波粒二象性典型例題

1、章末綜合測(cè)評(píng)（時(shí)I可：40分鐘滿分：100分）一、選擇題（本題共6小題，每小題6分，共36分，在每題給出的5個(gè)選項(xiàng) 中有3項(xiàng)符合題目要求，選又t 1個(gè)得2分，選又t 2個(gè)得4分，選又t 3個(gè)得6分.每 選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）1. 一個(gè)光子和一個(gè)電子具有相同的波長(zhǎng)，則（）A.光子具有較大的動(dòng)量B.光子具有較大的能量C.電子與光子的動(dòng)量相等D.電子和光子的動(dòng)量不確定hE.電子和光子都滿足不確定性關(guān)系式 M中【解析】 根據(jù)人=h可知，相同的波長(zhǎng)具有相同的動(dòng)量. p【答案】 BCE2 .光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是（）A.光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C.遏止電壓與

2、入射光的頻率有關(guān)D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子E.只要滿足頻率條件，光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的【解析】 在光電效應(yīng)中，若照射光的頻率小于極限頻率， 無論光照時(shí)間多 長(zhǎng)，光照強(qiáng)度多大，都無光電流，當(dāng)照射光的頻率大于極限頻率時(shí)，立刻有光電 子產(chǎn)生，故A、B錯(cuò)誤，D、E正確.由一eU = 0Ek, Ek=h= W,可知U = （hv -W）/e,即遏止電壓與入射光頻率 、有關(guān)，C正確.【答案】 CDE3 .在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為v的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)， 下列說法正確的是（）A.增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B.減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C.改用頻率小于丫的光照射，一定

3、不發(fā)生光電效應(yīng)D.改用頻率大于丫的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大E.光電效應(yīng)的發(fā)生與照射光的強(qiáng)度無關(guān)【解析】 增大入射光強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加， 則光電流將增大，故選項(xiàng) A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而 與照射強(qiáng)度無關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，E正確.用頻率為丫的光照射光電管陰極，發(fā) 生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時(shí)，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會(huì)發(fā)生1光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)塊；根據(jù)h v W逸= mv可知，增加照射光頻率，光電子 的最大初動(dòng)能也增大，故選項(xiàng) D正確.【答案】 ADE4.下列敘述的情況中正確的是（）A.光的粒子性說明每個(gè)光子就像一個(gè)極小的球體一樣B.光是

4、波，與橡皮繩上的波類似C.光是波，但與宏觀概念的波有本質(zhì)的區(qū)別D.光是一種粒子，它和物質(zhì)作用是“一份一份”進(jìn)行的E.光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大?。ǜ怕剩┛梢杂貌▌?dòng)的規(guī)律來描述【解析】光的粒子性說明光是一種粒子，但到達(dá)空間某位置的概率遵守波 動(dòng)規(guī)律，與宏觀概念的粒子和波有著本質(zhì)的不同，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C、E正確.根據(jù)光電效應(yīng)可知，光是一種粒子，光子與電子的作用是一對(duì)一的關(guān)系， 所以選項(xiàng)D正確.【答案】 CDE5.在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上.假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子能通過單縫，那么該光子 （）1. 一定落在中央亮紋處8. 一定落在亮紋處C.可能落在亮紋處D

5、.可能落在暗紋處E.落在中央亮紋處的可能性最大【解析】 根據(jù)光的概率波的概念，對(duì)于一個(gè)光子通過單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處， 可達(dá)95%以上.當(dāng)然也可能落在其 他亮紋處，還可能落在暗紋處，只不過落在暗處的概率很小而已，故只有C、D、 E正確.【答案】 CDE9. 電子的運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)性的支配，對(duì)于氫原子的核外電子，下列說法正確的 是（）A.氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢肂.電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定它的軌道C.電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，不遵從牛頓運(yùn)動(dòng)定律D.電子繞核運(yùn)動(dòng)的“軌道”其實(shí)是沒有意義的E.電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置【

6、解析】 微觀粒子的波動(dòng)性是一種概率波，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛頓運(yùn) 動(dòng)定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠?中的位置，電子的“軌道”其實(shí)是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概 率比較大的位置，綜上所述，C、D、E正確.【答案】 CDE二、非選擇題（本題共7小題，共64分.按題目要求作答.）10. （6分）（2016江蘇高考）已知光速為c,普朗克常數(shù)為h,則頻率為v的光 子的動(dòng)量為.用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回 去，則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為 .【解析】 光速為C,頻率為v的光子的波長(zhǎng) 入=c,光子的動(dòng)量p = R=h-） VA c

7、用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被垂直反射，則光子在反射前后動(dòng)量方向相反， 取反射后的方向?yàn)檎较?，則反射前后動(dòng)量改變量Ap=p2 6=2-c【答案】h_v孫11. （6分）經(jīng)150 V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過鋁箔后射到其后的屏上，電子到達(dá)屏上的位置受 規(guī)律支配，無法用確定的來描述它的位置.【解析】電子被加速后其德布羅意波波長(zhǎng) 入=-=1 X 10 10 m,穿過鋁箔時(shí)P發(fā)生衍射，電子的運(yùn)動(dòng)不再遵守牛頓運(yùn)動(dòng)定律，不可能用“軌跡”來描述電子的 運(yùn)動(dòng)，只能通過概率波來描述.【答案】 波動(dòng)坐標(biāo)12. （6分）某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為 2.21 eV,用波 長(zhǎng)為2.5X

