高中物理第17章《波粒二象性》测试题

高中品试题《波粒二性》测试题Ⅰ()Ⅱ()100第卷(择题共40分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分共40分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多选项正确部选对的得4分选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。．在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的()．光的折射现象、色散现象．光的反射现象、干涉现象．光的衍射现象、偏振现象．光的直线传播现象、光电效应现象解析：为色散现象说明的是白光是由各种单色光组成的复色光，故A错由于反射现象并非波动所独有的性质，故错直线传播并非波动所独有，且光电效应说明光具有粒子性，故D错只有衍射现象和振现象为波动所独有的性质，所以C正确。答案：．下列说法中正确的()．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性．光的频率越大，波长越长．光的波长越大，光子的能量越大．光在真空中的传播速度为3.0×8解析：干涉和衍射现象是波的特，说明光具有波动性A对光的频率越大，波长越短，光子能量越大，故B、C错光真空中的速度为3.0×108

，故D对答案：A、．现代科技中常利用中子衍射技术研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与体中原子间距相近。已知中子质量m＝×

，可以估算德布罗意波长1.82×

10

的中子动能的数量级为()A10

17

JB19

JC．

JD1024

J/9kkk00vkkk00v×1068解析：＝及＝得，＝＝λ2m2λ2××10272

×

20

J≈4

J，C确。答案：．下列关于光电效应的说法中，正确的()．金属的逸出功与入射光的频率成正比．光电流的大小与入射光的强度无关．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大D．于何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长大于此波长时，就不能产生光电效应解析逸出功与入射光无关映是金属材料对电子的束缚能力A错强越大，单位时间内入射的光子数越多，逸出的电子数也越多，光电流越大错；红外线的频率比可见光小，紫外线的频率比可见光大，由E＝－知，错误；由产生光电效应的条件知，D正。答案：D．下列有关光的说法中正确的()．光电效应表明在一定条件下，光子可以转化为电子．大量光子易表现出波动性，少量光子易表现出粒子性．光有时是波，有时是粒子．康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量解析：光电效应中，光子把能量移给电子，而不是转化为电子错；由光的性质可知B正波性和粒子性是光的两个固有属性只在不同情况下一属性起主要作用，错；康普顿效应表明光具有能量和动量，能量h，动量p＝，D正。λ答案：、一激光器发光功为发的激光在折射率为介质中波长为若真空中速度为c，普朗克常量为h则下列叙述正确的是()A该激光在真空中的波长为nλcB该激光的频率为λPtnC．激光器在内射的能子数为hcPtλD．激器在t辐射的能量子数为hccλνλ解析：激光在介质中的折射率＝＝＝，激光在真空的波长＝λ，A确；λνλ/9hcaaahcaaacPtn激光频率ν＝＝，错；由能量关系PtN，c＝，＝λ及ε＝ν得＝，λn000正确，D错。答案：AC．两种单色光a和，a照射某金属时有光电子逸出b光射该金属时没有光电子逸出，则()．在真空中，a光传播速度较大．在水中，a光波长较小．在真空中，b光子的能量较大．在水中，b光折射率较小解析：已知可得频率ν＜，以λ＞，B对由光子能量＝h得，a光子能量大，C错在同种介质中频率大的光折射率大，即＞，D对；在真空中各种光传播速度相同，都是c＝3×10

，错答案：、．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，下列法中正确的)A单缝宽，光沿直线传播，这是因为位置不确定量大，动量不确定量小可以忽略B当光能发生衍射现象时，动量不确定量就不能忽略．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．以上解释都不正确解析：不确定关系ΔΔp知，AB、正。4π答案：ABC下表列出了几种同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1MHz的线电波的波长，由表中数据可知()弹子球

质量/2.0×102

速度(m·s1×102

波长/m×10

30电子(100

×10

31

5.0×10

×10

10无线电波(1MHz)

3.0×10

3.3×10要测弹子球的波动性几乎不可能．无线电波通常情况下只表现出波动性．电子照射到金属晶体上能观察到波动性．只有可见光才有波动性解析弹球的波长相对太小，以检测其波动性几乎不可能A对无线电波波长较长，所以通常表现为波动性对电子波长与金属晶体尺度差不多，所以能利用金属晶体/90k0kke000k0kke00观察电子的波动性，C对由物质波理论知D错。答案：ABC．研究光电效应规律的实验装置如(七)－1所，以频率为的照射光电管阴极K时有光电子产生。由于电管KA间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A减速运动。光电流i由中电流计G测，反向电压U由电压表V测出。当电流计的示数为零时，电压表的示数称为反向截止电压U。在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的)图(十七－解析：光电效应方程E＝h－W若反向截止电压，则e＝时光电流，则EhWU＝＝－，则U与的关系图线不过原点，故B错根据光电效应规律，当反电压U频率一时，光电流i与强I(子个数)成正比，故A正；由于光强I入射光的光子个数成正比，所以当光强I和率ν定时，光电流i与向电压的系为，C正；据光电效应规律，当光强I和频率一时，光电流i产生光电子的时间关系是瞬时”关系答案：

s)故D项确，本题只有B错故选B第卷(选择题共分二、填空题(共4小题，每小题分共20分。把答案直接填写在中横线上，不要求写出演算过程。/9kkkk11(5如(－所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指针归零用紫外线照射锌板验电器指针发生明显偏转着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板________电选填“正”或“负)；若改用红外线重复上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率红外线(选填“大于”或“小于”。图(十七－解析毛皮摩擦过的橡胶棒带负锌被紫外线照射后发生光电效应缺少电子而带正电故验电器的负电荷与锌板电荷中和一部分电荷后验电器指针偏角变小红线照射验电器指针偏角不变锌未发生光电效应锌板的极限频率大于红外线的频率。答案：大．)在光电效应实验中，如果实仪器及线路完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计中没有电流通过，可能的原因。解析：射光频率小于这种金属的极限频即入射光波长大于这种金属的极限波)不能发生光电效应现象即光子逸出另种可能是光电管上所加反向电压太大出的光电子减速运动，速度为零后又返回，使电路中没有电流通过。答案：射光波长太大或反向电压太)．)利用金属晶大小约10

