人教版高中物理选择性必修第三册第4章达标检测卷达标练含答案
展开第四章达标检测卷
(考试时间:60分钟 满分:100分)
班级:________ 座号:________ 姓名:________ 分数:________
一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分.在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求.)
1.关于对热辐射的认识,下列说法中正确的是( )
A.热的物体向外辐射电磁波,冷的物体只吸收电磁波
B.温度越高,物体辐射的电磁波越强
C.辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状况无关
D.常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
【答案】B 【解析】一切物体都不停地向外辐射电磁波,且温度越高,辐射的电磁波越强,A错误,B正确;选项C是黑体辐射的特征,C错误;常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色,D错误.
2.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出( )
A.原子的核式结构模型
B.原子核内有中子存在
C.电子是原子的组成部分
D.原子核是由质子和中子组成的
【答案】A 【解析】卢瑟福的α粒子散射实验中,用α粒子轰击金箔,发现α粒子穿过金箔后,基本仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子(约占1/8 000)发生了大角度偏转,偏转角度甚至大于90°.而汤姆孙的“枣糕模型”是不能解释α粒子发生大角度偏转的,也就是说“枣糕模型”是不正确的,卢瑟福通过分析认为:若要使α粒子发生大角度偏转,占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围,这样才能使α粒子受到足够大的斥力,发生大角度的偏转.所以1911年,卢瑟福提出了原子的核式结构模型.故选A.
3.如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图,图中的显微镜可在圆周轨道上转动,通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况.下列说法正确的是( )
A.在图中的A、B两位置分别进行观察,相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多
B.在图中的B位置进行观察,屏上观察不到任何闪光
C.卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶,观察到的实验结果基本相似
D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹
【答案】C 【解析】放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多,说明大多数射线基本不偏折,可知金箔原子内部很空旷,故A错误;放在B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数较少,说明较少射线发生偏折,可知原子内部带正电的体积小,故B错误;选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶,观察到的实验结果基本相似,故C正确;α粒子发生散射的主要原因是α粒子受到金原子库仑力作用,且金原子质量较大,从而出现的反弹,故D错误.
4.被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)在贵州省平塘县落成启用,开始接收来自宇宙深处的电磁波.中国天眼的建成,使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星,对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义.如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106 W)的发射机,其发射的无线电波波长为126厘米.那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(取光速c=3×108 m/s,普朗克常量h=6.6×10-34 J·s)( )
A.1023 B.1027
C.1031 D.1035
【答案】C 【解析】设单位时间t0,发射机每秒钟发射的光子数量为n,则光子的总能量为nt0h,每秒钟的发射能量为Pt0,所以nt0h=Pt0,代入数据,最终可得n的数量级约为1031,故C正确.
5.按照玻尔理论,一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的圆轨道上,已知ra>rb,则在此过程中( )
A.原子要发出某一频率的光子,电子的动能增大,原子的电势能减小,原子的能量也减小
B.原子要吸收某一频率的光子,电子的动能减小,原子的电势能减小,原子的能量也减小
C.原子要发出一系列频率的光子,电子的动能减小,原子的电势能减小,原子的能量也减小
D.原子要吸收一系列频率的光子,电子的动能增大,原子的电势能增大,原子的能量也增大
【答案】A 【解析】由玻尔理论知,氢原子中电子轨道半径越大,原子能量越大,当电子从ra跃迁到rb时,原子能量减小,放出光子;在电子跃迁过程中,库仑力做正功,原子的电势能减小;由库仑力提供电子做圆周运动的向心力,即=,r减小,电子速度增大,动能增大,综上所述可知A正确.
6.如图所示是氢原子的能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时,一共可以辐射出6种不同频率的光子,其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,则( )
A.6种光子中有3种属于巴耳末系
B.6种光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的
C.要使n=4能级的氢原子电离至少需要0.85 eV的能量
D.若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应
【答案】C 【解析】公式中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子,6种光子中从n=4→2与n=3→2的属于巴耳末系,即2种,故A错误;从n=4激发态跃迁到n=3激发态时产生光子的能量最小,根据E=h知,波长最长,故B错误;处于n=4能级的氢原子具有的能量为-0.85 eV,故要使其发生电离能量变为0,至少需要0.85 eV的能量,故C正确;从n=2能级跃迁到基态释放的光子能量为13.6 eV-3.4 eV=10.2 eV,若该光子能使某金属板发生光电效应,则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子能量3.4 eV-1.51 eV=1.89 eV<10.2 eV,不一定能使该板发生光电效应,D错误.
7.如图所示,某种频率的光照射金属钡使一些电子从钡表面发射出来.为了测量这些电子的最大初动能,在钡表面上方放置一带电金属板,调节金属板电势,使所有电子均不能到达金属板(金属板电势低于钡表面的电势).若钡表面相对于金属板的最小电势差为3.02 V,已知金属钡的逸出功为2.50 eV,普朗克常量为6.63×10-34 J·s,可见光的波长范围为400 nm~700 nm,则( )
A.电子的最大初动能为2.50 eV
B.照射光的频率约为1.33×1015 Hz
C.所有电子返回钡表面时的动能都为3.02 eV
D.可见光照射金属钡一定不会发生光电效应
【答案】B 【解析】对逸出的电子,由动能定理可得eUc=Ek,故电子的最大初动能为Ek=3.02 eV,故A错误;由光电效应方程Ek=hν-W0,可得照射光的频率为ν=≈1.33×1015 Hz,故B正确;由于电子逸出时动能有大有小,故返回钡表面的速度不一定相同,动能也不一定相同,最大动能为3.02 eV,故C错误;钡的极限频率为ν0==6.03×1014 Hz,由题中数据,可见光频率的最大值为νm=≈7.5×1014 Hz>ν0,故有部分可见光可以使钡发生光电效应,故D错误.
