物理：第17章《波粒二象性》测试(新人教版选修3-5)

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人教版高中物理选修3-5 第十七章波粒二象性测试

绝密★启用前人教版高中物理选修3-5 第十七章波粒二象性测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.关于物质波以下说法正确的是()A．实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性B．宏观物体不存在对应的波C．电子在任何条件下都能表现出波动性D．微观粒子在一定条件下能表现出波动性2.对于任何一种金属，能发生光电效应的条件是()A．入射光的强度大于某一极限强度B．入射光的波长大于某一极限波长C．入射光的照射时间大于某一极限时间D．入射光的频率不低于某一极限频率3.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4.光子在介质中和物质微粒相互作用，可使光的传播方向转向任何方向，这种现象叫做光的散射.1922年，美国物理学家家康普顿研究了石墨中的电子对X射线的散射规律，若用λ、λ′表示散射前、后X射线的波长，用λe表示作用后电子的德布罗意波长，则()A．λ′＞λ，碰撞过程动量守恒，能量不守恒B．λ′＜λ，碰撞过程能量守恒，动量不守恒C．λ′＞λ，碰撞过程动量守恒，能量也守恒D．碰后电子动量为，碰撞过程满足＝＋5.能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10—18J，已知可见光的平均波长约为60 μm，普朗克常量h：6.63 ×10—34J·s，则进入人眼的光子数至少为( )A． 1个B． 3个C． 30个D． 300个6.现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa>λb>λc，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定()A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小7.某光波射到一逸出功为W0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，带电量为e，普朗克常量为h)()A．B．C．＋D．－8.颜色不同的a光和b光由媒质射向空气时，临界角分别为Ca和Cb，且Ca＞Cb，当用a光照射某种金属时发生了光电效应，现改用b光去照射，可以断定()A．不一定能发生光电效应B．光电子数目增大C．光电子的最大初动能增大D．光电子数目减少9.红光和紫光相比()A．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大B．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大C．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小D．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小10.如图所示是定量研究光电效应的实验电路图，则()A．如果断开开关S，电流表示数一定为零B．如果把电源反接，电流表示数一定为零C．如果电压表示数一直增大，电流表示数肯定也一直增大D．如果灵敏电流表读数为零，可能是因为入射光频率过低11.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往表现出粒子性12.有关光的本性，下列说法中正确的是()A．光具有波动性，又具有粒子性，这是相互矛盾和对立的B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性13.如图所示，一个粒子源产生某种粒子，在其正下方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在下方的荧光屏上使荧光屏发光，那么在荧光屏上将看到()A．只有两条亮纹B．有多条明暗相间的条纹C．没有亮纹D．只有一条亮纹14.下列关于不确定关系说法正确的是()A．只对微观粒子适用B．只对宏观粒子适用C．对微观和宏观粒子都适用D．对微观和宏观粒子都不适用15.如图所示，已知用光子能量为2.82 eV的紫光照射光电管中K极板的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转．若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为1.00 V，则K极板的金属涂层的逸出功约为()A． 6.1×10－19JB． 4.5×10－19JC． 2.9×10－19JD． 1.6×10－19J第Ⅱ卷二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)16.如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．(1)示意图中，a端应是电源________极．(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则________说法正确．A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大三、计算题(共3小题,每小题10分,共30分)17.已知金属铯的极限波长为0.66 μm，用0.50 μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳？铯金属的逸出功为多少焦耳？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)18.光具有波粒二象性，光子的能量ɛ＝hν，其中频率ν表示波的特征．若某激光管以PW＝60 W的功率发射波长λ＝663 nm的光束，试根据上述理论计算：该管在1 s内发射出多少个光子？19.设子弹的质量为0.01 kg，枪口直径为0.5 cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量．答案解析1.【答案】D【解析】任何一个运动着的物体，小到电子、质子大到行星、太阳，都有一种波与之对应，这种波称为物质波．所以要物体运动时才有物质波．故A，B选项均错误．电子有波动性，但在一定的条件下才能表现出来．电子的衍射，是把电子束照到晶体上才发生的．晶体的波长很小只有数千埃甚至数百埃，跟电子的物质波波长差不多，这时衍射才表现出来．故C选项错误，D选项正确．2.【答案】D【解析】入射光的频率低于某一极限频率时，金属不会发生光电效应，对应的波长为极限波长，当入射光的波长低于某一极限波长时，金属才能发生光电效应．3.【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；黑体辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，一般物体辐射强度按波长的分布情况除与物体的温度有关外，与材料种类及表面状况也有关，C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误．4.【答案】C【解析】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＝，知波长增大，碰撞过程系统不受外力，动量守恒，光子的能量远大于电子的束缚能时，光子与自由电子或束缚较弱的电子发生弹性碰撞，能量守恒．所以C正确，A、B错误；由碰撞示意图知碰后电子与光子的运动方向不在一条直线上，而动量守恒是矢量式，所以直接写＝＋是错误的，D错误．5.【答案】D【解析】根据ɛ＝hν＝h求出可见光的平均能量，从而求出能引起人的视觉反应时，进入人眼的光子数．进入人眼的光子数至少个数n＝＝300个．6.【答案】A【解析】由a、b、c三束单色光的波长关系λa>λb>λc，及波长、频率的关系知：三束单色光的频率关系为：νa<νb<νc.故当b光恰能使金属发生光电效应时，a光必然不能使该金属发生光电效应，c光必然能使该金属发生光电效应，A对，B、C错；光电子的最大初动能与入射光频率有关，频率越高，最大初动能越大，所以c光照射时释放出的光电子的最大初动能最大，D错，故正确答案为A.7.【答案】C【解析】由光电效应方程：mv2＝hν－W0①由向心力公式：evB＝m②由①②两式可得：ν＝＋8.【答案】C【解析】根据sin C＝，Ca＞Cb.知a光的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光的频率，用a光照射某种金属时发生了光电效应，则b光照射一定能发生光电效应，A错误；光的强度影响单位时间内光电子的数目，而频率的大小与光的强度无关，光的频率与光电子的数目无关，B、D 错误；根据光电效应方程E km＝hν－W0知，b光照射产生的光电子最大初动能大，C正确．9.【答案】B【解析】此题只需比较红光和紫光的区别就行了，红光与紫光相比，红光波长较长、频率较低、光子能量较低、在同种介质中传播速度较快，正确答案为B.10.【答案】D【解析】如果断开开关S，在光照下有电子从K极发射出来，电流表的示数就不为零，A错误；如果把电源反接，在光照下有电子从K极发射出来，当玻璃管中两极的电压较小时，电流表的示数就不为零，B错误；在一定的光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，如果电压表示数一直增大，电流表示数也不会再增大，即存在着饱和电流，C错误；如果灵敏电流表读数为零，可能是因为入射光频率过低，频率低于金属的截止频率时，就不会发生光电效应，电流表的示数就会为零，D正确．11.【答案】C【解析】一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，其粒子性就很显著，所以C正确．12.【答案】D【解析】光在不同条件下表现出不同的行为，其波动性和粒子性并不矛盾，A错，D对；光的波动性不同于机械波，其粒子性也不同于质点，B错；大量光子往往表现出波动性，个别光子往往表现出粒子性，C错．13.【答案】B【解析】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的某点的概率，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B 正确．14.【答案】C15.【答案】C【解析】由题述“将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为1.00 V”可知光电子的最大初动能为E k＝1 eV.根据爱因斯坦光电效应方程可知K极板的金属涂层的逸出功为W0＝hν－E＝2.82 eV－1 eV＝1.82 eV＝1.82×1.6×10－19J≈2.9×10－19J，C正确．16.【答案】(1)正(2)阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住．无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M(3)B17.【答案】9.6×10－20J 3×10－19J【解析】金属铯发生光电效应的极限频率ν0＝.金属铯的逸出功W＝hν0＝h＝6.63×10－34×J≈3×10－19J.由光电效应方程E k＝hν－W0＝h－h＝hc(－)＝6.63×10－34×3×108×(－)J≈9.6×10－20J.18.【答案】2.0×1020个【解析】设在时间Δt内发射出的光子数为n，光子的频率为ν，每个光子的能量ɛ＝hν，所以PW＝(Δt＝1 s)．而ν＝，解得n＝＝2.0×1020个．19.【答案】1.06×10－30m/s.【解析】枪口直径可以当作子弹射出枪口位置的不确定量Δx，由于Δpx＝mΔv x，由不确定性关系公式得子弹射出枪口时横向速度的不确定量Δv x≥≈1.06×10－30m/s。

高中物理第十七章波粒二象性单元检测2新人教版选修3-5

第十七章波粒二象性(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。

在每小题给出的四个选项中有一个或多个选项正确。

全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分) 1．下列各种说法中正确的有( )。

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2．下列实验现象中，哪些实验现象的解释使得光的波动说遇到了巨大的困难( )。

A．光的干涉B．光的衍射C．康普顿效应D．光电效应3．(2011·上海单科)用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是( )。

A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间4．关于物质波的认识，正确的是( )。

A．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的B．物质波也是一种概率波C．任何一物体都有一种波和它对应，这就是物质波D．物质波就是光波5．运动电子束穿过某一薄晶体时能产生明显的衍射现象，那么下列说法中正确的是( )。

A．电子束的运动速度越快，产生的衍射现象越明显B．电子束的运动速度越慢，产生的衍射现象越明显C．产生衍射现象的明显程度与电子束的运动速度无关D．以上说法都不对6．根据爱因斯坦光子说，光子能量ε等于(h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长)( )。

A．chλB．hcλC．hλ D.hλ7．用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面。

单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。

设两种金属的逸出功分别为W C和W D，则下列选项正确的是( )。

高中物理第17章波粒二象性综合检测新人教版选修35(

第十七章波粒二象性(分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本题共7小题，每小题6分，共42分．每小题至少有一个选项是正确的．) 1．根据物质波理论，以下说法中正确的是( ) A ．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性 B ．宏观物体和微观粒子都具有波动性C ．宏观物体的波动性不易被人们观察到，是因为它的波长太长D ．速度相同的电子和质子相比，电子的波动性更为明显【解析】由物质波理论可知，一切运动的物体都有一种物质波与之相对应，故选项A 错、B 对；宏观物体的波长很短，所以不易被人们观察到，故选项C 错；电子的质量比质子的小，因此，由λ＝hp可知，速度相同的电子和质子，电子的物质波的波长较长，选项D 对．【答案】 BD2．当具有5.0 eV 能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为( )A ．1.5 eVB ．3.5 eVC ．5.0 eVD ．6.5 eV【解析】本题考查光电效应方程及逸出功．由E k ＝hν－W得W ＝hν－E k ＝5.0 eV －1.5 eV ＝3.5 eV则入射光的最低能量为hνmin ＝W ＝3.5 eV ，故正确选项为B. 【答案】 B3．频率为ν的光子的动量和波长的关系是λ＝h p，能量为ε，则光的速度为( )A ．ελ/hB ．p εC ．ε/pD ．h 2/(ε·p )【解析】由波速公式c ＝λν，德布罗意波波长λ＝h p，光子能量ε＝hν，可得c ＝λεh ＝h p ·εh ＝εp.故选项A 、C 正确．【答案】 AC4．现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是( )A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C．质量为10－3kg、速度为10－2m/s的小球，其德布罗意波长很小，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同【解析】从事实中体现出的物理本质上分析判断．光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C 不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体，是利用中子的波动性，D正确．故选B、D.【答案】BD5．如图1所示，一验电器与锌板用导线相连，现用一紫外线灯照射锌板．停止照射后，验电器指针保持一定的偏角，进一步实验，下列现象可能发生的是( )图1A．将一带正电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角增大B．将一带负电的金属小球与锌板接触，验电器指针偏角保持不变C．改用强度更大的紫外线灯照射锌板，验电器指针偏角增大D．改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器指针偏角保持不变【解析】紫外线照射锌板，锌板表面有电子逸出而带正电，因此当带正电的小球接触锌板时，验电器指针偏角增大，若将带负电的小球接触锌板，验电器指针偏角变小，故选项A正确、B错误；改用强度更大的紫外线照射锌板时，单位时间内从锌板表面飞出的光电子增多，所以验电器指针偏角增大，选项C正确；红外线不能使电子从锌板表面飞出，故验电器指针偏角不变，选项D正确．【答案】ACD6．如图所示，N为钨板，M为金属网，它们分别与电池两极相连，各电池的电动势E 和极性已在图中标出，钨的逸出功为4.5 eV，现分别用能量不同的光子照射钨板(各光子的能量也已在图上标出)，那么下列图中电子能到达金属网的是( )【解析】逐项分析如下：选项诊断结论A入射光的能量小于逸出功，不能发生光电效应×B入射光的能量大于逸出功，且电压为正向电压，必有光电流√C 光电子的最大初动能E k＝8 eV－4.5 eV＝3.5 eV，大于克服反向电压所做的功W U＝2 eV，有光电流√D 光电子的最大初动能E k＝3.5 eV，需要克服反向电压做功W U＝4 eV，电子不能到达金属网×图27．研究光电效应规律的实验装置如图2所示，以频率为ν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G测出，反向电压U由电压表V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U c，在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是( )【解析】当反向电压U与入射光频率ν一定时，光电流i与光强成正比，所以A图正确；频率为ν的入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动能为12m e v 2max ＝hν－W 0，而截止电压U c 与最大初动能的关系为eU c ＝12mv 2max 所以截止电压U c 与入射光频率ν的关系是eU c＝hν－W 0，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】 B二、非选择题(本题共5小题，共58分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位．)8．(10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．图3(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 μA，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，应该是在电子管中电子由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I ＝ne ，所以n ＝10×10－61.6×10－19＝6.25×1013(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)6.25×10139．(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400 nm ～770 nm(1 nm ＝10－9m)．图4各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：(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 400×10－9m ～770×10－9m 而金属铯的波长为λ＝0.660 0×10－6m ＝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．【答案】 (1)铯 (2)b (3)a10．(12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 ，试计算与卫星奔月过程对应的物质波波长．【解析】与嫦娥二号卫星奔月过程对应的物质波波长为λ＝h p ＝h mv ＝ 6.626×10－342 480×11×103m ＝2.43×10－41m.【答案】 2.43×10－41m11．(12分)20世纪20年代，剑桥大学学生G·泰勒做了一个实验．在一个密闭的箱子里放上小灯泡、用熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底片组成整个装置如图5所示，小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹，泰勒对此照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是5×10－13J.图5(1)假设起作用的光波长约为500 nm ，计算从上一个光子到达底片到下一个光子到达底片所相隔的平均时间，及光束中两邻近光子之间的平均距离；(2)如果当时实验用的箱子长为1.2 m ，根据(1)的计算结果，能否找到支持光是概率波的证据？【解析】 (1)λ＝500 nm 的光子能量为E ＝hν＝h ·c λ＝6.626×10－34×3.0×108500×10－9J≈4.0×10－19J.因此每秒到达底片的光子数为n ＝E ′E ＝5×10－134.0×10－19＝1.25×106(个)．如果光子是依次到达底片的，则光束中相邻两光子到达底片的时间间隔是Δt ＝1n＝11.25×106s ＝8.0×10－7s.两相邻光子间平均距离为s ＝c ·Δt ＝3.0×108×8.0×10－7m ＝2.4×102m.(2)由(1)的计算结果可知，两光子间距为2.4×102m ，而箱子长只有1.2 m ，所以在箱子里一般不可能有两个光子同时在运动．这样就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性，因此，衍射图样的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，在衍射条纹的亮区是光子到达可能性较大的区域，而暗区是光子到达可能性较小的区域．这个实验支持了光是概率波的观点．【答案】 (1)8.0×10－7s 2.4×102m (2)见解析12．(14分)(2013·景德镇检测)用波长为4×10－7m 的紫光照射某金属，发出的光电子垂直进入3×10－4T 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e ＝1.6×10－19 C ，其质量m ＝9.1×10－31kg)．求：(1)紫光光子的能量； (2)光电子的最大初动能；(3)该金属发生光电效应的极限频率．【解析】 (1)光子的能量ε＝hν＝h c λ＝6.63×10－34×3×1084×10－7 J ＝4.98×10－19J. (2)光电子进入磁场后，受到的洛伦兹力等于做匀速圆周运动的向心力，qvB ＝m v 2r，v ＝qBr m ，光电子的最大初动能：E k ＝12mv 2＝q 2B 2r 22m＝1.62×10－38×9×10－8×1.44×10－42×9.1×10－31J ＝1.82×10－19J. (3)金属的极限频率满足W ＝hν0 由爱因斯坦光电效应方程：E k ＝hν－W ＝hν－hν0ν0＝hν－E k h ＝4.98×10－19－1.82×10－196.63×10－34Hz ＝4.77×1014Hz. 【答案】 (1)4.98×10－19J (2)1.82×10－19J(3)4.77×1014Hz。

