第十七章波粒二象性章末检测(人教版选修3-5)(1

1、第十七章 波粒二象性(测试时间： 50 分钟 评价分值： 100 分)一、单项选择题 (本题共 4 小题，每题 4分，共 16分在每小题 给出的四个选项中，只有一个选项正确 )1某单色光照射某金属时不能发生光电效应，则下述措施中可 能使该金属产生光电效应的是 ( )A .延长光照时间B.增大光的强度C .换用波长较短的光照射D .换用频率较低的光照射解析：由光电效应规律可知， 能不能发生光电效应， 是由入射光 的频率与极限频率的关系决定的， 入射光频率必须大于或等于极限频 率.波长较短的光频率高， 当高于或等于极限频率时就能发生光电效 应，故 C 选项正确.答案：C2. 用绿光照射一光电管，产

2、生了光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增加，下列做法可取的是 ()A .改用红光照射 B .增大绿光的强度C .增大光电管上的加速电压D .改用紫光照射解析：由爱因斯坦光电效应方程 Ek= hv Wo，在逸出功一定时， 只有增大光的频率，才能增加最大初动能，与光的强度无关， D 对.答案： D3. 下列关于光的波粒二象性的理解，正确的是 （）A .大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒子性B. 光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子C. 高频光是粒子，低频光是波D .波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著解析：光的波粒二象性是光的属性，不论其

3、频率的高低还是光在 传播或者是与物质相互作用，光都具有波粒二象性，大量光子的行为 易呈现出波动性，个别光子的行为易表现出粒子性，光的频率越高， 粒子性越强，光的频率越低，波动性越强，故 A、B、C错误，D正 确.答案：D4. 关于物质波，下列说法正确的是（）A .速度相等的电子和质子，电子的波长长B.动能相等的电子和质子，电子的波长短C .动量相等的电子和中子，中子的波长短D .甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的 3 倍解析：由X=：可知，动量大的波长短.电子与质子的速度相等 时，电子动量小，波长长.电子与质子动能相等时，由动量与动能的1关系式：p= 2mEk可知，电子的动量小

4、，波长长.动量相等的电子 和中子，其波长应相等.如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的三倍，甲的动量也是乙的三倍，则甲的波长应是乙的3答案：A二、双项选择题（本题共5小题，每题6分，共30分.在每小题 给出的四个选项中有两个选项正确，全部选对得 6分，漏选得3分, 错选或不选得0分.）5.（双选）下列有关光的说法正确的是 （）A .光电效应表明在一定条件下，光子可以转化为电子B.大量光子易表现出波动性，少量光子易表现粒子性C .光有时是波，有时是粒子D .康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能 量和动量分析：光电效应中，光子将能量传递给电子，电子获得能量克服 金属束缚做

5、功逸出金属表面.解析：A.在光电效应中，光子将能量传递给电子，不是光子转化 为电子.故 A错误.B.大量的光子显示波动性，少量的光子显示粒 子性.故B正确.C.光有时是波，有时是粒子，但在确定的某时刻 可以确定是波还是粒子.故 C错误.D.康普顿效应表明光子和电子、 质子等实物粒子一样也具有能量和动量.故 D正确.答案：BDEk6. 右图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象，由图象可知（）A .该金属的逸出功等于E/.B.该金属的逸出功等于hwO-EJ*C .入射光的频率为2v时，产生的光电子的最大初动能为 3ED .入射光的频率为V时，产生的光电子的最大初动能为

6、 E分析：根据光电效应方程写出最大初动能和入射光的频率关系式 即可正确求解.解析：根据光电效应方程有：Ek = hv Wo,其中Wo为金属的逸 出功：Wo = hv.所以有：Ek = hv hvo,由此结合图象可知，该金属 的逸出功为E，或者Wo= hv，当入射光的频率为2v时，代入方程 可知产生的光电子的最大初动能为 E,故A、B正确，C错误；若入 射光的频率为；时，小于极限频率，不能发生光电效应，故 D错误.答案：AB7. 用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照射两种相同金属 的表面，均能产生光电效应，那么 （）A. 两束光的光子能量相同B. 两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同C .

