江苏省镇江市高中物理 第十七章 波粒二象性练习题 新人教版选修35
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。
新人教版选修3-5《第17章_波粒二象性》同步练习物理试卷有答案
新人教版选修3-5《第17章波粒二象性》同步练习物理试卷一、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,符合黑体辐射规律的是()A. B.C. D.2. 下列各说法中错误的是()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.任何一个运动的物体,大到太阳、地球,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3. 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4. 一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光,分别照射到相同的金属板a、b、c上,如图所示,已知金属板b有光电子放出,则可知()A.板a一定不放出光电子B.板a一定放出光电子C.板c一定不放出光电子D.板c一定放出光电子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()A.√ℎ2mqU B.ℎ2mqUC.ℎ2mqU√2mqU D.√mqU6. 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()A.2.3×10−18WB.3.8×10−19WC.7.0×10−48WD.1.2×10−48W7. 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v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()A.普朗克常量可表示为keB.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ebD.b由入射光决定,与所用材料无关8. 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()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()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10. 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.光电管阴极的逸出功为1.8eVB.电键k断开后,没有电流流过电流表GC.光电子的最大初动能为0.7eVD.改用能量为1.5eV的光子照射,电流表G也有电流,但电流较小二、填空题(共3小题,共18分.把答案直接填在横线上)二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射,这种长波辐射的波长范围约是1.4×10−3∼1.6×10−3,相应的频率范围是________,相应的光子能量范围是________.“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________.(已知普朗克恒量A=6.6×10−31J⋅s,真空中的光速c=3.0×108m⋅s−1.结果取两位数字.)如图所示,静电计与锌板相连,现用紫外灯照射锌板,关灯后,指针保持一定的偏角。
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35第十七、十八章波粒二象性、原子结构训练题三套 (含答案)
人教版高中物理选修35第十七、十八章波粒二象性、原子结构训练题三套(含答案)人教版高中物理选修3-5第十七十八章波粒二象性原子结构训练题三套波粒二象性第十七章训练题一一、选择题1、在光电效应实验中,如果需要增大光电子到达阳极时的速度,可采用的方法是(D)A.增加光照时间.B.增大入射光的波长.C.增大入射光的强度.D.增大入射光频率.2、关于光电效应有如下几种陈述,其中正确的是:(D)A.金属电子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、金属钠的逸出功为2.48eV,则下列各色光中,能使钠发生光电效应的有:(CD)A.波长为6.5×10-7m的红光B.频率为5.5×1014Hz的红光C.波长为4.8×10-7m的蓝光D.频率为7.5×1014Hz的紫光。
4、下列光的波粒二象性的说法中,正确的是( C )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.大量光子产生的效果往往显示出粒子性.5、实验表明电子也有波粒二象性,由于电子的粒子性比光强,故电子的波长比光的波长更短,电子和光相比,我们( B )A.更容易观察到明显的衍射现象和干涉现象B.不容易观察到明显的衍射现象和干涉现象第 2 页第 3 页光纤的时间长。
现用A和B两种光照射同种金属,都能发生光电效应,则下列说法正确的是(BD )A.光纤对B光的折射率大B.A光打出的光电子的最大初动能一定比B 光的大C.A光在单位时间内打出的电子数一定比B 的光的多D.B光的波动性一定比A光显著9、频率为v的光子,德布罗意波长为λ=h/p,能量为E,则光的速度为( AC)A.Eλ/h B.pE C.E/p D.h2/Ep10、电子显微镜的分辨率高达0.2nm(波长越短,分辨率越高),如果有人制造出质子显微镜,在加速到相同的速度情况下,质子显微镜的最高分辨率将(A)A.小于0.2nm.B.大于0.2nm C.等于0.2nm D.以上说法均不正确11、一束复色光从玻璃界面MN射向空气时分成a、b、c三束光,如图所示,那么可以判定(A)A.在玻璃中a 光束的速度最大B。
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。
高中物理 第十七章 波粒二象性 章末测试 新人教版选修
