高中物理第17章《波粒二象性》測試題

高中品試題《波粒二性》測試題Ⅰ()Ⅱ()100第卷(擇題共40分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分共40分在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多選項正確部選對的得4分選對但不全的得2分，有選錯或不選的得0分。．在下列各組的兩個現(xiàn)象中都表現(xiàn)出光具有波動性的()．光的折射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象．光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象．光的衍射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象．光的直線傳播現(xiàn)象、光電效應現(xiàn)象解析：為色散現(xiàn)象說明的是白光是由各種單色光組成的復色光，故A錯由于反射現(xiàn)象并非波動所獨有的性質(zhì)，故錯直線傳播并非波動所獨有，且光電效應說明光具有粒子性，故D錯只有衍射現(xiàn)象和振現(xiàn)象為波動所獨有的性質(zhì)，所以C正確。答案：．下列說法中正確的()．光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有波動性．光的頻率越大，波長越長．光的波長越大，光子的能量越大．光在真空中的傳播速度為3.0×8解析：干涉和衍射現(xiàn)象是波的特，說明光具有波動性A對光的頻率越大，波長越短，光子能量越大，故B、C錯光真空中的速度為3.0×108

，故D對答案：A、．現(xiàn)代科技中常利用中子衍射技術(shù)研究晶體的結(jié)構(gòu)，因為熱中子的德布羅意波長與體中原子間距相近。已知中子質(zhì)量m＝×

，可以估算德布羅意波長1.82×

10

的中子動能的數(shù)量級為()A10

17

JB19

JC．

JD1024

J/9kkk00vkkk00v×1068解析：＝及＝得，＝＝λ2m2λ2××10272

×

20

J≈4

J，C確。答案：．下列關(guān)于光電效應的說法中，正確的()．金屬的逸出功與入射光的頻率成正比．光電流的大小與入射光的強度無關(guān)．用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能大D．于何一種金屬都存在一個“最大波長”，入射光的波長大于此波長時，就不能產(chǎn)生光電效應解析逸出功與入射光無關(guān)映是金屬材料對電子的束縛能力A錯強越大，單位時間內(nèi)入射的光子數(shù)越多，逸出的電子數(shù)也越多，光電流越大錯；紅外線的頻率比可見光小，紫外線的頻率比可見光大，由E＝－知，錯誤；由產(chǎn)生光電效應的條件知，D正。答案：D．下列有關(guān)光的說法中正確的()．光電效應表明在一定條件下，光子可以轉(zhuǎn)化為電子．大量光子易表現(xiàn)出波動性，少量光子易表現(xiàn)出粒子性．光有時是波，有時是粒子．康普頓效應表明光子和電子、質(zhì)子等實物粒子一樣也具有能量和動量解析：光電效應中，光子把能量移給電子，而不是轉(zhuǎn)化為電子錯；由光的性質(zhì)可知B正波性和粒子性是光的兩個固有屬性只在不同情況下一屬性起主要作用，錯；康普頓效應表明光具有能量和動量，能量h，動量p＝，D正。λ答案：、一激光器發(fā)光功為發(fā)的激光在折射率為介質(zhì)中波長為若真空中速度為c，普朗克常量為h則下列敘述正確的是()A該激光在真空中的波長為nλcB該激光的頻率為λPtnC．激光器在內(nèi)射的能子數(shù)為hcPtλD．激器在t輻射的能量子數(shù)為hccλνλ解析：激光在介質(zhì)中的折射率＝＝＝，激光在真空的波長＝λ，A確；λνλ/9hcaaahcaaacPtn激光頻率ν＝＝，錯；由能量關(guān)系PtN，c＝，＝λ及ε＝ν得＝，λn000正確，D錯。答案：AC．兩種單色光a和，a照射某金屬時有光電子逸出b光射該金屬時沒有光電子逸出，則()．在真空中，a光傳播速度較大．在水中，a光波長較?。谡婵罩?，b光子的能量較大．在水中，b光折射率較小解析：已知可得頻率ν＜，以λ＞，B對由光子能量＝h得，a光子能量大，C錯在同種介質(zhì)中頻率大的光折射率大，即＞，D對；在真空中各種光傳播速度相同，都是c＝3×10

，錯答案：、．光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用位置和動量的不確定性關(guān)系的觀點加以解釋，下列法中正確的)A單縫寬，光沿直線傳播，這是因為位置不確定量大，動量不確定量小可以忽略B當光能發(fā)生衍射現(xiàn)象時，動量不確定量就不能忽略．單縫越窄，中央亮紋越寬，是因為位置不確定量越小，動量不確定量越大．以上解釋都不正確解析：不確定關(guān)系ΔΔp知，AB、正。4π答案：ABC下表列出了幾種同物體在某種速度下的德布羅意波長和頻率為1MHz的線電波的波長，由表中數(shù)據(jù)可知()彈子球

