高中物理第17章《波粒二象性》測(cè)試題

高中品試題《波粒二性》測(cè)試題Ⅰ()Ⅱ()100第卷(擇題共40分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分共40分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多選項(xiàng)正確部選對(duì)的得4分選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不選的得0分。．在下列各組的兩個(gè)現(xiàn)象中都表現(xiàn)出光具有波動(dòng)性的()．光的折射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象．光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象．光的衍射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象．光的直線傳播現(xiàn)象、光電效應(yīng)現(xiàn)象解析：為色散現(xiàn)象說(shuō)明的是白光是由各種單色光組成的復(fù)色光，故A錯(cuò)由于反射現(xiàn)象并非波動(dòng)所獨(dú)有的性質(zhì)，故錯(cuò)直線傳播并非波動(dòng)所獨(dú)有，且光電效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，故D錯(cuò)只有衍射現(xiàn)象和振現(xiàn)象為波動(dòng)所獨(dú)有的性質(zhì)，所以C正確。答案：．下列說(shuō)法中正確的()．光的干涉和衍射現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性．光的頻率越大，波長(zhǎng)越長(zhǎng)．光的波長(zhǎng)越大，光子的能量越大．光在真空中的傳播速度為3.0×8解析：干涉和衍射現(xiàn)象是波的特，說(shuō)明光具有波動(dòng)性A對(duì)光的頻率越大，波長(zhǎng)越短，光子能量越大，故B、C錯(cuò)光真空中的速度為3.0×108

，故D對(duì)答案：A、．現(xiàn)代科技中常利用中子衍射技術(shù)研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長(zhǎng)與體中原子間距相近。已知中子質(zhì)量m＝×

，可以估算德布羅意波長(zhǎng)1.82×

10

的中子動(dòng)能的數(shù)量級(jí)為()A10

17

JB19

JC．

JD1024

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

×

20

J≈4

J，C確。答案：．下列關(guān)于光電效應(yīng)的說(shuō)法中，正確的()．金屬的逸出功與入射光的頻率成正比．光電流的大小與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)．用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能大D．于何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”，入射光的波長(zhǎng)大于此波長(zhǎng)時(shí)，就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)解析逸出功與入射光無(wú)關(guān)映是金屬材料對(duì)電子的束縛能力A錯(cuò)強(qiáng)越大，單位時(shí)間內(nèi)入射的光子數(shù)越多，逸出的電子數(shù)也越多，光電流越大錯(cuò)；紅外線的頻率比可見光小，紫外線的頻率比可見光大，由E＝－知，錯(cuò)誤；由產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件知，D正。答案：D．下列有關(guān)光的說(shuō)法中正確的()．光電效應(yīng)表明在一定條件下，光子可以轉(zhuǎn)化為電子．大量光子易表現(xiàn)出波動(dòng)性，少量光子易表現(xiàn)出粒子性．光有時(shí)是波，有時(shí)是粒子．康普頓效應(yīng)表明光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣也具有能量和動(dòng)量解析：光電效應(yīng)中，光子把能量移給電子，而不是轉(zhuǎn)化為電子錯(cuò)；由光的性質(zhì)可知B正波性和粒子性是光的兩個(gè)固有屬性只在不同情況下一屬性起主要作用，錯(cuò)；康普頓效應(yīng)表明光具有能量和動(dòng)量，能量h，動(dòng)量p＝，D正。λ答案：、一激光器發(fā)光功為發(fā)的激光在折射率為介質(zhì)中波長(zhǎng)為若真空中速度為c，普朗克常量為h則下列敘述正確的是()A該激光在真空中的波長(zhǎng)為nλcB該激光的頻率為λPtnC．激光器在內(nèi)射的能子數(shù)為hcPtλD．激器在t輻射的能量子數(shù)為hccλνλ解析：激光在介質(zhì)中的折射率＝＝＝，激光在真空的波長(zhǎng)＝λ，A確；λνλ/9hcaaahcaaacPtn激光頻率ν＝＝，錯(cuò)；由能量關(guān)系PtN，c＝，＝λ及ε＝ν得＝，λn000正確，D錯(cuò)。答案：AC．兩種單色光a和，a照射某金屬時(shí)有光電子逸出b光射該金屬時(shí)沒(méi)有光電子逸出，則()．在真空中，a光傳播速度較大．在水中，a光波長(zhǎng)較?。谡婵罩校琤光子的能量較大．在水中，b光折射率較小解析：已知可得頻率ν＜，以λ＞，B對(duì)由光子能量＝h得，a光子能量大，C錯(cuò)在同種介質(zhì)中頻率大的光折射率大，即＞，D對(duì)；在真空中各種光傳播速度相同，都是c＝3×10