《波粒二象性》章末测试(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(每小题4分,共40分,把正确选项前的字母填在题后的括号内) 1.关于黑体辐射的强度与波长的关系,下图正确的是( )ABCD解析根据黑体辐射的实验规律:随温度升高,各种波长的辐射强度都有增加,故图线不会有交点,选项C、D错误.另一方面,辐射强度的极大值会向波长较短方向移动,选项A错误,B正确.答案 B2.两束能量相同的色光,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.4:5 4:5 B.5:4 4:5C.5:4 5:4 D.4:5 5:4解析 由E =nε得,能量相同时n 与ε成反比,所以光子能量ε1ε2=n 2n 1=45,又根据ε=hν=hc λ,ε1ε2=λ2λ1,即λ1λ2=ε2ε1=54. 答案 D3.近年来,数码相机几近家喻户晓,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 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.答案 D4.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能,若有N 个频率为ν的光子打在光电池极板上,这些光子的总能量为( )A .hν B.12Nhν C .Nhν D .2Nhν答案 C5.某光波射到一逸出功为W 0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.W 0h B.e 2B 2r 22mh C.W 0h +e 2B 2r 22mhD.W 0h -e 2B 2r 22mh解析 光电效应方程,12mv 2=hν-W 0向心力公式evB =mv 2r两式联立可得ν=W 0h +e 2B 2r 22mh,故C 选项正确.答案 C6.(多选题)用极微弱的可见光做双缝干涉实验,随着时间的增加,在屏上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像,则( )A.图像甲表明光具有粒子性B.图像丙表明光具有波动性C.用紫外光观察不到类似的图像D.实验表明光是一种概率波解析从题图甲可以看出,少数粒子打在底片上的位置是随机的,没有规律性,显示出粒子性;而题图丙是大量粒子曝光的效果,遵循了一定的统计性规律,显示出波动性;单个光子的粒子性和大量粒子的波动性就是概率波的思想.答案ABD7.用不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应,可得到光电子的最大初动能E k随入射光频率ν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,若将二者的图线画在同一个坐标系中,以实线表示钨,虚线表示锌,则下图中正确反映这一过程的是( )解析由E k=hν-W0可知,E k和ν的图线的斜率表示h,故两直线应为平行的倾斜直线,不同金属的逸出功不同(hνc=W0,νc为截止频率,即与ν轴的截距),钨的逸出功小于锌的逸出功,故A选项正确.答案 A8.利用光电管研究光电效应的实验如图所示,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.用红外线照射,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,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解析因为紫外线的频率比可见光的频率高,所以紫外线照射时,电流表中一定有电流通过,选项A错误;因不知阴极K的截止频率,所以用红外线照射时,不一定发生光电效应,所以B选项错误;即使U AK=0,电流表中仍有电流,故选项C错误;当滑动变阻器触点向b端滑动时,U AK增大,光电流可能会增大,当达到饱和电流时,再增加U AK,电流也不会再增大,所以D选项正确.答案 D9.光子不仅具有能量还具有动量,光照射到某个面上就会产生压力.人们设想在火星探测器上安装面积很大的薄膜,正对着太阳光,靠太阳光在薄膜上产生的压力推动探测器前进.第一次安装的是反射率极高的薄膜,第二次安装的是吸收率极高的薄膜.那么( ) A.安装反射率极高的薄膜,探测器的加速度大B.安装吸收率极高的薄膜,探测器的加速度大C.两种情况下,由于探测器的质量一样,探测器的加速度大小相同D.两种情况下,探测器的加速度大小无法比较解析本题考查动量守恒和牛顿第三定律,具有一定的综合性.若膜的反射率极高,则光子与其作用后,动量改变较大,即薄膜对光子的作用力较大,根据牛顿第三定律,光子对薄膜的作用也较大,因此,探测器可获得较大的加速度,故选项A正确.答案 A10.(多选题)如图所示是某金属在光的照射下,光电子最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象,由图象可知( )A.该金属的逸出功等于EB.该金属的逸出功等于hν0C.入射光的频率为ν0时,产生的光电子的最大初动能为ED.入射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为2E解析题中图象反映了光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系,根据爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0,知当入射光的频率恰为该金属的截止频率νc时,光电子的最大初动能E k=0,此时有hνc=W0,即该金属的逸出功等于hνc,选项B正确.根据图线的物理意义,有W0=E,故选项A正确,而选项C、D错误.答案AB二、实验题(8分)11.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.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,将一带负电的金属小球与锌板接触,将锌板上的正电荷中和一部分,锌板所带正电量减少,则静电计指针偏角将变小.(2)用黄光照射不发生偏转,则黄光频率低于截止频率,而红光的频率低于黄光频率,即也低于锌板发生光电效应的截止频率,静电计指针不偏转.答案(1)减小(2)无三、计算题(包括4小题,共52分,要求写出必要的说明和解题步骤,有计算的要注明单位)12.(10分)如图所示为证实电子波存在的实验装置,从F 上飘出的热电子可认为初速度为零,所加加速电压U =104V ,电子质量为m =0.91×10-30kg.电子被加速后通过小孔K 1和K 2后入射到薄的金膜上,发生衍射作用,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.解析 电子在电场中加速由动能定理得eU =12mv 2,得p =mv =2mE k由物质波波长λ=h p, 得λ=6.63×10-342×0.91×10-30×1.6×10-19×104m=1.23×10-11m.答案 1.23×10-11m13.