人教版高中物理选修3-5第17章《波粒二象性》检测题(包含答案解析版)

第17章《波粒二象性》检测题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.用蓝光照射一光电管，能产生光电流，则下列一定可以使光电管发生光电效应的有( )A．红光 B．黄光 C．绿光 D．紫光2.当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时( )A．锌板带负电 B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出 D．锌板会吸附空气中的正离子3.下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是( )A．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，不能统一B．在衍射现象中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C．大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强D．频率低的光子表现出的粒子性强，频率高的光子表现出的波动性强4.关于电子云，下列说法正确的是( )A．电子云是真实存在的实体B．电子云周围的小黑点就是电子的真实位置C．电子云上的小黑点表示的是电子的概率分布D．电子云说明电子在绕原子核运动时有固定轨道5.关于对黑体的认识，下列说法正确的是( )A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D．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6.关于物质波，下列说法正确的是( )A．速度相等的电子和质子，电子的波长长B．动能相等的电子和质子，电子的波长短C．动量相等的电子和中子，中子的波长短D．甲电子的速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍7.现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa>λb>λc，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定( )A．a光束照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小8.关于光的本性，下列说法中正确的是( )A．关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D．光的波粒二象性是将牛顿的粒子说和惠更斯的波动说真正有机地统一起来9.在做双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，则对某一光子到达观察屏的位置，下列说法正确的是( )A．一定到达亮纹位置 B．一定到达暗纹位置C．该光子可能到达观察屏的任意位置 D．以上说法均不可能10.以下宏观概念中，哪些是“量子化”的 ( )A．物体的长度 B．物体所受的重力 C．物体的动能 D．人的个数11.如图所示，用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面．单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象．设两种金属的逸出功分别为W C和WD，则下列选项正确的是( )A．λ1＞λ2，WC＞WD B．λ1＞λ2，WC＜WDC．λ1＜λ2，WC＞WD D．λ1＜λ2，WC＜WD12.研究光电效应时，用不同频率的紫外线照射金属锌，得到光电子最大初动能E k随入射光频率变化的E k－ν图象，应是下列四个图中的( )A．B． C． D．二、多选题(每小题至少有两个正确答案)13.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc，则( )A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大D．当入射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍14.关于光的本性，下列说法中正确的是( )A．光子的能量由光的强度所决定B．光的本性是：光既具有波动性，又具有粒子性C．光子的能量与光的频率成正比D．光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面15.频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E km，则( )A．若改用频率为2ν的光照射，该金属产生光电子的最大初动能为2E kmB．若改用频率为2ν的光照射，该金属产生光电子的最大初动能为E km＋hνC．若改用频率为ν的光照射，该金属产生光电子的最大初动能为E km＋hνD．若改用频率为ν的光照射，该金属可能不发生光电效应三、实验题16.如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．(1)示意图中，a端应是电源________极．(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则________说法正确．A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大四、计算题17.如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F上漂出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U＝104V，电子质量为m＝9.1×10－31kg.电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发生衍射现象，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹．试计算电子的德布罗意波长．18.对应于3.4×10—19J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？答案解析1.【答案】D【解析】紫光的频率大于蓝光的频率，一定能够使光电管发生光电效应，红光的频率、黄光的频率、绿光的频率都小于蓝光的频率，不一定能使光电管发生光电效应．2.【答案】C【解析】当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C 正确，A、B、D错误．3.【答案】C【解析】光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一的，所以A 错误；在衍射现象中，暗条纹是指振动减弱的地方，并非光子不能到达的地方， B错误；光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显， C正确；光的粒子性和波动性与光子频率高低无关， D错误．4.【答案】C【解析】由电子云的定义我们知道，电子云不是一种稳定的概率分布，人们常用小黑点表示这种概率，小黑点的密疏代表电子在这一位置出现的概率大小，故只有C正确．5.【答案】C【解析】黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故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，故B错，C对；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故D错误．6.【答案】A【解析】由λ＝可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长，A正确；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系p＝可知，电子的动量小，波长长，B错误；动量相等的电子和中子，其波长应相等，C错误；如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的3倍，甲的动量也是乙的3倍，则甲的波长应是乙的，D错误．7.【答案】A【解析】由a、b、c三束单色光的波长关系λa>λb>λc，及波长、频率的关系知：三束单色光的频率关系为：νa<νb<νc.故当b光恰能使金属发生光电效应时，a光必然不能使该金属发生光电效应，c 光必然能使该金属发生光电效应，A对，B、C错；光电子的最大初动能与入射光频率有关，频率越高，最大初动能越大，所以c光照射时释放出的光电子的最大初动能最大，D错，故正确答案为A.8.【答案】C【解析】光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波．光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒．某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象．某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象．要区分题中说法和物理史实与波粒二象性之间的关系．C正确，A、B、D错误．9.【答案】C【解析】光波是一种概率波，大量光子将到达亮纹位置，但也有极少数光子到达暗纹位置，因此对某一光子到达屏上的位置不确定，故A、B、D均错误，C正确．10.【答案】D【解析】所谓量子化是指数据是分立的、不连续的，根据量子的定义可做出选择，人的个数只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．其它三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故只有D正确．11.【答案】D【解析】单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象，单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，根据光电效应条件知，单色光A的频率大于单色光B的频率，则λ1＜λ2，单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象．知金属C的逸出功小于金属D的逸出功，即WC＜WD.故D正确，A，B，C错误．12.【答案】C【解析】根据光电效应方程有：E k＝hν－W，其中W为金属的逸出功：W＝hν0.由此可知E k－ν图象是一条直线，横截距大于零，故C正确．13.【答案】AB【解析】因入射光的频率大于或等于极限频率时会产生光电效应，所以A正确；因为金属的极限频率为νc，所以逸出功W0＝hνc，再由E k＝hν－W0得，E k＝2hνc－hνc＝hνc，B正确；因为逸出功是光电子恰好逸出时需要做的功，对于同种金属是恒定的，故C错误；由E k＝hν－W0＝hν－hνc＝h(ν－νc)可得，当ν增大一倍时：＝≠2，故D错误．14.【答案】BCD【解析】根据E＝hν，可知：光子的能量与光的频率成正比，A错误，C正确；光既具有波动性，又具有粒子性，B正确，光电效应和康普顿效应反映光的粒子性，D正确．15.【答案】BD【解析】频率为ν(频率)的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E km，根据光电效应方程知，逸出功W0＝hν－E km.改用频率为2ν的光照射，则最大初动能E km′＝h2ν－W0＝hν＋E km，即A错误，B正确．若改用频率为ν的光照射，若能发生光电效应，则最大初动能E km′′＝h－W0＝E km－hν，C 错误．若改用频率为ν的光照射，可能光的频率小于金属的截止频率，不能发生光电效应，D正确．16.【答案】(1)正 (2)阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住．无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M(3)B【解析】17.【答案】1.23×10－11m【解析】将eU＝E k＝mv2，p＝，λ＝联立，得λ＝，代入数据可得λ≈1.23×10－11m.18.【答案】5.13×10－14Hz 5.85×10－7m 黄色【解析】根据公式ɛ＝hν和ν＝得ν＝5.13×1014Hzλ＝5.85×10－7m频率属于黄光的频率范围，它是黄光，其波长为5.85×10－7m。

