2019屆備戰(zhàn)高考物理選修3-5第十七章-波粒二象性(含解析)

1、2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）1 / 1220 佃備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）一、單選題1愛因斯坦由光電效應(yīng)的實驗規(guī)律，猜測光具有粒子性，從而提出光子說，從科學(xué)研究的方 法來說，這屬于（）A.等效替換B.控制變量C.科學(xué)假說D.數(shù)學(xué)歸納2在光電效應(yīng)實驗中，如果需要增大光電子到達(dá)陽極時的速度，可采用的方法是（）A.增加光照時間B.增大入射光的波長C.增大入射光的強度 D.增大入射光頻率3對于微觀粒子的運動，下列說法中正確的是（）A. 不受外力作用時光子就會做勻速運動B. 光子受到恒定外力作用時就會做勻變速運動C. 只要知道電子的初

2、速度和所受外力，就可以確定其任意時刻的速度D. 運用牛頓力學(xué)無法確定微觀粒子的運動規(guī)律4關(guān)于物質(zhì)波下列說法中正確的是（）A. 實物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，所以實物粒子與光子是相同本質(zhì)的物質(zhì)B. 物質(zhì)波和光波都不是概率波C. 粒子的動量越大，其波動性越易觀察D. 粒子的動量越小，其波動性越易觀察5下列說法中正確的是（）A.電子具有波動性，屬于一種概率波B.電磁波以機械振動的形式傳播C.光的偏振現(xiàn)象表明光是一種縱波D.超聲波可以在真空中傳播6.利用光子說對光電效應(yīng)的解釋，下列說法正確的是（）A. 金屬表面的一個電子只能吸收一個光子B. 電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出，成為光電子C. 金

3、屬表面的一個電子吸收若干個光子，積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出D. 無論光子能量大小如何，電子吸收光子并積累了能量后，總能逸出成為光電子7.能正確解釋黑體輻射實驗規(guī)律的是（）A.能量的連續(xù)經(jīng)典理論B.普朗克提出的能量量子化理論C.以上兩種理論體系任何一種都能解釋D.牛頓提出的能量微粒說8.單色光照到某金屬表面時，有光電子從金屬表面逸出，下列說法中不正確的是（）A.只增大入射光的頻率，金屬逸出功將不變B.只延長入射光照射時間，光電子的最2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）2 / 12大初動能將不變C.只增大入射光的頻率，光電子的最大初動能將增大D.只增大入射光

4、的強度，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目將減少9.用圖示裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，光陰極K 與滑動變阻器的中心抽頭c 相連，當(dāng)滑動頭 P 從a 移到 c 的過程中，光電流始終為零為了產(chǎn)生光電流，可采取的措施是（）2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）3 / 12乙A. 甲圖中光電管得到的電壓為正向電壓C. a c 光的波長相等11.下列說法正確的是 （）A. 比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成比結(jié)合能大的原子核時一定釋放核能B. 定強度的入射光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光的頻率越高，單位時間內(nèi)逸出的 光電子數(shù)就越多C. 根據(jù)玻爾理論可知，氫原子輻射出一個光子后，氫原子的電勢能減小

5、，核外電子的運動 速度增大D.B射線的速度接近光速，普通一張白紙就可擋住12. 用兩束頻率相同，光照強度不同的紫外線去照射兩種不同金屬板，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)， 則（）A.金屬板帶正電，原因為有電子從金屬板逸出B.用強度大的紫外線照射時，所產(chǎn)生的光電子的初速度一定大C.從極限頻率較小的金屬中飛出的光電子的初動能一定大D.由光照強度大的紫外線所照射的金屬，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目一定多13. 下列說法正確的是（）A. 氫原子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時系統(tǒng)的電勢能減小B. 一個電子和一個質(zhì)子如果具有相同的動能，則電子的德布羅意波長更長C. 原子的結(jié)合能越大表示原子核中的核

6、子結(jié)合越牢固_hi-A.增大入射光的強B.增大入射光的頻率C.把 P 向 a 移動D.把 P 從10.一含有光電管的電路如圖甲所示，乙圖是用Uc2表示截止電壓，下列說法正確的是（a、b、c 光照射光電管得到的 I - U 圖線，Uci、4rB. a、b 光的波長相等D. a、c 光的光強相等+eb2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）4 / 12D. 束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因為該光束的波長太長2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）5 / 12E.在目前核電站普遍使用的熱中子”核反應(yīng)堆中，鎘棒的作用是使快中子減速14.