(12分)具有波长λ=0.71 Å的伦琴射线使金箔发射电子,电子在磁感应强度为B 的匀强磁场区域内做最大半径为r 的匀速圆周运动,已知r ·B =1.88×10-4T·m.(电子电量e =1.6×10-19C ,质量m =9.1×10-31kg)试求:(1)光电子的最大初动能. (2)金箔的逸出功. (3)该电子的物质波的波长.解析 (1)电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供evB =mv 2r,得v=erB m12mv 2=e 2r 2B 22m= 1.6×10-192× 1.88×10-422×9.1×10-31J≈4.97×10-16J.(2)入射光的能量E =hν=hc λ=6.63×10-34×3.0×1087.1×10-11J =2.80×10-15J由光电效应方程E k =hν-W 0,则W 0=hν-E k =2.80×10-15-4.97×10-16 J=2.30×10-15J.(3)该电子运动的物质波的波长λ1=h p =h mv =herB= 6.63×10-341.88×10-4×1.6×10-19 m ≈2.20×10-11m.答案 (1)4.97×10-16J(2)2.30×10-15J (3)2.20×10-11m14.(14分)如图所示,阴极K 用极限波长λ0=0.66 μm 的金属铯制成,用波长λ=0.50 μm 的绿光照射阴极K ,调整两个极板电压,当A 板电压比阴极高出2.5 V 时,光电流达到饱和,电流表示数为0.64 μA.求:(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能.(2)如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍,每秒钟阴极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能.解析 (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个数n =I m ·t e =0.64×10-61.6×10-19个=4.0×1012个根据爱因斯坦光电效应方程,光电子的最大初动能 12mv 2m =hν-W =h c λ-h c λ0 =6.63×10-34×3×108×(10.5×10-6-10.66×10-6)J=9.6×10-20J.(2)如果照射光频率不变,光强加倍,根据光电效应实验规律,阴极每秒发射的光电子数n ′=2n =8.0×1012个光电子的最大初动能仍然是 12m v 2m =9.6×10-20J. 答案 (1)4.0×1012个 9.6×10-20J(2)9.6×10-20J15.(16分)光子具有能量,也具有动量.光照射到物体表面时,会对物体产生压强,这就是“光压\”.光压的产生机理如同气体压强:大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力,器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强.设太阳光每个光子的平均能量为E ,太阳光垂直照射地球表面时,在单位面积上的辐射功率为P 0.已知光速为c ,光子的动量为E /c .(1)若太阳光垂直照射到地球表面,则在时间t 内照射到地球表面上半径为r 的圆形区域内太阳光的总能量及光子个数分别是多少?(2)若太阳光垂直照射到地球表面,在半径为r 的某圆形区域内光子被完全反射(即所有光子均被反射,且被反射前后的能量变化可忽视不计),则太阳光在该区域表面产生的光压(用I 表示光压)是多少?(3)有科学家建议把光压与太阳帆的作用作为未来星际旅行的动力来源.一般情况下,太阳光照射到物体表面时,一部分会被反射,还有一部分被吸收.若物体表面的反射系数为ρ,则在物体表面产生的光压是全反射时产生光压的1+ρ2倍.设太阳帆的反射系数ρ=0.8,太阳帆为圆盘形,其半径r =15 m ,飞船的总质量m =100 kg ,太阳光垂直照射在太阳帆表面单位面积上的辐射功率P 0=1.4 kW ,已知光速c =3.0×108m/s.利用上述数据并结合11 第(2)问中的结果,求:太阳帆飞船仅在上述光压的作用下,能产生的加速度大小是多少?不考虑光子被反射前后的能量变化.(结果保留两位有效数字)解析 (1)在时间t 内太阳光照射到面积为S 的圆形区域上的总能量E 总=P 0St , 解得E 总=πr 2P 0t .照射到此圆形区域的光子数n =E 总/E .解得n =πr 2P 0t /E .(2)因光子的能量p =E /c ,到达地球表面半径为r 的圆形区域的光子总动量p 总=np .因太阳光被完全反射,所以在时间t 内光子总动量的改变量Δp =2p 总.设太阳光对此圆形区域表面的压力为F ,依据动量定理Ft =Δp ,太阳光在圆形区域表面产生的光压I =F /S ,解得I =2P 0/c .(3)在太阳帆表面产生的光压I ′=1+ρ2I , 对太阳帆产生的压力F ′=I ′S .设飞船的加速度为a ,依据牛顿第二定律F ′=ma .解得a =5.9×10-5 m/s 2.答案 (1)πr 2P 0t πr 2P 0t /E (2)2P 0/c(3)5.9×10-5 m/s 2。
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 波粒二象性测试含答案及详细解析
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=。
高中物理 第17章 波粒二象性 7 粒子的波动性习题课件 新人教版选修35
波粒二象性
课时作业07 粒子的波动性
①理解光的波粒二象性,能区分光 的波动性和粒子性;②知道实物粒 作业 子也具有波粒二象性,掌握物质波 目标 波长 λ=hp的应用.
作业 限时:40 分钟 满分:100 分
设计
一、选择题(本题有 10 小题,每小题 6 分,共 60 分) 1.在历史上,最早证明了德布罗意波存在的实验是 ( ) A.弱光衍射实验 B.电子束在晶体上的衍射实验 C.弱光干涉实验 D.以上都不正确
A.电子显微镜所利用的是,电子的物质波的波长比原子尺 寸小得多
B.电子显微镜中电子束运动的速度应很小 C.要获得晶体的 X 射线衍射图样,X 射线波长要远小于原 子的尺寸 D.中子的物质波的波长可以与原子尺寸相当
解析:由题目所给信息“电子的物质波波长很短,能防止发 生明显衍射现象”及发生衍射现象的条件可知,电子的物质波的 波长比原子尺寸小得多,A 项正确;由信息“利用 X 射线或中 子束得到晶体的衍射图样”及发生衍射现象的条件可知,中子的 物质波或 X 射线的波长与原子尺寸相当,D 项正确,C 项错.