，錯(cuò)答案：、．光通過(guò)單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用位置和動(dòng)量的不確定性關(guān)系的觀點(diǎn)加以解釋，下列法中正確的)A單縫寬，光沿直線傳播，這是因?yàn)槲恢貌淮_定量大，動(dòng)量不確定量小可以忽略B當(dāng)光能發(fā)生衍射現(xiàn)象時(shí)，動(dòng)量不確定量就不能忽略．單縫越窄，中央亮紋越寬，是因?yàn)槲恢貌淮_定量越小，動(dòng)量不確定量越大．以上解釋都不正確解析：不確定關(guān)系ΔΔp知，AB、正。4π答案：ABC下表列出了幾種同物體在某種速度下的德布羅意波長(zhǎng)和頻率為1MHz的線電波的波長(zhǎng)，由表中數(shù)據(jù)可知()彈子球

質(zhì)量/2.0×102

速度(m·s1×102

波長(zhǎng)/m×10

30電子(100

×10

31

5.0×10

×10

10無(wú)線電波(1MHz)

3.0×10

3.3×10要測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能．無(wú)線電波通常情況下只表現(xiàn)出波動(dòng)性．電子照射到金屬晶體上能觀察到波動(dòng)性．只有可見光才有波動(dòng)性解析彈球的波長(zhǎng)相對(duì)太小，以檢測(cè)其波動(dòng)性幾乎不可能A對(duì)無(wú)線電波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以通常表現(xiàn)為波動(dòng)性對(duì)電子波長(zhǎng)與金屬晶體尺度差不多，所以能利用金屬晶體/90k0kke000k0kke00觀察電子的波動(dòng)性，C對(duì)由物質(zhì)波理論知D錯(cuò)。答案：ABC．研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如(七)－1所，以頻率為的照射光電管陰極K時(shí)有光電子產(chǎn)生。由于電管KA間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽(yáng)極A減速運(yùn)動(dòng)。光電流i由中電流計(jì)G測(cè)，反向電壓U由電壓表V測(cè)出。當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓U。在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中，錯(cuò)誤的)圖(十七－解析：光電效應(yīng)方程E＝h－W若反向截止電壓，則e＝時(shí)光電流，則EhWU＝＝－，則U與的關(guān)系圖線不過(guò)原點(diǎn)，故B錯(cuò)根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，當(dāng)反電壓U頻率一時(shí)，光電流i與強(qiáng)I(子個(gè)數(shù))成正比，故A正；由于光強(qiáng)I入射光的光子個(gè)數(shù)成正比，所以當(dāng)光強(qiáng)I和率ν定時(shí)，光電流i與向電壓的系為，C正；據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，當(dāng)光強(qiáng)I和頻率一時(shí)，光電流i產(chǎn)生光電子的時(shí)間關(guān)系是瞬時(shí)”關(guān)系答案：