人教版高中物理选修3-5第十七章《波粒二象性》考试测试卷

第十七章《波粒二象性》测试卷一、单选题(共15小题)1.光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程，对此下列说法正确的是()A．两种效应中电子与光子组成的系统都服从动量守恒定律和能量守恒定律B．两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程C．两种效应都属于吸收光子的过程D．光电效应是吸收光子的过程，而康普顿效应相当于光子和电子弹性碰撞的过程2.关于光电效应有以下几种陈述，其中正确的是()A．金属的逸出功与入射光的频率成正比B．光电流强度与入射光强度无关C．用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的初动能要大D．对任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应3.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时()A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带负电D．锌板带负电，指针带正电4.以下宏观概念中，哪些是“量子化”的 ()A．物体的长度B．物体所受的重力C．物体的动能D．人的个数5.利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()A．用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B．用红光照射，电流表一定无电流通过C．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过D．用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变6.对于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子和电子是同种粒子，光波和机械波是同种波C．光的波动性是由于光子间的相互作用形成的D．光子说中光子的能量E＝hν表明光子具有波的特征7.分别用波长为λ和λ的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2，以h 表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为()A．B．C．D．8.如果下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最大的是()A．电子B．中子C．质子D．α粒子9.一个电子被加速后，以极高的速度在空间运动，关于它的运动，下列说法中正确的是()A．电子在空间中做匀速直线运动B．电子上下左右颤动着前进C．电子运动轨迹是正弦曲线D．无法预言它的路径10.用同一束单色光，在同一条件下，分别照射锌片和银片，都能产生光电效应，对于这两个过程，下列所列四个物理量中一定相同的是()A．入射光子的能量B．逸出功C．光电子的动能D．光电子的最大初动能11.利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是使电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中不正确的是()A．该实验说明了电子具有波动性B．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝C．加速电压U越大，电子的衍射现象越不明显D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显12.假如一个光子与一个静止的不受任何外力作用的电子发生碰撞，光子并没有被吸收，只是被电子反弹回来，电子被碰撞后也因此获得了一定的动量p，关于在这个碰撞的过程中，以下说法中正确的是()A．该碰撞过程中动量不守恒，能量守恒B．碰撞前、后的光子在同一种介质中传播时，碰撞前的光子的速度更大C．碰撞前、后光子的频率不变D．电子被碰撞后，它的德布罗意波长为(h为普朗克常量)13.所谓黑体是指能全部吸收入射的电磁波的物体．显然，自然界不存在真正的黑体，但许多物体在某些波段上可近似地看成黑体．如图所示，用不透明的材料制成的带小孔的空腔，可近似地看作黑体．这是利用了()．A．控制变量法B．比值法C．类比法D．理想化方法14.在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是()A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限颇率C．光电流随着入射光增强而变大D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大15.关于光电效应现象，下列说法中正确的是()A．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应二、实验题(共1小题)16.如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．(1)示意图中，a端应是电源________极．(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则________说法正确．A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大三、计算题(共3小题)17.一个带电荷量为元电荷的粒子，经206 V的加速电压由静止加速后，它的德布罗意波长为0.002 nm，试求这个粒子的质量．18.钨的逸出功是4.54 eV，现用波长200 nm的光照射钨的表面．求：(结果均保留三位有效数字)(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)钨的截止频率．19.人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律．请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？已知锌的逸出功为3.34 eV，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106m/s，求该紫外线的波长λ.(电子质量m＝9.11×10－31kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s,1 eV＝1.60×10－19J)四、简答题(共3小题)20.由能量的量子化假说可知，能量是一份一份的而不是连续的，但我们平时见到的宏观物体的温度升高或降低，为什么不是一段一段的而是连续的，试解释其原因．21.几种金属的逸出功W0见下表：用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应．已知该可见光的波长范围为4.0×10－7～7.6×10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.22.如图所示，绝缘固定擦得很亮的锌板A水平放置，其下方水平放置接地的铜板B.两板间距为d，两板面积均为S，正对面积为S′，且S′＜S.当用弧光灯照射锌板上表面后，A、B间一带电液滴恰好处于静止状态．试分析：(1)液滴带何种电荷？(2)用弧光灯再照射A，液滴做何种运动？(3)若使液滴向下运动，应采取什么措施？答案解析1.【答案】D【解析】光电效应吸收光子放出电子，其过程能量守恒，但动量不守恒，康普顿效应相当于光子与电子弹性碰撞的过程，并且遵守动量守恒定律和能量守恒定律，两种效应都说明光具有粒子性，故D正确．2.【答案】D【解析】对于一种确定的金属，其逸出功是固定的，与入射光频率无关，A错；发生光电效应时，光电流强度随入射光强度的增大而增大，B错；同一次光电效应实验中，由于光电子逸出的路程不同，初动能也是不同的，因而是不可比的，C错；由光电效应的规律知D正确．3.【答案】B【解析】锌板在弧光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，指针也带正电，B正确．4.【答案】D【解析】所谓量子化是指数据是分立的、不连续的，根据量子的定义可做出选择，人的个数只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的．其它三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的，故只有D正确．5.【答案】D【解析】因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，A 错误；因不知阴极K的截止频率，所以用红光照射时，也可能发生光电效应，B错误；光电子具有一定的初速度，所以即使U AK＝0，电流表中也可能有电流通过，C错误；当滑动触头向B端滑动时，U AK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大U AK，光电流也不会增大，D正确．6.【答案】D【解析】光的波粒二象性的说法指的是：频率较大的光粒子性较强，频率小的光波动性较强；大量光子往往表现为波动性，少量光子表现为粒子性．光子和电子不是同种粒子，光波和机械波也是不同种波；光子说中光子的能量E＝hν，光子的能量与频率有关，表明光子具有波的特征，选项D正确．7.【答案】A【解析】光子能量为：ɛ＝hν＝根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：E k＝hν－W根据题意：λ1＝λ，λ2＝λE k1∶E k2＝1∶2联立可得逸出功W＝.8.【答案】A【解析】德布罗意波长为λ＝又p＝mv解得：λ＝速度大小相同，电子的质量m最小，则电子的德布罗意波长最大．9.【答案】D【解析】根据概率波的知识可知，某个电子在空间中运动的路径我们无法确定，只能根据统计规律确定大量电子的运动区域，D正确．10.【答案】A【解析】同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程E km＝hν－W0知，最大初动能不同，但是光电子的动能可能相同．11.【答案】D【解析】实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A正确；由动能定理可得，eU＝mv2－0，电子加速后的速度v＝，电子德布罗意波的波长λ＝＝＝＝，故B正确；由电子的德布罗意波的波长公式λ＝可知，加速电压U越大，电子德布罗意波的波长越短，衍射现象越不明显，故C正确；物体动能与动量的关系是p ＝，由于质子的质量远大于电子的质量，所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量，由λ＝可知，相同动能的质子的德布罗意波的波长远小于电子德布罗意波的波长，波长越小，衍射现象越不明显，因此相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加不明显，故D错误．12.【答案】B【解析】光子与电子的碰撞过程中，系统不受外力，也没有能量损失，故系统动量守恒，系统能量也守恒，A错误；光子与电子碰撞后，电子能量增加，光子能量减小，根据E＝hf，光子的频率减小，光的波长λ＝不变；故光的波速v＝λf减小，故B正确，C错误；碰撞过程光子和电子的总动量守恒，光子速度反向，故动量变化量大小为2p，故电子的动量改变量也为2p，初动量为零，末动量为2p，故德布罗意波的波长为λ＝，故D错误．13.【答案】D【解析】黑体实际上是一种物理模型，把实际物体近似看作黑体，用到的自然是理想化方法．14.【答案】C【解析】光电效应证实了光的粒子性，因为光子的能量是一份一份的，不能积累，所以光电效应具有瞬时性，这与光的波动性矛盾，A项错误；同理，因为光子的能量不能积累，所以只有当光子的频率大于金属的极限频率时，才会发生光电效应，B项错误；光强增大时，光子数量和能量都增大，所以光电流会增大，这与波动性无关，C项正确；一个光电子只能吸收一个光子，所以入射光的频率增大，光电子吸收的能量变大，所以最大初动能变大，D项错误．15.【答案】C【解析】由光电效应方程E km＝hν－W0知，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，光电子的最大初动能与照射光的频率成一次函数关系，不是成正比，A、B错；根据光电效应方程E km＝hν－W0＝h－h，入射光的波长必须小于极限波长，才能发生光电效应，能否发生光电效应与入射光的强度无关，C正确，D错误．16.【答案】(1)正(2)阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住．无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M(3)B【解析】17.【答案】1.67×10－27kg【解析】粒子加速后获得的动能为E k＝mv2＝eU粒子的物质波的波长λ＝粒子的动量p＝mv以上各式联立得m＝＝1.67×10－27kg.18.【答案】(1)1.68 eV(2)1.68 V(3)1.10×1015Hz【解析】(1)由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0可得：E k＝h－W0＝(－4.54×1.6×10－19)J＝2.681×10－19J≈1.68 eV.(2)由eU c＝E k得遏止电压U c＝＝1.68 V.(3)由W0＝hνc得截止频率νc＝＝Hz≈1.10×1015Hz.19.【答案】0.2 μm【解析】爱因斯坦于1905年提出的光子说成功地解释了光电效应现象：m e v2＝hν－Wλ＝，解得λ＝0.2 μm.20.【答案】由于宏观物质是由大量微粒组成的，每一个粒子的能量是一份一份的，这符合能量量子化假说，而大量粒子则显示出了能量的连续性，故我们平时看到的物体的温度升高或降低不是一段一段的，而是连续的．【解析】21.【答案】钠、钾、铷能发生光电效应【解析】光子的能量E＝，取λ＝4.0×10－7m，则E≈5.0×10－19J，根据E＞W0判断，钠、钾、铷能发生光电效应．22.【答案】(1)液滴带负电(2)液滴向上加速运动(3)增加极板的正对面积【解析】(1)用弧光灯照射锌板上表面，发生光电效应，使上极板带正电，所以极板间的电场是向下的，液滴受力平衡，重力向下，所以电场力一定向上，所以液滴带负电．(2)用弧光灯再照射A，上极板失去的电子更多，电荷量增加，电场增强，液滴受到的向上的电场力变大，合力向上，所以此时的液滴会向上加速运动．(3)使液滴向下运动，应该减小电场的强度，由于极板的带电量不变，根据电容器的公式C＝＝，电场强度E＝，当极板的正对面积增大时，电容增大，两极板之间的电压减小，电场强度减小，液滴受到的电场力减小，此时液滴将向下运动．。

人教版选修3-5第17章波粒二象性单元检测

第十七章波粒二象性（时间：90分钟满分：100分）一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分）1 •普朗克能量子假说是为解释（）A .光电效应实验规律提出的B.康普顿效应实验规律提出的C .光的波粒二象性提出的D .黑体辐射的实验规律提出的2.对于光的波粒二象性的理解正确的是（）A •大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性B •光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C.高频光是粒子，低频光是波D .波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著3•硅光电池是利用光电效应原理制成的器件•下列表述正确的是（）A .硅光电池是把光能转化为电能的一种装置B •硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C •逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D .任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应4.以下说法正确的是（）A •若用红光照射金属时发生光电效应，则用其他可见光照射该金属均能产生光电效应B •一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为该束光的照射时间太短C •光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性D •物质波是一种概率波，在微观物理学中可以用“轨迹”来描述粒子的运动5 .频率为V的光子的动量和波长的关系是入=p，能量为E,A. e /hB. p £C. £ /p6.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而发生光电效应，能E k随入射光频率V变化的E k—v图象.已知钨的逸出功是eV，若将二者的图线画在同一个E k—V坐标图中，用实线表示钨，虚线表示锌，则能正确反映这一过程的是下图中的（）7.2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化.他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点.下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是（）A .微波是指波长在10 —3m到10m之间的电磁波B .微波和声波一样都只能在介质中传播C .黑体的热辐射实际上是电磁辐射D .普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说则光的速度为（）D . h2/（ e • p可得到光电子最大初动3.28eV，锌的逸出功是3.348.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1所示•则这两种光（）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38.分别用波长为入和4入的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为某同学采用如图2所示的实验装置来研究光电效应现象.极K时，会发生光电效应现象•闭合开关S,在阳极过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此电压表的电压值U称为遏止电压，根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能v和v的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为为e,则下列关系式中正确的是（）B.阴极K金属的逸出功W o= hv —eU i U i v— U 2 vC •阴极K金属的极限频率v= Ui— U2________ ;假设它以光速运动，它的德布罗意波长为 _____________ ;若要使它的德布罗意波长为400nm,则它的速度为_________________________________________ .12. （15分）一电子具有200m/s的速率，动量的不确定范围是0.01%，我们确定该电子位置时，有多大的不确定范围？（电子质量为9.1 x 10 31kg）题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案D .普朗克常数h =e U i — 5i、非选择题（本题共4小题，共60分）11. （12分）一颗质量为5kg的炮弹以200m/s的速度运动时，它的德布罗意波长为1 : 2，以he10.h表示普朗克常量,2heB.3入c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（）3 4h入D E当用某单色光照射光电管的阴A和阴极K之间加上反向电压，通E km.现分别用频率为U i和U2,设电子质量为m，电荷量A•用频率为v的光照射时，光电子的最大初速度2eU i13. （15分）铝的逸出功是4.2eV,现在用波长200nm的光照射铝的表面.（1）求光电子的最大初动能；（2）求遏止电压；⑶求铝的极限频率.4.（18分）已知每秒钟从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4 X 103J，其中可见光部分约占45%.假设可见光的波长为0.55 ym,太阳光向各个方向的辐射是均匀的，日地之间距离R= 1.5X 1011m，普朗克常量h= 6.63X 10「34J s,由此可估算出太阳每秒钟辐射的可见光的光子数约为多少个（保留两位有效数字）.第十七章波粒二象性1 . D 2.AD3.A [光电效应是光（包括不可见光）照射金属使其逸出电子的现象，因此硅光电池是把光能转化为电能的一种装置，选项A正确；根据光电效应规律知，大于一定频率的光才能被电子吸收而发生光电效应，电子的最大初动能与入射光的频率有关. ]4. A [其他可见光频率均大于红光频率故均可发生光电效应，所以A正确；光照射到金属上，不能发生光电效应，说明入射光的频率太低，低于极限频率，所以B错；光电效应，康普顿效应都反映了光的粒子性，所以C错；物质波是一种概率波，粒子到达什么位置是随机的，是预先不确定的，因此不能用轨迹”描述粒子的运动，所以D错.]h c h £5.AC [由波速公式c=入，德布罗意波波长入=",光能量子£= hv,可得c=卡=p£ =£'，故选项A、C正确.]P6. A [由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能E<= h v -W o,瓦一v图象中，钨、锌直线的斜率应相同，故C、D错误；又因为钨的逸出功小于锌的逸出功，所以钨的截止频率应小于锌的截止频率，综上可知A项正确.]7.ACD [微波的波长范围是1 mm到10 m A正确.微波能在真空中传播，B不正确.黑体热辐射实际上是电磁辐射，C正确.普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，D正确.]8.BC [由E= h v知，光的频率是光电子最大初动能的决定因素，a光的频率小，折射率小，临界角大，在光的干涉实验中，若保持双缝间距离、缝与屏间距离都不变，用b光和a光分别做实验得出的干涉条纹，可以看出b光的条纹间距比a光的小，B、C正确.]chc9. B [由光电效应方程得 h \— W 0= E k1 , - — W 0 = E k2,并且 E k1 : E k2= 1 : 2,可得 W 。

人教版高中物理选修3-5第十七章《波粒二象性》单元检测题(解析版)

