波粒二象性试卷(含答案)

第十七章波粒二象性(重点)1、关于光的波粒二象性的理解正确的是（）A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性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．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著2、关于光的本性，下列说法中正确的是（）A．光电效应反映光的粒子性B．光子的能量由光的强度所决定C．光子的能量与光的频率成正比D．光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份光叫做一个光子4、关于物质波的认识，下列说法中正确的是（）A．电子的衍射实验证实了物质波的假设是正确的。

B．物质波也是一种概率波。

C．任一运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波。

D．宏观物体尽管可以看作物质波，但他们不具有干涉、衍射等现象。

5、下列关于光电效应的说法正确的是（）A．若某材料的逸出功是W，则它的极限频率B．光电子的初速度和照射光的频率成正比C．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大6、一金属表面，爱绿光照射时发射出电子，受黄光照射时无电子发射．下列有色光照射到这金属表面上时会引起光电子发射的是（）A．紫光B．橙光C．蓝光D．红光7、用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大就应（）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8、用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，现在把入射光的条件改变，再照射这种金属．下列说法正确的是（）A．把这束绿光遮住一半，则可能不产生光电效应B．把这束绿光遮住一半，则逸出的光电子数将减少C．若改用一束红光照射，则可能不产生光电效应D．若改用一束蓝光照射，则逸出光电子的最大初动能将增大9、用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则（）A ．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B ．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小C ．逸出的光电子数木变，光电子的最大初动能减小D ．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子选出了10、用如图所示的装置演示光电效应现象．当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G 的读数为i ．若改用更高频率的光照射，此时（ ）A ．将电池正的极性反转，则光电管中没有光电子产生B ．将电键S 断开，则有电流流过电流表GC ．将变阻器的触点c 向b 移动，光电子到达阳极时的速度必将变小D ．只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点c 向a 端移动，电流表G 的读数必将变大11、已知一束可见光a 是由m 、n 、p 三种单色光组成的。

