高中物理 第四章 波粒二象性章末检测 教科版选修3-5-教科版高二选修3-5物理试题

第四章波粒二象性
(时间：90分钟总分为：100分)
一、选择题(此题共11小题，每一小题5分，共55分)
1．如下各种波是概率波的是( )
A．声波B．无线电波
C．光波D．物质波
答案CD
解析声波是机械波，A错．无线电波是一种能量波，B错．由概率波的概念和光波以与物质波的特点分析可以得知光波和物质波均为概率波，故C、D正确．
2．关于光子和运动着的电子，如下表示正确的答案是( )
A．光子和电子一样都是实物粒子
B．光子和电子都能发生衍射现象
C．光子和电子都具有波粒二象性
D．光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性
答案BC
解析物质可分为两大类：一是质子、电子等实物，二是电场、磁场等，统称场．光是传播着的电磁场．根据物质波理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子具有波粒二象性．综上所述，B、C选项正确．
3．关于电子的运动规律，以下说法正确的答案是( )
A．电子如果表现出粒子性，如此无法用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律
B．电子如果表现出粒子性，如此可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定律
C．电子如果表现出波动性，如此无法用轨迹来描述它们的运动，空间分布的概率遵循波动规律
D．电子如果表现出波动性，如此可以用轨迹来描述它们的运动，其运动遵循牛顿运动定
律
答案 C
解析 由于电子是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述其运动，也不遵从牛顿运动定律，所以选项A 、B 错误；大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述其运动，但可确定电子在某点附近出现的概率且遵循波动规律，选项C 正确，D 错误．
4．关于光电效应实验，如下表述正确的答案是( )
A ．光照时间越长光电流越大
B ．入射光足够强就可以有光电流
C ．遏止电压与入射光的频率有关
D ．入射光频率大于极限频率才能产生光电子
答案 CD
解析 光电流的大小与光照时间无关，选项A 错误；如果入射光的频率小于金属的极限频率，入射光再强也不会发生光电效应，选项B 错误；遏止电压U c 满足eU c ＝hν－hν0，由该表达式可知，遏止电压与入射光的频率有关，选项C 正确；只有当入射光的频率大于极限频率，才会有光电子逸出，选项D 正确．
5．(2014·江苏高考)钙和钾的极限频率分别为7.731014 Hz 和5.441014 Hz ，在某种单色光
的照射下两种金属均发生光电效应，比拟它们外表逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的( )
A ．波长
B ．频率
C ．能量
D ．动量 答案 A
解析 根据爱因斯坦光电效应方程12
mv 2m ＝hν－W .由题知W 钙>W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小．根据p ＝2mE k 与p ＝h λ
和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小．选项A 正确，选项B 、C 、D 错误．
6．使某金属产生光电效应的极限频率为νc ，如此( )
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hνc
C ．当照射光的频率ν大于νc 时，假设ν增大，如此逸出功增大
D ．当照射光的频率ν大于νc 时，假设ν增大一倍，如此光电子的最大初动能也增大
一倍
答案 AB
解析 当用频率为2νc 的单色光照射该金属时，由于2νc 大于该金属的极限频率，所以
一定能发生光电效应，产生光电子，选项A 正确；根据爱因斯坦光电效应方程12
m e v 2＝hν－W 0，当入射光的频率为2νc 时，发射的光电子的最大初动能为2hνc －hνc ＝hνc ，选项B 正确；当入射光的频率由2νc 增大一倍变为4νc 时，发射的光电子的最大初动能为4hνc －hνc ＝3hνc ，显然不是随着增大一倍，选项D 错误；逸出功是金属本身对金属内电子的一种束缚本领的表现，与入射光的频率无关，选项C 错误．
7．如下物理现象的发现从科学研究的方法来说，属于科学假说的是 ( )
A ．安培揭示磁现象电本质
B ．爱因斯坦由光电效应的实验规律提出光子说
C ．探究加速度与质量和外力的关系
D ．建立质点模型
答案 AB
解析 探究加速度与质量和外力关系用的是控制变量法；建立质点模型是理想化方法；安培提出分子电流假说揭示了磁现象电本质，爱因斯坦提出光子说成功解释光电效应用的是科学假说．
8．用两束频率一样，强度不同的紫外线分别照射两种一样金属的外表，均能产生光电效应，
那么 ( )
A ．两束光的光子能量一样
B ．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数一样
C ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能一样
D ．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同
答案 AC
解析由E＝hν和E k＝hν－W知两束光的光子能量一样，照射金属得到的光电子最大初动能一样，故A、C对，D错；由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，故B错．9．如下对光电效应的解释正确的答案是( )
A．金属内的每个电子要吸收一个或一个以上的光子，当它积累的能量足够大时，就能逸出金属
B．如果入射光子的能量小于金属外表的电子抑制原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应
C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大D．由于不同金属的逸出功是不同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不同
答案BD
解析按照爱因斯坦光子说，光子的能量是由光的频率决定的，与光强无关，入射光的频率越大，发生光电效应时产生的光电子的最大初动能越大．但要使电子离开金属，需使电子具有足够的动能，而电子增加的动能只能来源于照射光的光子能量，但电子只能吸收一个光子，不能吸收多个光子，因此只要光的频率低，即使照射时间足够长，也不会发生光电效应．从金属中逸出时，只有在从金属外表向外逸出的电子抑制原子核的引力所做的功才最小，这个功称为逸出功，不同金属逸出功不同．故以上选项正确的有B、
D.