10

作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后让子束照到金属晶格上而得到电子的衍射图样已知电子质量为m电荷量为e初速度为，加速电压为U，朗克常量为h则加速后电子的德布罗意波长为λ＝，若电子质量m9.1×10

31

kg，速电压＝V，电子束能或不)生明显衍射现象。图(十七－解析：由eU＝E及p＝2得λ＝＝；将＝V代，得λ＝2meU/96.626×2×××10

19×300

≈×10

10

λ与属晶格差不多，以能发生明显衍射。答案：

meU

能．用光电管产生光电流的电路如图(十)－3所。电源的正极应接在端填“”或“”)若流表读数为8秒从光电管阴极发射的光电子至少是________个已知电子电荷量为×

C)。解析由意知，电路图为利用电管产生光电流的实验电路，光电管的阴极K，光电子从发射出来要经高电压加速所a端该接电源正极b端电源负极假定从阴极发射出来的光电子全部到达阳极，则每秒从光电管阴极发出来的光电子数目为n＝QIt8＝＝个5×10e×1019

个。答案：a5三、计算题(共小题，共40分解答时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)15.)如图十七)－4所，当开S开时，用光子能量为eV的束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上开关，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V，电流表读数为零，求此阴极材料的逸出功为多大？图(十七－解析：光子能量为射时，光电子的最大初动能为m，阴极料的逸出功为，爱因斯坦光电效应方程有：＝－

①题图中光电管上加的是反向电压据意当向电压达到U＝V以具最大初动能的光电子也不能达到阳极，因此eU＝m2由①②Wh－＝eV－eV1.9eV答案：1.9eV/9

②4R4π2mkkekkhmminmmmmin4R4π2mkkekkhmminmmmmin．)一光源的功率＝W发光效率η＝，发出频率为＝6×1014

的见光。已知普朗克常量＝6.626

J·s。求：光源每秒发出的能量子数；若每秒有10个量子进入瞳孔就能引起视觉，瞳孔的直径d，则能看到光源的最大距离是多少？解析：(1)源每秒发出光的能量E＝ηt由＝ε及＝ν得ηt＝ηt则N＝＝hν

×6%××1034×6

个6.04×1018

个(2)设能看到光源的最大距离为R，源向周围均匀辐射，N每秒内通过距光源R处单位面积的光子数为NπNd2每秒内通过瞳孔的光子数nd2R2故＝

Nd2＝

×1018×106×10

≈9.7×105m答案：×10

个

×105

．)速电子流射到固体上，可产生X射，产生X射的最大频率由公hν＝确定E表电打到固体上时的动能。设电子经过＝9V高加速，已知电子质量＝×31

kg，电子电量e×1019

。求：加速后电子对应的德布罗意波长；产生的X射的最短波长及一个光子的最大动量。解析：动能定理＝，动量与动能关系p＝

2mE及量与波长关系＝得kλ6.626λ＝＝meU××××××103

m1.3×1011

E(2)产生的X射最频率ν＝＝，应最短波长λ

c6.626××＝＝＝νeU1.6×10××103

≈1.4×10一个光子的最大动量hνeU1.6×19×9＝＝＝＝λ×108

kg·m/s24＝×。答案：×1011×

×

24

kg·m/s(7波长为＝μm的外线照射到金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感应强度为B匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动，已知r＝5.6×，光电子质量m＝×10

kg，荷量e

19

C，求：/9rmmmλ2e14πmπ11e22rmmmλ2e14πmπ11e222光电子的最大动能；金属筒的逸出功。解析：电子做匀速圆周运动时，在垂直磁场的平面内运动，它的动能即是最大动能。m(1)由eB＝得＝，eBr(eBr)所以v＝m＝。代入数据得m

＝4.41×

19

J。(2)由爱因斯坦光电效应方程得＝ν2＝h－v，代入数据得＝7.3×10

19

J。答案：×10

19

J(2)7.3J．)已知＝×104π

35

，试求下列情况中速度测定的不确定量。(1)一个球的质量＝1.0kg，测定其位置的不确定量为106

m(2)电子的质量＝×10

31

kg定其位置的不确定量为

10

m(即在原子直径的数量级内)。解析：(1)＝1.0，x＝106m由Δ≥及＝ΔΔh×Δv＝≥＝＝×1061.0

29

m/s(2)m9.1×

31

kgΔ＝

10

同理得Δv≥

5.3×＝410××

＝5.8

m/s。答案：×1029

m/s(2)5.8×105

m/s．)20世20代，剑桥大学学生G·泰做了一个实验。在一个密闭的箱子里放上小灯泡、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底板，整个装置如十－所。小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱过三个月的曝光底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹勒这照片的平均黑度进行测量出秒到达底片的能量是×

13

J。/9图(十七－假如起作用的光波波长约500，计算从一个光子到来和下一光子到来所间隔的平均时间，及光束中两邻近光子之间的平均距离；如果当时实验用的箱子长为根据的计算结果能否找到支持光的概率的证据？解析：(1)于＝光子能量为：εh＝

c＝×34λ

3.0×108××10

9

J＝4.0×

J。因此每秒