答案:B
2.下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是( ) A.光的色散和光的干涉 B.光的干涉和光的衍射 C.泊松亮斑和光电效应 D.光的反射和光电效应
解析:光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据,光 电效应说明光具有粒子性,反射和色散不能说明光具有波动性或 粒子性,因此 C 正确.
答案:C
A.光具有粒子性 B.光具有波动性 C.光既具有粒子性,又具有波动性 D.光的波动性不是光子之间的相互作用引起的
解析:少量光子通过双缝后照片上呈现不规则分布亮点,显 示了光的粒子性;大量光子通过双缝后照片上获得了双缝干涉条 纹,说明光具有波动性;光子先后依次通过双缝,说明光的波动 性不是光子之间的相互作用引起的,故正确答案是 C、D.
人教版高中物理选修35第十七章《波粒二象性》单元检测题(解析版)
人教版高中物理选修35第十七章《波粒二象性》单元检测题(解析版)一、单项选择题1.某单色光照射某金属时不能发生光电效应,那么下述措施中能够使该金属发生光电效应的是( )A.延伸光照时间B.增大光的强度C.换用波长较短的光照射D.换用频率较低的光照射2.关于光的波粒二象性,以下了解正确的选项是( )A.当光子运动时有粒子性,光子传达时有动摇性B.光是一种微观粒子,但它按波的方式传达C.光子在空间各点出现的能够性大小(概率)可以用动摇规律来描画D.少量光子出现的时分表现为粒子性,一般光子出现的时分表现为动摇性3.用绿光照射一光电管,能发生光电效应,欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大,应( )A.改用红光照射B.增大绿光强度C.增大光电管上的减速电压D.改用紫外线照射4.以下各组现象能说明光具有波粒二象性的是( )A.光的色散和光的干预B.光的干预和光的衍射C.泊松亮斑和光电效应D.光的反射和光电效应5.应用光子说对光电效应的解释,以下说法正确的选项是( )A.金属外表的一个电子只能吸收一个光子B.电子吸收光子后一定能从金属外表逸出,成为光电子C.金属外表的一个电子吸收假定干个光子,积聚了足够的能量才干从金属外表逸出D.无论光子能量大小如何,电子吸收光子并积聚了能量后,总能逸出成为光电子6.如下图,弧光灯收回的光经一狭缝后,在锌板上构成亮暗相间的条纹,与锌板相连的验电器的铝箔有张角,那么该实验不能证明( )A.光具有动摇性B.从锌板上逸出带正电的粒子C.光能发作衍射D.光具有波粒二象性7.研讨光电效应时,用不同频率的紫外线照射金属锌,失掉光电子最大初动能E k随入射光频率变化的E k-ν图象,应是以下四个图中的( )A. B. C. D.8.在光电效应的实验结果中,与光的动摇实际不矛盾的是( )A.光电效应是瞬时发作的B.一切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9.假设以下四种粒子具有相反的速率,那么德布罗意波长最大的是( )A.电子 B.中子 C.质子 D.α粒子10.用a、b两种单色光先后两次照射同一金属板,均可发作光电效应,但两种色光波长关系为λa >λb,那么( )A.两种光子的频率关系是νa >νbB.两种光子的频率都大于极限频率C.两次逸出的光电子的动能一定E kb>E kaD.两次逸出的光电子的最大初动能一定相等11.用某单色光照射金属外表,金属外表有光电子飞出.假设照射光的频率增大,强度削弱.那么光子的能量和单位时间内飞出金属外表的光电子数的变化是( )A.光子的能量增大,光电子数减小B.光子的能量增大,光电子数增多C.光子的能量减小,光电子数增加D.光子的能量减小,光电子数增多12.光电效应实验中,以下结果正确的选项是( )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,有能够不发作光电效应D.入射光强增大为原来的2倍时,单位时间收回的光电子数量有能够变为原来的4倍二、多项选择题13. 黑体辐射的实验规律如下图,由图可知( )A.随温度降低,各种波长的辐射强度都有添加B.随温度降低,各种波长的辐射强度都有添加C.随温度降低,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14. 关于普朗克〝能量量子化〞的假定,以下说法正确的选项是( )A.以为带电微粒辐射或吸收能量时,是一份一份的B.以为能量值是延续的C.以为微观粒子的能量是量子化的、延续的D.以为微观粒子的能量是分立的15.以下现象说明光具有波粒二象性的是( )A.光的直线传达和干预B.光的衍射和干预C.光的干预和光电效应D.泊松亮斑和光电效应16.如下图,把一块不带电的锌板接在验电器上,用紫外线灯照射锌板,验电器金属箔张开.以下说法正确的选项是( )A.紫外线是不延续的B.验电器金属箔带正电C.从锌板逸出电子的动能都相等D.改用红外灯照射,验电器金属箔一定张开17.电子衍射实验证明电子具有动摇性,这种波可称为( )A.电磁波 B.几率波 C.德布罗意波 D.物质波三、实验题18.如下图,这是工业消费中大局部光电控制设备用到的光控继电器的表示图,它由电源、光电管、缩小器、电磁继电器等几局部组成.(1)表示图中,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,可以发作光电效应,那么________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.某光源能收回波长为0.60 μm的可见光,用它照射某金属可发作光电效应,发生光电子的最大初动能为 4.0×10-20J.普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3.0×108m/s.求 (计算时保管两位有效数字):①该可见光中每个光子的能量;②该金属的逸出功.20.如图为经过某光电管的光电流与两极间电压的关系,当用光子能量为 4.5 eV的蓝光照射光电管的阴极K时,对应图线与横轴的交点U1=-2.37 V.(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,电子电量e=1.6×10-19C)(以下计算结果保管两位有效数字)(1)求阴极K发作光电效应的极限频率.