《波粒二象性》单元检测题一、单选题1. 已知某单色光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则电磁波辐射的能量子?的值为( ) ．A． B ． C ． D ．以上均不正确2. 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．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性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3. 如图，当电键S 断开时，用光子能量为 3.1 eV 的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V 时，电流表读数为零．由此可知阴极材料的逸出功为( )A．1.9 eV B ．0.6 eV C ．2.5 eV D ．3.1 eV4. 如图所示，一验电器与锌板相连，现用一弧光灯照射锌板一段时间，关灯后，指针保持一定偏角( )A．用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将增大第1 页共10 页B．用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小C．使验电器指针回到零，改用强度更大的弧光灯照射锌板相同的时间，验电器的指针偏角将增大D．使验电器指针回到零，改用强度更大的红外线灯照射锌板，验电器的指针一定偏转5.下列关于光的本性的说法中正确的是( )A．关于光的本性，牛顿提出了“微粒说”，惠更斯提出了“波动说”，爱因斯坦提出了“光子说”，综合他们的说法圆满地说明了光的本性B．光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D．频率低、波长长的光，粒子性特征显著；频率高、波长短的光，波动性特征显著6.如图所示，某金属板M 在紫外线照射下，不停地向各个方向发射速度大小不同的电子，发射电子的最大初速度为v，在M旁放置一金属网N，如果S闭合，滑片P置于最左端时，电流表的示数不为零，向右调节滑片P，恰好使电流表的示数为零，此时M、N 间的电势差为UMN，已知电子质量为m，电荷量为－e，关于通过电流表的电流方向和UMN，下列说法正确的是( )A．从c 到d，UMN＝ B ．从d 到c，UMN＝C．从c 到d，UMN＝ D ．从d 到c，U MN ＝7.颜色不同的 a 光和 b 光由媒质射向空气时，临界角分别为Ca和Cb，且Ca＞Cb，当用a光照射某种金属时发生了光电效应，现改用 b 光去照射，可以断定( )第2 页共10 页A．不一定能发生光电效应B．光电子数目增大C．光电子的最大初动能增大D．光电子数目减少8.关于物质波，下列说法正确的是( )A．速度相等的电子和质子，电子的波长长B．动能相等的电子和质子，电子的波长短C．动量相等的电子和中子，中子的波长短D．甲电子的速度是乙电子的 3 倍，甲电子的波长也是乙电子的 3 倍9.一束波长为7×10－5cm 的光波，每秒钟有3×1015 个光子通过一个与光线垂直的平面．另有一束光，它传输相同的能量，但波长为4×10－5cm.那么这束光每秒钟通过这垂直平面的光子数目为( )A．0.58×1015 个 B ．3×1015个 C ． 1.71×1015 个 D ． 5.25×1015 个10.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是( )A．光电效应现象揭示了光的波动性B．热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等11.如图所示，在研究光电效应的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的 B 单色光照射光电管时不发生光电效应，则( )A．A光的强度大于B光的强度B．B光的频率大于A光的频率C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由 a 流向bD．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是由 b 流向a第3 页共10 页二、多选题12.黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知( )A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动13.以下关于辐射强度与波长的关系的说法中正确的是( )A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高14. 1922 年，美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X 射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大．下列说法中正确的是( )A．有些X射线的能量传给了电子，因此X射线的能量减小了B．有些X射线吸收了电子的能量，因此X射线的能量增大了C．X 射线的光子与电子碰撞时，动量守恒，能量也守恒D．X 射线的光子与电子碰撞时，动量不守恒，能量守恒15.某种金属在单色光照射下发射出光电子，光电子的最大初动能( )A．随照射光强度的增大而增大B．随照射光频率的增大而增大第4 页共10 页C．随照射光波长的增大而增大D．与照射光的照射时间无关16.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Δx 大，动量不确定量Δp 小，可以忽略B．当能发生衍射现象时，动量不确定量Δp 就不能忽略C．单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为位置不确定量小，动量不确定量大的缘故D．以上解释都是不对的三、实验题17.如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．(1) 示意图中，a 端应是电源________极．(2) 光控继电器的原理是：当光照射光电管时，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3) 当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则________说法正确．A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大四、计算题18.一个带电荷量为元电荷的粒子，经206 V 的加速电压由静止加速后，它的德布罗意波长为0.002 nm，试求这个粒子的质量．19.为引起人眼的视觉，进入人眼的绿光的能量至少为每秒E＝10－16J．假设在漆黑的夜晚，在距人s＝100 m远处点亮一只绿光小灯泡，为使人看到它的光线，小灯泡的功第5 页共10 页率至少为多大？( 人用一只眼看，瞳孔直径为 4 mm)20.铝的逸出功是 4.2 eV ，现在将波长200 nm的光照射铝的表面．(1) 求光电子的最大初动能．(2) 求遏止电压．(3) 求铝的截止频率．第6 页共10 页答案解析21.【答案】A【解析】由光速、波长的关系可得出光的频率ν＝，从而?＝hν＝，故 A 选项正确．22.【答案】A【解析】23.【答案】C【解析】根据题意，当电压表读数大于或等于0.60 V 时，即为反向电压为0.6 V 时，从金属出来的电子，在电场阻力作用下，不能到达阳极，则电流表示数为零；根据动能定理，则有光电子的初动能为：E k＝eU＝0.6 eV ，根据爱因斯坦光电效应方程有：W ＝hν－E k＝3.1 eV －0.6 eV ＝2.5 eV ，C正确．24.【答案】C【解析】发生光电效应时，锌板失去电子带正电，用一带负电的金属小球与锌板接触，锌板所带的正电变小，所以验电器指针偏角将减小．若金属小球所带的负电较多，验电器指针偏角会先变小后变大，A、B 错误；入射光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，所以锌板所带的正电变多，验电器的指针偏角将增大， C 正确；发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，红外线照射不一定发生光电效应，所以指针不一定偏转，D错误．25.【答案】C【解析】26.【答案】A【解析】由题意可知，当闭合开关S时，M产生的光电子能到达金属网N，所以电流的方向为从 c 到d；恰好使电流表的示数为零，此时光电子恰好不能到达N，若M、N 间的电势差为UMN，则由动能定理得：2 eUMN＝mv得UMN＝. 故A正确．第7 页共10 页27.【答案】C【解析】根据sin C＝，Ca＞Cb. 知a 光的折射率小于 b 光的折射率，则 a 光的频率小于b 光的频率，用 a 光照射某种金属时发生了光电效应，则 b 光照射一定能发生光电效应，A 错误；光的强度影响单位时间内光电子的数目，而频率的大小与光的强度无关，光的频率与光电子的数目无关，B、D 错误；根据光电效应方程E km＝hν－W0 知，b 光照射产生的光电子最大初动能大，C正确．28.【答案】A【解析】由λ＝可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长，A 正确；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系p＝可知，电子的动量小，波长长，B错误；动量相等的电子和中子，其波长应相等，C错误；如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的 3 倍，甲的动量也是乙的 3 倍，则甲的波长应是乙的，D错误．29.【答案】C【解析】由题意得n1 ＝n2 ，代入数据得n2＝1.71×1015 个，30.【答案】B【解析】光电效应现象揭示了光的粒子性， A 错误；热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性， B 正确；普朗克借助于能量子假说，解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念， C 错误；根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个质子的德布罗意波长相等，则动量p 也相等，动能则不相等， D 错误．31.【答案】C【解析】根据产生光电效应的条件可知选项A、B均错误；电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，故选项C正确，D错误．32.【答案】ACD【解析】温度升高，各种波长的辐射强度都会增加，随着温度的升高，辐射强度的极大值向较短波长方向移动．33.【答案】BC第8 页共10 页【解析】同一物体在一定温度下辐射不同波长的电磁波，在室温下大多数物体辐射不可见的红外光，当温度加热到500℃左右时，开始发出暗红色的可见光，温度上升到1500℃时变成白炽光， A 错，B、C 对，早晚时分太阳呈现红色与太阳和地球间距离有关．34.【答案】AC【解析】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，能量减小，根据λ＝，知波长增大，碰撞过程系统不受外力，故动量守恒，光子的能量远大于电子的束缚能时，光子与自由电子或束缚较弱的电子发生弹性碰撞，故能量守恒，A、C正确．35.【答案】BD【解析】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，由公式E k＝hν－W知，W为逸出功不变，所以光电子的最大初动能取决于入射光的频率，与入射光的强度、波长及光照时间无关，故B、D正确，A、C错误．36.【答案】ABC【解析】由不确定性关系可知选项A、B、C正确．37.【答案】(1) 正(2) 阴极K 发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M 磁化，将衔铁N 吸住．无光照射光电管时，电路中无电流，N 自动离开M(3)B【解析】38.【答案】1.67×10－27kg【解析】粒子加速后获得的动能为E k＝mv2＝eU 粒子的物质波的波长λ＝粒子的动量p＝mv以上各式联立得m＝＝1.67×10－27kg.39.【答案】10－6W第9 页共10 页【解析】设人眼瞳孔直径为d，由题意知E＝×π( )2解得P＝＝W＝10－6W40.【答案】(1)3.3 ×10－19J(2) 遏制电压约为 2.1 V(3)1.01 ×1015Hz动能为【解析】(1) 根据爱因斯坦光电效应方程得：光电子的最大初－19J E k＝－W≈ 3.3×10(2) 根据动能定理得到：遏止电压U c＝＝V≈ 2.1 V(3) 当光电子逸出时的动能为零时，再减小照射光的频率便不能发生光电效应了，截止频率νc＝＝Hz＝1.01×1015Hz.第10页共10 页。

高中物理选修3-5人教版单元素养检测第十七章波粒二象性

单元素养检测(二)(第十七章)(90分钟100分)一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。

其中1～6题为单选，7～12题为多选)1.在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ=6.4×10-7 m，每个激光脉冲的能量E=1.5×102J。

则每个脉冲中的光子数目为(已知普朗克常量h=6.63×1034 J·s，光速c=3×108 m/s) ( )A.5×1015B.5×1016C.5×1017D.5×1018【解析】选B。

每个光子的能量为E0=hν=h，每个激光脉冲的能量为E，所以每个脉冲中的光子个数为：N=，联立且代入数据解得：N=5×1016个。

2.如表给出了一些金属材料的逸出功。

材料铯钙镁铍钛逸出功(1019 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有(普朗克常量h=6.63×1034 J·s，光速c=3.0×108 m/s) ( ) A.2种B.3种C.4种D.5种【解析】选A。

当单色光的频率大于金属的极限频率时便能产生光电效应，即照射光子的能量大于金属的逸出功。

由ε=hν及c=λν得，ε=h=6.63×1034×J=4.97×1019 J。

照射光光子的能量大于铯、钙的逸出功，能产生光电效应的材料有2种，故A项正确。

3.在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近。

已知中子质量m=1.67×10-27kg，可以估算德布罗意波长λ=1.82×10-10 m的热中子的动能的数量级为( )A.1017 JB.1019 JC.1021 JD.1024 J【解析】选C。

德布罗意波理论中子动量p=，中子动能E k==，代入数据可估算出数量级1021 J。

人教版高中物理选修3-5第十七章《波粒二象性》检测题(包含答案)

《波粒二象性》检测题一、单选题1．下列说法中正确的是（）A．对于相同质量的核燃料，重核裂变比轻核聚变产生的核能多B．用某种颜色的单色光照射金属表面能发生光效现象形成光电流，增大该单色光强度光电流也会增大C．汤姆孙通过对阴极射线的研究提出了原子核具有复杂的结构D．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子只能处于一系列不连续的能量状态中2．下列关于光电效应的说法正确的是（）A．光电效应实验说明光具有波粒二象性B．若用某种色光去照射金属而没能发生光电效应，则说明该色光的波长太长C．若用某种色光去照射金属而没能发生光电效应，若增加光照时间有可能使该金属发生光电效应D．逸出的光电子的最大初动能与入射光的强度有关3．下列关于近代物理的说法，正确的是（）A．玻尔理论成功解释了各种原子发出的光谱B．能揭示原子具有核式结构的事件是氢原子光谱的发现C．光的波动说在解释光电效应实验现象时遇到了巨大的困难D．质能方程2=揭示了物体的能量和质量之间存在着密切的确定关系，提出这一方程的科E mc学家是卢瑟福4．如图所示，一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。