質(zhì)量/2.0×102

速度(m·s1×102

波長/m×10

30電子(100

×10

31

5.0×10

×10

10無線電波(1MHz)

3.0×10

3.3×10要測彈子球的波動性幾乎不可能．無線電波通常情況下只表現(xiàn)出波動性．電子照射到金屬晶體上能觀察到波動性．只有可見光才有波動性解析彈球的波長相對太小，以檢測其波動性幾乎不可能A對無線電波波長較長，所以通常表現(xiàn)為波動性對電子波長與金屬晶體尺度差不多，所以能利用金屬晶體/90k0kke000k0kke00觀察電子的波動性，C對由物質(zhì)波理論知D錯。答案：ABC．研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如(七)－1所，以頻率為的照射光電管陰極K時有光電子產(chǎn)生。由于電管KA間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A減速運動。光電流i由中電流計G測，反向電壓U由電壓表V測出。當電流計的示數(shù)為零時，電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓U。在下列表示光電效應實驗規(guī)律的圖象中，錯誤的)圖(十七－解析：光電效應方程E＝h－W若反向截止電壓，則e＝時光電流，則EhWU＝＝－，則U與的關(guān)系圖線不過原點，故B錯根據(jù)光電效應規(guī)律，當反電壓U頻率一時，光電流i與強I(子個數(shù))成正比，故A正；由于光強I入射光的光子個數(shù)成正比，所以當光強I和率ν定時，光電流i與向電壓的系為，C正；據(jù)光電效應規(guī)律，當光強I和頻率一時，光電流i產(chǎn)生光電子的時間關(guān)系是瞬時”關(guān)系答案：

s)故D項確，本題只有B錯故選B第卷(選擇題共分二、填空題(共4小題，每小題分共20分。把答案直接填寫在中橫線上，不要求寫出演算過程。/9kkkk11(5如(－所示，用導線將驗電器與潔凈鋅板連接，觸摸鋅板使驗電器指針歸零用紫外線照射鋅板驗電器指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)著用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器指針張角減小，此現(xiàn)象說明鋅板________電選填“正”或“負)；若改用紅外線重復上實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗電器指針根本不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明金屬鋅的極限頻率紅外線(選填“大于”或“小于”。圖(十七－解析毛皮摩擦過的橡膠棒帶負鋅被紫外線照射后發(fā)生光電效應缺少電子而帶正電故驗電器的負電荷與鋅板電荷中和一部分電荷后驗電器指針偏角變小紅線照射驗電器指針偏角不變鋅未發(fā)生光電效應鋅板的極限頻率大于紅外線的頻率。答案：大．)在光電效應實驗中，如果實儀器及線路完好，當光照射到光電管上時，靈敏電流計中沒有電流通過，可能的原因。解析：射光頻率小于這種金屬的極限頻即入射光波長大于這種金屬的極限波)不能發(fā)生光電效應現(xiàn)象即光子逸出另種可能是光電管上所加反向電壓太大出的光電子減速運動，速度為零后又返回，使電路中沒有電流通過。答案：射光波長太大或反向電壓太)．)利用金屬晶大小約10

10

作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速后讓子束照到金屬晶格上而得到電子的衍射圖樣已知電子質(zhì)量為m電荷量為e初速度為，加速電壓為U，朗克常量為h則加速后電子的德布羅意波長為λ＝，若電子質(zhì)量m9.1×10

31

kg，速電壓＝V，電子束能或不)生明顯衍射現(xiàn)象。圖(十七－解析：由eU＝E及p＝2得λ＝＝；將＝V代，得λ＝2meU/96.626×2×××10

19×300

≈×10

10

λ與屬晶格差不多，以能發(fā)生明顯衍射。答案：

meU

能．用光電管產(chǎn)生光電流的電路如圖(十)－3所。電源的正極應接在端填“”或“”)若流表讀數(shù)為8秒從光電管陰極發(fā)射的光電子至少是________個已知電子電荷量為×

C)。解析由意知，電路圖為利用電管產(chǎn)生光電流的實驗電路，光電管的陰極K，光電子從發(fā)射出來要經(jīng)高電壓加速所a端該接電源正極b端電源負極假定從陰極發(fā)射出來的光電子全部到達陽極，則每秒從光電管陰極發(fā)出來的光電子數(shù)目為n＝QIt8＝＝個5×10e×1019

