高中物理 第17章 波粒二象性本章测评B 新人教版选修35.doc

第17章 波粒二象性(高考体验)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确;全部选对的得6分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分)1.(2015江苏单科)波粒二象性是微观世界的基本特征,以下说法正确的有()a.光电效应现象揭示了光的粒子性b.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性c.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释d.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等解析:光具有波粒二象性,光电效应揭示了光的粒子性,选项a正确;干涉和衍射是波所具有的特征,选项b正确;黑体辐射的实验规律可利用普朗克提出的能量子观点来解释,选项c错误;根据动量和动能的关系p=知,质子和电子的动能相等时,质子的动量大,由=知,质子的德布罗意波的波长小,选项d错误。答案:ab2.(2014上海单科)在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是()a.光电效应是瞬时发生的b.所有金属都存在极限频率c.光电流随着入射光增强而变大d.入射光频率越大,光电子最大初动能越大解析:光的波动理论认为只要光照射的时间足够长、足够强就能发生光电效应,且光电子的初动能就大,但实验中金属表面溢出电子的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,发生是瞬时的,且入射光频率越大,光电子最大初动能越大,这与光的波动理论相矛盾,故a、b、d三项错误。波动理论认为光强度越大,光电流越大;光电效应中认为光强度越大,光子越多,金属表面溢出的光电子越多,即光电流越大,所以该实验结果与波动理论不矛盾,故c项正确。答案:c3.导学号97280061(2012北京理综)“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成。若在结两端加恒定电压u,则它会辐射频率为的电磁波,且与u成正比,即=ku。已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象的机理,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,推理判断比例系数k的值可能为()a.b.c.2hed.解析:根据物理单位知识,表达式及变形式两侧单位是一致的,由本题中涉及的物理量:、u、e、h及与其有联系的能量表达式e=h,e=ue,由得h的单位与的单位相同,即h单位可用vcs表示,题中=ku,即k=,单位可用表示,选项b中单位等效于,故选项b正确,a、c、d错误。答案:b4.(2013北京理综)如图所示,一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心o,经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是()a.玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率b.a光的频率大于b光的频率c.在真空中a光的波长大于b光的波长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,玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,选项a错误;a光的频率也大于b光的频率,选项b正确;由c=可知,真空中a光的波长小于b光的波长,选项c错误;由e=h可知,a光光子能量大于b光光子的能量,选项d错误。答案:b5.(2015天津理综)中国古人对许多自然现象有深刻认识,唐人张志和在玄真子涛之灵中写道:“雨色映日而为虹。”从物理学角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的,右图是彩虹成因的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则两光()a.在同种玻璃中传播,a光的传播速度一定大于b光b.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b光侧移量大c.分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能d.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是a光解析:从a、b两种单色光在雨滴中的折射光路可知,同一介质对a光的折射率比b光大,即nanb。由介质中光速v=可知,在同种玻璃中a光的传播速度较小,故a错误;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时,a光在玻璃中偏折更明显,透过后其侧移量更大,故b错误;同一介质,频率越高的光,其折射率越大,由nanb,可知频率ab,频率越高的光子能量越大,越容易引起光电效应,由此判定c正确;由全反射临界角公式sin c=知,a光临界角更小,更容易发生全反射,所以,a、b以相同入射角从水中射入空气中,若只有一种光透射出来,一定是b光,而不是a光,故d错误。答案:c6.(2013北京理综)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应,即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大,一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图所示。用频率为的普通光源照射阴极k,没有发生光电效应。换用同样频率的强激光照射阴极k,则发生了光电效应;此时,若加上反向电压u,即将阴极k接电源正极,阳极a接电源负极,在k、a之间就形成了使光电子减速的电场。逐渐增大u,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时,所加反向电压u可能是下列的(其中w为逸出功,h为普朗克常量,e为电子电荷量)()a.u=b.u=c.u=2h-wd.u=解析:由题意可知,一个电子一次吸收了n个光子,则有eu=nh-w,整理得u=,因n只能取整数且n2,故选项b正确。答案:b7.导学号97280062(2014广东理综)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解析:增大入射光的强度,单位时间内逸出的光电子数目增多,光电流增大,a项正确;光电效应的发生与入射光的强度无关,b项错误;入射光频率小于时,若仍大于金属的截止频率,仍能发生光电效应,c项错误;增大入射光的频率时,由爱因斯坦光电效应方程ek=h-w0可知,光电子的最大初动能变大,d项正确。答案:ad8.(2015课标理综)实物粒子和光都具有波粒二象性,下列事实中突出体现波动性的是()a.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样b.射线在云室中穿过会留下清晰的径迹c.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构d.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构e.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关解析:干涉、衍射是波具有的特性,a、c项正确;射线在云室中留下径迹是由于其电离作用,与波动性无关,b项错误;由于存在衍射现象,且波长越长,衍射越明显,而衍射现象限制了显微镜的分辨本领,高速电子束的物质波波长比可见光的波长小得多,所以人们研制出电子显微镜观测物质的微观结构,d项正确;由ek=h-w0知e项错误。本题符合要求的是a、c、d选项。答案:acd二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)9.(8分)(2014江苏单科)已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 hz和5.441014 hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的。a.波长b.频率c.能量d.动量解析:由爱因斯坦光电效应方程ek=h-w0,金属钙的逸出功大,则逸出的光电子的最大初动能小,即能量小,频率低,波长长,动量小,选项a正确。答案:a10.(8分)(2015课标理综)在某次光电效应实验中,得到的遏止电压uc与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可表示为,所用材料的逸出功可表示为。解析:由ek=h-w0和ek=euc得uc=-,结合图象有k=,b=-,解得h=ek,w0=-eb。答案:ek-eb三、解答题(本题共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.(10分)(2016江苏南通调研)用频率为的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示,uc为遏止电压,已知电子电荷量为-e,普朗克常量为h,求:(1)光电子的最大初动能ekm;(2)该光电管发生光电效应的极限频率0。解析:(1)ekm=euc。(2)由光电效应方程有ekm=h-w其中w=h0解0=-。答案:(1)euc(2)-12.(12分)原子核的半径为 10-15 m,估计核内质子的动量不确定范围。如果电子被限制在核内,其动量不确定范围又是多少?解析:设质子的位置不确定范围等于原子核的直径,即x=210-15 m,由不确定关系公式xp,得p=2.610-20 kgm/s。同理,电子被限制在核内,动量的不确定范围与质子一样,为p2.610-20 kgm/s。答案:大于等于2.610-20 kgm/s大于等于2.610-20 kgm/s13.导学号97280063(14分)具有波长=7.110-11 m的伦琴射线使金箔发射光电子,电子在磁感应强度为b的匀强磁场区域内做最大半径为r的匀速圆周运动,已知rb=1.8810-4 mt,试求:(1)光电子的最大初动能;(2)金属的逸出功;(3)该电子的物质波的波长是多少?解析:(1)电子