高中物理：波粒二象性测试题

高中物理：波粒二象性测试题

(时间：90分钟分值：100分)

命题报告

一、选择题(

要求,第7～10小题,每小题有多个选项符合要求)

1．下列实验中,能证实光具有粒子性的是( )

A．光电效应实验B．光的双缝干涉实验

C．光的圆孔衍射实验D．泊松亮斑实验

【解析】光的双缝干涉实验,光的圆孔衍射实验,泊松亮斑实验都证明光具有波动性．光电效应实验证明光具有粒子性,故选A.

【答案】 A

2．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,就可以发生光电效应

B．只要入射光照射的时间足够长,就可以发生光电效应,与入射光的强度和频率无关

C．入射光的频率高于极限频率时,光的频率越大,产生的光电子的最大初动能越大

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

【解析】只有当入射光的频率高于极限频率时,才发生光电效应,与入射光的强弱和照射

时间无关,根据E

k ＝hν－W

,可知,入射光频率越大,产生的光电子的最大初动能越大,只有C项

正确．

【答案】 C

3．已知α粒子的质量m

α

＝6.64×10－27 kg,速度v＝3×107 m/s,要观察到α粒子明显的衍射现象,障碍物的尺寸约为( )

A．3.3×10－10 m B．3.3×10－12 m

C．3.3×10－15 m D．3.3×10－18 m

【解析】 根据德布罗意假说

λ＝h p ＝h mv ＝ 6.63×10－346.64×10－27×3×10

7m ≈3.3×10

－15

m. 要观察到明显的衍射现象,障碍物的尺寸应与波长差不多,C 正确,A 、B 、D 错误． 【答案】 C

4．影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射,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象．已知波长比孔的尺寸越大越易发生衍射．下列说法中正确的是( )

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】 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 2

2m λ2

,可得λ＝

h 2

2emU

.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 都不对．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 对,D 错．

【答案】 C

5．( ·沙坪坝高二检测)频率为ν的光照到某金属材料时,产生光电子的最大初动能为E km ,若改用频率为2ν的光照射同一金属材料,则所产生光电子的最大初动能为(h 为普朗克常量)( )

A ．E km ＋hν

B ．2E km

C ．E km －hν

D ．

E km ＋2hν

【解析】 由光电效应方程得频率为ν的光照射金属材料时E km ＝hν－W 0,改用频率为2ν的光照射同一金属材料时E km ′＝h·2ν－W 0,解得E km ′＝E km ＋hν,故A 正确．

【答案】 A

6．研究光电效应规律的实验装置如图1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

,在下图所表示光电效应实验规律的图象中,错误的是( )

图1

【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1

2

m

e

v2

max

＝hν－W

,而截止电压U

c

与最大初动能的关系为eU

c ＝

1

2

mv2

max

,所以截止电压U

c

与入射光频率ν的关系是eU

c

＝hν－W

,

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

7．( ·北京重点中学联考)关于物质波,下列认识中错误的是( )

A．任何运动的物体(质点)都伴随一种波,这种波叫物质波

B．X射线的衍射实验,证实了物质波假设是正确的

C．电子的衍射实验,证实了物质波假设是正确的

D．宏观物体尽管可以看作物质波,但它们不具有干涉、衍射等现象

【解析】据德布罗意物质波理论知,任何一个运动的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波与之相对应,这种波就叫物质波,可见,A选项是正确的;由于X射线本身就是一种波,而不是实物粒子,故X射线的衍射现象并不能证实物质波理论的正确性,即B选项错误;电子是一种实物粒子,电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性,故C选项是正确的;由电子穿过铝箔的衍射实验知,少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的,无规律的,但大量电子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样,即大量电子的行为表现出电子的波动性,干涉、衍射是波的特有现象,只要是波,都会发生干涉、衍射现象,故选项D错误．

【答案】BD

8．电子的运动受波动性的支配,对于氢原子的核外电子,下列说法正确的是( )

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较大的位置

【解析】微观粒子的波动性是一种概率波,对于微观粒子的运动,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较大的位置,综上所述,C、D正确．【答案】CD

9．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可以忽略

C．单缝越窄,中央亮纹越宽,是因为位置不确定量越小,动量不确定量越大

D．以上解释都是不对的

【解析】光在传播过程中的位置和动量的不确定性关系为ΔxΔp≥

h

4π

.发生衍射时Δ

x>0,所以,Δp不能忽略,故选项B错误;缝越宽,Δp越小,缝越窄,Δp越大,所以,选项A、C正确．

【答案】AC