7、在做光電效應(yīng)實驗時，某金屬被光照射產(chǎn)生了光電效應(yīng)，實驗測得光電子的最大初動能EK與入射光的頻率 v 的關(guān)系如圖所示，c、Vo 為已知量.由圖線可知（）B.該金屬的逸出功15.如圖所示是氫原子的能級圖，大量處于n=4 激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出 6 種不同頻率的光子，其中巴耳末系是指氫原子由高能級向n=2 能級躍遷時釋放的光子，則（）A. 6 種光子中波長最長的是n=4 激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的B. 6 種光子中有 2 種屬于巴耳末系C. 使 n=4 能級的氫原子電離至少要0.85eV 的能量D. 若從 n=2 能級躍遷到基態(tài)釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，則從 n=3 能

8、級躍遷到n=2 能級釋放的光子也一定能使該板發(fā)生光電效應(yīng)E. 在 6 種光子中，n=4 能級躍遷到 n=1 能級釋放的光子康普頓效應(yīng)最明顯C.該金屬的極限頻率增大D.入射光的頻率增大，金屬的極限頻率隨之A.普朗克常量的數(shù)值-0.S4- 0.B5-1512019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）6 / 12三、填空題16._某單色光的頻率為u它在空間是一份一份傳播的，每一份叫做一個_ 且每一份的能量是E=_ 若用它照射某種極限頻率為u的金屬不能發(fā)生光電效應(yīng)，則_0U（填V,或=）；以下措施哪些可能使之發(fā)生光電效應(yīng):C.換用頻率更大的入射光D.換用頻率更小的入射光發(fā)生光電

9、效應(yīng)時放出的電子叫 _.17.用同一束單色光，在同一條件下，分別照射鋅片和銀片，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，對于這兩個過程，下列所列四個物理量中一定相同的是： _;可能相同的是： _ .（只選填各物理量的序號)A、入射光子的能量 B、逸出功C、光電子的動能 D、光電子的最大初動能.18. 照射某種金屬的光子能量為5eV 時，逸出的電子的最大初動能是1.5eV.如果光子的能量為 8eV,則逸出的電子的能量為 _ eV.19. 用頻率為v的光照射某金屬時，逸出的光電子最大初動能為Ei,用頻率為v( v v)的光照射該金屬時，逸出光電子的最大初動能為 _ ,該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率為_.(普朗克常量為 h

10、)四、綜合題20. 人眼對綠光最為敏感，正常人眼睛接收到波長為5.3Xl0m 的綠光時，每秒內(nèi)只要有 6個綠光光子射入瞳孔即可引起視覺.已知普朗克常量h=6.63X1034j?s ,真空中光速c=3.0X8m/s,求(1) 綠光光子的能量為多少？(2)若用此綠光照射逸出功為3.6X1019j 的某金屬，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能.(取兩位有效數(shù)字)-7-3421. 有一真空中波長為 6X10 m 的單色光，普朗克常量為 6.63X-0 J?s 求此(1 )單色光的頻率；(2)單色光的的 1 個光子的能量.22. 電子和光一樣具有波動性和粒子性，它表現(xiàn)出波動的性質(zhì)，就像X 射線穿過晶體時會產(chǎn)生衍

11、射一樣，這一類物質(zhì)粒子的波動叫物質(zhì)波.質(zhì)量為 m 的電子以速度 v 運動時，這種物質(zhì)波的波長可表示為入= 即，電子質(zhì)量 m = 9.1X1031kg,電子電荷量 e = 1.6X109C,普朗克常量 h = 6.63X1034js.(1 )計算具有 100 eV 動能的電子的動量 p 和波長入.(2)若一個靜止的電子經(jīng) 2 500 V 電壓加速：A.增加入射光的強度B.增加入射光的照射時間2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性(含解析)7 / 121求能量和這個電子動能相同的光子的波長，并求該光子的波長和這個電子的波長之比.2求波長和這個電子波長相同的光子的能量，并求該光子

