高中物理新教材同步选修第三册课件+讲义 第4章 章末检测试卷(4)

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高中物理新教材同步课件选修第三册高中物理新教材特点分析（一）趣味性强，激发学生学习兴趣 在新时代教育制度的改革深化下，学生对于物理课程内容的学习兴趣可以带动学生不断地进行探究。物理课程教学引入趣味性较高的新教材内容，充实物理课堂，引入信息技术，利用多媒体等新时代信息化的教学手段，利用更加直观、动态化的、可观察的教学手段，向学生们展示物理教学课程当中那些抽象的知识点，不断地吸引学生们的好奇心与兴趣力，让学生在物理课堂上能够充分感受到物理的魅力所在。（二）实践性高，高效落实理论学习 在现代化教育课程的背景之下，新课程改革理念越来越融入生活与学习的方方面面，新教材逐步的显现出强大影响力。（三）灵活性强，助力课程目标达成 随着教育制度体系的改革，通过新时代新教材内容的融入，教师不断地革新教学手段，整合线上以及线下的教育资源内容，可以为物理课堂增添新的活力与生机。第四章ZHANGMOJIANCESHIJUAN(SI)章末检测试卷(四)(满分：100分)一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分.在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的.1.(2021·盐城市高二期末)1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别用电子束射向晶体得到如图所示的图样，从而证实了A.电子的波动性 B.电子的粒子性C.光的波动性 D.光的粒子性123456789101112131415√161718戴维森和G.P.汤姆孙分别用电子束射向晶体得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性.选项A正确.2.我国高铁技术从无到有，并取得了巨大飞跃，目前处于世界领先水平.高铁将拥有基于北斗卫星导航系统、5G通信技术的空天地一体化的“超级大脑”.与4G相比，5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点.与4G相比，5G使用的电磁波A.波长更长 B.衍射更明显C.能量子的能量更大 D.传播速度更快123456789101112131415√161718由题知，与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，已知电磁波的波长与频率的关系为λ＝ ，由此可知频率越高波长越短，则与4G相比，5G使用的电磁波波长更短，A错误；波长越长，衍射现象越明显，由选项A可知λ5G<λ4G，则与4G相比，5G使用的电磁波衍射不明显，B错误；已知能量子的能量为ε＝hν，由题知，与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，则与4G相比，5G使用的电磁波能量子的能量更大，C正确；真空中电磁波的传播速度与光速相等，为c＝3×108 m/s，D错误.1234567891011121314151617183.下列说法正确的是A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程B.康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量C.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型D.德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长123456789101112131415√161718123456789101112131415爱因斯坦在量子理论的基础上，提出了光子假说并建立了光电效应方程，故A错误；康普顿效应表明光子既具有能量，也具有动量，故B错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故C正确；依据德布罗意波长公式λ＝ 分析可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故D错误.1617184.2021年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课.若本次直播通信使用电磁波的波长范围为λ1≤λ≤λ2，光速为c，则该电磁波中能量子最大值为123456789101112131415161718√1234567891011121314151617185.(2021·辽宁高二期中)如图所示是氢原子的能级图，其中由高能级向n＝2能级跃迁时射出光的谱线称为“巴耳末线系”.现有大量处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁，则A.最多可辐射出4种不同频率的光子B.产生的光子中有6种属于巴耳末线系C.从n＝5能级跃迁到n＝4能级时产生的光子波长最长D.从n＝4能级跃迁到n＝2能级要吸收2.55 eV的能量123456789101112131415√161718123456789101112131415生的光子频率最小，波长最长，选项C正确；从n＝4能级跃迁到n＝2能级要放出(－0.85 eV)－(－3.4 eV)＝2.55 eV的能量，选项D错误.161718大量处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出 ＝10种不同频率的光子，其中的5→2,4→2,3→2三种跃迁产生的谱线属于巴耳末线系，选项A、B错误；从n＝5能级跃迁到n＝4能级时，能级差最小，则产6.在图甲所示的电路中，用两种单色光①、②分别照射同一光电管时，光电流I与光电管两极电压U的关系如图乙.单色光①和②相比A.①光光子的频率较大B.①光光子的动量较大C.①光照射时，单位时间逸出的光 电子数目较多D.①光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大123456789101112131415√161718123456789101112131415由Ekm＝hν－W0，eUc＝Ekm可得光电流恰好为零时，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光子的频率为截止频率，由题图乙可知，②光光子最大初动能较大，光子的频率较大，由p＝ 可知②光光子的动量较大，故A、B、D错误；161718由题图可知①的饱和光电流大，因此①光照射时单位时间内产生的光电子数量多，故C正确.7.(2021·济宁市期中)反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成，反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷，反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是A.反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B.处于n＝2能级的反氢原子的电离能为13.6 eVC.基态反氢原子能吸收11 eV的光子而发生跃迁D.大量处于n＝4能级的反氢原子从n＝4能级跃迁 到n＝3能级时，辐射的光子的波长最长123456789101112131415√161718123456789101112131415反氢原子光谱与氢原子光谱相同，所以A错误；处于基态的反氢原子的电离能为13.6 eV，所以B错误；吸收光子能量跃迁时需要一一对应的能量，则基态反氢原子吸收11 eV的光子时，不能发生跃迁，所以C错误；161718大量处于n＝4能级的反氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，能级差最小，则辐射的光子的波长最长，所以D正确.8.