比较a、b、c三束光，可知（）A．当它们在真空中传播时，c光的波长最长B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大C ．若它们都从玻璃射向空气，c 光发生全反射的临界角最大D ．若它们都能使某种金属产生光电效应，c 光照射出光电子的最大初动能最大5．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量．如图给出了光子与静止电子碰撞后电子的运动方向，则碰后光子：（）A ．可能沿1方向，且波长变小B ．可能沿2方向，且波长变小C ．可能沿1方向，且波长变长D ．可能沿3方向，且波长变长6．关于近代物理，下列说法错误．．的是 A ．轻核聚变反应方程234112H H He X +→+中，X 表示中子 B ．α粒子散射实验现象揭示了原子的核式结构C ．原子核的比结合能越大，该原子核越稳定D ．分别用红光和紫光照射金属钾表面均有光电子逸出，红光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大7．用频率为υ的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去．已知真空中的光速为c ，普朗克常量为h ，则光子在反射前后动量改变量的大小为（）A ．h c υB ．hc υC ．2hc υD ．2h cυ 8．紫外光电管是利用光电效应原理对油库等重要场所进行火灾报警的装置，其工作电路如图所示，其中A 为阳极，K 为阴极，只有当明火中的紫外线照射到Κ极时，c 、d 端才会有信号输出．已知地球表面太阳光中紫外线波长主要在315nm-400nm 之间，而明火中的紫外线波长主要在200nm-280nm 之间，下列说法正确的是（）A．要实现有效报警，照射光电管的紫外线波长应大于280nmB．明火照射到搬时间要足够长，c、d端才有输出电压C．仅有太阳光照射光电管时，c、d端输出的电压为零D．火灾报警时，照射光电管的紫外线波长越大，逸出的光电子最大初动能越大9．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa >λb>λc，用b光束照射某种金属时，恰能发生光电效应．若分别用a光束和c光束照射该金属，则可以断定 ( )A．a光速照射时，不能发生光电效应B．c光束照射时，不能发生光电效应C．a光束照射时，释放出的光电子数目最多D．c光束照射时，释放出的光电子的最大初动能最小．10．用图示装置研究光电效应现象，阴极K与滑动变阻器的中心触头c相连，当滑片P移到c 点时，光电流为零.为了产生光电流，可采取的措施是（）A．增大入射光的频率B．把P向a移动C．把P向b移动D．增大入射光的强度11．某单色光在真空中的波长为λ，已知真空中的光速为 c ，普朗克常量为 h ，则该单色光每个光子的能量为（）A．ℎcλ B．ℎλc C．ℎcλD．ℎcλ二、多选题12．利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为1ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则 ( )A ．用频率为2ν的紫外光(21νν>)照射，电流表一定有电流通过B ．用频率为3ν的红外光(31νν<)照射，电流表中一定无电流通过C ．用频率为1ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端，电流表中一定无电流通过D ．用频率为1ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变13．关于近代物理，下列说法正确的是( )A ．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率B ．核聚变反应方程H ＋H→He ＋n 中， n 表示质子C ．α射线是高速运动的氦原子D ．由玻尔的原子模型可推知，处于激发态的氢原子，量子数越大，核外电子动能越小14．如图所示，为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n =4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为1.90 ev 的金属铯，下列说法正确的是A ．这群氢原子能发出六种频率不同的光，其中从n =4跃迁到n=3所发出的光波长最长B ．这群氢原子能发出频率不同的光，其中从n =4跃迁到n =1所发出的光频率最高C ．金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为12.75 evD ．金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为10.19 ev15．.已知使某种金属发生光电效应的截止频率为νc ，则( )A ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B ．当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνcC ．当照射光的频率ν大于νc 时，若ν增大，则逸出功增大D ．当照射光的频率ν大于νc 时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增加一倍三、实验题16．用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置如图甲所示。

人教版选修3-5第十七章波粒二象性单元测试题含答案解析

人教版选修3－5第十七章波粒二象性单元测试题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列说法中,正确的是( )A．爱因斯坦把物理学带进了量子世界B．光的波粒二象性推翻了麦克斯韦的电磁理论.C．光波与宏观现象中的连续波相同D．光波是表示大量光子运动规律的一种概率波.2．下列说法中正确的是（）A．托马斯·杨通过光的单缝衍射实验，证明了光是一种波B．自然光斜射到玻璃、水面、木质桌面时，反射光和折射光都是偏振光C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄D．麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由他又用实验证实电磁波的存在3．以下说法错误的是A．爱因斯坦提出光子说成功地解释了光电效应，说明光具有粒子性B．光的波长越大，光子能量越小C．以不同的惯性系观察同一物体的运动，物体的加速度可能不同，但速度一定相同D．光既有波动性，有具有粒子性，二者并不矛盾4．一束红光从空气射入折射率为1.5的玻璃，则这束红光的能量将( )A．增大B．减小C．不变D．无法确定5．关于下列四幅图说法中错误的是A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的B．光电效应实验说明了光具有粒子性C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性D．在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大6．用紫外线照射锌板表面，可以发生光电效应．下列说法中正确的是（）A．紫外线是原子的内层电子受到激发而产生的，光子能量比红外线的大B．把照射锌板的紫外线减弱，仍能发生光电效应C．若将紫外线的光强增强，则光电子的最大初动能可能会增大D．紫外线照射锌板发生光电效应是紫外线有荧光效应的表现7．已知一束可见光a是由m、n、p三种单色光组成的，检测发现三种单色光中，n、p 两种色光的频率都大于m色光；n色光能使某金属发生光电效应，而p色光不能使该金属发生光电效应．那么，光束a通过三棱镜的情况是（）A．B．C．D．8．下列说法正确的是（）A．X射线是处于激发态的原子核辐射出来的B．康普顿效应和电子的衍射现象说明光和电子都具有波动性C．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论D．汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定其本质是带负电的粒子流并测定了这种粒子的电荷量9．颜色不同的a光和b光由某介质射向空气时，临界角分别为C a和C b，且C a＞C b．当用a光照射某种金属时发生了光电效应，现改用b光照射，则（）A．不一定能发生光电效应B．光电子的最大初动能增加C．单位时间内发射的光电子数增加D．入射光强度增加10．用光照射金属表面，没有发射光电子，这可能是A．入射光强度太小B．照射的时间太短C．光的波长太短D．光的频率太低11．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E km．改为频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)()A．E km－hνB．2E km C．E km＋hνD．E km＋2hν12．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5：4，则这两束光的光子能量和波长之比分别为A．4：54：5 B．5：44：5C．4：55：4 D．5：45：413．经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则() A．所有电子的运动轨迹均相同B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置14．由不确定性关系可以得出的结论是（）A．如果动量的不确定范围越小，则与它对应位置坐标的不确定范围就越大B．如果位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大C．动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数D．动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一的确定关系15．研究光电效应时,已经知道金属钠的逸出功为2.29eV,现有大量处于n=4能级的氢原子,用它在跃迁过程中发出的光照射金属钠,氢原子的能级结构图如图所示,则下列说法中正确的是()A．跃迁过程中将释放5种频率的光子B．跃迁过程中释放光子的最小能量为1.89eVC．跃迁过程中释放光子的最大能量为13.6eVD．跃迁过程中释放的光子有4种能引起光电效应16．在光电效应实验中，用光照射光电管阴极，发生了光电效应．如果仅减小光的强度而频率保持不变，下列说法正确的是A．光电效应现象消失B．金属的逸出功减小C．光电子的最大初动能变小D．光电流减小17．在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是（）A．光的折射现象.色散现象B．光的反射现象.干涉现象C．光的衍射现象.偏振现象D．光的直线传播现象.光电效应现象18．假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子发生碰撞后，电子向某一方向运动，光子将偏离原来的运动方向，这种现象称为光子的散射，散射后的光子跟原来相比A．光子将从电子处获得能量，因而频率增大B．散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上C．由于电子受到碰撞，散射光子的频率低于入射光子的频率D．散射光子虽改变原来的运动方向，但频率不变.19．已知一束可见光a是由m、n、p三种单色光组成的，检测发现三种单色光中，n、p两种色光的频率都大于m色光；n色光能使某金属发生光电效应，而p色光不能使该金属发生光电效应．那么，光束a通过三棱镜的情况是（）A．B．C．D．20．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子极短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图．用频率为v的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为v的强激光照射阴极k，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极k接电源正极，阳极A接电源负极，在k、A 之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）A．U=hve-weB．U=2hve-weC．U=2hv-W D．U=5hv2e-we21．如图所示为氢原子的能级图．用大量能量为12.76eV的光子照射一群处于基态的氢原子，氢原子发射出不同波长的光波，其中最多包含有几种不同波长的光波()A．3种B．4种C．5种D．6种二、多选题22．在学习物理过程中也应加强物理学史的学习，物理学家们研究问题的思维方法对我们探究真理有着重要的指导意义．以下有关说法符合物理学发展史的是（）A．著名的比萨斜塔实验证实了物体越重下落越快B．胡克通过实验发现，在一定条件下弹簧弹力与其形变量大小成正比C．卢瑟福在实验室第一次发现了天然放射性现象D．爱因斯坦成功用光子说解释了光电效应现象23．下列对光的描述正确的是（）A．大量光子的行为表现为粒子性，个别光子的行为表现出波动性B．光电效应显示光的粒子性C．光的波动性是光本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的D．不同元素的原子具有不同的物征谱线是因为其辐射（或吸收）的光子能量是量子化的E.用光照射晶体，入射光子与晶体中的电子碰撞，光子动量减小，波长减小24．关于对光的本性的认识,下列说法中正确的是（）A．牛顿的微粒说与惠更斯的波动说第一次揭示了光具有波粒二象性B．牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说没有本质的区别C．麦克斯韦从理论上指出电磁波传播速度跟光速相同,他提出光是一种电磁波D ．麦克斯韦的电磁说与爱因斯坦的光子说说明光具有波粒二象性25．光电效应的实验结论是：对于某种金属A ．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B ．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C ．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D ．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大26．用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用频率为v 1的光照射时，遏止电压的大小为U 1，当用频率为v 2的光照射时，遏止电压的大小为U 2．已知电子电量的大小为e ，则下列表示普朗克常量和该种金属的逸出功正确的是 ( )A ． 1212()e U U h νν-=- B ． 1212()e U U h νν+=- C ．1221012eU eU W νννν-=- D ．1221012eU eU W νννν+=- 27．云室能显示射线的径迹，把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向和半径大小就能判断粒子的属性，放射性元素A 的原子核静止放在磁感应强度B =2.5T 的匀强磁场中发生衰变，放射出粒子并变成新原子核B ，放射出的粒子与新核运动轨迹如图所示，测得两圆的半径之比R 1：R 2=42：1，且R 1=0.2m ，已知α粒子质量m α=6.64×10-27kg ，β粒子质量m β=9.1×10-31kg ，普朗克常量取h =6.6×10-34J ﹒s ，电子带电量e =1.6×10-19C ，下列说法正确的是（）A ．新原子核B 的核电荷数为84B ．放射性元素A 原子核发生的是β衰变C ．衰变放射出的粒子的速度大小为2.41×107m/sD ．如果A 原子核衰变时释放出一种频率为1.2×1015Hz 的光子，那么这种光子能使逸出功为4.54eV 的金属钨发生光电效应28．铯的极限频率为4.5×1014Hz,下列光中可使其发生光电效应的是（）A ．真空中波长为0.9μm 的红外线B ．真空中波长为0.7μm 的红光C ．真空中波长为0.45μm 的紫光D ．真空中波长为0.3μm 的紫外线29．如图是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量346.6310h J s -=⨯⋅，由图可知( )A ．该金属的截止频率为144.3010Hz ⨯B ．该金属的截止频率为145.510Hz ⨯C ．该图线的斜率表示普朗克常量D ．该金属的逸出功为0.5eV30．利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为1ν的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则 ( )A ．用频率为2ν的紫外光(21νν>)照射，电流表一定有电流通过B ．用频率为3ν的红外光(31νν<)照射，电流表中一定无电流通过C ．用频率为1ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头移到A 端，电流表中一定无电流通过D ．用频率为1ν的可见光照射K ，当滑动变阻器的滑动触头向B 端滑动时，电流表示数可能不变参考答案1．D【解析】普朗克创立了量子理论，把物理学带进了量子世界，A错误；麦克斯韦根据他的电磁理论，认为光是一种电磁波，而赫兹证实了电磁波的存在，电磁波传播速度跟光速相同，他提出光是一种电磁波，光子说并没有否定光的电磁说，在光子能量公式E=ℎν中，频率ν表示波的特征，E表示粒子的特征，B错误；光波不同于宏观概念中的那种连续的波，它是表明大量光子运动规律的一种概率波，光波与宏观现象中的连续波是不相同的，C错误D正确．2．B【解析】试题分析：托马斯·杨通过光的双缝干涉实验，证明了光是一种波，故A错误；自然光斜射到玻璃、水面、木质桌面时，反射光和折射光都是偏振光，故B正确；光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，是波长变长，由条纹间距公式，可知干涉条纹间距变宽，故C错误；麦克斯韦提出电磁场理论并预言电磁波存在，后来由赫兹用实验证实电磁波的存在，故D错误．考点：光的干涉、衍射、偏振，麦克斯韦电磁场理论3．C【详解】A．爱因斯坦提出光子说成功地解释了光电效应，说明光具有粒子性，选项A正确，不符合题意；B．根据hcEλ=可知，光的波长越大，光子能量越小，选项B正确，不符合题意；C．根据相对论原理，以不同的惯性系观察同一物体的运动，物体的加速度和速度都不相同，选项C错误，符合题意；D．光既有波动性，又具有粒子性，光具有波粒二象性，故D正确，不符合题意．故选C.4．C【解析】试题分析：根据爱因斯坦的光子说，光子的能量为，光子的能量由光的频率决定，光的频率由光源决定与通过哪些介质无关，所以红光的能量不变，C项正确；A、B、D项错误．考点：本题考查了爱因斯坦光子说5．A【详解】原子中的电子绕原子核高速运转时，在自己固定的轨道运转，只有当吸收一定的能量会向高能级跃迁，向外辐射一定的能量会向低能级跃迁，因此Ａ错误光电效应说明光具有粒子性，Ｂ正确电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，Ｃ正确在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，D 正确考点：原子物理6．B【分析】紫外线是原子的外层电子受到激发而产生的，光子能量与频率成正比；产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关．根据爱因斯坦光电效应方程分析得知光电子的最大初动能随入射光频率增大而增大，与入射光的强度无关．【详解】紫外线是原子的外层电子受到激发而产生的，光子能量E=hγ，光子的能量与频率成正比，紫外线的频率比红外线高，则光子能量比红外线大．故A 错误．产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关．所以把照射锌板的紫外线减弱，由于频率未变，仍能发生光电效应．故B 正确．若将紫外线的光强增强，频率没有改变，根据E k =hγ-W 可知，光电子的最大初动能不变．故C 错误．紫外线照射锌板发生光电效应是锌板在紫外线照射下发射出了电子，而不是紫外线有荧光效应的表现．故D 错误．故选B ． 7．A【解析】试题分析：由于n 色光能使某金属发生光电效应，而p 色光不能使该金属发生光电效应，故n 的频率大于p 的，三种色光之间的频率大小关系为：n p m f f f ＞＞，同一种介质对频率越大的单色光的折射率也越大，所以经棱镜后偏折角度也越大.，故BCD 错误，A 正确．考点：光的折射定律；光电效应．点评：要能够根据各种单色光的频率、折射率、波长等之间大小关系所遵循规律进行有关问题的解答．8．C【解析】【详解】A．X射线是因为原子的内层电子受到激发产生的，故A错误；B．康普顿效应说明了光子具有粒子性，电子的衍射现象说明实物粒子具有波动性，故B错误；C．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故C正确；D．汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定其本质是带负电的粒子流，密立根利用油滴实验测定了这种粒子的电荷量，故D错误。