個。答案：a5三、計算題(共小題，共40分解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15.)如圖十七)－4所，當開S開時，用光子能量為eV的束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V，電流表讀數(shù)為零，求此陰極材料的逸出功為多大？圖(十七－解析：光子能量為射時，光電子的最大初動能為m，陰極料的逸出功為，愛因斯坦光電效應方程有：＝－

①題圖中光電管上加的是反向電壓據(jù)意當向電壓達到U＝V以具最大初動能的光電子也不能達到陽極，因此eU＝m2由①②Wh－＝eV－eV1.9eV答案：1.9eV/9

②4R4π2mkkekkhmminmmmmin4R4π2mkkekkhmminmmmmin．)一光源的功率＝W發(fā)光效率η＝，發(fā)出頻率為＝6×1014

的見光。已知普朗克常量＝6.626

J·s。求：光源每秒發(fā)出的能量子數(shù)；若每秒有10個量子進入瞳孔就能引起視覺，瞳孔的直徑d，則能看到光源的最大距離是多少？解析：(1)源每秒發(fā)出光的能量E＝ηt由＝ε及＝ν得ηt＝ηt則N＝＝hν

×6%××1034×6

個6.04×1018

個(2)設(shè)能看到光源的最大距離為R，源向周圍均勻輻射，N每秒內(nèi)通過距光源R處單位面積的光子數(shù)為NπNd2每秒內(nèi)通過瞳孔的光子數(shù)nd2R2故＝

Nd2＝

×1018×106×10

≈9.7×105m答案：×10

個

×105

．)速電子流射到固體上，可產(chǎn)生X射，產(chǎn)生X射的最大頻率由公hν＝確定E表電打到固體上時的動能。設(shè)電子經(jīng)過＝9V高加速，已知電子質(zhì)量＝×31

kg，電子電量e×1019

。求：加速后電子對應的德布羅意波長；產(chǎn)生的X射的最短波長及一個光子的最大動量。解析：動能定理＝，動量與動能關(guān)系p＝

2mE及量與波長關(guān)系＝得kλ6.626λ＝＝meU××××××103

m1.3×1011

E(2)產(chǎn)生的X射最頻率ν＝＝，應最短波長λ

c6.626××＝＝＝νeU1.6×10××103

≈1.4×10一個光子的最大動量hνeU1.6×19×9＝＝＝＝λ×108

kg·m/s24＝×。答案：×1011×

×

24

kg·m/s(7波長為＝μm的外線照射到金屬筒上能使其發(fā)射光電子，光電子在磁感應強度為B勻強磁場中，做最大半徑為r的勻速圓周運動，已知r＝5.6×，光電子質(zhì)量m＝×10

kg，荷量e

19

C，求：/9rmmmλ2e14πmπ11e22rmmmλ2e14πmπ11e222光電子的最大動能；金屬筒的逸出功。解析：電子做勻速圓周運動時，在垂直磁場的平面內(nèi)運動，它的動能即是最大動能。m(1)由eB＝得＝，eBr(eBr)所以v＝m＝。代入數(shù)據(jù)得m

＝4.41×

19

J。(2)由愛因斯坦光電效應方程得＝ν2＝h－v，代入數(shù)據(jù)得＝7.3×10

19

J。答案：×10

19

J(2)7.3J．)已知＝×104π

35

，試求下列情況中速度測定的不確定量。(1)一個球的質(zhì)量＝1.0kg，測定其位置的不確定量為106

m(2)電子的質(zhì)量＝×10

31

kg定其位置的不確定量為

10

m(即在原子直徑的數(shù)量級內(nèi))。解析：(1)＝1.0，x＝106m由Δ≥及＝ΔΔh×Δv＝≥＝＝×1061.0

29

m/s(2)m9.1×

31

kgΔ＝

10

同理得Δv≥

5.3×＝410××

＝5.8

m/s。答案：×1029

m/s(2)5.8×105

m/s．)20世20代，劍橋大學學生G·泰做了一個實驗。在一個密閉的箱子里放上小燈泡、煙熏黑的玻璃、狹縫、針尖、照相底板，整個裝置如十－所。小燈泡發(fā)出的光通過熏黑的玻璃后變得十分微弱過三個月的曝光底片上針尖影子周圍才出現(xiàn)非常清晰的衍射條紋勒這照片的平均黑度進行測量出秒到達底片的能量是×

13

J。/9圖(十七－假如起作用的光波波長約500，計算從一個光子到來和下一光子到來所間隔的平均時間，及光束中兩鄰近光子之間的平均距離；如果當時實驗用的箱子長為根據(jù)的計算結(jié)果能否找到支持光的概率的證據(jù)？解析：(1)于＝光子能量為：εh＝

c＝×34λ

3.0×108××10

9

J＝4.0×

J。因此每秒