2020年鲁科版高中物理选修3-5课后练习(5)(含答案解析)

1、2020年鲁科版选修3-5课后练习（5）一、计算题（本大题共 3小题，共30.0分）1. 一个质子从静止开始，经过1000V的电压加速后，它的德布罗意波长是多大？质子质量为1.67 X IO a¾）2. 将尘埃微粒看成物质波，质量是 I、速度是I 的尘埃微粒的波长是多少?3. 原子核的半径为 皿'：；,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？、简答题（本大题共 9小题，共72.0 分）4. 钨的逸出功为_ .,使钨产生光电效应的光的最大波长是多少?372nm,若用波长为300nm的紫外光照射，电子逸出锌板表面的5. 锌产生光电效应的最大

2、波长为 最大初动能是多少？6. 为什么说光具有波粒二象性？怎样理解光的波粒二象性？7. 什么是概率波？为什么说光波是一种概率波？8. 德布罗意提出的物质波的含义是什么？有哪些实验证实了微观粒子具有波动性？9. 物质波与机械波以及经典意义下的电磁波有什么区别？10. 能量为 100eV 的电子和质子的波长分别是多少？说明为什么中子衍射实验要采用能量很低的慢 中子。11. “大爆炸”宇宙模型是怎样描述宇宙演化的?12. 查阅资料，了解什么是“基本粒子”。在历史上，人们关于基本粒子的概念是怎样演变的?三、综合题（本大题共 3小题，共36.0分）13. 一个灯泡的发光功率是12W,发出频率为，'

3、;.的黄光，每秒发射多少个光子?14. 钾产生光电效应的光的最低频率是.;.,钾的逸出功是多少?15. 什么是康普顿效应？这个效应说明了什么?第3页，共8页 答案与解析1. 答案：解：质子的电量 巴=：广共工'应辽,质子的质量根据动能定理可得：eU =2 质子的动量：/?：；、.局根据物质波波长公式可得：.；孑联立.式可得该质子的物质波波长：、 hG.G3 X L(TzA = .- =，”m = 9,07 X IOV1ImvU 2 X 1.G7 X 10 -7 X l.G X l(r X I(XHJ答：该质子的德布罗意波长为。解析：先根据动能定理求出质子加速后的速度，再求出质子的动量，

4、最后再运用物质波波长公式J =求解其物质波波长即可。本题考查物质波波长公式的定量运用，解题关键是要知道质子的电量，会运用动能定理求出质子的 速度，牢记物质波波长公式.-2. 答案：解：该微粒的动量：、；'I'：'!-：丨宀根据物质波波长公式：:,f 1 X 10答：质量是 广.：、速度是I 的尘埃微粒的物质波波长为I隠辭解析：先求出尘埃微粒的动量，再根据物质波波长公式衣=2即可计算出尘埃微粒的物质波波长。本题考查物质波波长的定量计算， 解题关键是要知道物质波假设， 以及物质波波长公式的定量运用, 难度不大，属于基础题。3. 答案：解：由不确定性关系得：质子动量的不确定范

5、围4_6.C3 X Io-U=4 X 34 X IU-Iii=5.28 X W 川.如果电子被限制在核内，电子运动的范围也是I,所以其动量不确定范围也是5,2 X ID-20 'm&答：质子和电子动量不确定范围都是.解析：根据不确定关系的公式/-',-77 ,代入数据计算即可.本题考查物质波的不确定性原理，该公式虽然不属于高考的范围，但是要知道物质波的不确定性的 原理，以及它对动量越大，粒子性越明显的解释.4. 答案：解：光速、波长、频率之间关系为：根据逸出功：一 ,则钨的逸出功为_,使钨产生光电效应的光的最大波长:m = 2-75 X L(TF7G,63 X IO-5

6、1 X 3 X IOti7.23 X KJ 19答：钨产生光电效应的光的最大波长是_。解析：根据产生光电效应的条件分析，结合逸出功与极限波长的关系确定产生光电效应的光的最大 波长。此题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关计算，解题的关键是明确逸出功与极限波长的关系。5. 答案：解：锌产生光电效应的最大波长.，则锌板的逸出功为: 厲JI帚匚L & ,I； P-足$，A用波长为300nm的紫外光照射，根据光电效应方程可知，法=点札代入数据得：W.公：.d J。答：电子逸出锌板表面的最大初动能是mi.)Ir- JO解析：结合光电效应产生条件，再根据光电效应方程求出光电子的最大初动能。此题考查了爱

7、因斯坦光电效应方程的相关计算，解决本题的关键是光电效应方程的灵活运用。6. 答案：解：我们说的光具有波粒二象性，是指光既是波动性又有粒子性；波粒二象性中所说的波 是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。 光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著；个别光子的作用效果往往表现为粒 子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。答：我们说的光具有波粒二象性，是指光既是波动性又有粒子性；波粒二象性中所说的波是一种概 率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。光的波长 越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显

8、著；个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大 量光子的作用效果往往表现为波动性。解析：光的波粒二象性是指光既具有波动性又有粒子性，少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动 性。在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质，波长长可以体现波动性，波长短可以体现粒子 性。7. 答案：解：概率波是指：我们不可以准确预言每个粒子运动的轨迹，但可以预言每个粒子出现在 光屏上某个位置的概率。单个光子所能到达的位置不能确定，即每次只照亮一个位置，这表明光是一份一份传播的，说明光 具有粒子性，单个光子所到达哪个位置是个概率问题，大量光子却表现出波动性，即光子到达哪个 位置是一个概率问题，所以光波是一种概率波。答：答

