2016-2017学年高中物理第17章波粒二象性章末分层突破新人教选修.docx

第17章 波粒二象性(时间：60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，选对1个得2分，选对2个得4分，选对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E电子和光子都满足不确定性关系式xp【解析】根据可知，相同的波长具有相同的动量【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eU0Ek，EkhW，可知U(hW)/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改用频率小于的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大于的光照射，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，则仍会发生光电效应，选项C错误；根据hW逸mv2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()A一定落在中央亮纹处B一定落在亮纹处C可能落在亮纹处D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】CDE6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【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)7(6分)(2016江苏高考)已知光速为c，普朗克常数为h，则频率为的光子的动量为_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，频率为的光子的波长，光子的动量p.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pp2p1.【答案】8(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11010 m，穿过铝箔时发生衍射，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9(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2.5107 m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0108 m/s，元电荷为1.61019 C，普朗克常量为6.631034 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W0hc得，极限频率c5.31014 Hz；由光电效应方程EkhW0得，光电子的最大初动能EkhW04.41019 J.【答案】5.31014 Hz,4.41019 J10(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_个【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(3)设电子个数为n，则Ine，所以n6.251013(个)【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)6.25101311(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 nm109m)图2各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：金属铯钠锌银铂极限频率(Hz)4.54510146.00010148.06510141.15310151.5291015极限波长(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_(填“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400109770109m而金属铯的极限波长为0.660 0106m660109m，因此，光电管阴极K上应涂金属铯(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】(1)铯(2)b(3)a12(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，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104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m9.11031 kg，电子电荷量e1.61019 C，普朗克常量h6.61034 Js，加速电压的计算结果取一位有效数字 【导学号：66390026】【解析】(1)由知电子的动量p1.51023 kgm/s.(2)电子在电场中加速，有eUmv2又mv2解得U8102 V.【答案】(1)1.51023 kgm/s(2)U8102 V13(12分)如图3所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为的细激光束照射到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：图3(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；(2)光电子从B板运动到A板时所需的最长时间 【导学号：66390027】【