2019-2020年高中物理第十七章波粒二象性第1节能量量子化第2节光的粒子性随堂检测新人教版

2019-2020年高中物理第十七章波粒二象性第1节能量量子化第2节光的粒子性随堂检测新人教版1．(对应要点一)(xx·江苏高考)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图17－1－5中，符合黑体辐射实验规律的是( )图17－1－5解析：黑体辐射的强度随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加，另一方面辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，所以A 正确。

答案：A2． (对应要点二)一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )A ．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B ．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加C ．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D ．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加解析：光电效应的规律表明：入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能大小，当入射光频率增加时，产生的光电子最大初动能增加；而入射光的强度增加，会使单位时间内逸出的光电子数增加，紫光频率高于绿光，故上述选项正确的是A 、D 。

答案：AD3．(对应要点一)氦氖激光器发射波长为6 328 A °的单色光，则这种单色光的一个光子的能量为________J 。

若该激光器的发光功率为18 mW ，那么该激光器每秒钟发射的光子数为________个。

解析：光能量子ε＝h ν＝hc λ＝6.63×10－34×3×1086.328×10－7 J ＝3.14×10－19 J,1 s 内发射的光能量子数：n ＝Pt ε＝18×10－3×13.14×10－19个＝5.73×1016个。

答案：3.14×10－19 5.73×10164．(对应要点三)用波长为λ的光照射金属的表面，当遏止电压取某个值时，光电流便被截止。

当光的波长改变为原波长的1/n 后，已查明使电流截止的遏止电压必须增大到原值的η倍。

试计算原入射光的波长λ。

(已知该金属的逸出功为W 0)解析：由爱因斯坦光电效应方程，光电子的初动能E k ＝h ν－W 0，设遏止电压为U c ，eU c ＝E k ，故eU c ＝h ν－W 0。

依题意列出：eU c ＝h c λ－W 0 ①ηeU c ＝h nc λ－W 0 ②由②－①得：(η－1)eU c ＝h c λ(n －1)③ 将①代入③得λ＝hc W 0(η－n )/(η－1)。

