波粒二象性典型例题

1、章末综合测评（时I可：40分钟满分：100分）一、选择题（本题共6小题，每小题6分，共36分，在每题给出的5个选项 中有3项符合题目要求，选又t 1个得2分，选又t 2个得4分，选又t 3个得6分.每 选错1个扣3分，最低得分为0分）1. 一个光子和一个电子具有相同的波长，则（）A.光子具有较大的动量B.光子具有较大的能量C.电子与光子的动量相等D.电子和光子的动量不确定hE.电子和光子都满足不确定性关系式 M中【解析】 根据人=h可知，相同的波长具有相同的动量. p【答案】 BCE2 .光电效应实验中，下列表述正确的是（）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

2、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E.只要满足频率条件，光电效应几乎是瞬时发生的【解析】 在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率， 无论光照时间多 长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电 子产生，故A、B错误，D、E正确.由一eU = 0Ek, Ek=h= W,可知U = （hv -W）/e,即遏止电压与入射光频率 、有关，C正确.【答案】 CDE3 .在光电效应实验中，用频率为v的光照射光电管阴极，发生了光电效应， 下列说法正确的是（）A.增大入射光的强度，光电流增大B.减小入射光的强度，光电效应现象消失C.改用频率小于丫的光照射，一定

3、不发生光电效应D.改用频率大于丫的光照射，光电子的最大初动能变大E.光电效应的发生与照射光的强度无关【解析】 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加， 则光电流将增大，故选项 A正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而 与照射强度无关，故选项B错误，E正确.用频率为丫的光照射光电管阴极，发 生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生1光电效应，选项C错块；根据h v W逸= mv可知，增加照射光频率，光电子 的最大初动能也增大，故选项 D正确.【答案】 ADE4.下列叙述的情况中正确的是（）A.光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B.光是

4、波，与橡皮绳上的波类似C.光是波，但与宏观概念的波有本质的区别D.光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的E.光子在空间各点出现的可能性大小（概率）可以用波动的规律来描述【解析】光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波 动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项A、B错误，C、E正确.根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系， 所以选项D正确.【答案】 CDE5.在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上.假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子 （）1. 一定落在中央亮纹处8. 一定落在亮纹处C.可能落在亮纹处D

5、.可能落在暗纹处E.落在中央亮纹处的可能性最大【解析】 根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处， 可达95%以上.当然也可能落在其 他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有C、D、 E正确.【答案】 CDE9. 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.电子绕核运动时，不遵从牛顿运动定律D.电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的E.电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置【

6、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、E正确.【答案】 CDE二、非选择题（本题共7小题，共64分.按题目要求作答.）10. （6分）（2016江苏高考）已知光速为c,普朗克常数为h,则频率为v的光 子的动量为.用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回 去，则光子在反射前后动量改变量的大小为 .【解析】 光速为C,频率为v的光子的波长 入=c,光子的动量p = R=h-） VA c

7、用该频率的光垂直照射平面镜，光被垂直反射，则光子在反射前后动量方向相反， 取反射后的方向为正方向，则反射前后动量改变量Ap=p2 6=2-c【答案】h_v孙11. （6分）经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，电子到达屏上的位置受 规律支配，无法用确定的来描述它的位置.【解析】电子被加速后其德布罗意波波长 入=-=1 X 10 10 m,穿过铝箔时P发生衍射，电子的运动不再遵守牛顿运动定律，不可能用“轨迹”来描述电子的 运动，只能通过概率波来描述.【答案】 波动坐标12. （6分）某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为 2.21 eV,用波 长为2.5X

8、10 7 m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为 3.0X108 m/s,元电荷 为1.6XM19 C,普朗克常量为6.63X 10 34 Js.钾的极限频率为 ,该光 电管发射的光电子的最大初动能是.【解析】由W0=h比得，极限频率比=W0=5.3X 1014 Hz;由光电效应方程Ek=hv W0得，光电子的最大初动能 Ek = h W0-4.4X10 19 J.【答案】5.3X 1014 Hz,4.4X 10 19 J13. （10分）太阳能直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳能转换成电 能.如图1所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压.图1（1）标出电源和电流表的正负极；（2）入

9、射光应照在 极上.（3）电流表读数是10 A,则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是1.【解析】（1）加正向电压，应该是在电子管中电子由 B向A运动，即电流是由左向右.因此电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负 极.（2）光应照在B极上.设电子个数为n,则10X10 613 人I=ne,所以 n=. w 19=6.25X 10 （个）.1.6 K 10【答案】（1）电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是 负极 (2)B (3)6.25X101314. (12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道.如图2所示是一个航标灯自动控制电路的示意图.电路中

10、的光电管阴极K涂有可发生光电效应的金属.下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长， 又知可见光的波长在 400770 nm(1 nm= 10 9m).图2各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长:金属葩钠锌银钳极限4.5456.0008.0651.1531.529频率(Hz)X1014X1014X 1014X1015X1015极限波长(a m)0.660 00.500 00.372 00.260 00.196 2根据图和所给出的数据，你认为：(1)光电管阴极K上应涂有金属 ;(2)控制电路中的开关s应和(M a”和b”接触；(3)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会

11、把手压在里 面，造成工伤事故.如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机， 这时电路中开关S应和接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生.【导学号：66390025】【解析】(1)依题意知，可见光的波长范围为 _99400X 10 9770X 10 9m而金属葩的极限波长为 人=0.660 0X 10 6m = 660X 10 9m,因此，光电管阴极K上应涂金属葩.(2)深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与 b接触，船舶依靠航标灯指引航 道，所以控制电路中的开关S应和b接触.(3)若将上述控制电路中的电灯换成电机，在

12、手遮住光线之前，电机应是正 常工作的，此时衔铁与a接触，所以电路中的开关S应和a接触.【答案】 葩(2)b (3)a15. (12分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是 甘h，式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量.已知某种紫光的 p波长是440 nm,若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的107倍,求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小.电 子质量m= 9.1X10-31 kg,电子电荷量e=1.6X10 19 C,普朗克常量h = 6.6x 10 34 Js；加速电压的计算结果取一位有效数字.

13、【导学号：66390026】【解析】 由k= h知电子的动量Pp = ?= 1.5X 10 23 kg m/s.12(2)电子在电场中加速，有 eU=2mv21 12 P2又 2mv =2mmv2h22解彳3 U= =一8X10 V. 2e 2me【答案】 (1)1.5X 10 23 kg m/s (2)U=2me28X102 V16. (12分)如图3所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压 包为U,有一波长为 人的细激光束照射到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W0,电子质量为m,电荷量为e.求：ii(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；光电子从B板运动到A板时所需的最长时间.【导学号：66390027【解析】(1)根据爱因斯坦光电