10．电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，如下说法不正确的答案是
( ) A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置
B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道
C．电子绕核运动的“轨道〞其实是没有意义的
D．电子轨道只不过是电子出现的概率比拟大的位置
答案AB
解析微观粒子的波动性是一种概率波，对应微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨
道〞其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比拟大的位置，综上所述A 、B 错误，C 、D 正确．
11.在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验
测得光电子的最大初动能E k 与入射光的频率ν的关系如图1所
示，由实验图象可求出( )
A ．该金属的极限频率和极限波长
B ．普朗克常量
C ．该金属的逸出功
D ．单位时间内逸出的光电子数
答案 ABC 解析 金属中电子吸收光子的能量为hν，根据爱因斯坦光电效应方程有E k ＝hν－W .任何一种金属的逸出功W 一定，说明E k 随ν的变化而变化，且是线性关系，所以直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距OA 表示E k ＝0时频率ν0，即金属的极限频率．根据hν0－W ＝0，求得逸出功W ＝hν0，也可求出极限波长λ0＝
c ν0＝hc W .由图象不能知道单位时间内逸出的光子数，A 、B 、C 对，D 错．
二、非选择题(此题共4小题，共45分)
12.(8分)1924年，法国物理学家德布罗意提出，任何一个运动着
的物体都有一种波与它对应.1927年，两位美国物理学家在实
验中得到了电子束通过铝箔时的衍射图案，如图2所示．图中，
“亮圆〞表示电子落在其上的________大，“暗圆〞表示电子
落在其上的________小．
答案 概率 概率
13．(12分)运动的微小灰尘质量为m ＝10
－10 kg ，假设我们能够测定它的位置准确到10－6 m ，如此它的速度的不准确量为多少？
答案 510－19 m/s
图1
图2
解析 由不确定性关系Δp Δx ≥h 4π，得Δv ≥h 4πm ·Δx
，代入数据得Δv ≥510－19 m/s. 14．(12分)X 射线管中阳极与阴极间所加电压为3104 V ，电子加速后撞击X 射线管阴极产生
X 射线，如此X 射线的最短波长为多少？(电子电荷量e ＝1.610
－19 C ，电子初速度为零) 答案 4.110－11 m
解析 X 射线光子最大能量hν＝eU ，即h c λ＝eU ，λ＝hc eU
＝4.110－11 m. 15．(13分)质量为10 g 的子弹与电子的速率一样均为500 m/s ，测量准确度为0.01%，假
设位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？ 电子质量m ＝9.110
－31 kg. 答案 1.0610－31 m 1.1510－3 m
解析 测量准确度也就是速度的不确定性，故子弹、电子的速度不确定量为Δv ＝0.05 m/s ，子弹动量的不确定量为Δp 1＝510－4 kg ·m/s ，电子动量的不确定量为Δp 2＝4.610－32 kg ·m/s ，由Δx ≥h 4πΔp ，子弹位置的最小不确定量Δx 1＝ 6.63×10－344×3.14×5×10
－4 m ＝1.0610
－31 m ，电子位置的最小不确定量Δx 2＝ 6.63×10－34
4×3.14×4.6×10－32 m ＝1.1510－3 m.。