(2021·南京市高二期末)一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是A.只有b光照射时，仅增加其强度，则对应的遏止电压增大B.阴极金属的逸出功可能为W0＝2.5 eVC.图乙中的a光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的D.图乙中的c光光子能量为10.2 eV123456789101112131415√161718123456789101112131415161718光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，因此仅增加b光照射时的强度，对应的遏止电压保持不变，A错误；由于只有3种频率的光能使阴极K发生光电效应，分析可知，这三种分别是从n＝4，n＝3，n＝2三个激发态跃迁到基态时放出的光子，其他的光子不会使阴极K产生光电效应，从n＝4跃迁到n＝2放出的光子能量ΔE＝E4－E2＝2.55 eV，要小于阴极金属的逸出功，因此阴极金属的逸出功不可能为W0＝2.5 eV，B错误；123456789101112131415161718图乙中的c光的遏止电压最小，是氢原子由第2能级向基态跃迁发出的，光子能量为ΔE＝E2－E1＝10.2 eV，D正确.图乙中的a光的遏止电压最大，照射时光子的能量最大，是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的，C错误；二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.9.(2021·重庆八中高二月考)物理学是一门以实验为基础的科学，任何学说和理论的建立都离不开实验.关于下面几个重要的物理实验，说法正确的是A.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组 成的B.光电效应实验表明光具有波粒二象性C.电子的发现揭示了原子可以再分D.康普顿效应证实了光具有粒子性123456789101112131415√√161718卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子具有核式结构，A错误；光具有波粒二象性，光电效应证实了光具有粒子性，B错误；电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒，原子可以再分，C正确；康普顿效应证实了光具有粒子性，D正确.12345678910111213141516171810.用如图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G的读数为0.2 mA.移动滑动变阻器的滑片，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123456789101112131415√√161718123456789101112131415161718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0.7 V时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程Ek＝hν－W0，得W0＝1.8 eV，故A、C正确.开关S断开后，在光子能量为2.5 eV的光照射下，光电管发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表G，故B错误.1.5 eV的光子的能量小于逸出功，所以不能发生光电效应，无光电流，故D错误.11.(2021·成都市期末)新冠病毒疫情防控工作中，体温枪被广泛使用.其工作原理是利用光电效应，将光信号转化为电信号，从而显示出物体的温度.已知人的体温正常时能辐射波长为10 μm的红外线，如图甲所示，用该红外光线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，光电流随电压变化的图像如图乙所示，另一种金属铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图丙所示，已知光在真空中传播的速度为3×108 m/s.则123456789101112131415161718A.波长为10 μm的红外线在真空中的频率为3×1013 HzB.将阴极K换成金属铷，体温枪仍然能正常使用C.由图乙可知，该光电管的遏止电压为2×10－2 VD.当人体温度升高时，辐射红外线的强度将增大，饱和光电流减小123456789101112131415√√161718123456789101112131415161718根据题图丙可知金属铷的截止频率5.1×1014 Hz，红外线的频率小于金属铷的截止频率，不会发生光电效应，体温枪不能正常使用，B错误；由题图乙可知，该光电管的遏止电压为2×10－2 V，C正确；若人体温度升高，辐射红外线的强度增大，饱和光电流将增大，D错误.12.(2021·苏州市第一中学高二期中改编)如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是A.从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的动能会 变大，电势能会减小B.氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子C.一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时， 最多可能发出3种不同频率的光子D.用能量为9.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子发生能级 跃迁√√123456789101112131415161718√123456789101112131415电子做圆周运动，静电力提供向心力，则有161718从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的轨道半径减小，由动能表达式分析可知电子的动能会变大，因静电力做正功，电势能会减小，故A正确；根据玻尔理论可知氢原子从高能级向低能级跃迁时要辐射光子，故B正确；一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光子，故C正确；123456789101112131415从n＝1能级跃迁到n＝2能级时，需要吸收的能量为ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV9.6 eV<10.2 eV，用能量为9.6 eV的电子轰击处于基态的氢原子，不能使氢原子跃迁到n＝2能级，故D错误.161718三、非选择题：本题共6小题，共60分13.(10分)如图所示是研究光电管产生的光电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的截止频率为νc，元电荷为e，普朗克常量为h.现将频率为ν(大于νc)的光照射在阴极上，则：(1)阴极材料的逸出功等于________.