(2)当用光子能量为7.0 eV的紫外线继续照射光电管的阴极K时,测得饱和电流为0.32 μA,求阴极K单位时间发射的光电子数.21.自然界中的物体由于具有一定的温度,会不时地向外辐射电磁波,这种辐射因与温度有关,称为热辐射.热辐射具有如下特点:(1)辐射的能量中包括各种波长的电磁波;(2)物体温度越高,单位时间内从物体外表单位面积上辐射的能量越大;(3)在辐射的总能量中,各种波长所占的百分比不同.处在一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时,也要吸收由其他物体辐射的电磁能量,假设它处在平衡形状,那么能量坚持不变.假定不思索物体外表性质对辐射与吸收的影响,我们定义一种理想的物体,它能100%地吸支出射到其外表的电磁辐射,这样的物体称为黑体.单位时间内从黑体外表单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体相对温度的四次方成正比,即P0=σT4,其中常量σ=5.67×10-8W/(m·K4)在下面的效果中,把研讨对象都复杂地看作黑体.有关数据及数学公式:太阳半径R s =696 000 km,太阳外表温度T s=5 770 K,火星半径r=3 395 km.球面积S=4πR2,其中R为球半径.(1)太阳热辐射能量的绝大少数集中在波长为2×10-7~1×10-5m范围内,求相应的频率范围.(2)每小时从太阳外表辐射的总能量为多少?(3)火星遭到来自太阳的辐射可以为垂直到面积为πr2(r为火星半径)的圆盘上.太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍,疏忽其他天体及宇宙空间的辐射,试预算火星的平均温度.答案解析1.【答案】C【解析】光照射金属时能否发生光电效应,取决于入射光的频率能否大于等于金属的极限频率,与入射光的强度和照射时间有关,应选项A、B、D均错误;又因ν=,所以选项C正确.2.【答案】C【解析】少量光子的效果往往表现出动摇性,一般光子的行为往往表现出粒子性,A 错误;光是不是微观粒子,光在传达时有时看成粒子有时可看成波,B错误;光子在空间各点出现的能够性大小(概率)可以用动摇规律来描画,C正确;少量光子的效果往往表现出动摇性,一般光子的行为往往表现出粒子性,D错误.3.【答案】D【解析】依据光电效应方程E km=hν-W0知,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,频率越高,光电子的最大初动能越大,与入射光的强度以及减速电压有关,故D 正确.4.【答案】C【解析】光的干预、衍射、泊松亮斑是光的动摇性的证据,光电效应说明光具有粒子性,光的反射和色散不能说明光具有动摇性或粒子性,应选项C正确.5.【答案】A【解析】依据光子说,金属中的一个电子一次只能吸收一个光子,假定所吸收的光子频率大于金属的极限频率,电子才干逃离金属外表,成为光电子,且光子的吸收是瞬时的,不需时间的积聚,应选项A正确.6.【答案】B【解析】衍射现象说明了光具有动摇性,光电效应现象说明了光具有粒子性,故该实验说明了光具有波粒二象性,A、C、D正确;光照射锌板后,与锌板相连的验电器的铝箔有张角,说明锌板带电,但不能确定带什么电,B错误.7.【答案】C【解析】依据光电效应方程有: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.8.【答案】C【解析】光电效应证明了光的粒子性,由于光子的能量是一份一份的,不能积聚,所以光电效应具有瞬时性,这与光的动摇性矛盾,A项错误;同理,由于光子的能量不能积聚,所以只要当光子的频率大于金属的极限频率时,才会发作光电效应,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,这与动摇性有关,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,光电子吸收的能质变大,所以最大初动能变大,D项错误.9.【答案】A【解析】德布罗意波长为λ=又p=mv解得:λ=速度大小相反,电子的质量m最小,那么电子的德布罗意波长最大.10.【答案】B【解析】依据公式c=λν可知,波长越长的,频率越低,那么有νa<νb,A错误;再依据光电效应方程E km=hν-W0知,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,所以b 光的光电子的最大初动能大于a光的光电子的最大初动能,而光电子的动能能够相等,C、D错误;依据光电效应发作条件可知,两种光子的频率都大于极限频率,B正确.11.【答案】A【解析】依据E=hν知,照射光的频率增大,那么光子能量增大,光的强度削弱,单位时间内收回光电子的数目增加.故A正确.12.【答案】C【解析】光电效应的发作是瞬时的,A错误;依据光电效应方程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,有能够不发作光电效应,C正确;入射光强增大为原来的2倍时,单位时间收回的光电子数量有能够变为原来的2倍,D错误.13.【答案】ACD【解析】温度降低,各种波长的辐射强度都会添加,随着温度的降低,辐射强度的极大值向较短波长方向移动.14.【答案】AD【解析】普朗克的实际以为带电微粒辐射或吸收能量时,是一份一份的,微观粒子的能量是量子化的、是分立的,故A、D正确.15.【答案】ACD【解析】泊松亮斑,光的衍射和干预说明光具有动摇性;光的直线传达和光电效应说明光具有粒子性.16.【答案】AB【解析】依据光子说内容可知,紫外线是不延续的,A正确.发作光电效应时,有光电子从锌板飞出,锌板失掉电子带正电,所以验电器带正电,B正确.依据光电效应方程知,光电子的最大初动能为E km=hν-hν0,但不是一切电子的动能都等于最大初动能.故C错误.当用红外灯照射时,由于红外线频率小于紫外线频率,因此能够不发作光电效应现象,那么验电器金属箔不一定张开.故D错误.17.【答案】CD【解析】电子是实物粒子,能发作衍射现象,该实验说明物质波实际是正确的,这种波称为物质波,或德布罗意波.18.【答案】(1)正 (2)阴极K发射电子,电路中发生电流,经缩小器缩小的电流发生的磁场使铁芯M磁化,将衔铁N吸住.无光照射光电管时,电路中无电流,N自动分开M(3)B【解析】19.