沪科科版选修35光是波还是粒子 实物是粒子还是波 第1课时 作业 (1).docx

2.3光是波还是粒子 2.4实物是粒子还是波1用频率未知的紫外线照射某光电管的阴极时，有光电子飞出。现给你一个电压可调且可指示电压数值的直流电源和一个灵敏度很高的灵敏电流计，试在图2所示的方框中设计一种电路(光电管已画出)，要求用该电路测量用所给紫外线照射光电管的阴极时产生的光电子的最大初动能，按照你设计的电路，需要记录的数据是_。你所测量的光电子的最大初动能是_(已知光电子电荷量为e)。图2解析：测量电路如图所示。调节电源电压使灵敏电流计的读数恰好为零，记下此时电源电压的值u；光电子最大初动能为eu。光电管的阴极接电源正极，阴极和阳极间的电场阻碍光电子向阳极运动，当灵敏电流计的读数恰好为零时，由动能定理得eumv。答案：电压值uue2使金属钠产生光电效应的光的最大波长是5 000 。因此，金属钠的逸出功w_ j。现在用频率在3.901014 hz到7.501014 hz范围内的光照射钠，那么，使钠产生光电效应的频率范围是从_hz到_ hz(普朗克常量h6.631034 js)。解析：设该金属发生光电效应的入射光的最大波长用0表示，则该金属的逸出功为wh j1019 j3.9781019 j而0 hz6.01014 hz只要入射光的频率大于0，都能发生光电效应，所以所求的频率范围为6.01014 hz7.51014 hz。答案：3.97810196.010147.510143.根据光子说光子的能量h和物体能量emc2，频率51014 hz的光子具有的动量大小是_，一电子的动量与该光子的动量相同，该电子的运动速度大小是_，该电子的物质波长e大小是_。解析：对光子，能量ehmc2，动量pmc，故得pmc kgm/s1.11027 kgm/s。设电子质量为me，速度为ve，动量为pe，则pemeve，依题意pep。以上三式联立得到电子的速度大小为ve m/s1.2103 m/s。设电子物质波的波长为e，则e m6.0107 m。答案：1.11027 kgm/s1.2103 m/s 6.0107 m4关于不确定性关系xp有以下几种理解，其中正确的是()a微观粒子的动量不可能确定b微观粒子的坐标不可能确定c微观粒子的动量和坐标不可能同时确定d不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子解析：选cd不确定性关系xp表示确定位置、动量的精度互相制约，此长彼消，当粒子位置不确定性变小时，粒子动量的不确定性变大；粒子位置不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小。故不能同时准确确定粒子的动量和坐标。不确定性关系也适用于其他宏观粒子，不过这些不确定量微乎其微。5下列说法不正确的是()a在微观物理学中可以用“轨迹”来描述粒子的运动b实物粒子与光子一样都具有波粒二象性c在光的衍射实验中，出现明条纹的地方光子到达的概率较大d粒子的动量越小，其波动性越易观察解析：选a实物粒子也具有波动性，是概率波，故a错误，b正确。光是概率波，在明条纹处光子出现的概率大，故c正确。物质波的波长，故粒子动量越小，波长越大，波动性越明显，故d正确。6根据物质波理论，以下说法中正确的是()a微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性b宏观物体和微观粒子都具有波动性c宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长d速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显解析：选bd由物质波理论可知，一切物质都有波动性，故a错b对。由可知c错，d对。7下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1 mhz的无线电波的波长，由表中数据可知()质量/kg速度/ms1波长/m弹子球2.01021.01023.31030电子(100 ev)9.110315.01061.21010无线电波(1 mhz)3.01083.0102a要检测弹子球的波动性几乎不可能b无线电波通常情况下只能表现出波动性c电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性d只有可见光才有波动性解析：选abc弹子球的波长很小，所以要检测弹子球的波动性几乎不可能，故选项a正确。无线电波的波长很长，波动性明显，所以选项b正确。