变长，故B错误，C正确；光电效应和康普顿效应都无法用经典电磁理论进行解释，D错误；故选C。
4．(寿光市现代中学2014～2015学年高二下学期检测)一束平行光经玻璃三棱镜折射后，分解为互相分离的三束光，分别照在相同的金属板a、b、c上，如图所示，已知金属板b有光电子放出，则可知eq \x(导学号 96140212)( )
A．板a一定不放出光电子B．板a一定能放出光电子
C．板c一定不放出光电子D．板c一定能放出光电子
答案：D
解析：从棱镜对光的色散可知，光的频率越大，在同一介质的折射率越大，由题意：νa<νb<νc，同种材料极限频率相同。由b板有光电子，则发生光电效应，则c一定可放出光电子，所以选项C错误，D正确，但射到a板上的光的频率不能确定是否大于极限频率，所以不能判断是否发生光电效应，所以选项A、B错误。
5．一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U)，该粒子的德布罗意波长为eq \x(导学号 96140213)( )
A．eq \r(\f(h,2mqU)) B．eq \f(h,2mqU)
C．eq \f(h,2mqU)eq \r(2mqU) D．eq \f(h,\r(mqU))
答案：C
解析：设加速后的速度为v，由动能定理得：qU＝eq \f(1,2)mv2
所以v＝eq \r(\f(2qU,m))
由德布罗意波长公式：
λ＝eq \f(h,p)＝eq \f(h,m\r(\f(2qU,m)))＝eq \f(h,2mqU)eq \r(2mqU)
6．(宁波效实中学2013～2014学年高二下学期期末)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，普朗克常量为6.63×10－34J·s，光速为3.0×108m /s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是eq \x(导学号 96140214)( )
A．2.3×10－18W B．3.8×10－19W
C．7.0×10－10W D．1.2×10－18W
答案：A
解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到最小功率为
P＝eq \f(6\f(hc,λ),t)＝eq \f(6×\f(6.63×10－34×3×108,530×10－9),1)W＝ 2.3×10－18W。
7．(湖北武钢三中、武汉三中、省实验中学2015～2016学年高二下学期联考)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截距分别为k和－b，电子电荷量的绝对值为e，则eq \x(导学号 96140215)( )
A．普朗克常量可表示为eq \f(k,e)
B．若更换材料再实验，得到的图线的k不改变，b改变
C．所用材料的逸出功可表示为eb
D．b由入射光决定，与所用材料无关
答案：BC
解析：根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，以及Ekm＝eUc得：Uc＝eq \f(hν,e)－eq \f(W0,e)，
图线的斜率k＝eq \f(h,e)，解得普朗克常量h＝ke，故A错误；纵轴截距的绝对值b＝eq \f(W0,e)，解得逸出功W0＝eb，故C正确；b等于逸出功与电荷电量的比值，而逸出功与材料有关，则b与材料有关，故D错误；更换材料再实验，由于逸出功变化，可知图线的斜率不变，纵轴截距改变，故B正确。故选BC。
8．(河北冀州中学2015～2016学年高二下学期期中)用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光eq \x(导学号 96140216)( )
A．照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大
B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大
D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
答案：BC
解析：由题图知，Ekma
9．如图所示，一束复合光束c，从玻璃射向空气，经折射后形成光a、b两束光线，则下列说法正确的是eq \x(导学号 96140217)( )
A．a光光子的能量比b光光子的能量小
B．从玻璃射向空气时，a光的临界角小于b光的临界角
C．若a光能发生光电效应，b光也一定能发生光电效应
D．经同一双缝干涉装置得到干涉条纹，a光干涉条纹间距小
答案：AC
解析：由光的折射定律知a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率所以A对B错误，C正确；a光的波长大于b光的波长，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，D错。
10．(宜昌市葛州坝中学2015～2016学年高二下学期期中)用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA。移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0。则eq \x(导学号 96140218)( )
A．光电管阴极的逸出功为1.8eV
B．电键K断开后，没有电流流过电流表G
C．光电子的最大初动能为0.7eV
D．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
答案：AC
解析：该装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为0.7eV，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，W0＝1.8eV，故A、C正确。电键K断开后，用光子能量为2.5eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误。改用能量为1.5eV的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，故D错误，故选AC。
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共3小题，共18分。把答案直接填在横线上)
11．(5分)二氧化碳能很好吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.43×10－3～1.6×10－3m，相应的光子能量的范围是________，“温室效应”使大气全年的平均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的________。(已知普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字)eq \x(导学号 96140219)
答案：1.2×10－22～1.4×10－22J 无规则运动(或热运动)更剧烈或无规则运动(或热运动)的平均动能增大
解析：由c＝λν，得ν＝eq \f(c,λ)，代入数据得频率范围为1.88×1011～2.1×1011Hz，又由ε＝hν得能量范围为1.2×10－22～1.4×10－22J。
由分子动理论可知，温度升高，物体分子无规则运动更剧烈，因此分子平均动能增大。
