阶段质量检测(四) 波粒二象性

阶段质量检测（四）波粒二象性

一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～7小题只有一个选项正确，第8～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1．(2017·北京高考)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)()

A．10－21 J B．10－18 J

C．10－15 J D．10－12 J

解析：选B光子的能量E＝hν，c＝λν，联立解得E≈2×10－18 J，B项正确。

2．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()

A．波长B．频率

C．能量D．动量

解析：选A金属的逸出功W＝hν0，根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W可知，从金属钾表面飞出的光电子的最大初动能较金属钙的大，金属钙表面飞出的光电子能量E小，因λ＝hc

，所以从钙表面逸出的光电子具有较大的波长，选项A正确。

E

3．用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为()

A．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的

B．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的

C．大量光子表现光具有粒子性

D．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性

解析：选D由题意知像素越高形成照片的光子数越多，表现的波动性越强，照片越清晰，D项正确。

4.如图所示是一个粒子源，产生某种粒子，在其正前方安装只有两

条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光，以

下结论不正确的是( )

A ．有多条明暗相间的条纹

B ．每个光子到达屏上的位置都是一定的

C ．光子到达明条纹处的概率较大

D ．光子到达暗条纹处的概率较小，但也有可能到达的光子

解析：选B 由于粒子源产生的粒子是微观粒子，它的运动受波动规律支配，对大量粒子运动到达屏上某点的概率，可以用波的特征进行描述，即产生双缝干涉，在屏上将看到干涉条纹，所以选项A 、C 、D 正确，B 错误。

5．某光波射到一逸出功为W 的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B 的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r ，则该光波的频率为(设电子的质量为m ，带电荷量为e ，普朗克常量为h )( )

A.W h

B.e 2B 2r 22mh

C.W h ＋e 2B 2r 2

2mh D.W h －e 2B 2r 22mh

解析：选C 由光电效应方程：hν－W ＝12

m v 2① 由向心力公式：e v B ＝m v 2r

② 由①②两式可得：ν＝W h ＋e 2B 2r 22mh

6．现用电子显微镜观测线度为d 的某生物大分子的结构。为满足测量要求，将显微镜

工作时电子的德布罗意波长设定为d n ，其中n ＞1.已知普朗克常量为h 、电子质量为m 和电

子电荷量为e ，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为( )

A.n 2h 2

med 2

B ．(md 2h 2n 2e 3)13 C.d 2h 2

2men 2 D.n 2h 22med 2

解析：选D 由德布罗意波长λ＝h p 知，p 是电子的动量，则p ＝m v ＝2meU ＝h λ，而

λ＝d n ，代入得U ＝n 2h 2

2med 2

。 7．1924年法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，任何一个运动着的物体，小到电

子，大到行星、恒星都有一种波与之对应，波长λ＝h

p，p为物体运动的动量，h是普朗克常

量。同样光也具有粒子性，光子的动量p＝h

λ。根据上述观点可以证明一个静止的自由电子

如果完全吸收一个γ光子，会发生下列情况：设光子频率为ν，则E＝hν，p＝h

λ＝

hν

c，被静

止的自由电子吸收后有hν＝m e v2

2，

hν

c＝m e

v。由以上两式可解得v＝2c，电子的速度为两倍

光速，显然这是不可能的。关于上述过程以下说法正确的是()

A．因为在微观世界中动量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个γ光子

B．因为在微观世界中能量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子可能完全吸收一个γ光子

C．动量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍适用规律，所以唯一结论是电子不可能完全吸收一个γ光子

D．若γ光子与一个静止的自由电子发生作用，则γ光子被电子散射后频率不变

解析：选C动量守恒定律和能量守恒定律是自然界中普遍适用的规律，因此在微观世界中动量守恒定律和能量守恒定律仍适用，在光电效应实验中金属内部电子在吸收一定能量的光子后克服逸出功从而成为自由电子，因此电子可以吸收光子，故得出的唯一结论是静止的自由电子不可能完全吸收一个γ光子，选项A、B错误，C正确；γ光子与静止的自由电子发生作用，被电子散射后因能量变小从而频率降低，选项D错误。

8．对黑体的认识，下列说法正确的是()

A．黑体只吸收电磁波，不辐射电磁波

B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及其表面状况无关

C．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体

D．黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝对黑体

解析：选BD黑体不仅吸收电磁波，而且也向外辐射电磁波，A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料的种类及其表面状况无关，B正确；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此小孔成了一个黑体，而空腔不是黑体，C错误；任何物体都会反射电磁波，只吸收不反射电磁波的物体实际是不存在的，故黑体是一种理想化的模型，D正确。