2016-2017學(xué)年高中物理第17章波粒二象性本章測評B新人教版選修3-5

1、4.第 17 章波粒二象性（高考體驗）一、選擇題（本題共 8 小題，每小題 6 分，共 48 分。在每小題給出的四個選項中，至少有一個選項正確；全部選對的得 6 分，選不全的得 3 分，有選錯或不答的得 0 分）1.（2015 江蘇單科）波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有（）A. 光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B. 熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C. 黑體輻射的實驗規(guī)律可用光的波動性解釋D. 動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等解析：光具有波粒二象性，光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，選項 A 正確;干涉和衍射是波所具有的 特征，選項 B 正確；黑體輻射的實驗規(guī)

2、律可利用普朗克提出的能量子觀點來解釋，選項 C 錯誤;根據(jù)動量和動能的關(guān)系卩=知，質(zhì)子和電子的動能相等時，質(zhì)子的動量大，由入=知，質(zhì)子的德布羅意波的 波長小，選項 D 錯誤。答案:AB2.（2014 上海單科）在光電效應(yīng)的實驗結(jié)果中，與光的波動理論不矛盾的是（）A. 光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的B. 所有金屬都存在極限頻率C. 光電流隨著入射光增強而變大D. 入射光頻率越大，光電子最大初動能越大解析:光的波動理論認為只要光照射的時間足夠長、足夠強就能發(fā)生光電效應(yīng)，且光電子的初動能就大，但實驗中金屬表面溢出電子的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，發(fā)生是瞬時的，且入射光頻率越大，光電子最大初動能越大，

3、這與光的波動理論相矛盾，故 A、B、D 三項錯誤。波動 理論認為光強度越大，光電流越大；光電效應(yīng)中認為光強度越大，光子越多，金屬表面溢出的光電子 越多，即光電流越大，所以該實驗結(jié)果與波動理論不矛盾，故 C 項正確。答案：C3. |導(dǎo)學(xué)號 9728006i（2O12 北京理綜）“約瑟夫森結(jié)”由超導(dǎo)體和絕緣體制成。若在結(jié)兩端加恒定電壓U則它會輻射頻率為V的電磁波，且V與U成正比，即V=kU。已知比例系數(shù)k僅與元 電荷e的 2 倍和普朗克常量h有關(guān)。你可能不了解此現(xiàn)象的機理，但仍可運用物理學(xué)中常用的方法 在下列選項中，推理判斷比例系數(shù)k的值可能為（）A.B.C.2heD.解析:根據(jù)物理單位知識，表達

4、式及變形式兩側(cè)單位是一致的，由本題中涉及的物理量：V、Ue、h及與其有聯(lián)系的能量表達式E=hv，E=U,由得h的單位與的單位相同，即h單位可用2V- C-S表示，題中V=kU即k=3,單位可用表示，選項 B 中單位等效于，故選項 B 正確,A、C、D 錯 誤。答案：B（2013 北京理綜）如圖所示，一束可見光射向半圓形玻璃磚的圓心Q經(jīng)折射后分為兩束單色光a和b。下列判斷正確的是（）A. 玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率B.a光的頻率大于b光的頻率C. 在真空中a光的波長大于b光的波長D.a光光子能量小于b光光子能量解析：由折射定律n=可知,玻璃對a光的折射率大于對b光的折射率,選項 A 錯

5、誤;a光的頻率 也大于b光的頻率，選項 B 正確；由 S v 可知，真空中a光的波長小于b光的波長，選項 C 錯誤; 由E=hv可知,a光光子能量大于b光光子的能量，選項 D 錯誤。答案：B5.（2015 天津理綜）中國古人對許多自然現(xiàn)象有深刻認識，唐人張志和在玄真子濤之靈中寫道：“雨色映日而為虹?！睆奈锢韺W(xué)角度看，虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的，右圖是彩虹成因的簡化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩光（）A. 在同種玻璃中傳播，a光的傳播速度一定大于b光B. 以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光側(cè)移量大C. 分別照射同一光電管，若b光能引起光電效應(yīng)，a光也

6、一定能D. 以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時，一定是a光解析:從a、b兩種單色光在雨滴中的折射光路可知，同一介質(zhì)對a光的折射率比b光大，即隹厲。由介質(zhì)中光速v=可知，在同種玻璃中a光的傳播速度較小，故 A 錯誤；由折射定律可知，a光 和b光以相同入射角射到同一玻璃板上時，a光在玻璃中偏折更明顯，透過后其側(cè)移量更大，故 B 錯誤；同一介質(zhì)，頻率越高的光，其折射率越大，由na nb，可知頻率vavb，頻率越高的光子能量越大，越容易引起光電效應(yīng)，由此判定 C 正確；由全反射臨界角公式 sinC=W，a光臨界角更小，更容易發(fā) 生全反射，所以，a、b以相同入射角從水中射入空氣中，若