9、案见解析。解析：光的波粒二象性是指光既具有波动性又有粒子性，少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动 性。同时结合概率波的特点分析。该题考查对双缝干涉实验的条纹的理解，以及对概率波的理解，在宏观世界里找不到既有粒子性又 有波动性的物质，同时波长长的可以体现波动性，波长短可以体现粒子性。8. 答案：解：德布罗意提出的物质波含义是指运动的物体也具有波动性，电子的衍射以及干涉可以 证明微观粒子也具有波动性。答：运动的物体也具有波动性，电子的衍射以及电子的干涉可以证明微观粒子也具有波动性。解析：物质波假设是德布罗意在光的波粒二象性的启发下想到，既然光具有波粒二象性，则实物粒 子也应该具有波粒二象性；实验验

10、证需要用实物粒子去做干涉或者衍射实验，去体现实物粒子的波动性。本题考查物质波假设，解题关键是要知道物质波假设的内容，并知道其实验验证，学习时要牢记相 关的物理学史。9. 答案：答：物质波是概率波，是由德布罗意提出的，指任何物质，大到天体，小到电子等粒子，均具有波粒二象性，它出现在空间某处的概率是以波动的形式体现出的，波长'；P机械机械波是波源的机械振动这种运动形式在传播介质中的传播，必须有传播介质，可以将能量和. V信息传到远方，波长 ；经典意义下的电磁波电磁波是由变化的电场、变化的磁场的相互激发形成的横波，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，波速为光速，波长' o解析：

11、物质波是概率波；机械波是波源的机械振动在介质中的传播；经典意义下的电磁波是变化的 电磁场以波动的形式向外传播。物质波比较抽象，要深刻理解物质出现在某处的概率是以波动的形式体现的，如电子的衍生，出现 在荧光屏的位置表现出了波动规律；机械波要把握传播的是一种波动的运动形式，而电磁波是激发 的电磁场以波动的形式存在和传播。10. 答案：解：电子的质量为 :' -11 f 1 ,质子质量为i ., -,：粒子的能量： :一 PIQy - LE / :Lj粒子的动量： U .n.k h快中子速率大，运动起来动量比较大，导致物质波波长太短，难以观测，故为了能观测到中子的波 动性，应采用能量较低的慢

12、中子，慢中子动量小，物质波波长较长，更容易观测其衍射现象。答：能量为100eV的电子和质子的波长分别是J .× <r ,-和一;慢中子动量小，物质波波长较长，更容易观测其衍射现象。解析：根据所给能量运用动能与动量之间的关系式 - ,'：- 7T求出动量，再根据物质波波长公式 =石，分别求解其物质波波长即可；根据物质波波长公式定性分析即可，波长越长越容易观察到明显的衍射现象。本题考查物质波，解题关键是要会运用动量和能量之间的转换公式，牢记物质波波长公式，注意单位，难度不大。11. 答案：答：宇宙演化过程为：大爆炸一夸克、轻子、胶子等一强子时代一轻子时代一核合成时代一电子与

13、质子复合成氢原子 - 形成恒星和星系。解析：根据“大爆炸”理论分析宇宙演化的过程。此题考查了宇宙的相关知识，明确宇宙“大爆炸”理论，掌握宇宙演化的过程是解题的关键。12. 答案：解：粒子的概念I； “基本粒子”不基本传统的“基本粒子”：光子、电子、质子和中子。.“基本粒子”不基本的原因科学家们逐渐发现了数以百计的不同种类的新粒子。 科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的复杂的结构。发现新粒子新粒子：1932年发现了正电子，1937年发现 子，1947年发现K介子和介子及以后发现的超 子、反粒子等。.分类：按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为：强子、轻子和媒介子。夸克模型夸克模型的提出：

14、1964年美国物理学家提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的。-分类：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们带的电荷分别为兀电荷的丁二或或.,每种夸克都有对应的反夸克。.意义：电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。 故答案为：答案见解析。解析：根据粒子的基本内容进行分析，明确强子、轻子以及夸克模型的定义，明确质子、中子以及 电子是可以再分析。本题考查对基本粒子的认识， 要注意明确人类对于粒子的认识历程，知道原子和分子是可以再分的,同时组成原子的质子、中子以及电子也是可以再分的。13. 答案：解：每个光子的能量T订设每秒打=：刊激光器发出的光子数是 n, 则沖=朋，

15、即:七狞n-_沖X10 X 5 X Ioli 答：每秒发射的光子个数为一个.解析：求出每个光子的能量，每秒内发出的光子数与每个光子能量的乘积是激光器每秒做的功，每 个光子的能量代二计.本题是一道难度不大，但综合性、代表性很强的题目，要注意掌握14. 答案：解：根据光电效应规律可知，入射光的频率大于或等于极限频率时，发生光电效应现象， 钾产生光电效应的光的最低频率是.，则金属钾的极限频率为根据逸出功与极限频率的关系可知，.;。答：钾的逸出功是.,.I O 解析：根据光电效应的规律分析，入射光的最低频率为金属的极限频率。 根据逸出功与极限频率的关系分析。此题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关计算，解题的关键是明确逸出功与极限频率的关系。15. 答案：解：1923年，美国物理学家康普顿在研究 X射线通 过实物物质发生散射的实验时，发现了一个新的现象，光子与 电子碰撞发生散射时，满足动量守恒定律，即康普顿效应。如图所示：移给电子，故光子能量一定减小，根据光子能量公式:<':=，