12．(6分)(抚州市四校2014～2015学年高二下学期期中联考)如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。eq \x(导学号 96140220)
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________。(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针________________(填“有”或“无”)偏转。
答案：(1)减小 (2)无
解析：(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电；将一带负电的金属球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少，则静电计指针偏角将减小。
(2)要发生光电效应现象，照射光的频率必须大于被照射金属的极限频率，而与照射光的强度无关。用黄光照射，静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象。当改用强度更大的红外线照射时，因为红外线的频率比黄光低，所以用红外线照射更不能发生光电效应现象，静电计指针无偏转。
13．(7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400～770nm(1nm＝10－9m)。eq \x(导学号 96140221)
各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：
根据上图和所给出的数据，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。
答案：(1)铯 (2)b (3)a
解析：(1)依题意知，可见光的波长范围为
400×10－9～770×10－9m。
而金属铯的波长为λ＝0.6600×10－6m＝660×10－9m，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。
三、论述·计算题(共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
14．(9分)2016年8月15日，牙买加运动员麦克劳德在里约奥运会110m栏比赛中，以13秒05的成绩获得冠军。设麦克劳德质量约为75kg，计算他在110m栏跑中的德布罗意波长，并说明其波动性是否明显。eq \x(导学号 96140222)
答案：1.05×10－36m，波动性不明显。
解析：麦克劳德110米栏跑时对应德布罗意波波长为
λ＝eq \f(h,p)＝eq \f(h,mv)＝eq \f(6.63×10－34,75×\f(110,13.05))m≈1.05×10－36m。
可见此波长极短，其波动性很难表现出来。
15．(10分)如图所示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 ＝2.90×10－3m·K。求：eq \x(导学号 96140223)
(1)T＝15000K所对应的波长；
(2)用T＝15000K所对应波长的光照射逸出功为W0＝4.54eV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？
答案：(1)1.93×10－7m (2)能 1.90eV
解析：(1)由公式λmT＝2.90×10－3m·K得
λm＝eq \f(2.90×10－3,T)＝eq \f(2.90×10－3,15000)m≈1.93×10－7m
(2)波长λm＝1.93×10－7m的光子能量
E＝hν＝eq \f(hc,λm)＝eq \f(6.626×10－34×3×108 ,1.93×10－7×1.6×10－19)eV≈6.44eV
因E>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＝1.90eV。
16．(11分)(河北正定中学2015～2016学年高二下学期检测)如图所示，一光电管的阴极用极限波长λ0＝5000eq \(A,\s\up6(。))的钠制成。用波长λ＝3000eq \(A,\s\up6(。))的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U＝2.1V，饱和光电流的值(当阴极K发射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)I＝0.56 μA。eq \x(导学号 96140224)
(1)求每秒钟内由K极发射的光电子数目；
(2)求电子到达A极时的最大动能；
(3)如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达A极的最大动能是多大？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)
答案：(1)3.5×1012个 (2)6.01×10－19J (3)6.01×10－19J
解析：(1)设每秒内发射的电子数为n，则：
n＝eq \f(It,e)＝eq \f(0.56×10－6×1,1.6×10－19)＝3.5×1012(个)。
(2)由光电效应方程可知：
Ekm＝hν－W0
＝heq \f(c,λ)－heq \f(c,λ0)＝hc(eq \f(1,λ)－eq \f(1,λ0))
在AK间加电压U时，电子到达阳极时的动能为Ek，
Ek＝Ekm＋eU
＝hc(eq \f(1,λ)－eq \f(1,λ0))＋eU。
代入数值得：Ek＝6.01×10－19J。
(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关。
如果电压U不变，则电子到达A极的最大动能不会变。
17．(12分)(潍坊二中2014～2015学年高二下学期检测)如图所示是测定光电效应产生的光电子比荷的实验原理简图：两块平行板相距为d，放在真空容器中，其中N金属板受光线照射时发射出沿不同方向运动的光电子，形成电流，从而引起电流表指针偏转。若调节R，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；断开开关，在MN间加上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。当磁感应强度为B时，电流恰好为零。由此可算得光电子的比荷e/m为多少？eq \x(导学号 96140225)
答案：eq \f(8U,B2d2)
解析：由于当电压表示数为U时，电流恰好为零，所以光电子的最大初动能为Ek＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)＝eU；又断开开关，在MN间加上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。当磁感应强度为B时，电流恰好为零，所以当磁感应强度为B时，具有最大初动能的电子做圆周运动的直径刚好为两块平行板的间距d，根据向心力公式即有Bev0＝eq \f(mv\\al(2,0),\f(d,2))，由此可算得光电子的比荷eq \f(e,m)＝eq \f(8U,B2d2)。
金属
铯
钠
锌
银
铂
极限频率(Hz)
4.545×1014
6.000×1014
8.065×1014
1.153×1015
1.529×1015
极限波长(μm)
0.6600
0.5000
0.3720
0.2600
0.1962
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