答案：hc W 0(η－n )/(η－1)2019-2020年高中物理第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性分层演练巩固落实新人教版1．(xx·哈尔滨高二检测)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：选C.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，光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，故选项C 正确．2．对光的认识，以下说法正确的是( )A ．光波和声波的本质相同，都具有波粒二象性B ．光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的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明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显解析：选D.光波是电磁波，具有波粒二象性，声波是机械波，是振动在介质中的传播，二者本质不同，A 错；光的干涉、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释．光电效应现象用波动说无法解释，而用光子说可以完美地进行解释，证实光具有粒子性．因此，光既具有波动性，又具有粒子性，B 错；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，只是表现明显与否，不容易观察并不说明不具有，C 错；波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们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，D 对．3．下列说法中正确的是( )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、太阳都具有一种波和它对应，这种波叫做物质波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 解析：选C.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，只有选项C 正确．4．电子经电势差为U ＝220 V 的电场加速，在v <c 的情况下，求此电子的德布罗意波长．(已知：电子质量为9.11×10－31 kg ，电子电荷量为1.6×10－19 C) 解析：在电场作用下12mv 2＝eU ，得v ＝2eU m ，根据德布罗意波长λ＝hp 得λ＝h mv ＝h 2meU＝1.23U nm ，由于电压U ＝220 V ，代入上式得λ＝1.23220nm ＝8.29×10－2 nm ＝8.29×10－11 m. 答案：8.29×10－11 m一、单项选择题1．关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是( )A ．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说B ．光电效应现象说明了光的粒子性C ．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一D ．以上说法均错误解析：选B.爱因斯坦的光子说并没有否定电磁说，只是在一定条件下光是体现粒子性的，A 错；光电效应说明光具有粒子性，说明光的能量是一份一份的，B 对；光的波动性和粒子性不是孤立的，而是有机的统一体，C 错．2．下列说法正确的是( )A ．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点B ．光不具有波动性C ．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D ．实物粒子和光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质 解析：选 C.光的波动性和光的粒子性不同于宏观的机械波和粒子，属于微观世界，A 错误；光既具有波动性又具有粒子性，B 错误；光的波动性和粒子性是光的行为，即光具有波粒二象性，C 正确；实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但粒子是实物，而光则是传播着的电磁波，其本质不同，D 错误．3．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们也相等的是( )A ．速度B ．动能C ．动量D ．总能量解析：选C.根据德布罗意波的波长公式λ＝h p 可知，如果电子的德布罗意波长与中子相等，则电子与中子一定具有相同的动量，故C 项正确．4．(xx·昆明高二检测)X 射线是一种高频电磁波，若X 射线在真空中的波长为λ，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，以E 和p 分别表示X 射线每个光子的能量和动量，则( )A ．E ＝h λc，p ＝0 B ．E ＝h λc ，h λc 2 C ．E ＝hc λ，p ＝0 D ．E ＝hc λ，p ＝h λ解析：选D.根据E ＝h ν，且λ＝h p ，c ＝λν可得X 射线每个光子的能量为E ＝hc λ，每个光子的动量为p ＝h λ，故选D. 5．影响显微镜分辨率本领的一个因素是衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低．使用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领，它利用高压对电子束加速，最后打在感光胶片上来观察显微图像．以下说法正确的是( )A ．加速电压越高，电子的波长越长，分辨本领越强B ．加速电压越高，电子的波长越短，衍射现象越明显C ．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强D ．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱解析：选C.设加速电压为U ，电子电荷量为e ，质量为m ，则有E k ＝12mv 2＝eU ＝p 22m ，又p ＝h λ，故eU ＝h 22m λ2，可得λ＝h 22emU.对电子来说，加速电压越高，λ越小，衍射现象越不明显，故选项A 、B 错误；电子与质子比较，因质子质量比电子质量大得多，可知质子加速后的波长要小得多，衍射现象不明显，分辨本领强，故选项C 正确，选项D 错误．二、多项选择题6．(xx·山西临汾高二检测)关于光的波粒二象性的理解正确的是( )A ．大量光子的行为往往表现出波动性，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解析：选AD.光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显，D 正确；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，A 正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B 错误；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，C 错误．7．下列说法中正确的是( )A ．光的干涉和衍射说明光具有波动性B ．光的频率越大，波长越长C ．光的波长越长，光子的能量越大D ．光在真空中的传播速度为3.0×108 m/s解析：选AD.干涉和衍射现象是波的特性，说明光具有波动性，选项A 正确；光的频率越大，波长越短，光子能量越大，故选项B 、C 错误；光在真空中的传播速度为3×108 m/s ，故选项D 正确．8．(xx·高考江苏卷)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：选AB.光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A 正确，选项C 错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B 正确；由德布罗意波长公式λ＝h p 和p 2＝2mE k 知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D 错误．9．频率为ν的光子，德布罗意波波长为λ＝h p ，能量为E ，则光的速度为( )A.E λh B ．pEC.E pD.h 2Ep解析：选AC.根据c ＝λν，E ＝h ν，λ＝h p ，即可解得光的速度为E λh 或E p ，故选A 、C. 10．根据物质波的理论，下列说法正确的是( )A ．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性B ．微观粒子和宏观物体都具有波动性C ．宏观物体的波动性不易被察觉，因为它的波长太长D ．速度相同的质子和电子，电子的波动性更为明显解析：选BD.一切运动物体都有一种波与它相对应，所以宏观物体也具有波动性，选项A 错误，选项B 正确；物质波的波长与其动量成反比，因宏观物体的动量较大，所以其德布罗意波长非常短，不易观察到其衍射现象，选项C 错误；速度相同的质子和电子，电子的质量较小，动量较小，物质波的波长较长，故波动性明显，选项D 正确．三、非选择题11．金属晶体中晶格大小的数量级是10－10 m ．电子经电场加速，形成一电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图样．问这个加速电场的电压约为多少？(已知电子的电荷量e ＝1.6×10－19 C ，质量m ＝0.90×10－30 kg)解析：据波长发生明显衍射的条件可知，当运动电子的德布罗意波波长与晶格大小差不多时，可以得到明显的衍射现象．设加速电场的电压为U ，电子经电场加速后获得的速度为v ，对加速过程由动能定理得eU ＝12mv 2①据德布罗意物质波理论知，电子的德布罗意波长λ＝h p，②其中p ＝mv ，③ 解①②③方程组可得U ＝h 22em λ2＝153 V. 答案：153 V12．科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船，设该飞船所在地每秒每单位面积接收到的光子数为n ，光子平均波长为λ，太阳帆面积为S ，反射率100%，设太阳光垂直射到太阳帆上，飞船总质量为m .(1)求飞船加速度的表达式(光子动量p ＝h λ)； (2)若太阳帆是黑色的，飞船的加速度又为多少？解析：(1)光子垂直射到太阳帆上再反射，动量变化量为2p ，设光对太阳帆的压力为F ，单位时间打到太阳帆上的光子数为N ，则N ＝nS ，由动量定理有F Δt ＝N Δt ·2p ，所以F ＝N ·2p ，而光子动量p ＝h λ，所以F ＝2nSh λ. 由牛顿第二定律可得飞船加速度的表达式为a ＝F m ＝2nSh m λ. (2)若太阳帆是黑色的，光子垂直打到太阳帆上不再反射(被太阳帆吸收)，光子动量变化量为p ，故太阳帆上受到的光压力为F ′＝nSh λ，飞船的加速度a ′＝nSh m λ.2nSh mλ(2)nShmλ答案：(1)。