《高中物理鲁科版选修3-5第5章波与粒子--练习及答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理鲁科版选修3-5第5章波与粒子--练习及答案（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第五章波与粒子第 1 节光电效应 第 2 节康普顿效应一、光电效应(1)光电效应现象：在物理学中，在光的照射下电子从物体表面逸出的现象(2)光电效应的实验规律发生的条件： 每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率 只有当光的频率大于或等于这个最小频率时，才会产生光电效应当光的频率小于这个最小频率时，即使增加光的强度或照射时间，也不能产生光电效应与光的强度的关系：产生光电效应时，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多发生光电效应所需的时间：从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在 109_s 内发生光电效应(3)光子说：看似连续的光实际上是由个数有限、分立于空间各点的光
2、子组成的，每一个光子的能量为h .光在发射和吸收时能量是一份一份的(4)光电效应方程表达式： h W1 2mv2. 物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是h ，这些能量一部分用于从金属表面逸出时做功，剩下的表现为电子逸出后的最大初动能(5)光电效应的应用光电开关光电成像光电池二、康普顿效应及光的波粒二象性(1)康普顿效应X 射线在石墨上散射时，发现部分散射光的波长变长，波长改变的多少与散射角有关这 种现象称为康普顿效应(2)康普顿的理论当光子与电子相互作用时，既遵守能量守恒定律又遵守动量守恒定律，在碰撞中光子将能量 h 的一部分传递给了电子，光子能量减少，波长变长(3)康普顿效应的意义康
3、普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面(4)光电效应与康普顿效应 当波长较短的X 射线或射线入射时，产生康普顿效应；当波长较长的可见光或紫外光入射时，主要产生光电效应(5)光的波粒二象性 光的本性：光子既有粒子的特征，又有波的特征，即光具有波粒二象性光是一种电磁波当光的波长较长时，光在传播过程中波动性明显；当光的波长较短时，光子与粒子相互作用时，粒子性明显1入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么 () A从光照射金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B逸出的光电子的最大初动能将减小2 C单位时间内从金属表面逸出的
4、光电子数目将减少D有可能不发生光电效应2用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能 Ek随入射频率 变化的 Ek 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Ek 坐标系中， 如图所示中用实线表示钨、虚线表示锌，则正确反映这一过程的是() A3康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也具有动量入射光和电子的作用可以看成弹性碰撞， 则当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，如图 512 给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰撞过程中动量_(选填“守恒”或“不守恒” )，能量 _(选填“守恒”或“不守恒”)
5、，碰后光子可能沿_(选填 “1”、“2”或“3”)方向运动，并且波长_(选填“不变”、“变小”或“变长”)碰前碰后【答案】守恒守恒1变长4科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子假设光子与电子碰撞前的波长为 ，碰撞后的波长为 ，则碰撞过程中() A能量守恒，动量守恒，且 B能量不守恒，动量不守恒，且 C能量守恒，动量守恒，且 D能量守恒，动量守恒，且 5 （多选）关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是() A光的频率越高，衍射现象越容易看到B光的频率越高，粒子性越显著C大量光子产生的效果往往显示波动性D光的波粒二象性否定了光的电磁说6对光的认识，下列说法
6、不正确的是() A个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D光的波粒二象性应理解为：在某些场合下光的波动性表现明显，在某些场合下，光的粒子性表现明显7 爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921 年诺贝尔物理学奖，某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率 的关系如图所示，其中 0为极限频率从图中可以确定的是_(填选项前的字母) A逸出功与 有关BEkm与入射光强度成正比3 C当 0时，会逸出光电子D图中直线的斜率与普
7、朗克常量有关8在演示光电效应实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图所示，这时() A锌板带正电，指针带负电B锌板带正电，指针带正电C锌板带负电，指针带正电D锌板带负电，指针带负电9 （多选）关于光的本性，下列说法中正确的是() A光子说并没有否定光的电磁说B光电效应现象反映了光的粒子性C光的波粒二象性是综合了牛顿的微粒说和惠更斯的波动说得出来的D大量光子产生的效果往往显示出粒子性，个别光子产生的效果往往显示出波动性10频率为的光子，具有的能量为h ，动量为h /c，将这个光子打在处于静止状态的 电子上，光子将偏离原来的运动方向，这种现象