检测发现三种单色光中，n 、p 两种色光的频率都大于m 色光；n 色光能使某金属发生光电效应，而p 色光不能使该金属发生光电效应。

那么，光束a 通过三棱镜的情况是图中的( )12、一台激光器发光功率为p ，发出的激光在折射率为n 的介质中波长为λ，若真空中的光速为c ，普朗克恒星为h ，则该激光器在t 秒内辐射的光子数是________．13、某金属受到频率为ν1=7.0×1014 Hz 的紫光照射时，释放出来的光电子最大初动能是0.69 eV ，当受到频率为ν2=11.8×1014 Hz 的紫外线照射时，释放出来的光电子最大初动能是2.69 eV.求： （1）普朗克常量；（2）该金属的逸出功和极限频率.第十七章 波粒二象性(难点)一、选择题1．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知( ) A ．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加 B ．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C ．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D ．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动3．对不确定性关系Δx Δp ≥h4π有以下几种理解，其中正确的是 ( )A ．微观粒子的动量不可确定B ．微观粒子的位置不可确定C ．微观粒子的动量和位置不可同时确定D ．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体4．电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm(波长越短，分辨率越高)，如果有人制造出质子显微镜，在加速到相同的速度情况下，质子显微镜的最高分辨率将( )A ．小于0.2 nmB ．大于0.2 nmC ．等于0.2 nmD ．以上说法均不正确5．近年来，数码相机几近家喻户晓，用来衡量数码相机性能的一个非常重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解为( )A ．光是一种粒子，它和物质的作用是一份一份的B ．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的C ．大量光子表现光具有粒子性D ．光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性6．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而发生光电效应，可得到光电子最大初动能E k 随入射光频率ν变化的E k －ν图象．已知钨的逸出功是3.28 eV ，锌的逸出功是3.34 eV ，若将二者的图线画在同一个E k －ν坐标图中，用实线表示钨，虚线表示锌，则能正确反映这一过程的是图2中的( )图27． 2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点．下列与宇宙微波背景辐射的黑体谱相关的说法中正确的是( )A ．微波是指波长在10－3 m 到10 m 之间的电磁波 B ．微波和声波一样都只能在介质中传播 C ．黑体的热辐射实际上是电磁辐射D ．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说8．某单色光在真空中的波长为λ，速度为c ，普朗克常量为h ，光以入射角θ1由真空射入水中，折射角为θ2，则( )A ．θ2＞θ1B ．光在水中的波长为sin θ2sin θ1λC ．每个光子在水中的能量为ch sin θ2λsin θ1D ．每个光子在水中的能量为chλ9．某光波射到一逸出功为W 的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B 的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r ，则该光波的频率为(设电子的质量为m ，带电量为e ，普朗克常量为h )( )A.W hB.e 2B 2r 22mhC.W h ＋e 2B 2r 22mhD.W h －e 2B 2r 22mh10．现用电子显微镜观测线度为d 的某生物大分子的结构．为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为dn，其中n ＞1.已知普朗克常量为h 、电子质量为m 和电子电荷量为e ，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为( )A.n 2h 2med 2 B ．(md 2h 2n 2e 3)13 C.d 2h 22men 2 D.n 2h 22med 211．方向性很好的某一单色激光源，发射功率为P ，发出的激光波长为λ，当激光束射到折射率为n 的介质中时，由于反射其能量减少了10%，激光束的直径为d ，那么在介质中与激光束垂直的截面上单位时间内通过单位面积上的光子数为( )A.3.6Pλπd 2hcB.3.6Pλn πd 2hcC.0.9PλhcD.3.6Pλhc12．在绿色植物的光合作用中，每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10－7m 的光量子．每放出1 mol 的氧气，同时植物储存469 kJ 的能量，绿色植物能量转换效率为(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s)( )A ．9%B ．34%C ．56%D ．79% 二、计算题13．(9分)质量为10 g 、速度为300 m/s 在空中飞行的子弹，其德布罗意波波长是多少？为什么我们无法观察到其波动性？如果能够用特殊的方法观察子弹的波动性，我们是否能够看到子弹上下或左右颤动着前进，在空间中描绘出正弦曲线或其他周期性曲线？为什么？14．(9分)图3所示为伦琴射线管的示意图，K为阴极钨丝，发射的电子初速度为零，A为对阴极(阳极)，当A、K间加直流电压U＝30 kV时，电子被加速打到对阴极A上，使之发出伦琴射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线的能量，试求：图3(1)电子到达对阴极的速度是多大？(2)由对阴极发出的伦琴射线的最短波长是多大？(3)若AK间的电流为10 mA，那么每秒钟对阴极最多能辐射出多少个伦琴射线光子？(电子电量e＝1.6×10－19C，质量m＝0.91×10－30 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)16．(11分)如图所示，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λ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W，电子质量为m，电荷量e，求：(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．答案：1.AD2.ACD3.C4.ABC5.AD6.AC7.D8.BCD9.A 10.BC 11.A 12. ptn /ch 13. 6.67×10-19J.S, 3.6×10-19 J, .37×1014 HZ详解答案1．选ACD 由题图可知，随温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化相反．故正确答案为A 、C 、D.3．选CD 本题主要考查对不确定性关系Δx Δp ≥h4π的理解．不确定性关系表示确定位置、动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不确定性更大；反之亦然，故不能同时准确确定粒子的位置和动量．不确定性关系是自然界中的普遍规律，对微观世界的影响显著，对宏观世界的影响可忽略，故C 、D 正确．4．选A 根据λ＝hp可知，因为质子的质量较大，速度相同，所以它的德布罗意波长较短，又因为波长越短，分辨率越高，故选A 正确．5．选D 由题意知像素越高形成照片的光子数越多，表现的波动性越强，照片越清晰，D 项正确． 6．选A 由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能E k ＝hν－W 0，E k －ν图象中，钨、锌直线的斜率应相同，故C 、D 错误；又因为钨的逸出功小于锌的逸出功，所以钨的极限频率应小于锌的截止频率，综上可知A 项正确．7．选ACD 微波的波长范围是1 mm 到10 m ，A 正确．微波能在真空中传播，B 不正确．黑体热辐射实际上是电磁辐射，C 正确．普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，D 正确．8．选BD 单色光由光疏介质进入光密介质，入射角θ1大于折射角θ2，A 错；光的频率不变，故cλ＝v λ′……①，又n ＝c v ＝sin θ1sin θ2……②，解①②得λ′＝sin θ2sin θ1λ，B 对；由ε＝hν，得ε＝hc λ，D 对．9．选C 由光电效应方程：hν－W ＝12m v 2 ①由向心力公式：e v B ＝m v2r②由①②两式可得：ν＝W h ＋e 2B 2r 22mh10．选D 由德布罗意波长λ＝h p 知，p 是电子的动量，则p ＝m v ＝2meU ＝h λ，而λ＝d n ，代入得U ＝n 2h 22med 2.11．选A 与激光束垂直的截面上单位时间内通过单位面积的光能为E ＝0.9P 14πd 2＝3.6Pπd 2，光子的能量ε＝hc λ，则光子数N ＝E ε＝3.6Pλπd 2hc.12．选B 植物储存的能量与它储存这些能量所需要吸收的总光能的比值就是绿色植物的能量转换效率．现已知每放出1 mol 氧气储存469 kJ 的能量，只要再求出所需的光能就行了．设阿伏加德罗常数为N A .因每放出一个氧分子需要吸收8个光量子，故每放出1 mol 的氧气需要吸收的光量子数为8N A .其总能量为E ＝8N A ·hcλ＝8×6.02×1023×6.63×10－34×3×1086.88×10－7J ≈1.392×106 J. 绿色植物的能量转化效率为η＝469×1031.392×106×100%≈34%.13．解析：根据德布罗意的观点，任何运动着的物体都有一种波和它对应，飞行的子弹必有一种波与之对应．由波长公式可得λ＝h p ＝ 6.63×10－3410×10－3×3×102 m ＝2.21×10－34m ．由于子弹的德布罗意波波长极短，即使采用特殊方法观察，我们也不能观察到其运动轨迹为正弦曲线或其他周期性曲线．不会看到这种现象，因德布罗意波是一种概率波，粒子在空间出现的概率遵从波动规律，而非宏观的机械波，更不是粒子做曲线运动．答案：见解析14．解析：(1)由动能定理得12m v 2＝eU ，所以v ＝2eUm代入数据得：v ≈1.0×108 m/s(2)因为12m v 2＝eU ＝hν＝h cλ所以λ＝hc eU≈4.1×10－11 m(3)n ＝It e ＝10×10－3×11.6×10－19个＝6.25×1016个 答案：(1)1.0×108 m/s (2)4.1×10－11 m (3)6.25×1016个16．解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W ，光子的频率为ν＝cλ.所以，光电子的最大初动能为E k ＝hcλ－W .能以最短时间到达A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B 板的电子，设到达A 板的动能为E k1，由动能定理，得eU ＝E k1－E k ，所以E k1＝eU ＋hcλ－W .(2)能以最长时间到达A 板的光电子，是离开B 板时的初速度为零或运动方向平行于B 板的光电子．则d ＝12at 2＝Uet 22dm ，得t ＝d 2m Ue.答案：(1)eU ＋hc λ－W (2)d 2mUe。