【答案】(1)3.3×10-19J(2)2.9×10-19J【解析】①依据E=h得,E=3.3×10-19J.②依据光电效应方程得:E km=-W0=4×10-20J,那么W0=2.9×10-19J.20.【答案】(1)5.1×1014Hz(2)2.0×1012个【解析】(1)依据能量守恒定律有E1=eU1+hν将E1=4.5 eV=4.5×1.6×10-19J代入可得ν0=5.1×1014Hz(2)依据I=,q=Ne,可求出N====2.0×1012个21.【答案】(1)3×1013Hz~1.5×1015Hz (2)1.38×1030J (3)204 K【解析】(1)依据ν=可解得:ν1=1.5×1015Hz,ν2=3×1013Hz(2)由公式P0=σT4可求太阳外表每秒每平方米辐射的能量,乘以太阳外表积4πR再乘以3 600,就可得每小时太阳外表辐射的总能量.那么有,W=4πRσT·3 600 J =1.38×1030J(3)P1=4πRσT且R0=400R s,又P2=σT44πr2,因P1=P2可得T=≈204 K.。
高中物理第17章波粒二象性第3节粒子的波动性课时作业新人教版选修3_5
第3节粒子的波动性基础夯实一、选择题(1~3题为单选题,4~6题为多选题)1.对于光的波粒二象性的说法中,正确的是导学号 96140166( )A.一束传播的光,有的光是波,有的光是粒子B.光波与机械波是同样的一种波C.光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的D.光是一种波,同时也是一种粒子,光子说并未否定电磁说,在光子能量ε=hν中,频率ν仍表示的是波的特性答案:D解析:光是一种波,同时也是一种粒子,光具有波粒二象性,当光和物质作用时,是“一份一份”的,表现出粒子性;单个光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述,表现出波动性。
粒子性和波动性是光子本身的一种属性,光子说并未否定电磁说。
2.下列说法中正确的是导学号 96140167( )A.物质波属于机械波B.只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C.德布罗意认为,任何一个运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波和它对应,这种波叫物质波D.宏观物体运动时,看不到它的衍射或干涉现象,所以宏观物体运动时不具有波动性答案:C解析:物质波是一切运动着的物体所具有的波,与机械波性质不同,宏观物体也具有波动性,只是干涉、衍射现象不明显而已,故只有C对。
3.有关光的本性,下列说法中正确的是导学号 96140168( )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。
4.频率为ν的光子,德布罗意波长为λ=hp,能量为E ,则光的速度为导学号 96140169( )A .E λhB .pEC .EpD .h 2Ep答案:AC解析:根据c =λν,E =h ν,λ=h p ,即可解得光的速度为E λh 或E p。
高中物理 第17章 波粒二象性本章测评B 新人教版选修35
第17章波粒二象性(高考体验)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。
在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确;全部选对的得6分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分)1.(2015·江苏单科)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的有()A.光电效应现象揭示了光的粒子性B.热中子束射到晶体上产生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解析:光具有波粒二象性,光电效应揭示了光的粒子性,选项A正确;干涉和衍射是波所具有的特征,选项B正确;黑体辐射的实验规律可利用普朗克提出的能量子观点来解释,选项C错误;根据动量和动能的关系p=知,质子和电子的动能相等时,质子的动量大,由λ=知,质子的德布罗意波的波长小,选项D错误。
答案:AB2.(2014·上海单科)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频率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解析:光的波动理论认为只要光照射的时间足够长、足够强就能发生光电效应,且光电子的初动能就大,但实验中金属表面溢出电子的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,发生是瞬时的,且入射光频率越大,光电子最大初动能越大,这与光的波动理论相矛盾,故A、B、D三项错误。
波动理论认为光强度越大,光电流越大;光电效应中认为光强度越大,光子越多,金属表面溢出的光电子越多,即光电流越大,所以该实验结果与波动理论不矛盾,故C项正确。
答案:C3恒定电压U,则它会辐射频率为ν的电磁波,且ν与U成正比,即ν=kU。
已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。
你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理判断比例系数k的值可能为()A. B. C.2he D.解析:根据物理单位知识,表达式及变形式两侧单位是一致的,由本题中涉及的物理量:ν、U、e、h及与其有联系的能量表达式E=hν①,E=Ue②,由①②得h的单位与的单位相同,即h单位可用V·C·s表示,题中ν=kU,即k=③,单位可用表示,选项B中单位等效于,故选项B正确,A、C、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.。
高中物理暑假作业 第17章 波粒二象性(含解析)新人教版选修35
第17章波粒二象性学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________第I卷(选择题)一、选择题,本题共11小题。