s)故D項(xiàng)確，本題只有B錯(cuò)故選B第卷(選擇題共分二、填空題(共4小題，每小題分共20分。把答案直接填寫在中橫線上，不要求寫出演算過(guò)程。/9kkkk11(5如(－所示，用導(dǎo)線將驗(yàn)電器與潔凈鋅板連接，觸摸鋅板使驗(yàn)電器指針歸零用紫外線照射鋅板驗(yàn)電器指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)著用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針張角減小，此現(xiàn)象說(shuō)明鋅板________電選填“正”或“負(fù))；若改用紅外線重復(fù)上實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針根本不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明金屬鋅的極限頻率紅外線(選填“大于”或“小于”。圖(十七－解析毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒帶負(fù)鋅被紫外線照射后發(fā)生光電效應(yīng)缺少電子而帶正電故驗(yàn)電器的負(fù)電荷與鋅板電荷中和一部分電荷后驗(yàn)電器指針偏角變小紅線照射驗(yàn)電器指針偏角不變鋅未發(fā)生光電效應(yīng)鋅板的極限頻率大于紅外線的頻率。答案：大．)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，如果實(shí)儀器及線路完好，當(dāng)光照射到光電管上時(shí)，靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)，可能的原因。解析：射光頻率小于這種金屬的極限頻即入射光波長(zhǎng)大于這種金屬的極限波)不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象即光子逸出另種可能是光電管上所加反向電壓太大出的光電子減速運(yùn)動(dòng)，速度為零后又返回，使電路中沒(méi)有電流通過(guò)。答案：射光波長(zhǎng)太大或反向電壓太)．)利用金屬晶大小約10

10

作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過(guò)電場(chǎng)加速后讓子束照到金屬晶格上而得到電子的衍射圖樣已知電子質(zhì)量為m電荷量為e初速度為，加速電壓為U，朗克常量為h則加速后電子的德布羅意波長(zhǎng)為λ＝，若電子質(zhì)量m9.1×10

31

kg，速電壓＝V，電子束能或不)生明顯衍射現(xiàn)象。圖(十七－解析：由eU＝E及p＝2得λ＝＝；將＝V代，得λ＝2meU/96.626×2×××10

19×300

≈×10

10

λ與屬晶格差不多，以能發(fā)生明顯衍射。答案：

meU

能．用光電管產(chǎn)生光電流的電路如圖(十)－3所。電源的正極應(yīng)接在端填“”或“”)若流表讀數(shù)為8秒從光電管陰極發(fā)射的光電子至少是________個(gè)已知電子電荷量為×

C)。解析由意知，電路圖為利用電管產(chǎn)生光電流的實(shí)驗(yàn)電路，光電管的陰極K，光電子從發(fā)射出來(lái)要經(jīng)高電壓加速所a端該接電源正極b端電源負(fù)極假定從陰極發(fā)射出來(lái)的光電子全部到達(dá)陽(yáng)極，則每秒從光電管陰極發(fā)出來(lái)的光電子數(shù)目為n＝QIt8＝＝個(gè)5×10e×1019

個(gè)。答案：a5三、計(jì)算題(共小題，共40分解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15.)如圖十七)－4所，當(dāng)開S開時(shí)，用光子能量為eV的束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V，電流表讀數(shù)為零，求此陰極材料的逸出功為多大？圖(十七－解析：光子能量為射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為m，陰極料的逸出功為，愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有：＝－

①題圖中光電管上加的是反向電壓據(jù)意當(dāng)向電壓達(dá)到U＝V以具最大初動(dòng)能的光電子也不能達(dá)到陽(yáng)極，因此eU＝m2由①②Wh－＝eV－eV1.9eV答案：1.9eV/9

②4R4π2mkkekkhmminmmmmin4R4π2mkkekkhmminmmmmin．)一光源的功率＝W發(fā)光效率η＝，發(fā)出頻率為＝6×1014

