3-5第1讲波粒二象性练习题

波粒二象性练习题基础巩固练1．(2018·安徽合肥三模)我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户。

在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是()A．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念B．爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象C．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性2．(多选)下列对光的波粒二象性的说法正确的是()A．光子不仅具有能量，也具有动量B．光的波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性C．运动的实物粒子也有波动性，波长与粒子动量的关系为λ＝p hD．光波和物质波，本质上都是概率波3．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则()A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B．逸出的光电子的最大初动能减小C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D．有可能不发生光电效应4．(2017·上海单科)光子的能量与其()A．频率成正比B．波长成正比C．速度成正比D．速度平方成正比5．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应。

对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定相同的是()A．遏止电压B．饱和光电流C．光电子的最大初动能D．逸出功6．(多选)用绿光照射一光电管，能产生光电效应。

现在用如图1所示的电路测定遏止电压，则()图1A．改用红光照射，遏止电压会增大B．改用紫光照射，遏止电压会增大C．延长绿光照射时间，遏止电压会增大D．增加绿光照射强度，遏止电压不变7．下列关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．光子与电子是同一种粒子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，光子说并未否定波动说，在光子的能量ε＝hν中，频率ν表示的仍是波的特性8．(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性。

下列事实中突出体现波动性的是()A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构9．如图2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单色光照射时不发生光电效应，则下列说法中正确的是()图2A．A光的频率小于B光的频率B．A光的入射强度大于B光的入射强度C．A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向bD．A光照射光电管时流过电流表G的电流大小取决于光照时间的长短综合提升10．(2019·江西上饶联考)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。

某种金属逸出光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图3所示，其中ν0为极限频率。

从图中可以确定的是()图3A．逸出功与ν有关B．E km与入射光强度成正比C．ν＜ν0时，会逸出光电子D．图中直线的斜率与普朗克常量有关11．在研究甲、乙两种金属发生光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系如图5所示，则下列说法正确的是()图5A．两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B．若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压U c将增大C．某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则不一定能使甲金属发生光电效应D．若不改变入射光频率ν，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能E k将增大12．利用如图6甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压U c 与入射频率ν之间的关系如图乙所示，电子的电荷量为e ＝1.6×10－19 C ，则( )图6A ．普朗克常量为eν1U 1B ．该金属的逸出功为eU 1C ．电源的右端为正极D ．若电流表的示数为10 μA ，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为6.25×1012补充高考题13．（2018江苏，12C （2），4分）光电效应实验中，用波长为的单色光A 照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出．当波长为的单色光B 照射该金属板时，光电子的最大初动能为______，A 、B 两种光子的动量之比为_____． （已知普朗克常量为h 、光速为c ）14．【2019年天津卷】第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”用普朗克常量h 定义，“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役”。

h 的数值为6.63×10−34，根据能量子定义，h 的单位是______，该单位用国际单位制中的力学基本单位表示，则为______。

15．【2019年江苏卷】在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ=6.4×10−7m ，每个激光脉冲的能量E =1.5×10−2J .求每个脉冲中的光子数目。

(已知普朗克常量ℎ=6.63×10−34J ⋅s ，光速c =3×108m/s ，计算结果保留一位有效数字)波粒二象性练习题答案1．答案 B解析 普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；爱因斯坦最早认识到了能量子的意义，提出光子说，并成功地解释了光电效应现象，故B正确；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，故C错误；德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，故D错误。

2．答案ABD解析光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，选项A正确；波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，选项B正确；物质波的波长与粒子动量的关系应为λ＝hp，选项C错误；光波中的光子和物质波中的实物粒子在空间出现的概率满足波动规律，因此二者均为概率波，选项D正确。

3．答案 C解析光电效应瞬时(10－9s)发生，与光的强度无关，A错误；能否发生光电效应只决定于入射光的频率是否大于极限频率，与光的强度无关，D错误；光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，入射光的频率越大，最大初动能越大，B 错误，光电效应现象中，单位时间发出的光电子数目多少与入射光的强度有关，可理解为一个光子能打出一个光电子，光的强度减弱，逸出的光电子数目减少，C正确。

4．答案 A解析由E＝hν、c＝λν得E＝hν＝h cλ，可见光子的能量与其频率成正比、与其波长成反比，选项A正确，B错误；由于任意能量的光子在真空中传播的速度都是相同的，故选项C、D错误。

5．答案 B解析同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，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，则遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同。

故选项B 正确。

6．答案BD解析红光到紫光频率升高，由光电效应方程E km＝hν－W及eU c＝E km知遏止电压U c与光电子最大初动能有关，由入射光的频率和金属材料决定，与入射光的强度无关，故B、D正确。

7．答案 D解析根据光的波粒二象性，光同时具有波动性和粒子性，A错误；光不同于宏观观念的粒子和波，故B错误；光的波动性是光本身固有的性质，不是光子之间互相作用引起的，C错误；光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是反映波动特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系，光子说并未否定波动说，故D正确。

8．答案ACD解析电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故选项A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明β射线是一种粒子，故选项B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故选项C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故选项D正确。

9．答案 C解析由光电效应实验规律知A、B错误，A光照射光电管时，光电子从阴极射出，光电子从b流过电流表G到a的，所以电流方向是a流向b，而且流过电流表G的电流大小取决于光的入射强度，与光照时间的长短无关，故C正确，D 错误。

10．答案 D解析金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，其大小W＝hν0，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程E km＝hν－W，可知光电子的最大初动能E km与入射光的强度无关，只要入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变，故B错误；要有光电子逸出，则光电子的最大初动能E km＞0，即只有入射光的频率大于金属的极限频率即ν＞ν0时才会有光电子逸出，故C错误；根据方程E km＝hν－W，可知ΔE kmΔν＝h，故D正确。

11．答案 B解析根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，可知光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象的斜率k＝h，所以两条图线的斜率一定相等，α和β一定相等，选项A错误；由E k＝hν－W0可知，若增大入射光的频率ν，则产生的光电子的最大初动能增大。

由eU c ＝E k ，可知若增大入射光频率ν，则所需的遏止电压U c 将增大，选项B 正确；光电子的最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图象与横轴的截距等于金属的逸出功W 0与普朗克常量h 的比值，由图象可知甲的逸出功较小，因此某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定能使甲金属发生光电效应，选项C 错误；根据光电效应规律，若不改变入射光频率ν，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能不变，选项D 错误。

12．答案 B解析 由爱因斯坦光电效应方程可知，U c ＝hνe －W 0e ，知题图乙图线的斜率U 1ν1＝h e ，则普朗克常量h ＝eU 1ν1，该金属的逸出功为W 0＝hν1＝eU 1，选项A 错误，B 正确；电源左端为正极，右端为负极，选项C 错误；每秒内发出的光电子的电荷量为q＝It ＝10×10－6×1 C ＝10－5 C ，而n ＝q e ，故每秒内至少发出6.25×1013个光电子，选项D 错误。

13．【解析】根据光电效应方程，又，所以有，解得；又光子动量，所以A 、B 两种光子的动量之比为1:2.14．【答案】J ⋅s kg ⋅m 2/s 【解析】解：根据能量子公式E =ℎγ，知E 的单位是J ，γ的单位是Hz ，即s −1，可知h 的单位是J ⋅s 。

1J ⋅s =1N ⋅m ⋅s =1(kg ⋅m/s 2)m ⋅s =1kg ⋅m 2/s 。