8、称为光的散射散射后的光子() A改变原来的运动方向，但频率保持不变B光子将从电子处获得能量，因而频率将增大C散射后的光子运动方向将与电子运动方向在一条直线上，但方向相反D由于电子受到碰撞时会吸收光子的一部分能量，散射后的光子频率低于入射光的频率11 (多选 )产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是_A对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比D对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系E对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系第 3 节实物粒子的波粒二象性 第 4 节“ 基
9、本粒子 ” 与恒星演化一、粒子的波动性及物质波的实验验证(1)德布罗意波实物粒子也具有波动性这种波叫物质波，也称为德布罗意波(2)物质波的波长、频率与粒子能量、动量的关系 粒子能量E 与相应波的频率 之间的关系为E h . 动量 p 与相应波长 之间的关系为ph . (3)物质波的实验验证 1927 年，戴维孙和革末通过实验首次发现了电子的衍射现象 1927 年，汤姆孙用实验证明，电子在穿过金属片后像X 射线一样产生衍射现象，也证实了电子的波动性 1960 年，约恩孙直接做了电子双缝干涉实验，从屏上摄得了类似杨氏双缝干涉图样的照片二、不确定性关系及电子云(1)在微观世界中，粒子的位置和动量存在
10、不确定性，不能同时测量4 (2)不确定性关系： x ph 4. 式中， x 为位置的不确定范围， p 为动量的不确定范围，h 为普朗克常量(3)此式表明，不能同时精确测定一个微观粒子的位置和动量(4)电子云定义在原子核周围用点的疏密表示的电子出现的概率分布电子的分布某一空间范围内电子出现概率大的地方点密，电子出现概率小的地方点疏电子云反映了原子核外电子位置的可能性三、“基本粒子”与恒星的演化(1)对粒子的认识过程“基本粒子”：电子、质子和中子曾认为它们是组成物质的基本粒子，后来又认识到“基本粒子”的复杂内部结构新粒子： 1932 年发现了正电子，1937 年发现了 子， 1947 年发现 k
11、介子和 介子及以后发现的超子等(2)粒子的分类：已发现的粒子分为媒介子、轻子和强子三类(3)影响“粒子”的相互作用力引力、电磁力、强相互作用、弱相互作用(4)夸克模型 夸克：强子是由夸克构成的分类：上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、顶夸克、底夸克；它们所带的电荷是电子或质子所带电荷的2/3 或 1/3. (5)恒星的演化恒星的形成： 大爆炸后， 在万有引力作用下形成星云团，进一步凝聚开始发光形成恒星恒星的归宿： 聚变反应层级递进地在恒星内发生，直到各种热核反应不再发生，恒星的中心密度达到极大，在强大的引力下形成白矮星、中子星或黑洞恒星的演化过程：原恒星主序星(现在太阳正处于此阶段)红巨星或超新
12、星白矮星、中子星或黑洞1如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_也相等A速度B动能C动量D总能量2关于德布罗意波，下列说法正确的是() A所有物体不论其是否运动，都有对应的德布罗意波B任何一个运动着的物体都有一种波和它对应，这就是德布罗意波C运动着的电场、磁场没有相对应的德布罗意波D只有运动着的微观粒子才有德布罗意波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的德布罗意波3 （多选）关于不确定性关系 xph 4有以下几种理解，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，也适用于宏观物
13、体5 4关于不确定性关系，下列说法正确的是() A在微观世界中，粒子的位置和动量存在一定的不确定性，不能同时测量B自然界中的任何物体的动量和位置之间都存在不确定性C海森堡不确定性关系说明粒子的位置和动量存在一定的不确定性，都不能测量D E th 4说明，已知粒子的能量和时间只能测出它们的最小值h 45关于宇宙和恒星的演化，下列说法正确的是() A宇宙已经停止演化B恒星在主序星阶段时停留时间最长、最稳定C恒星最终都会演化为黑洞D当温度达到一定值时，恒星内发生氦聚变，亮度减弱6 （多选） 光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定性关系的观点加以解释，正确的是 () A单缝宽，光是沿直线传播，这
14、是因为单缝宽，位置不确定量 x 大，动量不确定量 P小，可以忽略B当能发生衍射现象时，动量不确定量 P 就不能忽略C单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为位置不确定量越小，动量不确定量越大的缘故D以上解释都是不对的7质量为1 000 kg 的小汽车以v40 m/s 的速度在高速公路上行驶，试估算小汽车的德布罗意波的波长【答案】1.71038 m 8估算运动员跑步时的德布罗意波长为什么我们观察不到运动员的波动性？【答案】 h ph mv6.6310346010m1.11036m.这个波长极短，因而观察不到运动员的波动性9已知h 45.31035 J s.试求下列情况中速度测定的不确定量(1)一个球的质量m1.0 kg，测定其位置的不确定量为106m. (2)电子的质量me9.01031 kg，测定其位置的不确定量为1010 m(即在原子的数量级)【答案】(1)大于等于 5.31029 m/s(2)大于等于5.89105m/s 10一颗质量为10 g 的子弹，具有200 m/s 的速率，若其动量的不确定范围为其动量的0.01%(这在宏观范围是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定范围为多大？【答案】2.61031 m