7、只有一種光透射出來，一定是b光,而不是a光,故 D 錯誤。答案：C6. （2013 北京理綜）以往我們認識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出。強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng),這已被實驗證實。3光電效應(yīng)實驗裝置示意如圖所示。用頻率為V的普通光源照射陰極 K,沒有發(fā)生光電效應(yīng)。換用同樣頻率V的強激光照射陰極 K,則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時,若加上反向電壓 U,即將陰極 K 接電 源正極，陽極 A 接電源負極，在 K、A 之間就形成了使光電子

8、減速的電場。逐漸增大U,光電流會逐漸減??；當(dāng)光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的（其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電荷量）（）A.U=B.U=C.U=2hv-WD.U=解析：由題意可知，一個電子一次吸收了n個光子，則有eU=nhv -W，整理得U=因n只能取整數(shù) 且n2,故選項 B 正確。答案：B7.導(dǎo)學(xué)號 97280062（2014 廣東理綜）在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為V的光照射光電管陰極，發(fā) 生了光電效應(yīng)。下列說法正確的是（）A. 增大入射光的強度，光電流增大B. 減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C. 改用頻率小于V的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D. 改用頻率大于V的光

9、照射，光電子的最大初動能變大解析:增大入射光的強度，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多，光電流增大,A 項正確；光電效應(yīng) 的發(fā)生與入射光的強度無關(guān),B 項錯誤；入射光頻率小于V時，若仍大于金屬的截止頻率，仍能發(fā)生 光電效應(yīng),C 項錯誤；增大入射光的頻率時，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hV-W0可知，光電子的最大 初動能變大，D 項正確。答案:AD8.（2015 課標(biāo)理綜II） 實物粒子和光都具有波粒二象性，下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是（ ）A. 電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣B.3射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C. 人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D. 人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微

10、觀結(jié)構(gòu)E. 光電效應(yīng)實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)解析:干涉、衍射是波具有的特性 ,A、C 項正確；3射線在云室中留下徑跡是由于其電離作用，與波動性無關(guān),B 項錯誤；由于存在衍射現(xiàn)象，且波長越長,衍射越明顯，而衍射現(xiàn)象限制了顯微鏡的 分辨本領(lǐng)，高速電子束的物質(zhì)波波長比可見光的波長小得多，所以人們研制出電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，D 項正確；由Ek=hV-W0知 E 項錯誤。本題符合要求的是A、C D 選項。4答案：ACD5二、填空題（本題共 2 小題,共 16 分。把答案填在題中的橫線上）14149.（8 分）（2014 江蘇單科）已知鈣和鉀的截止頻率分別為

11、 7.73X10 Hz 和 5.44X10 Hz,在 某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的 _。A.波長B.頻率C.能量D.動量解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程H=hv-W0,金屬鈣的逸出功大，則逸出的光電子的最大初動能小即能量小，頻率低，波長長，動量小，選項 A 正確。答案：A10.（8 分） （2015 課標(biāo)理綜I）在某次光電效應(yīng)實驗中，得到的遏止電壓UC與入射光的頻率v的關(guān)系如圖所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為_,所用材料的逸出功可表示為 _ 。解析：由E=hv-W0和

12、Ek=eU得U=v-,結(jié)合圖象有k=,b=-,解得h=ek, W=-eb。 答案：ek -eb三、解答題（本題共 3 小題,共 36 分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟 有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）11.（10 分）（2016 江蘇南通調(diào)研）用頻率為v的光照射光電管陰極時，產(chǎn)生的光電流隨陽極與陰極間所加電壓的變化規(guī)律如圖所示，UC為遏止電壓，已知電子電荷量為-e,普朗克常量為h,求:（1）光電子的最大初動能Ekm（2）該光電管發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率 解析：（1）Ekm=eU。由光電效應(yīng)方程有E ,得p=2.6X1020kg m/s。同理，電子被限制在核內(nèi)，動量的不確定范圍與質(zhì)子一樣，為p2.6X10-20kg m/s。答案：大于等于 2.6X10-20kg m/s 大于等于 2.6X10-20kg m/s13.導(dǎo)學(xué)號 97280063(14 分)具有波長 入=7.1X10-11m 的倫琴射線使金箔發(fā)射光電子，電子在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域內(nèi)做最大半徑為r的勻速圓周運動，已知rB=1.88X10-4m- T,試求：(1) 光電子的最大初動能；(2) 金屬的逸出功；(3) 該電子的物質(zhì)波的波長是多少？解析：(1)電子在勻強磁