高中物理 第十七章 波粒二象性检测 新人教版选修3-5

1、第十七章 波粒二象性(时间60分钟，满分100分)一、选择题(本大题共7个小题，每小题7分，共49分。在四个选项中，至少有一个选项符合题目要求，全部选对的得7分，选不全的得3分，有错选或不选的得0分)1能正确解释黑体辐射实验规律的是()A能量的连续经典理论B普朗克提出的能量量子化理论C以上两种理论体系任何一种都能解释D牛顿提出的能量微粒说解析：根据黑体辐射的实验规律，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波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B正确。答案：B2某激光器能发射波长为的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普

2、朗克常量，该激光器每秒钟发射的光子数为()A.B.C. DPhc解析：每个光量子的能量h，每秒钟发射的总能量为P，则n，A正确。答案：A3在做双缝干涉实验时，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的b处，则b处可能是()A亮纹B暗纹C既有可能是亮纹也有可能是暗纹D以上各种情况均有可能解析：按波的概率分布的特点去判断，由于大部分光子都落在b点，故b处一定是亮纹，选项A正确。答案：A4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1

3、03 kg、速度为102 m/s的小球，其德布罗意波长约为1023 m，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：光子照射到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，故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具有波动性，故B正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，所以看到小球的轨迹，故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”晶体的，是利用中子的波动性，故D正确。答案：BD5如图1所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率的关系图象

4、，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h0图1C入射光的频率为0时，产生的光电子的最大初动能为ED入射光的频率为20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Ek与入射光频率的关系，根据爱因斯坦光电效应方程EkhW0，知当入射光的频率恰为该金属的截止频率0时，光电子的最大初动能Ek0，此时有h0W0，即该金属的逸出功等于h0，选项B正确。根据图线的物理意义，有W0E，故选项A正确，而选项C、D错误。答案：AB6研究光电效应规律的实验装置如图2所示，以频率为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

5、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U0。在图3所示的表示光电效应实验规律的图象中，正确的是() 图2图3解析：反向电压U和频率一定时，光电流i与光电子数目成正比，光电子数与入射光强成正比，故A正确。由EkhW和eU0Ek，U0，故U0与频率不成正比，B错误。光电流随反向电压U的增大而减小，反向电压等于截止电压U0时，光电流为零，故C正确。光电子的产生是瞬时的，D正确。答案：ACD7在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能

6、。已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常量h、电子电荷量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的()A最短波长为 B最长波长为hC最小频率为 D最大频率为解析：由动能定理知加速电场对电子所做的功等于电子动能的增量。由题意知光子的最大能量等于电子的动能，则有：hmeU，故X光的最大频率m，D选项正确。X光的最小波长为：，A选项错误。因光子的最小能量无法确定，所以X光子的最小频率和最长波长无法确定。答案：D二、填空题(本题共4小题，共36分，将答案填在题中横线上或按要求作答)8(9分)一单色光在某种液体中的传播速度是2.0108 m/s，波长为3.0107 m，已知锌的逸出功是5.351019 J

7、，用这种单色光照射锌时_(填“能”或“不能”)发生光电效应。解析：设W05.351019 J，由v可得 Hz1015 Hzh6.6310341015 J4.421019 J因为W0，所以不能发生光电效应。答案：不能9(9分)(2012江苏高考)A、B两种光子的能量之比为21，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB。则A、B两种光子的动量之比为_，该金属的逸出功为_。解析：光子能量h，动量p，且得p，则pApB21。A照射时，光电子的最大初动能EAAW0，同理，EBBW0解得W0EA2EB。答案：21EA2EB10(9分)粒子在匀强磁场中沿半径r0.83 m的

8、圆周做匀速圆周运动，磁场的磁感应强度为0.25 T，则粒子的德布罗意波的波长为_ m。(粒子的电荷量为2e)解析：粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，即mqvB，pmvqBr2eBr，代入数值得p0.6641019 kgm/s，粒子的波长 m1.01014 m。答案：1.0101411(9分)原子核的半径为1015 m，则核内质子的动量不确定范围p_ kgm/s；如果电子被限制在核内，那么电子的动量不确定范围p_ kgm/s。解析：设质子的位置不确定范围等于原子核的半径，即x1015m，由不确定关系公式xp，得p5.31020 kgm/s。同理，电子被限制在核内，动量的不确定范围

9、与质子一样为：p5.31020 kgm/s。答案：5.310205.31020三、计算题(本题共1小题，共15分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)12(15分)如图4所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克常量为h，金属板B的逸出功为W，电子质量为m，电荷量为e。求：(1)从B板运动到A板所需时间最短的光电子，到达A板时的动能；(2)光电子从B板运动到A板时所需的最长时间。 图4解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程EkhW，光子的频率为。所以，光电子的最大初动能为E