将正确答案填写在题干后面的括号里1.物理学是一门以实验为基础的科学,下面给出了几个在物理学发展史上有重要地位的物理实验,以及与之相关的物理学发展史的说法,其中错误的是()A. 粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础B. 光电效应实验表明光具有粒子性C. 电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒D. 康普顿效应进一步证实了光的波动特性【答案】D【解析】α粒子散射实验是原子核式结构理论的实验基础,选项A正确;光电效应实验表明光具有粒子性,选项B正确;电子的发现揭示了原子不是构成物质的最小微粒,选项C正确;康普顿效应进一步证实了光的粒子性,选项D错误;此题选择错误的选项,故选D.2.通过学习波粒二象性的内容,你认为下列说法符合事实的是()A. 爱因斯坦在对光电效应的研究中,提出了光子说B. 宏观物体的物质波波长非常小,极易观察到它的波动性C. 康普顿效应中光子与静止的电子发生相互作用后,光子的波长变小了D. 对于任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须大于这个波长,才能产生光电效应【答案】A3.在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔,小孔可看做黑体,由小孔的热辐射特征,就可以确定炉内的温度,如图所示,就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象,则下列说法正确的是A. T1 >T2B. T1<T2C. 温度越高,辐射强度最大的电磁波的波长越长D. 温度越高,辐射强度的极大值就越大【答案】AD4.用如图甲所示的装置研究光电效应现象。
闭合电键S,用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。
图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν 的关系图象,图线与横轴的交点坐标为(a,0),与纵轴的交点坐标为(0,-b),下列说法中正确的是A. 普朗克常量为h=a bB. 断开电键S后,电流表G的示数不为零C. 仅增加照射光的强度,光电子的最大初动能将增大D. 保持照射光强度不变,仅提高照射光频率,电流表G的示数保持不变【答案】B【解析】由0K h W E ν=+,变形得0K E h W ν=-,可知图线的斜率为普朗克常量,即bh a=,故A 错误;断开电键S 后,初动能大的光电子,也可能达到对阴极,所以电流表G 的示数不为零,故B 正确;只有增大入射光的频率,才能增大光电子的最大初动能,与光的强度无关,故C 错误;保持照射光强度不变,仅提高照射光频率,单个光子的能量增大,而光的强度不变,那么光子数一定减少,发出的光电数也减少,电流表G 的示数要减小,故D 错误。
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 一、选择题)1.下列关于光电效应的说法正确的是( )A .若某材料的逸出功是W ,则它的极限频率h W v 0B .光电子的初速度和照射光的频率成正比C .光电子的最大初动能和照射光的频率成正比D .光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大2.在下列各组所说的两个现象中,都表现出光具有粒子性的是( )A .光的折射现象、偏振现象B .光的反射现象、干涉现象C .光的衍射现象、色散现象D .光电效应现象、康普顿效应3.关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4.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 5.紫外线光子的动量为chv .一个静止的3O 吸收了一个紫外线光子后( ) A .仍然静止 B .沿着光子原来运动的方向运动C .沿光子运动相反方向运动D .可能向任何方向运动6.关于光电效应,以下说法正确的是( )A .光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B .光电子的最大初动能越大,形成的光电流越强C .能否产生光电效应现象,决定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功D .用频率是1v 的绿光照射某金属发生了光电效应,改用频率是2v 的黄光照射该金属一定不发生光电效应7.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单缝,如果时间足够长,底片上会出现衍射图样B .单个光子通过单缝后,底片上会出现完整的衍射图样C .光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏D .单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性,大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性8.用波长为1λ和2λ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C W 和D W ,则下列选项正确的是( )A . 1λ>2λ,C W >D WB . 1λ>2λ,C W <D WC . 1λ<2λ,C W >D W D . 1λ<2λ,C W <D W9.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 =1.67×10-27 kg ,普朗克常量h =6.63×10-34 J ·s ,可以估算出德布罗意波长λ=1.82×10-10 m 的热中子的动量的数量级可能是( )A .10-17 kg·m/sB .10-18 kg·m/sC .10-20 kg·m/sD .10-24kg·m/s 10.研究光电效应实验中,当用波长为λ的光照射阴极K 时,电路中有光电流,则( )A .换用波长为1λ(1λ>λ)的光照射阴极K 时,电路中一定没有光电流B .换用波长为2λ (2λ<λ)的光照射阴极K 时,电路中一定有光电流C .增加电路中电源的路端电压,电路中的光电流一定增大D .