12、的能量和這個電子的動能之比.已知電子的靜止能量 mc2= 5.0X10eV, m 為電子的靜質(zhì)量，c 為光速.2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）8 / 12答案解析部分一、單選題1. 【答案】C【考點】光電效應(yīng)【解析】【分析】從光的波粒二象性可知：光是同時具有波粒二象性的只不過在有的情況下波動性顯著，有的情況下粒子性顯著光的波長越長，越容易觀察到其顯示波動特征光子是一種不帶電的微觀粒子，而電子是帶負(fù)電的實物粒子，它們雖然都是微觀粒子， 但有本質(zhì)的區(qū)別，故上述選項中正確的是C 項【點評】高中物理學(xué)習(xí)過程中，會遇到不同研究問題的方法，這些方法對我們的學(xué)習(xí)有很大 的

13、幫助，在理解概念和規(guī)律的基礎(chǔ)上，要注意方法的積累。2. 【答案】D【考點】光電效應(yīng)【解析】【解答】解：根據(jù)光電效應(yīng)方程 Ekm=hY-W0知，增大入射光的頻率（或減小入射光 的波長），最大初動能變大，可以增大光電子到達(dá)陽極的速度，與強度、照射時間無關(guān).D符合題意，A、B、C 不符合題意.故選 D.【分析】光電子的出射速度與入射光子的頻率是有關(guān)系的，頻率越大出射電子的速度越大，與光強無關(guān)。3. 【答案】D【考點】物質(zhì)波【解析】【解答】A、由于光子的運動既有波動性，又有粒子性，所以不受外力作用時光子就不可能會做勻速運動.故 A 錯誤；B、 由于光子的運動既有波動性，又有粒子性，所以光子受到恒定外力

14、作用時就也不可能像宏觀的物體一樣做勻變速運動.故B 錯誤；C、 由于電子的運動既有波動性，又有粒子性，所以電子的運動具有不確定性.故C 錯誤；D、 由于微觀粒子的運動既有波動性，又有粒子性，所以運用牛頓力學(xué)無法確定微觀粒子的運動規(guī)律.故 D 正確.故選：D【分析】光子既有波動性，又有粒子性，牛頓力學(xué)無法準(zhǔn)確測定微觀粒子的運動規(guī)律，具有不確定性。4. 【答案】D【考點】物質(zhì)波【解析】【解答】解：A、實物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，但實物粒子與光子不是同一種物質(zhì)，故 A 錯誤；B、根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波理論，物質(zhì)波和光波一樣都是概率波，故B 錯誤；2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-

15、波粒二象性（含解析）9 / 12hc、根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波理公式入=，可知粒子的動量越大，波長越小，其波動性越不明顯，故 C 錯誤；hD、根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波理公式入=，可知粒子的動量越小，波長越長，其波動性越明顯，越容易觀察，故 D 正確；故選：D【分析】物質(zhì)波是一種概率波，沒有確定的位置，在微觀物理學(xué)中不可以用軌跡來描述粒子 的運動光和電子、 質(zhì)子等實物粒子都具有波粒二象性.到達(dá)光子越多的區(qū)域，說明光子到達(dá)的概率越大；在光的波粒二象性中，頻率越大的光，光子的能量越大，粒子性越顯著，頻 率越小的光其波動性越顯著.5. 【答案】A【考點】物質(zhì)波【解析】【解答】A、電子屬于實物粒子，具有波動性，

16、也屬于一種概率波，故A 正確，B、 機械波以機械振動形式傳播，故B 錯誤；C、 光的偏振說明光是一種橫波，故C 不正確；D、 超聲波是一種機械波，不可在真空中傳播.但電磁波可以在真空中傳播，故D 錯誤； 故選 A【分析】粒子具有波動性，屬于一種概率波；機械波以機械振動形式傳播；光的偏振說明光是一種橫波；超聲波是一種機械波，不可在真空中傳播.6. 【答案】A【考點】光電效應(yīng)【解析】【分析】根據(jù)光子說，金屬中的一個電子一次只能吸收一個光子，若所吸收的光子 頻率大于金屬的極限頻率，電子才能逃離金屬表面，成為光電子，且光子的吸收是瞬時的， 不需時間的積累，故選項 A 正確?！军c評】光電效應(yīng)是瞬時發(fā)生的