的見光。已知普朗克常量＝6.626

J·s。求：光源每秒發(fā)出的能量子數(shù)；若每秒有10個(gè)量子進(jìn)入瞳孔就能引起視覺(jué)，瞳孔的直徑d，則能看到光源的最大距離是多少？解析：(1)源每秒發(fā)出光的能量E＝ηt由＝ε及＝ν得ηt＝ηt則N＝＝hν

×6%××1034×6

個(gè)6.04×1018

個(gè)(2)設(shè)能看到光源的最大距離為R，源向周圍均勻輻射，N每秒內(nèi)通過(guò)距光源R處單位面積的光子數(shù)為NπNd2每秒內(nèi)通過(guò)瞳孔的光子數(shù)nd2R2故＝

Nd2＝

×1018×106×10

≈9.7×105m答案：×10

個(gè)

×105

．)速電子流射到固體上，可產(chǎn)生X射，產(chǎn)生X射的最大頻率由公hν＝確定E表電打到固體上時(shí)的動(dòng)能。設(shè)電子經(jīng)過(guò)＝9V高加速，已知電子質(zhì)量＝×31

kg，電子電量e×1019

。求：加速后電子對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)；產(chǎn)生的X射的最短波長(zhǎng)及一個(gè)光子的最大動(dòng)量。解析：動(dòng)能定理＝，動(dòng)量與動(dòng)能關(guān)系p＝

2mE及量與波長(zhǎng)關(guān)系＝得kλ6.626λ＝＝meU××××××103

m1.3×1011

E(2)產(chǎn)生的X射最頻率ν＝＝，應(yīng)最短波長(zhǎng)λ

c6.626××＝＝＝νeU1.6×10××103

≈1.4×10一個(gè)光子的最大動(dòng)量hνeU1.6×19×9＝＝＝＝λ×108

kg·m/s24＝×。答案：×1011×

×

24

kg·m/s(7波長(zhǎng)為＝μm的外線照射到金屬筒上能使其發(fā)射光電子，光電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，做最大半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知r＝5.6×，光電子質(zhì)量m＝×10

kg，荷量e

19

C，求：/9rmmmλ2e14πmπ11e22rmmmλ2e14πmπ11e222光電子的最大動(dòng)能；金屬筒的逸出功。解析：電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在垂直磁場(chǎng)的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，它的動(dòng)能即是最大動(dòng)能。m(1)由eB＝得＝，eBr(eBr)所以v＝m＝。代入數(shù)據(jù)得m

＝4.41×

19

J。(2)由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得＝ν2＝h－v，代入數(shù)據(jù)得＝7.3×10

19

J。答案：×10

19

J(2)7.3J．)已知＝×104π

35

，試求下列情況中速度測(cè)定的不確定量。(1)一個(gè)球的質(zhì)量＝1.0kg，測(cè)定其位置的不確定量為106

m(2)電子的質(zhì)量＝×10

31

kg定其位置的不確定量為

10

m(即在原子直徑的數(shù)量級(jí)內(nèi))。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，劍橋大學(xué)學(xué)生G·泰做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)密閉的箱子里放上小燈泡、煙熏黑的玻璃、狹縫、針尖、照相底板，整個(gè)裝置如十－所。小燈泡發(fā)出的光通過(guò)熏黑的玻璃后變得十分微弱過(guò)三個(gè)月的曝光底片上針尖影子周圍才出現(xiàn)非常清晰的衍射條紋勒這照片的平均黑度進(jìn)行測(cè)量出秒到達(dá)底片的能量是×

13

J。/9圖(十七－假如起作用的光波波長(zhǎng)約500，計(jì)算從一個(gè)光子到來(lái)和下一光子到來(lái)所間隔的平均時(shí)間，及光束中兩鄰近光子之間的平均距離；如果當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)用的箱子長(zhǎng)為根據(jù)的計(jì)算結(jié)果能否找到支持光的概率的證據(jù)？解析：(1)于＝光子能量為：εh＝

c＝×34λ

3.0×108××10

9

J＝4.0×

J。因此每秒