8.用绿光照射一个光电管,能产生光电效应.欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大,可以( )
A.改用红光照射 B.改用紫光照射
C.改用蓝光照射 D.增加绿光照射时间
【答案】BC 【解析】光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关,而与入射光子的能量有关,入射光子的能量越大,光电子从阴极逸出时最大初动能越大,所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射,以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能.
9.氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论,下列说法正确的是( )
A.电子旋转半径减小
B.氢原子能量增大
C.氢原子电势能增大
D.核外电子速率增大
【答案】AD 【解析】氢原子辐射出一个光子后,从高能级向低能级跃迁,氢原子的能量减小,轨道半径减小,根据k=m,得轨道半径减小,电子速率增大,动能增大,由于氢原子半径减小的过程中电场力做正功,则氢原子电势能减小,故A、D正确,B、C错误.
10.用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转.而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流计G的指针也发生偏转,a光与b光波长分别为λ和2λ,它们产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1,普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示,下列说法正确的有( )
A.该种金属的逸出功为
B.该种金属的逸出功为
C.波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应
D.波长超过3λ的光都不能使该金属发生光电效应
【答案】AD 【解析】由hν=W0+Ek知h=W0+mv,h=W0+mv,又v1=2v2,得W0=,A正确,B错误.光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应,C错误,D正确.
二、非选择题(本题共4小题,共40分)
11.(8分)如图所示,一静电计与锌板相连,在A处用一弧光灯照射锌板,关灯后,指针保持一定偏角.
(1)现用一带正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,用黄光照射锌板,静电计指针发生偏转,那么,若改用强度更大的黄光照射锌板,可观察到静电计指针偏转角将________(填“增大”“减小”或“不变”).
【答案】(1)增大 (2) 增大
【解析】(1)锌板在紫外线照射下,发生光电效应,有光电子飞出,锌板带正电,将一带正电的金属小球与锌板接触,锌板所带正电量增大,则静电计指针偏角将增大.
(2)改用强度更大黄光照射锌板,从锌板上发出的光电子数增多,锌板所带正电量增大,则静电计指针偏角将增大.
12.(10分)用图甲所示的装置研究光电效应现象,当用光子能量为5 eV的光照射光电管时,测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示.
(1)当变阻器的滑片P向________(填“左”或“右”)滑动时,通过电流表的电流将会减小.
(2)光电子的最大初动能为________J,金属的逸出功为__________J.
(3)如果不改变入射光的频率,而减小入射光的强度,则光电子的最大初动能________(填“增加”“减小”或“不变”).
【答案】(1)右 (2)3.2×10-19 4.8×10-19 (3) 不变
【解析】(1)由题图可知光电管两端所加的电压为反向电压,当变阻器的滑动端P向右移动时,反向电压增大,则通过电流表的电流减小.
(2)由图乙可知,当该装置所加的电压为反向电压,当电压是-2 V时,电流表示数为0,遏止电压为-2 V,则光电子的最大初动能为Ekm=eUc=2 eV=3.2×10-19 J,根据光电效应方程Ekm=hν-W0,又ε=hν,则W0=3 eV=4.8×10-19 J.
(3)根据光电效应方程Ekm=hν-W0,知入射光的频率不变,则光电子的最大初动能不变.
13.(10分)纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面.将激光束的宽度聚光到纳米级范围内,可以精确地修复人体损坏的器官.糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因,利用聚光到纳米级的激光束进行治疗,90%的患者都可以避免失明的严重后果.一台功率为10 W氩激光器,假定所发出的可见光的波长都是560 nm,用它“点焊”视网膜,每次“点焊”视网膜的时间是2×10-4 s.
(1)求每次“点焊”需要的能量;
(2)激光器消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量,光速c=3×108 m/s,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,计算激光器每秒内发出的光子数.
解:(1)根据E=Pt,
所以E=Pt=10×2×10-4 J=2×10-3 J.
(2)一个波长为λ的光子能量为E0=,
设激光器每秒内发出的光子数为n,
则n=,式中k=5%,t0=1 s,
联立上式解得n==1.4×1018个.
14.(12分)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管.用波长λ=0.50 μm的绿光照射阴极K,实验测得流过表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律,取h=6.63×10-34 J·s.结合图像,求:(结果保留2位有效数字)
(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能.
(2)该阴极材料的极限波长.
解:(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数
n==个=4.0×1012个.
光电子的最大初动能为
Ekm=eUc=1.6×10-19 C×0.6 V=9.6×10-20 J.
(2)设该阴极材料的极限波长为λc,根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=h-h,
代入数据解得λc≈0.66 μm.