17、，一個光子換出一個電子，光電效應(yīng)的條件是當(dāng)入射光的頻 率大于金屬的截止頻率，或入射光的光子能量大于逸出功，就會發(fā)生光電效應(yīng)， 與入射光的強度無關(guān)。7. 【答案】B【考點】物質(zhì)波【解析】【解答】解：黑體輻射實驗規(guī)律：黑體輻射的強度與溫度有關(guān)，溫度越高，黑體輻射的強度越大，隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動.故 B 正確，ACD 錯誤； 故選：B【分析】為了解釋黑體輻射規(guī)律，普朗克提出電磁輻射的能量的量子化，從而即可求解.8. 【答案】D【考點】光電效應(yīng)【解析】【解答】A.金屬的逸出功與入射光的頻率無關(guān)，由金屬本身的性質(zhì)決定，A 不符合題意。B.光電子的最大初動能與入射光的照

18、射時間無關(guān)，2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）10 / 12B 不符合題意。C 根據(jù)光電效應(yīng)方程知，亦=hv-Wo,增大入射光的頻率，光電子的最大初動能增大，C不符合題意。D入射光強度增大，則單位時間內(nèi)發(fā)出光電子數(shù)目增多，D 符合題意。故答案為：D.【分析】結(jié)合光電效應(yīng)公式Ekm=hv-Wo分析，只有當(dāng)光的頻率比較高時，才會有電子溢出，否則光強再大，也不會有電子溢出。9.【答案】B【考點】光電效應(yīng)【解析】【解答】解：A、 能否產(chǎn)生光電效應(yīng)與入射光的強度無關(guān)，增大入射光的強度，仍不能產(chǎn)生光電流.A 不符合題意.B、 增大入射光的頻率，當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限

19、頻率時，產(chǎn)生光電效應(yīng)，金屬有光電子發(fā)出，電路中能產(chǎn)生光電流.B 符合題意.C、 把 P 向 a 移動.P 點電勢大于的 c 點電勢，光電管加上正向電壓， 但不能產(chǎn)生光電效應(yīng)， 沒有光電流形成.C 不符合題意.D、 把 P 從 c 向 b 移動，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，沒有光電流形成.D 不符合題意.故答案為：B【分析】光電效應(yīng)公式為 hv=W+Ek,需要注意的是，要產(chǎn)生電流，必須要使光的頻率足 夠大，如果光的頻率達(dá)不到，光強即使再大也不會有感應(yīng)電流的產(chǎn)生。二、多選題10. 【答案】A,C【考點】光電效應(yīng)【解析】【解答】解：A、如圖可知，從金屬出來的電子在電場力作用下，加速運動，則對應(yīng)電壓為正向電壓，

20、故 A 正確；B、光電流恰為零，此時光電管兩端加的電壓為截止電壓，對應(yīng)的光的頻率為截止頻率，可知，a、c 光對應(yīng)的截止頻率小于 b 光的截止頻率，丄 “根據(jù) eU截= m冷丫- W，入射光的頻率越高，對應(yīng)的截止電壓U截越大.a 光、c 光的截止電壓相等，所以 a 光、c 光的頻率相等，則 a、c 光的波長相等；因 b 光的截止電壓大于 a 光的截止電壓，所以 b 光的頻率大于 a 光的頻率，則 a 光的波長大 于 b 光的波長，故 B 錯誤，C 正確；D、由圖可知，a 的飽和電流大于 c 的飽和電流，而光的頻率相等，所以a 光的光強大于 c光的光強，故 D 錯誤；故選：AC.【分析】光電管加正

21、向電壓情況：P 右移時，參與導(dǎo)電的光電子數(shù)增加；P 移到某一位置時，所有逸出的光電子都剛參與了導(dǎo)電，光電流恰達(dá)最大值；P 再右移時，光電流不能再增大.2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）11 / 12光電管加反向電壓情況：P 右移時，參與導(dǎo)電的光電子數(shù)減少；P 移到某一位置時，所有逸出的光電子都剛不參與了導(dǎo)電，光電流恰為零，此時光電管兩端加的電壓為截止電壓，對應(yīng)1 =的光的頻率為截止頻率；P 再右移時，光電流始終為零.eU截= m冷丫- W，入射光的2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）12 / 12頻率越高，對應(yīng)的截止電壓 U截越