电子的波长与金属晶格的尺寸相差不大，能发生明显的衍射现象，所以选项c正确。一切运动着的物体都具有波动性，所以选项d错误。8在伦琴射线管两极间加6.63104 v的电压，设从阴极发出的电子的初速度为零，加速到达阳极时具有的动能的10%变为伦琴射线的光子能量，试计算伦琴射线的波长。(e1.61019 c，h6.631034 js)解析：电子加速获得动能ekqu1.610196.63104 j光子能量eek10%又eh m1.881010 m。答案：1.881010 m9.已知铯的逸出功为1.9 ev，现用波长为4.3107 m的入射光照射金属铯。求：(1)能否发生光电效应？(2)若能产生光电效应，求光电子的德布罗意波波长最短为多少？(电子的质量为m0.911030 kg)解析：(1)入射光子的能量ehh6.631034 j4.621019 j2.9 ev。由e2.9 evw，所以能发生光电效应。(2)根据光电效应方程可得光电子的最大初动能ekmvhw1.61019 j。而光电子的最大动量pmvm。光电子的德布罗意波长的最短值 m1.2109 m。答案：(1)能(2)1.2109 m10.我们能感知光现象，是因为我们接收到了一定能量的光。(1)一个频率是106 hz的无线电波的光子的能量是多大？(2)一个频率为61014 hz的绿色光子和11018 hz的光子的能量各是多大？(3)请结合以上光子能量的大小，从概率波的角度说明：为什么低频电磁波的波动性显著而高频电磁波的粒子性显著。解析：(1)由公式h得：1h16.631034106 j6.631028 j(2)2h26.63103461014 j3.9781019 j3h36.63103411018 j6.631016 j(3)低频电磁波的光子能量小、波长长，容易观察到干涉和衍射现象，波动性显著，在衍射的亮纹处表示到达的光子数多、概率大，而在暗纹处表示到达的光子数少，概率小。相比之下，高频电磁波光子能量大、波长极短，很难找到其发生明显衍射的狭缝或障碍物，因而波动性不容易观察到，粒子性显著。答案：(1)6.631028 j(2)3.9781019 j6631016 j(3)见解析11电子的质量m9.11031 kg，电子所带电荷量e1.61019 c。求电子在经150 v电压加速后得到的电子射线的波长。解析：设电子在加速电场中被加速后获得速度v，由能量守恒得eumv2，v 。电子的动量pmv。所以电子射线的物质波波长为 m1.01010 m。答案：1.01010 m12一电子具有200 ms1的速率，动量的不确定范围是0.01%，我们确定该电子位置时，有多大的不确定范围？(电子质量为9.11031 kg)解析：由不确定性关系xp得：电子位置不确定范围x m2.90103 m。答案：x2.90103 m13一颗质量为5.0 kg的炮弹：(1)以200 m/s的速度运动时，它的德布罗意波长多大；(2)假设它以光速运动，它的德布罗意波长多大；(3)若要使它的德布罗意波长与波长是400 nm的紫光波长相等，则它必须以多大的速度运动？解析：(1)炮弹的德布罗意波长：1 m6.631037 m。(2)它以光速运动时的德布罗意波长：2 m4.421043 m。(3)由得：v m/s3.31028 m/s。答案：(1)6.631037 m(2)4.421043 m(3)3.31028 m/s14.一颗质量为10g 的子弹，具有200ms-1的速率，若其动量的不确定范围为动量的0. 01%(这在宏观范围是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多大?解：子弹的动量动量的不确定范围 由不确定关系式 ，得子弹位置的不确定范围 15.一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定范围为动量的0.01%(这已经足够精确了)，则该电子的位置不确定范围有多大?解: 电子的动量为： 动量的不确定范围由不确定关系式，得电子位置的不确定范围16.已知5.31035 js。试求下列情况中速度测定的不确定量。(1)一个球的质量m1.0 kg，测定其位置的不确定量为106 m。(2)电子的质量me9.11031 kg，测定其位置的不确定量为1010 m(即原子的数量级)。解析(1)m1.0 kg，x106 m，由xp，pmv知v1 m/s5.31029 m/s。(2)me9.11031 kg，x1010 mv2 m/s5.8105 m/s。答案(1)5.31029 m/s(2)5.8105 m/s17.某电视显像管中电子的运动速度是5.0107