高考模擬精選專(zhuān)題匯編波粒二象性含答案

1、5/5波粒二象性一、單項(xiàng)選擇題5T1.物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為根底的科學(xué) ,任何學(xué)說(shuō)和理論的建立都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn) ,下面給出了幾個(gè)在物理學(xué)開(kāi)展史上有重要地位的物理實(shí)驗(yàn) ,以及與之相關(guān)的物理學(xué)開(kāi)展史的說(shuō)法 ,其中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A. 康普頓效應(yīng)進(jìn)一步證實(shí)了光的波動(dòng)特性B. 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明光具有粒子性C. 電子的發(fā)現(xiàn)揭示了原子不是構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒D. 粒子散射實(shí)驗(yàn)是原子核式結(jié)構(gòu)理論的實(shí)驗(yàn)根底2.關(guān)于光的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A. 有的光是波 ,有的光是粒子B. 光子可以被電場(chǎng)加速C. 光的波長(zhǎng)越長(zhǎng) ,其波動(dòng)性越顯著D. 大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性3.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A. 氫原子從n=3能級(jí)躍遷

2、到n=1能級(jí)和從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)相比擬 ,前者輻射出的光的波長(zhǎng)比后者的長(zhǎng)B. 射線與射線和射線相比 ,射線具有較強(qiáng)的穿透能力C. 動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子 ,它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等D. 康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性 ,電子的衍射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性4.我國(guó)科學(xué)家潘建偉院士預(yù)言十年左右量子通信將“飛入千家萬(wàn)戶(hù).在通往量子論的道路上 ,一大批物理學(xué)家做出了卓越的奉獻(xiàn) ,以下有關(guān)說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A. 玻爾在1900年把能量子引入物理學(xué) ,破除了“能量連續(xù)變化的傳統(tǒng)觀念B. 愛(ài)因斯坦最早認(rèn)識(shí)到了能量子的意義 ,提出光子說(shuō) ,并成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象C. 德布羅意第一次將量子觀念引入原

3、子領(lǐng)域 ,提出了定態(tài)和躍遷的概念D. 普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子 ,預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性5.以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A. 粒子散射實(shí)驗(yàn)是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B. 根據(jù)玻爾理論 ,氫原子輻射出一個(gè)光子后 ,氫原子的電勢(shì)能增大C. 在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中 ,入射光的強(qiáng)度增大 ,光電子的最大初動(dòng)能也增大D. 某放射性物質(zhì)的半衰期是5天 ,12g經(jīng)過(guò)15天衰變后剩余的質(zhì)量為0.5g二、多項(xiàng)選擇題4T6.用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) ,發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如下圖。普朗克常量為h ,被照射金屬的逸出功為W0 ,遏止電壓為Uc ,電子的電荷量為e ,那么以

4、下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A. 甲光的強(qiáng)度大于乙光的強(qiáng)度B. 甲光的頻率大于乙光的頻率C. 甲光照射時(shí)產(chǎn)生的光電子初動(dòng)能均為eUcD. 乙光的頻率為W0+eUch7.在研究某金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí) ,發(fā)現(xiàn)當(dāng)入射光的頻率為以時(shí) ,其遏止電壓為U.普朗克常數(shù)為h ,電子電量大小為e ,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A. 該金屬的截止頻率為v-eUhB. 該金屬的逸出功為eU-hvC. 增大入射光的頻率 ,該金屬的截止頻率增大D. 增大入射光的頻率 ,該金屬的遏止電壓增大8.2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主威拉德博伊爾和喬治史密斯主要成就是創(chuàng)造了電荷耦合器件(CCD)圖象傳感器。他們的創(chuàng)造利用了愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)原

5、理。如下圖電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標(biāo)有A和K的為光電管 ,其中A為陰極 ,K為陽(yáng)極。理想電流計(jì)可檢測(cè)通過(guò)光電管的電流 ,理想電壓表用來(lái)指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源 ,用光子能量為10.5eV的光照射陰極A ,電流計(jì)中有示數(shù) ,假設(shè)將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng) ,電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小 ,當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零 ,讀出此時(shí)電壓有的示數(shù)為6.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變 ,以下判斷正確的選項(xiàng)是()A. 光電管陰極材料的逸出功為4.5eVB. 假設(shè)增大入射光的強(qiáng)度 ,電流計(jì)的讀數(shù)不為零C. 假設(shè)用光子能量為12eV的光照射陰極A ,光電子的最大初動(dòng)能一定變大D. 假設(shè)用光子能量

6、為9.5eV的光照射陰極A ,同時(shí)把滑片P向左移動(dòng)少許 ,電流計(jì)的讀數(shù)一定不為零9.用頻率為的光照射在某金屬外表時(shí)產(chǎn)生了光電子 ,當(dāng)光電子垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) ,其最大半徑為R ,假設(shè)以W表示逸出功 ,m、e表示電子的質(zhì)量和電量 ,h表示普朗克常數(shù) ,那么電子的最大初動(dòng)能是()A. h+WBB. BeRmC. h-WD. B2e2R22m三、填空題1T10.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中 ,用波長(zhǎng)為0的單色光A照射某金屬板時(shí) ,剛好有光電子從金屬外表逸出。當(dāng)波長(zhǎng)為02的單色光B照射該金屬板時(shí) ,光電子的最大初動(dòng)能為_(kāi) ,A、B兩種光子的動(dòng)量之比為_(kāi)。(普朗克常量為h、光速為c)四