人教版高中物理选修3-5第十七章波粒二象性单元测试含答案

绝密★启用前人教版高中物理选修3-5第十七章波粒二象性单元测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间90分钟。

分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.显微镜观看细微结构时，由于受到衍射现象的影响而观察不清，因此观察越细小的结构，就要求波长越短，波动性越弱．在加速电压值相同的情况下，电子显微镜与质子显微镜的分辨本领，下列判定正确的是()A．电子显微镜分辨本领较强B．质子显微镜分辨本领较强C．两种显微镜分辨本领相同D．两种显微镜分辨本领无法比较2.假如一个光子与一个静止的不受任何外力作用的电子发生碰撞，光子并没有被吸收，只是被电子反弹回来，电子被碰撞后也因此获得了一定的动量p，关于在这个碰撞的过程中，以下说法中正确的是()A．该碰撞过程中动量不守恒，能量守恒B．碰撞前、后的光子在同一种介质中传播时，碰撞前的光子的速度更大C．碰撞前、后光子的频率不变D．电子被碰撞后，它的德布罗意波长为(h为普朗克常量)3.光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，衍射条纹的图样与障碍物的形状相对应，这一现象说明()A．光是机械波，且可以携带信息B．光具有波动性，且可以携带信息C．光具有粒子性，但不可携带信息D．光具有波粒二象性，但不可携带信息4.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率v变化的E k－ν图象，已知钨的逸出功是3.28 eV，锌的逸出功是3.34 eV，若将两者的图象分别用实线与虚线画在同一个E k－ν图上，则下图中正确的是()A．B．C．D．5.对“光的波粒二象性”理解正确的是()A．光既是一种波，又是一种粒子B．个别光子是粒子，大量光子是波C．光直线传播时表现为粒子性，发生干涉时表现为波动性D．在光的干涉条纹中，明条纹是光子能够到达的地方，暗条纹是光子不能到达的地方6.关于对黑体的认识，下列说法正确的是()A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D．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7.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．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性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8.已知金属甲发生光电效应时产生光电子的最大初动能跟入射光的频率关系如直线1所示．现用某单色光照射金属甲的表面，产生光电子的最大初动能为E1，若用同样的单色光照射金属乙表面，产生的光电子的最大初动能如图所示．则金属乙发生光电效应时产生光电子的最大初动能跟入射光的频率关系图线应是()A．aB．bC．cD．上述三条图线都有可能9.用波长为2.0×10－7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，结果取两位有效数字)()A． 5.5×1014HzB． 7.9×1014HzC． 9.8×1014HzD． 1.2×1015Hz10.如图所示，四个示意图所表示的实验中，能说明光具有粒子性的是()A．B．C．D．二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时发现，有些散射波的波长比入射波的波长略大．下列说法中正确的是()A．有些X射线的能量传给了电子，因此X射线的能量减小了B．有些X射线吸收了电子的能量，因此X射线的能量增大了C． X射线的光子与电子碰撞时，动量守恒，能量也守恒D． X射线的光子与电子碰撞时，动量不守恒，能量守恒12.(多选)对光的认识，以下说法中正确的是()A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B．高频光是粒子，低频光是波C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显13.(多选)研究光电效应实验电路图如图a所示，其光电流与电压的关系如图b所示．则下列说法中正确的是()A．若把滑动变阻器的滑动触头向右滑动，光电流一定增大B．图线甲与乙是同一种入射光，且入射光甲的强度大于乙光的强度C．由图可知，乙光的频率小于丙光的频率D．若将甲光换成丙光来照射锌板，其逸出功将减小14.(多选)在单缝衍射实验中，()A．缝越窄，粒子位置的不确定性越大B．缝越宽，粒子位置的不确定性越大C．缝越窄，粒子动量的不确定性越大D．缝越宽，粒子动量的不确定性越大分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.已知某种紫光的波长为440nm，要使电子的德布罗意波长为这种紫光波长的万分之一，电子的速度应该为多大？要把电子从静止加速到这样的速度，加速电压是多大？(已知电子质量m＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)16.已知＝5.3×10－35J·s.试求下列情况中子弹和电子的位置的不确定量的大小．(1)一颗质量为10 g的子弹，具有200 m/s的速率，其动量的不确定量为动量的0.01%；(2)一电子具有200 m/s的速率，其动量的不确定量为动量的0.01%(电子质量为9.1×10－31kg)．17.质子和电子分别以速度v＝4.0×107m/s运动，试比较它们的物质波的波长大小．(电子质量为m e ＝9.1×10－31kg，质子质量为m H＝1.67×10－27kg)18.太阳的辐射功率(太阳每秒辐射的能量)为38.6×1025J/s，已知射到大气层的太阳能只有45%到达地面，另有55%被大气层吸收和反射，而未到达地面．若射到地球上的太阳光可视为垂直于地球表面，把太阳光看成是频率为5×1014Hz的单色光，求地球表面上1 cm2的面积每秒接收到多少个光子？已知太阳到地球的距离为R＝1.5×1011m．(最后结果保留两位有效数字)答案1.【答案】B【解析】在电场中加速eU＝mv2＝，又由物质波公式λ＝得λ＝，所以经相同电压加速后的质子与电子相比，质子的物质波波长短，波动性弱，从而质子显微镜分辨本领较强，即B选项正确．2.【答案】B【解析】光子与电子的碰撞过程中，系统不受外力，也没有能量损失，故系统动量守恒，系统能量也守恒，A错误；光子与电子碰撞后，电子能量增加，光子能量减小，根据E＝hf，光子的频率减小，光的波长λ＝不变；故光的波速v＝λf减小，故B正确，C错误；碰撞过程光子和电子的总动量守恒，光子速度反向，故动量变化量大小为2p，故电子的动量改变量也为2p，初动量为零，末动量为2p，故德布罗意波的波长为λ＝，故D错误．3.【答案】B【解析】光是电磁波，不是机械波，A错误；光通过各种不同的障碍物后会产生各种不同的衍射条纹，该现象说明光具有波动性，没有涉及粒子性，且电磁波可以携带信息，B正确，C、D错误．4.【答案】A【解析】根据光电效应方程有：E k＝hν－W，由此可知在E k－ν图象中，斜率表示普朗克常数h，横轴截距大小表示该金属极限频率的大小，由题意可知锌的逸出功大于钨的逸出功，故由ν0＝可知锌的极限频率大于钨的极限频率，故B、C、D错误，A正确．5.【答案】C【解析】波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量，A错误；少量的粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性．不是个别光子是粒子，大量光子是波，B错误；光直线传播时表现为粒子性，发生干涉时表现为波动性，C正确；在光的干涉条纹中，明条纹是光子到达几率比较高的地方，暗条纹是光子到达几率比较小的地方，D错误．6.【答案】C【解析】黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故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，故B错，C对；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故D错误．7.【答案】A8.【答案】A【解析】E k与ν关系图线的横轴截距表示截止频率．a图线的截止频率比1图线大，根据E k＝hν－hν0，所以用同样的光照射，在金属乙上产生光电子最大初动能比照射到金属甲上小，A正确；b 图线的截止频率与1图线相同，根据E k＝hν－hν0，所以用同样的光照射，在金属乙上产生光电子最大初动能与照射到金属甲上的相同，B错误；c图线的截止频率比1图线小，根据E k＝hν－hν0，用同样的光照射，在金属乙上产生光电子最大初动能比照射到金属甲上大，故C错误．9.【答案】B【解析】由爱因斯坦的光电效应方程＝E km＋W0，而金属的逸出功W0＝hν0，由以上两式得，钨的极限频率为：ν0＝－＝7.9×1014Hz，B项正确．10.【答案】C11.【答案】AC【解析】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，能量减小，根据λ＝，知波长增大，碰撞过程系统不受外力，故动量守恒，光子的能量远大于电子的束缚能时，光子与自由电子或束缚较弱的电子发生弹性碰撞，故能量守恒，A、C正确．12.【答案】AD【解析】个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，频率高的光粒子性强，频率低的光波动性强，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，所以正确选项为A、D.13.【答案】BC【解析】滑动变阻器向右移时，光电流可能增大，也可能已达到饱和值而不变，A错误；截止电压相同，说明最大初动能相同，说明甲与乙是同一种入射光；饱和光电流不同，说明入射光甲的强度大于乙光的强度，B正确；截止电压越大，说明入射光频率越大，C正确；逸出功只与金属本身性质有关，D错误．14.【答案】BC【解析】由不确定性关系ΔxΔp≥知，缝越宽，粒子位置的不确定性越大，则动量的不确定性越小，反之亦然，因此选项B、C正确．15.【答案】 1.66×107m/s7.8×102V【解析】若电子的波长λ＝＝4.4×10－11m，电子的速度应为v＝＝＝m/s≈1.66×107m/s.若加速电压为U，则有E＝mv2＝eU，则U＝＝V≈7.8×102V.16.【答案】(1)2.65×10－31m(2)2.91×10－3m【解析】(1)子弹的动量p＝mv＝0.01×200 kg·m/s＝2.0 kg·m/s动量的不确定量Δp＝0.01%×p＝2.0×10－4kg·m/s由不确定关系ΔxΔp≥，得子弹位置的不确定量Δx≥＝2.65×10－31m.(2)同理，电子动量的不确定量Δp′＝9.1×10－31×200×0.01%＝1.8×10－32kg·m/s电子位置的不确定量Δx≥≈2.91×10－3m.17.【答案】电子的波长大于质子的波长【解析】根据物质波公式λ＝对于电子：p e＝m e v＝9.1×10－31×4×107kg·m/s＝3.64×10－23kg·m/s对于质子：p H＝m H v＝1.67×10－27×4×107kg·m/s＝6.68×10－20kg·m/s可得λe＝＝1.8×10－11mλH＝＝1.0×10－14m由计算可知，电子的德布罗意波的波长大于质子的德布罗意波的波长．18.【答案】1.9×1017个【解析】设想有一个以太阳中心为圆心，以太阳到地球表面距离(近似等于太阳到地球的距离R)为半径的大球，这个大球面上单位面积每秒接收到辐射的功率为P0′＝(式中P为太阳的辐射功率)，则地球表面上1 cm2的面积每秒接收到的能量P0＝P0′×45%×10－4＝38.6×1025×J＝6.15×10－2J.设地球表面上1 cm2的面积每秒接收到的光子数为n，由于光子的能量E＝hν，则n＝＝个≈1.9×1017个．。

全国通用高中物理第十七章波粒二象性学业质量标准检测新人教版选修3-5(2021年整理)

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第十七章学业质量标准检测本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷(非选择题）两部分。

满分100分，时间90分钟.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．下列各种波属于概率波的是（ D ）A．声波B．无线电波C．机械波D．物质波解析:任一运动的物体均有一种物质波与之对应，且这种物质波也具有概率波的规律。

概率波与机械波和电磁波的本质不同。

故D正确.2．(云南玉溪一中2016～2017学年高二下学期期中)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（ 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。

3．（黑龙江大庆一中2015～2016学年高二下学期检测）下列说法不正确的是（ D ) A．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B．光波是一种概率波C．实物粒子也具有波动性D．光电效应现象说明光具有粒子性而康普顿效应现象说明光具有波动性解析：根据黑体辐射规律: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，故A正确；光具有波粒二象性，是一种概率波，故B正确；由德布罗意波可知，实物粒子也具有波动性，故C正确；光电效应与康普顿效应，揭示了光的粒子性的一面，故D不正确；本题选择不正确的，故选D。