8、10 7 m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為 3.0X108 m/s,元電荷 為1.6XM19 C,普朗克常量為6.63X 10 34 Js.鉀的極限頻率為 ,該光 電管發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能是.【解析】由W0=h比得，極限頻率比=W0=5.3X 1014 Hz;由光電效應(yīng)方程Ek=hv W0得，光電子的最大初動(dòng)能 Ek = h W0-4.4X10 19 J.【答案】5.3X 1014 Hz,4.4X 10 19 J13. （10分）太陽能直接轉(zhuǎn)換的基本原理是利用光電效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)換成電 能.如圖1所示是測(cè)定光電流的電路簡(jiǎn)圖，光電管加正向電壓.圖1（1）標(biāo)出電源和電流表的正負(fù)極；（2）入

9、射光應(yīng)照在 極上.（3）電流表讀數(shù)是10 A,則每秒鐘從光電管陰極發(fā)射出的光電子至少是1.【解析】（1）加正向電壓，應(yīng)該是在電子管中電子由 B向A運(yùn)動(dòng)，即電流是由左向右.因此電源左端是正極，右端是負(fù)極，電流表上端是正極，下端是負(fù) 極.（2）光應(yīng)照在B極上.設(shè)電子個(gè)數(shù)為n,則10X10 613 人I=ne,所以 n=. w 19=6.25X 10 （個(gè)）.1.6 K 10【答案】（1）電源左端是正極，右端是負(fù)極；電流表上端是正極，下端是 負(fù)極 (2)B (3)6.25X101314. (12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航標(biāo)燈指引航道.如圖2所示是一個(gè)航標(biāo)燈自動(dòng)控制電路的示意圖.電路中

10、的光電管陰極K涂有可發(fā)生光電效應(yīng)的金屬.下表反映的是各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長(zhǎng)， 又知可見光的波長(zhǎng)在 400770 nm(1 nm= 10 9m).圖2各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長(zhǎng):金屬葩鈉鋅銀鉗極限4.5456.0008.0651.1531.529頻率(Hz)X1014X1014X 1014X1015X1015極限波長(zhǎng)(a m)0.660 00.500 00.372 00.260 00.196 2根據(jù)圖和所給出的數(shù)據(jù)，你認(rèn)為：(1)光電管陰極K上應(yīng)涂有金屬 ;(2)控制電路中的開關(guān)s應(yīng)和(M a”和b”接觸；(3)工人在鍛壓機(jī)、沖床、鉆床等機(jī)器上勞動(dòng)時(shí)，稍有不慎就會(huì)

11、把手壓在里 面，造成工傷事故.如果將上述控制電路中的電燈換成驅(qū)動(dòng)這些機(jī)器工作的電機(jī)， 這時(shí)電路中開關(guān)S應(yīng)和接觸，這樣，當(dāng)工人不慎將手伸入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，由于遮住了光線，光控繼電器銜鐵立即動(dòng)作，使機(jī)床停止工作，避免事故發(fā)生.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390025】【解析】(1)依題意知，可見光的波長(zhǎng)范圍為 _99400X 10 9770X 10 9m而金屬葩的極限波長(zhǎng)為 人=0.660 0X 10 6m = 660X 10 9m,因此，光電管陰極K上應(yīng)涂金屬葩.(2)深沉的夜色中，線圈中無電流，銜鐵與 b接觸，船舶依靠航標(biāo)燈指引航 道，所以控制電路中的開關(guān)S應(yīng)和b接觸.(3)若將上述控制電路中的電燈換成電機(jī)，在

12、手遮住光線之前，電機(jī)應(yīng)是正 常工作的，此時(shí)銜鐵與a接觸，所以電路中的開關(guān)S應(yīng)和a接觸.【答案】 葩(2)b (3)a15. (12分)德布羅意認(rèn)為：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，都有著一種波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是 甘h，式中p是運(yùn)動(dòng)著的物體的動(dòng)量，h是普朗克常量.已知某種紫光的 p波長(zhǎng)是440 nm,若將電子加速，使它的德布羅意波長(zhǎng)是這種紫光波長(zhǎng)的107倍,求：(1)電子的動(dòng)量的大??；(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波波長(zhǎng)的關(guān)系，并計(jì)算加速電壓的大小.電 子質(zhì)量m= 9.1X10-31 kg,電子電荷量e=1.6X10 19 C,普朗克常量h = 6.6x 10 34 Js；加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字.

13、【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390026】【解析】 由k= h知電子的動(dòng)量Pp = ?= 1.5X 10 23 kg m/s.12(2)電子在電場(chǎng)中加速，有 eU=2mv21 12 P2又 2mv =2mmv2h22解彳3 U= =一8X10 V. 2e 2me【答案】 (1)1.5X 10 23 kg m/s (2)U=2me28X102 V16. (12分)如圖3所示，相距為d的兩平行金屬板A、B足夠大，板間電壓 包為U,有一波長(zhǎng)為 人的細(xì)激光束照射到B板中央，使B板發(fā)生光電效應(yīng)，已 知普朗克常量為h,金屬板B的逸出功為W0,電子質(zhì)量為m,電荷量為e.求：ii(1)從B板運(yùn)動(dòng)到A板所需時(shí)間最短的光電子，到達(dá) A板時(shí)的動(dòng)能；光電子從B板運(yùn)動(dòng)到A板時(shí)所需的最長(zhǎng)時(shí)間.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390027【解析】(1)根據(jù)愛因斯坦光電