7、两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同D .两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同解析：由 尸hv和Ek = hv Wo知两束光的光子能量相同，照射 金属得到的光电子最大初动能相同，故 A、C对，D错；由于两束光 强度不同，逸出光电子个数不同，故 B 错答案： AC8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解析：光电流的大小只与到达阳极的光电子个数有关， A错.由 hv= W+ Ek和 qU= Ek 知，B 错误，C、D 正确.答案： CD9.电子的运动受波动性的支

8、配，对于氢原子的核外电子，下列说法不正确的是 ()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 .电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的D .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，对应微观粒子的运动，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正确.答案：AB三、非选择题（本大题3小题，共54分.按题目要求作答.解答 题应写出必要的文字说明、方程式

9、和重要演算步骤.只写出最后答案 的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.）10. （1）（6分）佃24年，法国物理学家德布罗意提出，任何一个运动着的物体都有一种波与它 对应佃27年，两位美国物理学家在实验中得到了电子束通过铝箔时 的衍射图案，如图所示.图中，“亮圆”表示电子落在其上的 , “暗圆”表示电子落在其上的 小.（2）（3分）射线管中阳极与阴极间所加电压为 3X 104 V，电子加速 后撞击 X射线管阴极产生X射线，则 X射线的最短波长为.（电子电荷量e= 1.6X 10-19 C,电子初速度为零）应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空 管的钠极板（

10、阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极 A吸收，在电路 中形成光电流.下列光电流I与A、K之间的电压Uak的关系图象中， 正确的是钠金属中的电子吸收光子的能量， 从金属表面逸出，这就是光 电子.光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小 选填“增大”、“减小”或“不变”）,原因是答案：（1）概率 概率解析：（2） X射线光子最大能量hv= eU,即h= eU, A= 114.1X 10 m.答案：A hU = 4.1x 10 11 m.分析：（3）用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的 钠极板（阴极K）,根据光电效应方程知产生的光电子的最大初动能相 等，根据动能定理比较出遏止电压的大小.光

11、强影响单位时间内发出光电效应的数目，从而影响光电流；光电子吸收能量后，克服金属 束缚向外逸出，速度减小，动量减小.解析：频率相同的光照射金属，根据光电效应方程知，光电子1的最大初动能相等，根据？mvm = eUc，知遏止电压相等，光越强，饱和电流越大.故C正确，A、B、D错误.故选C.钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出的过程中， 由于要克服金属束缚做功，速度减小，则动量减小.答案：C 减小 克服金属束缚做功(或光电子受到金属表 面层中力的阻碍作用).点评：解决本题的关键知道光电效应方程， 知道光电子的最大初 动能与遏止电压的关系，以及知道光强影响单位时间内发出光电子的 数目；知道光电

12、效应的产生过程，掌握光电效应方程.11. (18分)光具有波粒二象性，光子的能量 hv,其中频率表征波的特性.在爱因斯坦提出光子说之后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量p与光波波长的关系为：p=若某激光管以P= 60 W的 人功率发射波长 匸6.63X 107 m的光束，试根据上述理论计算：(1) 该管在1 s内发射出多少个光子？(2) 若光束全部被某黑体表面吸收，那么该黑体表面所受到的光束对它的作用力F为多大？解析：(1)设在时间&内发射出的光子数为n,光子频率为v,每个光子的能量hv,则P&= nhv,又v=三则P&=呼，将At= 1 入入s代入上式，得n = 2X 1020个.(2)在

13、时间&内激光管发射出的光子全部被黑体表面吸收，光子的末态总动量变为0,根据题中信息可知，n个光子的初态总动量为po = np= n根据动量定理可知F /t= 0( Po),黑体表面对光子的作用力为F.根据牛顿第三定律，光子对黑体表面的作用力为2.0X 107 N.答案：(1)2X 1020 个 (2)20X 10 7 N12. (18分)波长为 后0.17卩击勺紫外线照射至金属筒上能使其发射光 电子，光电子在磁感应强度为 B的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动.已知 B = 5.6X 10一6 T m,光电子质量 m= 9.1X 10 31 kg,电荷量 e= 1.6X 1019 C,求：(1) 每个光电子的动能；(2) 金属筒的逸出功.解析：光电子做匀速圆周运