人教版高中物理选修3-5第十七章波粒二象性测试含答案和详细解析

绝密★启用前2020年秋人教版高中物理选修3-5第十七章波粒二象性测试本试卷共100分，考试时间120分钟。

一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.一束波长为7×10－5cm的光波，每秒钟有3×1015个光子通过一个与光线垂直的平面．另有一束光，它传输相同的能量，但波长为4×10－5cm.那么这束光每秒钟通过这垂直平面的光子数目为()A． 0.58×1015个B． 3×1015个C． 1.71×1015个D． 5.25×1015个2.关于光电效应现象，下列说法中正确的是()A．只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B．光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比C．发生光电效应的时间一般都大于10－7sD．保持入射光频率不变，发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比3.能够说明光具有粒子性的现象是()A．光的干涉现象B．光的衍射现象C．光的色散现象D．光电效应现象4.关于图中四位杰出物理学家所做的贡献，表述正确的是()A．麦克斯韦在实验中证实了电磁波的存在B．赫兹预言了电磁波的存在，并认为光是一种电磁波C．法拉第发现了电流的磁效应D．托马斯·杨进行了双缝实验，发现了光的干涉性质5.光照射到某金属表面，金属表面有光电子逸出，则( )A．若入射光的频率增加，光的强度减弱，那么逸出电子的能量可能不变B．若入射光的频率不变，光的强度减弱，那么单位时间内逸出电子数目减少C．若入射光的频率不变，光的强度减弱到不为零的某一数值时，可能不再有电子逸出D．若入射光的频率增加，而强度不变，那么单位时间内逸出电子数目不变，而光电子的能量增大6.用不同频率光照射某一金属发生光电效应时，光电子逸出最大初动能随入射光频率变化的图象如图所示，则图中横、纵轴截距及斜率的物理意义为()A．斜率为普朗克常数的倒数B．纵轴截距为逸出功的倒数C．横轴截距为极限频率D．横轴截距为极限波长7.下列关于概率波的说法中，正确的是()A．概率波就是机械波B．物质波是一种概率波C．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象D．在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则可以确定它从其中的哪一个缝中穿过8.关于康普顿效应，下列说法正确的是()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9.光电效应实验中，下列结果正确的是()A．光照时间增大为原来的2倍时，光电流也增大为原来的2倍B．当入射光的频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能也增为原来的2倍C．入射光波长增大为原来的2倍，有可能不发生光电效应D．入射光强增大为原来的2倍时，单位时间发出的光电子数量有可能变为原来的4倍10.用两束频率相同但强度不同的紫外线照射两种不同的金属，假若它们都有光电子逸出，则() A．从逸出功较小的金属表面逸出的光电子的最大初动能一定较大B．逸出功较小的金属产生的光电流强度一定较大C．受强度较大的紫外线照射的金属产生的光电子最大初动能一定较大D．受强度较大的紫外线照射的金属产生的光电流强度一定较大二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)如图所示，某种单色光射到光电管的阴极上时，电流表有示数，则()A．入射的单色光的频率必大于阴极材料的极限频率B．增大单色光的强度，电流表示数将增大C．滑片P向左移，可增大电流表示数D．滑片P向左移，电流表示数将减小，甚至为零12.(多选)用绿光照射金属钾时恰能发生光电效应，在下列情况下仍能发生光电效应的是() A．用红光照射金属钾，而且不断增加光的强度B．用较弱的紫外线照射金属钾C．用黄光照射金属钾，且照射时间很长D．只要入射光的波长小于绿光的波长，就可发生光电效应13.(多选)根据不确定性关系ΔxΔp≥，判断下列说法正确的是()A．采取办法提高测量Δx的精度时，Δp的精度下降B．采取办法提高测量Δx的精度时，Δp的精度上升C．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关D．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关14.（多选）图为一真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014Hz，则以下判断正确的是()A．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的频率B．发生光电效应时，电路中光电流的饱和值取决于入射光的强度C．用λ＝0.5 μm的光照射光电管时，电路中有光电流产生D．光照射时间越长，电路中的电流越大三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.太阳光垂直射到地面上，地面上1 m2接收的太阳光的功率为1.4 kW，其中可见光部分约占45%.(1)假如认为可见光的波长(λ＝)约为0.55 μm，日地间距离R＝1.5×1011m．普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，估算太阳每秒辐射出的可见光光子数．(2)若已知地球的半径为6.4×106m，估算地球接收的太阳光的总功率．16.质量为1 000 kg的小汽车以v＝30 m/s的速度在高速公路上行驶，试计算小汽车的布罗意波的波长．为什么我们无法观察到其波动性？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s)17.已知锌的逸出功W0＝3.34 eV，试通过计算说明：用波长λ＝0.2 μm的光照射锌板时能否发生光电效应．(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中光速c＝3×108m/s)18.从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图所示的实验装置测量某金属的遏止电压U c与入射光频率ν，作出U c－ν的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．图中频率ν1、ν2，遏止电压U c1、U c2及电子的电荷量e均为已知，求：(1)普朗克常量h；(2)该金属的截止频率νc.答案解析1.【答案】C【解析】由题意得n1＝n2，代入数据得n2＝1.71×1015个，2.【答案】D知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，A错；由E k＝hν－【解析】由ε＝hν＝h CλW0知，最大初动能与入射光频率有关，与入射光的强度无关，B错；发生光电效应的时间一般不超过10－9s，C错．3.【答案】D【解析】光的干涉、衍射、色散说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，D正确．4.【答案】D【解析】赫兹在实验中证实了电磁波的存在，选项A错误；麦克斯韦预言了电磁波的存在，并认为光是一种电磁波，选项B错误；奥斯特发现了电流的磁效应，选项C错误；托马斯·杨进行了双缝实验，发现了光的干涉性质，选项D正确．5.【答案】B【解析】若入射光的频率增加，光电子的能量变大，A错；发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率，只要频率大于金属的极限频率，那么一定会有光电子逸出，光的强弱不影响光电子的能量，只影响单位时间内发出光电子的数目．入射光的频率不变，光的强度减弱，单位时间内逸出电子数目减少，B对，C错；频率增加，光电子的能量一定变大，光照强度不变，则单位时间内照射的光子数减少，所以逸出的光电子数减小，D错．6.【答案】C【解析】由光电子逸出最大初动能随入射光频率变化的图象E k＝hν－W得，该图线的斜率表示普朗克常量h，纵轴截距的绝对值为逸出功，横轴截距绝对值对应的频率是发生光电效应的最小频率，即为极限频率，C正确．7.【答案】B【解析】概率波与机械波是两个不同的概念，二者的本质不同，故A错误；物质波是一种概率波，故B正确；概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象，但其本质是不一样的，故C错误；根据不确定性关系，在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则不能确定它从其中的哪一个缝中穿过，故D错误．8.【答案】C【解析】康普顿效应揭示了光具有粒子性，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＝，知波长变长，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．9.【答案】C【解析】光电效应的发生是瞬时的，A错误；根据光电效应方程E k＝hν－W0可知，频率增大为原来的2倍时，光电子的最大初动能不是原来的2倍，B错误；入射光波长增大为原来的2倍，频率变为原来的，有可能不发生光电效应，C正确；入射光强增大为原来的2倍时，单位时间发出的光电子数量有可能变为原来的2倍，D错误．10.【答案】A【解析】根据光电效应方程E k＝hν－W0，入射光的频率相同，逸出功越小，光电子的最大初动能越大，A正确，C错误；同一金属在能发生光电效应的条件下，光电流强度与入射光的强度成正比，与逸出功无关，B错误；不同的金属，光电流强度不仅与入射光的强度有关，还与所加电压有关，故强度较大的紫外线照射的金属产生的光电流强度不一定较大，D错误．11.【答案】ABC【解析】用一定频率单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，知ν＞ν0，A正确；发生光电效应后，增加光的强度能使光电流增大，B正确；滑片P向左移，光电管两端的电压增大，左边的极板为负极，右边极板为正极，到达极板的光电子数增大，电流表示数增大，C正确，D错误．12.【答案】BD【解析】光电效应的发生存在一个极限频率，同时对应着极限波长，只要照射光的频率大于极限频率(对应着小于极限波长)就会发生光电效应，与照射光的强度无关，红光和黄光的频率均小于绿光的频率，而紫光频率大于绿光的频率，正确答案是B、D.13.【答案】AD【解析】不确定关系表明，无论采用什么方法试图确定位置坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定关系所给出的限度．14.【答案】BC【解析】在光电管中若发生了光电效应，单位时间内发射光电子的数目只与入射光的强度有关，光电流的饱和值只与单位时间内发射光电子的数目有关．据此可判断A、D错误，B正确．波长λ＝0.5 μm的光子的频率ν＝＝Hz＝6×1014Hz＞4.5×1014Hz，可发生光电效应，所以C正确．15.【答案】(1)4.9×1044个(2)1.8×1014kW【解析】(1)设地面上垂直太阳光每平方米面积上每秒接收的可见光光子数为n，则有：P×45%＝nh ，解得n＝＝个＝1.75×1021个，则所求可见光光子数N＝n·4πR2＝1.75×1021×4×3.14×(1.5×1011)2个≈4.9×1044个．(2)地球接收太阳光的总功率P地＝Pπr2＝1.4×3.14×(6.4×106)2kW≈1.8×1014kW.16.【答案】见解析【解析】小汽车的动量为p＝mv＝1 000×30 kg·m/s＝3×104kg·m/s，故小汽车的德布罗意波的波长为λ＝＝m＝2.21×10－38m因小汽车的德布罗意波的波长太短，故无法观察到其波动性．17.【答案】能发生光电效应【解析】波长λ＝0.2 μm的光的光子的能量为：E＝hν＝＝9.945×10－19J锌的逸出功：W0＝3.34 eV＝3.34×1.6×10－19J＝5.344×10－19J由于E＞W0，故能够发生光电效应．18.【答案】(1)(2)【解析】根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0及动能定理eU c＝E k得U c＝(ν－νc)结合图象知k＝＝＝普朗克常量h＝，ν0＝。

(完整版)人教版高中物理选修3-5第十七章《波粒二象性》单元检测题(解析版)