(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为___________，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是_______________________. hν－hνc＋eU逐渐增大，最后保持不变123456789101112131415161718hνc逸出光电子的最大初动能为hν－hνc；若加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为Ek＋eU＝hν－hνc＋eU，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，则到达阳极的光电子数逐渐增加，直到当全部光电子都能到达阳极时为止，则电流表的示数的变化情况是逐渐增大，最后保持不变.123456789101112131415161718为了阻止所有光电子到达阳极，在A、K间应加上的反向电压应满足：eU反＝Ek＝hν－hνc，解得U反＝ .123456789101112131415161718(3)为了阻止所有光电子到达阳极，在A、K间应加上U反＝________的反向电压.123456789101112131415161718(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是________.A.照射光频率不变，增加光照强度B.照射光强度不变，增加光的频率C.增加A、K电极间的电压D.减小A、K电极间的电压若增加饱和光电流，则需要增加单位时间射到阴极的光子数，即保持照射光频率不变时，需要增大光照强度，故选A.A14.(4分)如图甲所示为氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙，则金属的逸出功W0＝_____ eV；将上述各种频率的光分别照射到电路阴极K上，共有___种频率的光能产生光电流.6.753123456789101112131415161718大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，发出频率最高的光子是对应着从n＝4到n＝1的跃迁，频率最高光子的能量为hνm＝E4－E1＝12.75 eV，由题图丙可知辐射光电子的最大初动能为6 eV，根据Ek＝hν－W0可知金属的逸出功W0＝12.75 eV－6 eV＝6.75 eV.从n＝4到低能级的跃迁中能辐射出6种不同频率的光子，其中光子能量大于6.75 eV的跃迁有：123456789101112131415161718123456789101112131415161718n＝2到n＝1的跃迁，辐射光子的能量为－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV；n＝3到n＝1的跃迁，辐射光子的能量为－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV；n＝4到n＝1的跃迁，辐射光子的能量为－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV；其余跃迁光子能量小于6.75 eV，所以各种频率的光分别照射到阴极K上，共有3种频率的光能产生光电流.12345678910111213141515.(10分)小明用阴极为金属铷的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示.已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.(计算结果保留3位有效数字)(1)图甲中电极A为光电管的什么极；161718答案　阳极　由题意及光电管的结构知，A为阳极. (3分)123456789101112131415(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc和逸出功W0分别是多少；161718答案　5.20×1014 Hz　3.45×10－19 J　Uc－ν图像中横轴的截距表示铷的截止频率，则νc＝5.20×1014 Hz (2分)逸出功W0＝hνc≈3.45×10－19 J (2分)答案　1.19×10－19 J由爱因斯坦的光电效应方程得Ek＝hν－W0≈1.19×10－19 J. (3分)123456789101112131415(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek是多少. 16171812345678910111213141516.(10分)如图所示，伦琴射线管两极加上一高压电源.即可在阳极A上产生X射线.(h＝6.63×10－34 J·s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，光速c＝3×108 m/s)(1)若高压电源的电压为20 kV，求X射线的最短波长；161718答案　6.2×10－11 m123456789101112131415伦琴射线管阴极上产生的热电子在20 kV高压加速下获得的动能全部变成X光子的能量时，X光子的波长最短.161718eU＝hν (1分)123456789101112131415(2)若此时电流表读数为5 mA,1 s内产生5×1013个波长为1.0×10－10 m的光子，求伦琴射线管的工作效率.161718答案　0.1%123456789101112131415高压电源的电功率P1＝UI＝100 W， (2分)16171812345678910111213141517.(13分)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示.当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射出某种频率的光子，用该频率的光照射逸出功为2.25 eV的钾表面.已知电子电荷量e＝1.60×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s.求：(1)辐射出光子的频率(保留两位有效数字)；161718答案　6.2×1014 Hz12345678910111213141516氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，释放出光子能量为E＝－0.85 eV－(－3.40 eV)＝2.55 eV， (2分)由E＝hν (2分)解得光子的频率ν≈6.2×1014 Hz (1分)1718123456789101112131415(2)辐射出光子的动量；161718答案　1.4×10－27 kg·m/s得p≈1.4×10－27 kg·m/s (1分)123456789101112131415(3)钾表面逸出的光电子的最大初动能为多少eV.161718答案　0.30 eV用此光照射逸出功为2.25 eV的钾时，由光电效应方程Ek＝hν－W0， (2分)产生光电子的最大初动能为Ek＝(2.55－2.25) eV＝0.30 eV (1分)12345678910111213141518.(13分)氢原子的能级图如图所示，将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子.(电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子质量me＝9.1×10－31 kg，光速c＝3×108 m/s)(1)若要使处于n＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子？答案　8.21×1014 Hz　161718123456789101112131415所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n＝∞的轨道，n＝∞时，E∞＝0.所以要使处于n＝2激发态的原子电离，电离能为ΔE＝E∞－E2＝3.4 eV (2分)161718123456789101112131415(2)若用波长为200 nm的紫外线照射处于n＝2激发态的氢原子，则电子飞到离原子核无穷远处时的速度多大？答案　9.95×105 m/s161718123456789101112131415电离能ΔE＝3.4×1.6×10－19 J＝5.44×10－19 J (2分)161718代入数值解得v≈9.95×105 m/s. (2分)