将电路中电源的极性反接,电路中可能还有光电流11.2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”,排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置,进行电子干涉的实验.从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹,该实验说明( )A .光具有波动性B .光具有波粒二象性C .微观粒子也具有波动性D .微观粒子也是一种电磁波二、填空12.(8分)如右图所示,一验电器与锌板相连,在A 处用一紫外线灯照射锌板,关灯后,指针保持一定偏角.(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触,则验电器指针偏角将 (填“增大”“减小”或“不变”).(2)使验电器指针回到零,再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板,验电器指针无偏转.那么,若改用强度更大的红外线灯照射锌板,可观察到验电器指针 (填“有”或“无”)偏转.(3)实验室用功率P =1 500 W 的紫外灯演示光电效应.紫外线波长λ=2 53 nm ,阴极离光源距离d =0.5 m ,原子半径取r =0.5×10-10 m ,则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为 .三、计算.13.(10分)分别用λ和43λ的单色光照射同一金属,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是多大?14.(12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 =1.6×10-19C)(1)如高压电源的电压为20 kV ,求X 射线的最短波长;(2)如此时电流表读数为5 mA ,1 s 内产生5×1013个平均波长为1.0×10-10 m 的光子,求伦琴射线管的工作效率.1.AD 解析:由光电效应方程k E =hv -W 知,B 、C 错误,D 正确.若k E =0,得极限频率0v =h W ,故A 正确.2.D 解析:本题考查光的性质.干涉、衍射、偏振都是光的波动性的表现,只有光电效应现象和康普顿效应都是光的粒子性的表现,D 正确.3.AD 解析:根据光的波粒二象性知,A 、D 正确,B 、C 错误.4.B 解析:本题考查光电效应方程及逸出功.由W hv E k -=得W =hv -k E =5.0 eV-1.5 eV =3.5 eV则入射光的最低能量为h m in v =W =3.5 eV 故正确选项为B .5.B 解析:由动量守恒定律知,吸收了紫外线光子的3O 分子与光子原来运动方向相同.故正确选项为B .6.C 解析:本题考查光电效应.由光电效应方程知,光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大,但不是正比关系,A 错.光电流的强度与入射光的强度成正比,与光电子的最大初动能无关,B 错.用频率是1v 的绿光照射某金属发生了光电效应,改用频率是2v 的黄光照射该金属不一定不发生光电效应,D 错、C 对.7.AD 解析:根据光的波粒二象性知,A 、D 正确,B 、C 错误.8.D 解析:由题意知,A 光光子的能量大于B 光光子,根据E =hv =h λc ,得1λ<2λ;又因为单色光B 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,所以C W <D W ,故正确选项是D .9.D 解析:本题考查德布罗意波.根据德布罗意波长公式λ=p h 得: p =λh =10341082.11063.6⨯⨯-kg·m/s=3.6×10-24 kg·m/s 可见,热中子的动量的数量级是10-24kg ·m/s .10.BD 解析:用波长为λ的光照射阴极K ,电路中有光电流,表明λ小于该金属的极限波长0λ,换用波长为1λ照射,虽然1λ>λ,但是1λ不一定大于0λ,所以用波长为1λ的光照射时,可能仍有光电流,故A 错误.用波长为2λ (2λ<λ)的光照射阴极K 时,因2λ<λ<0λ,故电路中一定有光电流,B 对.如果电源的端电压已经足够大,阴极K 逸出的光电子都能全部被吸引到阳极形成光电流,此时再增大路端电压,电路中的光电流也不再增大,C 错.将电路中电源的极性反接,具有最大初动能的光电子有可能能够克服电场阻力到达阳极A ,从而形成光电流,所以D 正确.11.C 解析:本题考查电子能产生干涉现象,表明电子具有波动性.干涉现象是波的特征,电子是微观粒子,它能产生干涉现象,表明电子等微观粒子具有波动性.但此实验不能说明电子等微观粒子的波就是电磁波.12.解析:(1)当用紫外光照射锌板时,锌板发生光电效应,放出光电子而带上了正电,此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电,从而指针发生了偏转.当带负电的小球与锌板接触后,中和了一部分正电荷,从而使验电器的指针偏转减小.(2)使验电器指针回到零,用钠灯黄光照射,验电器指针无偏转,说明钠灯黄光的频率小于极限频率,红外光比钠灯黄光的频率还要低,更不可能发生光电效应.能否发生光电效应与入射光的强度无关.(3)以紫外灯为圆心,作半径为d 的球面,则每个原子每秒钟接收到的光能量为 E =⨯24ππP πr 2=3.75×10-20J 因此每个原子每秒钟接收到的光子数为 n =hc E hv E λ==5个. 答案5个13.解析:设此金属的逸出功为W ,根据光电效应方程得如下两式:当用波长为λ的光照射时:W hc E k -=λ1 ①当用波长为34λ的光照射时:W hc E k -=3λ42 ② 又2121=K k E E ③解①②③组成的方程组得:λ32hc W =. ④14.解析:(1)X 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,X 光子的波长最短.由W =Ue =hv =hc /λ得λ=Ue hc=194834106.11021031063.6--⨯⨯⨯⨯⨯⨯m=6.2×10-11m .(2)高压电源的电功率P 1=UI=100 W每秒产生X 光子的能量P 2=nhc /λ=0.1 W 效率为η=12P P=0.1%.。