7、、計(jì)算題2T11.光電倍增管可將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并逐級(jí)放大 ,其前兩個(gè)平行倍增極結(jié)構(gòu)如圖。當(dāng)頻率為v的入射光照射到第1倍增極的上外表MN時(shí) ,極板上外表逸出大量速率不同、沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的光電子 ,空間加上垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng) ,可使從MN逸出的局部光電子打到第2倍增極的上外表PQ.第1倍增極金屬的逸出功為W ,兩個(gè)倍增極長(zhǎng)度均為d ,水平間距為223d ,豎直間距為d3 ,光電子電量為e、質(zhì)量為m ,普朗克常量為h ,僅考慮光電子在紙面內(nèi)運(yùn)動(dòng)且只受洛倫茲力作用。(1)求從MN上逸出的光電子的最大速率。(2)假設(shè)以最大速率、方向垂直MN逸出的光電子可以全部到達(dá)PQ ,求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。(

8、3)假設(shè)保持(2)中的磁場(chǎng)不變 ,關(guān)閉光源后 ,發(fā)現(xiàn)仍有光電子持續(xù)擊中PQ ,求關(guān)閉光源后光電子持續(xù)擊中PQ的時(shí)間。12.某光電管用金屬鈉作為陰極金屬 ,金屬鈉的逸出功為2.29eV ,現(xiàn)用波長(zhǎng)為300nm的光照射金屬鈉外表 ,普朗克常量h=6.6310-34Js ,真空中的光速c=3.0108m/s ,電子電荷量e=1.610-19C ,1nm=10-9m ,求：(1)金屬鈉的截止頻率(2)光電子的最大初動(dòng)能(3)該光電管的遏止電壓.(結(jié)果均保存兩位有效數(shù)字)五、綜合題T13.(1)以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是_。(填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分 ,選對(duì)2個(gè)得4分 ,選對(duì)3個(gè)得5分 ,每選錯(cuò)1個(gè)扣3

9、分 ,最低得分為0分) A.太陽(yáng)輻射的能量主要來(lái)自太陽(yáng)內(nèi)部的輕核聚變 B.輕核聚變與重核裂變均釋放能量 C.原子核的比結(jié)合能越大表示該原子核越不穩(wěn)定 D.實(shí)驗(yàn)說(shuō)明 ,只要照射光的強(qiáng)度足夠大 ,就一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 E.放射性元素衰變的快慢只由核內(nèi)部自身的因素決定(2)如下圖 ,光滑水平面上有一平板車(chē) ,車(chē)上固定一豎直直桿 ,桿的最高點(diǎn)O通過(guò)一長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩拴接一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球 ,小球的質(zhì)量為小車(chē)(包括桿的質(zhì)量)質(zhì)量的一半 ,懸點(diǎn)O距離地面的高度為2L ,輕繩水平時(shí) ,小球與小車(chē)速度均為零。釋放小球 ,當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí) ,輕繩斷開(kāi)。重力加速度為g。求： ()小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度大??；

10、 ()小球從釋放到落地的過(guò)程中 ,小車(chē)向右移動(dòng)的距離。1. A2. C3. D4. B5. A6. AD7. AD8. AC9. CD10. hc0；1：211. 解：(1)由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得：h=W+12mvm2解得vm=2(h-W)m(2)光電子全部到達(dá)PQ ,如圖中圓弧 ,那么r2=(d3)2+(1+223)d-r2 由牛頓第二定律得：evmB=mvm2r聯(lián)以以上三式得：B=2m(h-W)ed磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)(3)關(guān)閉光源后 ,第2倍增極持續(xù)接收光電子的最長(zhǎng)時(shí)間對(duì)應(yīng)的是軌跡圓心角最大的情況：當(dāng)速率最大時(shí) ,圓軌跡與PQ相切時(shí)圓心角最大。設(shè)切點(diǎn)與N的水平距離為x ,那么有：r2=

11、(r-d3)2+x2 解得：x=53d223d ,軌跡沒(méi)有擊中PQ ,故從N端出射并擊中P端的光電子軌跡圓心角最大 ,光電子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)。如下圖圓弧 ,由幾何關(guān)系和NP=(23)2+(223d)2=dsinm=NP2r=12 ,m=6 光電子的運(yùn)動(dòng)周期T=2rvm=2meB最長(zhǎng)時(shí)間tMax=2-2min2T由以上幾式可求得：tMax=5d3m2(h-W) 答：(1)從MN上逸出的光電子的最大速率為2(h-W)m。(2)假設(shè)以最大速率、方向垂直MN逸出的光電子可以全部到達(dá)PQ ,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為2m(h-W)ed、方向是磁場(chǎng)方向垂直紙面向內(nèi)。(3)假設(shè)保持(2)中的磁場(chǎng)不變 ,關(guān)閉光源

12、后 ,發(fā)現(xiàn)仍有光電子持續(xù)擊中PQ ,關(guān)閉光源后光電子持續(xù)擊中PQ的時(shí)間是5d3m2(h-W)。12. 解：(1)根據(jù)逸出功W0=h0 ,解得截止頻率：0=2.291.610-196.6310-34Hz=5.51014Hz；(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程：Ek=h-W0=hc-W0=6.6310-34310830010-9-2.291.610-19=3.010-19J(3)光電子動(dòng)能減小到0時(shí) ,反向電壓即遏止電壓 ,根據(jù)動(dòng)能定理：eU=Ek ,代入數(shù)據(jù)得：U=3.010-191.610-191.9V答：(1)金屬鈉的截止頻率5.51014Hz；(2)光電子的最大初動(dòng)能3.010-19J；(3)該光電管的遏止電壓1.9V13. (1)ABE(2)解：(i)小球下落過(guò)程中 ,小球與車(chē)組成的系統(tǒng) ,水平方向動(dòng)量守恒 ,系統(tǒng)機(jī)械能守恒 ,設(shè)小球到最低點(diǎn)時(shí) ,小球的速率為v1 ,小車(chē)的速率為v2 ,