22、大.從圖象中看出，丙光對應(yīng)的截止電壓U截最大，所以丙光的頻率最高，丙光的波長最短，丙光對應(yīng)的光電子最大初動能也最大.T|正 I 可電壓11.【答案】A,C【考點】光電效應(yīng)【解析】【解答】解：A、比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時有質(zhì) 量虧損，釋放核能.故 A 正確.B、一定強度的入射光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光的頻率越高，單個光子的能量值 越大，光子的個數(shù)越少，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少.故B 錯誤.C、 根據(jù)玻爾理論可知，氫原子輻射出一個光子后，電子從高軌道躍遷到低軌道，電子與原子核之間的距離變小，庫侖力做正功，氫原子的電勢能減??；電子與原子核之間的距離變小， 由

23、庫侖力提供向心力可得，核外電子的運動速度增大.故C 正確；D、 三種射線中，a射線電離本領(lǐng)最大， 貫穿本領(lǐng)最小，普通一張白紙就可擋住. 故 D 錯誤. 故選：AC【分析】通過核力的特點進行判斷；當(dāng)有質(zhì)量虧損時，虧損的質(zhì)量以能量的形式釋放；入射光的頻率越高，單個光子的能量值越大；氫原子輻射出一個光子后，氫原子的電勢能減小， 核外電子的運動速度增大；3射線是具有放射性的元素的原子核中的一個中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子同時釋放出一個高速電子即3粒子.a射線電離本領(lǐng)最大，貫穿本領(lǐng)最小，普通一張白紙就可擋住.12.【答案】A,D【考點】光電效應(yīng)【解析】【解答】解：A、用紫外線去照射金屬板，發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子從

24、金屬板逸出, 金屬板帶正電，故 A 正確.B、根據(jù)光電效應(yīng)方程得，Ekm=hv-Wo,光電子的最大初速度與入射光的強度無關(guān)，故B錯誤.C、根據(jù)光電效應(yīng)方程得，Ekm=hv- Wo,金屬的極限頻率小，光電子最大初動能大，但是 初動能不一定大，故 C 錯誤.D、光的強度影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，由光照強度大的紫外線所照射的金屬，單 位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目一定多，故D 正確.更向電壓口2019 屆備戰(zhàn)高考物理選修 3-5 第十七章-波粒二象性（含解析）13 / 12故答案為：AD.【分析】需要注意的是，在光電效應(yīng)中，光的頻率足夠大時，才會有電子射出，與光強無關(guān)。13. 【答案】ABD【考點】

25、光電效應(yīng)，物質(zhì)波【解析】【解答】解：A、氫原子由較高能級躍遷到較低能級時，能量減小，軌道半徑減小，根據(jù)，知電子動能增大，則電勢能減小.故A 正確.B、質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)-h量大，根據(jù) 丿-丄，知質(zhì)子動量大，根據(jù)，質(zhì)子的德布羅意波長較小，電子的德布羅意波長更長，故 B 正確；C、 原子的比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合越牢固，故C 錯誤；D、一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，入射光頻率小于極限頻率，波長大于極限 波長，故 D正確；E、在核反應(yīng)堆中石墨主要起減速劑的作用，將快中子變成慢中子鎘棒起到吸收中子的作用，能控制中子的數(shù)目，從而控制和反應(yīng)的速度，故E 錯誤；故選：ABD【分析】根據(jù)軌道

26、半徑的變化，通過庫侖引力提供向心力得出電子動能的變化，通過能量的變化得出電勢能的變化；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率等于金屬的極限頻率；物質(zhì)波-_h的波長；核反應(yīng)堆中石墨主要起減速劑作用，鎘棒起到吸收中子的作用，從而控制和反應(yīng)的速度.14. 【答案】A,B,C【考點】光電效應(yīng)【解析】【解答】解：A、根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EK=h 廠 W，任何一種金屬的逸出功 W一定，說明 EK隨頻率 f 的變化而變化，且是線性關(guān)系（與 y=ax+b 類似），直線的斜率等于普 朗克恒量，故 A 符合題意；B、 EK=h 廠 W, EK=0 時有YfW=0 ,所以逸出功 W=hf0,故 B 符合題意；C、 直線與橫軸的截距 0 卩表示 Ev)的光照射該金屬時， 逸出光電子的最大初動能為E2=hvW;兩式綜合解得：E2=h(v- v)+Ei；W治1勺當(dāng)最大初動能為零時，則有：hv=W;解得：v=；故答案