《波粒二象性》单元检测题一、单选题1.一束波长为7×10－5cm的光波，每秒钟有3×1015个光子通过一个与光线垂直的平面．另有一束光，它传输相同的能量，但波长为4×10－5cm.那么这束光每秒钟通过这垂直平面的光子数目为( )A．0.58×1015个 B．3×1015个 C． 1.71×1015个 D． 5.25×1015个2.质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大为2v，则描述该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)( )A．保持不变B．变为原来波长的两倍C．变为原来波长的一半D．变为原来波长的四倍3.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．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性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4.真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾(其极限波长分别为λ1和λ2)制成，极板面积为S，间距为d.现用波长为λ(λ1<λ<λ2)的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量Q正比于( )A．() B．() C．() D．() 5.近年来军事行动中，士兵都配带“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为( )A．“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B．一切物体均在不停地辐射红外线C．一切高温物体均在不停地辐射红外线D．“红外夜视仪”发射出X射线，被射物体受到激发而发出红外线6.下列有关黑体辐射的说法中，正确的是( )A．温度越高，黑体辐射的强度越大B．温度越高，黑体辐射的强度越小C．黑体辐射的强度与温度无关D．随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动7.下列说法中正确的是( )A．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象B．只要增大入射光强度，就一定能发生光电效应C．如果能发生光电效应，只增大入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目不变D．光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方8.如图所示，一个粒子源产生某种粒子，在其正下方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在下方的荧光屏上使荧光屏发光，那么在荧光屏上将看到( )A．只有两条亮纹B．有多条明暗相间的条纹C．没有亮纹D．只有一条亮纹9.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往表现出粒子性10.光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程，对此下列说法正确的是( )A．两种效应中电子与光子组成的系统都服从动量守恒定律和能量守恒定律B．两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程C．两种效应都属于吸收光子的过程D．光电效应是吸收光子的过程，而康普顿效应相当于光子和电子弹性碰撞的过程11.1924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，波长为λ＝，p为物体运动的动量，h 是普朗克常量．同样光也有具有粒子性，光子的动量为p＝.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，则光子能量E＝hν，光子动量p＝＝，被电子吸收后有hν＝mv2，＝mv，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．对此，下列分析、判断正确的是( )A．因为在微观世界动量守恒定律不适用，上述推理错误，所以电子可能完全吸收一个γ光子B．因为在微观世界能量守恒定律不适用，上述推理错误，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的规律，所以唯一结论是电子不可能完全吸收一个γ光子D．以上分析、判断都不对12.下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是( )A．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子B．由光电效应现象可知光子与电子是同一种粒子C．在一束光中，光子间的相互作用使光表现出波的性质D．光是一种波，同时也是一种粒子，在光子能量ɛ＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性二、多选题13. 用强度和频率都相同的两束紫外线分别照射到两种不同金属的表面上，均可发生光电效应，则下列说法中正确的是( )A．两束紫外线光子总能量相同B．从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能相同C．在单位时间内从不同的金属表面逸出的光电子数相同D．从不同的金属表面逸出的光电子的最大初动能不同14.在光电效应实验中，采用极限频率为νc＝5.5×1014Hz钠阴极，已知普朗克常量h ＝6.6×10－34J·s，电子质量m＝9.1×10－31kg.用频率ν＝7.5×1014Hz的紫光照射钠阴极产生光电子的( )A．动能的数量级为10－19JB．速率的数量级为108m/sC．动量的数量级为10－27kg·m/sD．德布罗意波长的数量级为10－9m15.在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如图甲，并记录相关数据．对于这两组实验，下列判断正确的是( )A．饱和光电流一定不同B．因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压U c不同C．光电子的最大初动能不同D．分别用不同频率的光照射之后绘制U c～ν图象(ν为照射光频率，图乙为其中一小组绘制的图象)，图象的斜率可能不同16.以下说法正确的是( )A．从光的概念上看，光波是一种概率波B．电子束穿过铝箔后的衍射图样证实了电子的粒子性C．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性D．每一个粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波后来称为物质波17.如图所示，与锌板相连的验电器的铝箔原来是张开的，现在让弧光灯发出的光照射到锌板，发现与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，此实验事实说明( )A．光具有波动性B．光具有粒子性C．若改用激光器发出的红光照射锌板，观察到验电器的铝箔张角则一定会变得更大D．验电器的铝箔原来带正电三、实验题18.如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．(1)示意图中，a端应是电源________极．(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(3)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则________说法正确．A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大四、计算题19.红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道的闪光，每道闪光称为一个脉冲．现有一红宝石激光器，发射功率为P＝1.0×106W，所发射的光脉冲持续时间Δt＝1.0×10－11s，波长为693.4 nm (1 nm＝10－9m)，求：(1)每个光脉冲的长度．(2)每个光脉冲含有的光子数．(已知h＝6.63×10－34J·s)20.质量为m＝6.64×10－27kg的α粒子通过宽度为a＝0.1 mm的狭缝后，其速度的不确定量约为多少？若其速度v＝3×107m/s，它能否看成经典粒子？21.波长为λ的单色光照射某金属M表面发生光电效应，发射的光电子(电荷量绝对值为e，质量为m)经狭缝S后垂直进入磁感应强度为B的均匀磁场，如图所示，今已测出电子在该磁场中做圆周运动的最大半径为R，求：(1)金属材料的逸出功；(2)反向遏止电压．答案解析1.【答案】C【解析】由题意得n1＝n2，代入数据得n2＝1.71×1015个，2.【答案】C【解析】质量为m的粒子运动速度为v，其动量p＝mv，所以对应的物质波的波长为λ＝，现将粒子的速度增大为2v，则描述该粒子的物质波的波长将变为原来波长的一半．3.【答案】A【解析】4.【答案】D【解析】由C＝可知，Q＝CU＝U，从金属板钾中打出的光电子的最大初动能E km ＝h－h，当eU＝E km时极板上带电荷量最多，联立可知D项正确．5.【答案】B【解析】一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同，采用“红外夜视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标从而采取有效的行动，故只有B正确．6.【答案】A【解析】黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A正确．7.【答案】D【解析】概率波是物质波，传播不需要介质，而机械波传播需要介质，故概率波和机械波的本质是不一样的，但是都能发生干涉和衍射现象，A错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与光的强度无关，B错误；如果能发生光电效应，只增大入射光强度，则光子的密集程度增加，故单位时间内逸出的光电子数目增加，C 错误；光波是概率波，故光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方，D正确．8.【答案】B【解析】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的某点的概率，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B正确．9.【答案】C【解析】一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著；光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，其粒子性就很显著，所以C正确．10.【答案】D【解析】光电效应吸收光子放出电子，其过程能量守恒，但动量不守恒，康普顿效应相当于光子与电子弹性碰撞的过程，并且遵守动量守恒定律和能量守恒定律，两种效应都说明光具有粒子性，故D正确．11.【答案】C【解析】动量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍适用的规律，故选项C正确，选项A、B、D错误．12.【答案】D【解析】波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著，A 错误；光子是电磁波，而电子是实物粒子，B错误；在一束光中，光子间的相互作用不影响光的波动性与粒子性，C错误；光是一种波，同时也是一种粒子，在光子能量ɛ＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性，它体现了光的波动性与粒子性的统一，D正确．13.【答案】ACD【解析】它们的频率相同，则两束紫外线光子总能量相同，A正确；根据光电效应方程E k＝hν－W，入射光的频率相同，因两种金属的逸出功不同，所以光电子的最大初动能不同，B错误，D正确；单位时间内产生的光电子数目与入射光的强度有关，故强度相同的紫外线照射的金属，单位时间内产生的光电子数目相同，C正确．14.【答案】AD【解析】15.【答案】BC【解析】虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，而饱和光电流不一定相同，A错误；根据光电效应方程E km＝hν－W0和eU c＝E km得出，相同频率，不同逸出功，光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B、C正确；因为U c＝－，知图线的斜率等于，从图象上可以得出斜率的大小，已知电子电量，可以求出斜率与普朗克常量有关， D错误．16.【答案】AD【解析】光波是一种概率波，A正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样，证实了电子的波动性，B错误；光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性，C错误；与实物粒子相联系的波称为物质波，故D正确．17.【答案】BD【解析】光电效应说明光具有粒子性，A错误，B正确．若改用激光器发出的红光照射锌板，不一定能使锌板发生光电效应，故其夹角不一定会变得更大，C错误．弧光灯照射锌板发生光电效应现象，电子从锌板逸出，锌板带上正电，铝箔张角变大，说明其原来带正电，D正确．18.【答案】(1)正 (2)阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住．无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M(3)B【解析】19.【答案】(1)3.0×10－3m (2)0.34×1014个【解析】(1)光脉冲的长度即光在一个脉冲时间内传播的距离，根据s＝ct可知每个光脉冲的长度s＝cΔt＝3×108×1.0×10－11＝3.0×10－3m(2)根据E＝Pt可知每个光脉冲含有的能量为E＝1.0×106×1.0×10－11J ＝10－5J而每个光子的能量ɛ＝hν＝h故每个光脉冲含有的光子数n＝≈0.34×1014个．20.【答案】8×10－5m/s 能【解析】α粒子位置不确定量Δx＝a，由不确定性关系ΔxΔp≥及Δp＝mΔv，得Δv≥≈8×10－5m/s，因为v≥Δv，所以能看成经典粒子处理．21.【答案】(1)－(2)【解析】(1)电子在磁场中半径最大时对应的初动能最大，由洛伦兹力提供向心力，则有：Bev m＝再由爱因斯坦的光电效应方程可得：E k＝hν－W0＝mv且ν＝解得：W0＝－E k＝－(2)依据mv＝eU c，则有：U c＝。

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第十七章波粒二象性检测试题
一、选择题
1．对所有的机械波和电磁波，下列说法正确的是( ) A．都能产生干涉、衍射现象B．在同一介质中传播速度相同
C．都能在真空中传播D．传播都不依靠别的介质
2．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于( )
A．等效替代B．控制变量C．科学假说D．数学归纳
3．甲、乙两种单色光分别垂直进入一块厚玻璃砖，已知它们通过玻璃中的时间t甲>t乙，那么，甲乙两种单色光光子的能量关系是( )
A．E甲＞E乙B．E甲＜E乙C．E甲＝E乙D．不能确定
4．一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，
如图所示，对于两束单色光来说( )
A．玻璃对a的折射率较大
B．a光在玻璃中传播的速度较大
C．b光每个光子的能量较大
D．b光的粒子性更明显
5．按红外线、紫外线、X射线、γ射线的顺序进行比较( ) A．穿透能力由大到小B．衍射能力由小到大
C．粒子性由明显到不明显D．波动性由明显到不明显
6．下列各组电磁波，按粒子性增强的顺序排列的是( ) A．γ射线、红外线、紫外线、可见光
B．红外线、可见光、紫外线、γ射线
C．可见光、红外线、紫外线、γ射线
D．紫外线、可见光、红外线、γ射线
7．早上太阳从东方升起时，人们看到太阳是红色的，这是因为( ) A．光的散射
B．红光的波长长，衍射现象明显
C．红光的折射率小，传播速度大
D．红光更容易引起人眼的视觉
8．发生光电效应时，若保持入射光强度不变，而增大入射光的波长，则( ) A．光电流强度减小，光电子的最大初动能不变
B．光电流强度不变，光电子的最大初动能减小
C．光电流强度减小，光电子的最大初动能减小
D．光的波长增大到一定程度后，就不能发生光电效应
9．下面关于光的波粒二象性的说法中，正确的说法是( ) A．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性
B．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著
C．光在传播时往往表现出的波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性
D ．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性
10．下列关于光电效应的陈述中，正确的是 ( )
A ．金属的逸出功与入射光的频率成正比
B ．光电流强度与入射光强度无关
C ．用不可见光照射金属一定比用可见光照同种金属产生的光电子的初动能大
D ．对任何一种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长才能产生光电效应
11．用图示装置研究光电效应现象，光阴极K 与滑动变阻器的中心抽头c 相连，当滑动头P 从a 移到c 的过程中，光电流始终为零。

为了产生光电流，可采取的措施是 ( )
A ．增大入射光的强度
B ．增大入射光的频率
C ．把P 向a 移动
D ．把P 从c 向b 移动
12．如图所示，与锌板相连的验电器的铝箔原来是张开的，现在让弧光灯发出的光经一狭缝后照射到锌板，
发现在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器的铝箔张角变大，以上实验事实说明
( )
A ．光具有波粒二象性
B ．验电器的铝箔原来带负电
C ．锌板上亮条纹是平行等宽度的
D ．若改用激光器发出的红光照射锌板，观察到验电器的铝箔张角一定会变得更大
13．用绿光照射一光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大，应采用的措施是 ( )
A ．改用红光照射
B ．增大绿光的强度
C ．增大光电管的加速电压
D ．改用紫光照射
14．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，就可以产生光电流
B ．光电流的强度与入射光的频率有关，光的频率越大，光电流越大
C ．入射光的频率高于极限频率时，光的强度越大，光电流越大
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
15．在X 射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X 光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。

已知阳极与阴极之间的电势差U 、普朗克常数h 、电子电量e 和
光速c ，则可知该X 射线管发出的X 光的 ( )
A ．最短波长为eU hc
B ．最长波长为eU hc
C ．最小频率为h eU
D ．最大频率为h
eU 16．下列事实中，表明光具有波动性的是 ( )
A ．光的反射
B ．光的折射
C ．光的衍射
D ．光的色散
17．下列可以被电场加速的是 ( )
A ．光子
B ．光电子
C ．X 射线
D ．无线电波
18．利用金属晶格（大小约10-
10m ）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。

已知电子质量为m 、电量为e 、初速度为零，加速电压为U ，普朗克常量为h ，则下列说法中正确的是 ( )
A ．该实验说明电子具有波动性
B ．实验中电子束的德布罗意波长为meU h
2=λ
C ．加速电压U 越大，电子的衍射现象越不明显
D ．若用相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加明显
19．在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是 ( )
A ．使光子一个一个地通过狭缝，如时间足够长，底片上将会显示衍射图样
B ．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C ．光子通过狭缝的运动路线像水波一样
D ．光的波动性是大量光子运动的规律
20．在双缝干涉实验中，明暗条纹形成的原因解释正确的是 ( )
A ．暗条纹处一定没有光子到达
B ．暗条纹处可能也有光子到达
C ．光子到达暗条纹处的概率很小
D ．光子到达明条纹处的概率很大
二、填空题
21．先用波长为400nm 的紫光做双缝干涉的实验，在屏上看到除中央亮条纹外，两侧各有三条亮条纹；然后使波长为600nm 的黄光与上述紫光同时入射，此时屏上能看到________________条黄色的亮条纹。

22．黄光的频率范围约在 5.0×1014～5.2×1014Hz 之间，它在空气中的波长范围是________________________________。

23．若将无线电波、γ 射线、可见光、红外线、伦琴射线、紫外线等按发生明显衍射现象从易到难的顺序排列，则应_____________、_____________、_____________、_____________、_____________、_____________。

24．普朗克常量的值为________________。

25．40瓦的白炽灯，有5％的能量转化为可见光。

设所发射的可见光的平均波长为580nm ，那么该白炽灯每秒种辐射的光子数为________________个。

26．已知铯的极限频率为4.55×1014Hz ，钠的为6.0×1014 Hz ，银的为1.15×1015 Hz ，铂的为1.53×1015 Hz ，当用波长为0.375μm 的光照射它们时，可发生光电效应的是_____________。

三、计算题
27．有一真空中波长为6×10-7m 的单色光，普朗克常量为6.63⨯10-
34 J·s 求此单色光的（1）频率；（2）的1个光子的能量。

28．已知每秒从太阳射到地球的垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4×103J，其中可见光部分约占45%，假如认为可见光的波长均为 5.5×10-7m，太阳向各方向的辐射是均匀的，日地间距离为
1.5×1011m，普朗克恒量h=6.6×10-34J·s，估算出太阳每秒钟辐射出的可见光子数是多少？
29．如图所示，绝缘固定擦得很亮的锌板A小平放置，其下方水平放置接地的铜板B。

两板间距为d，两板面积均为S，正对面积为S′，且S′＜S。

当用弧光灯照射锌板上表面后，A、B间一带电液滴恰好处于静止状态。

试分析：
（1）液滴带何种电荷？
（2）用弧光灯再照射A，液滴做何种运动？（3）若使液滴向下运动，应采取什么措施?
弧光
第十七章章末检测
1、A
2、C
3、A
4、BCD
5、D
6、B
7、B
8、BD
9、ABC 10、D 11、B 12、
A 13、D 14、C 15、AD 16、C 17、
B 18、AB
C 19、A
D 20、BCD 21、2 22、
3.3×10-19 J～3.4×10-19J 23、无线电波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，γ射线24、6.63×10-34J·s 25、1×101626、铯，钠27、（1）5×1014Hz（2）3.3×10-19 J 28、1400 29、（1）负电（2）向上加速运动（3）将A板接地或增大两极板间的距离。