【选修3-5】波粒二象性限时测试题

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1、一、选择题 (共 10 小题，每小题4 分，共 40 分，在每小题给出的四个选项中，有的小 题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4 分，选 不全的得2 分，有选错或不答的得0 分) 1(2010 上海市松江二中高二检测)下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是 () A有的光是波，有的光是粒子 B光子与电子是同样的一种粒子 C光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著 D大量光子产生的效果往往显示粒子性 答案： C 2在做双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，则对光子到达观察屏的位置，下列 说法正确的是 () A到达亮条纹处的概率比到达暗条纹处的

2、概率大 B到达暗条纹处的概率比到达亮条纹处的概率大 C该光子可能到达观察屏的任意位置 D以上说法均不正确 答案： AC 解析： 亮条纹说明光子落在该处概率大，但不是100%. 3对光的认识，以下说法正确的是() 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：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下， 光的粒子性表现明显 答案： ABD 解析： 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；光与物质相互作

3、 用，表现为粒子性， 光的传播表现为波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，因为 波动性表现为粒子分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的行为呈 现出波动规律，故正确选项有A、 B、D. 4如图所示， 电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过， 其原因可能是 () A入射光太弱 B入射光波长太长 C光照时间太短D电源正负极接反 答案： BD 解析： 光电管电路中形成电流的条件：一是阴极在光的照射下有光电子逸出，二是逸出 的光电子应能在电路中定向移动到达阳极，其中有无光电子逸出决定于入射光的频率是否高 于阴极材料的极限频率，与入射光的强弱、照射时间长短

4、无关；光电子能否到达阳极，应由 光电子的初动能大小和光电管两极间所加电压的正负和大小共同决定一旦电源正负极接 反，即使具有最大初动能的光电子也不一定能到达阳极，即使发生了光电效应现象，电路中 也不一定能形成光电流，故该题的正确答案是B 和 D. 5频率为的光照射某种金属材料，产生光电子的最大初动能为Ek，若以频率为2 的光照射同一金属材料，则光电子的最大初动能是() A2EkBEkh CEkhD Ek2h 答案： B 解析： 根据爱因斯坦光电效应方程Ekh W 知，当入射光的频率为时，可计算出 该金属的逸出功Wh Ek.当入射光的频率为2时，光电子的最大初动能为Ek2h WEk h .故正确答

5、案为B. 6一个质量为m、电荷量为q 的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后(加速电压为 U)，该粒子的德布罗意波长为() A. h 2mqU B. h 2mqU C. h 2mqU 2mqUD. h mqU 答案： C 解析： 设加速后的速度为v，由动能定理得：qU 1 2mv 2 所以 v 2qU m 由德布罗意波长公式： h p h m 2qU m h 2mqU 2mqU 7近年来，无线光通信技术(不需光纤，利用红外线在空间的定向传播来传递信息的通 信手段 )在局域网、移动通信等多方面显示出巨大的应用前景，关于红外线和光通信，以下 说法中正确的是() 光通信就是将文字、数据、图像等信息转

6、换成光信号从一地传向另一地的过程 光纤通信中的光信号在光纤中传输，无线光通信的光信号在空气中传输 红外线的频率比可见光的频率高 红外光子的能量比可见光子的能量大 AB CD 答案： A 解析： 、 比较明显都是正确的，红外线频率比可见光小，由 h ，知其光子能量 比可见光小 、 错误，故选项A 正确 8(2010 大庆实验中学高二检测)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，光子将偏离原运动方向，这种现象称光子的散射下列关 于光子散射说法中正确的是() A光子改变原来的运动方向，且传播速度变小 B光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大 C

7、由于受到电子碰撞，散射后的光子波长小于入射光子的波长 D由于受到电子碰撞，散射后的光子频率小于入射光子的频率 答案： D 9如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为0的光照到阴极K 时，电路中有光电 流，则 () A若换用波长为1(10)的光照射阴极K 时，电路一定没有光电流 B若换用波长为2(20频率 10，但它不一定不能发生光电效应，A 错，用 2的光一定能发 生光电效应，但光电流由光强决定，因此光电流不一定增大，B 错变阻器滑动头P 右滑， UAK增大，若滑动前已达饱和电流，那么光电流不增大，因此C 错，若滑动头左滑UAK0 是反向电压，只要未超过反向遏止电压，就有光电流，因此D 正确

8、10(2010 河北衡水中学高二期末)人类对光的本性认识的过程中先后进行了一系列实 验，如图所示的四个示意图所示表示的实验能说明光具有波动性的是() 答案： ABD 第卷 (非选择题共 60 分 ) 二、填空题 (共 4 小题，每小题5 分，共 20 分把答案直接填在横线上) 11在日常生活中，我们不会注意到光是由光子构成的，这是因为普朗克常量很小，每 个光子的能量很小，而我们观察到的光学现象中涉及大量的光子，试估算60W 的白炽灯1s 内发出的光子数_个 答案： 1.510 20 解析： 可设白炽灯发出的光子频率为610 14 Hz，每份光子的能量大约为E h 6.63 10 3461014

9、J4.01019J,60W 的白炽灯在 1s 内发出的光子数n 601 4.010 19 1.510 20 (个) 12 二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围是1.410 31.6 10 3m，相应的频率范围是 _，相应的光子能量的范围是_，“温室效应”使空 气全年的平均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的_(已知普 朗克恒量h6.6 10 34J s，真空中的光速c3.010 8m/s，结果取两位有效数字 ) 答案： 2.110 11 1.910 11Hz 1410 221.31022J 平均动能增大 解析： 由 c 得 c 则求得频率范围2.1 10 11

10、1.91011Hz 又由 Eh 得能量范围为1.410 221.31022J 温度越高分子无规则运动更剧烈，无规则运动平均动能也越大 13铝的逸出功是4.2eV，现在用波长200nm 的光照射铝的表面 (1)光电子的最大初动能是_； (2)遏止电压是 _； (3)铝的极限频率是_ 答案： (1)2.01eV(2)2.01V(3)1.01 10 15Hz 解析： (1)由爱因斯坦光电效应方程Ek h W0可得： Ekhc W0 6.6310 343108 210 7J4.21.6 10 19J3.231019J2.01eV. (2)由 eUcEk得遏止电压Uc Ek e 2.01V. (3)由

11、W0h0的极限频率 0W 0 h 4.21.610 19 6.6310 34Hz1.0110 15Hz 14(2010 农七师高二检测)如图所示， 一静电计与锌板相连，在 A 处用一紫光灯照射锌 板，关灯后，指针保持一定偏角 (1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将_(填“增大”、 “减小”或“不变”) (2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏 转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针_(填“有”或 “无” )偏转 答案： (1)减小(2)无 解析： 锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，锌板带正电；将一

12、 带负电的金属球与锌板接触，将锌板上的正电荷中和一部分，锌板正电荷减少，则静电计指 针偏角将减小 要发生光电效应现象，照射光的频率必须大于被照射金属的极限频率，而与照射光的 强度无关 用黄光照射， 静电计指针无偏转，即不能发生光电效应现象当改用强度更大的 红外线照射时，因为红外线的频率比黄光低，所以用红外线照射更不能发生光电效应现象， 静电计指针无偏转 三、论述 计算题 (共 5 小题，共40 分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演 算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 15(7 分)对应于 3.410 19 J 的能量子，其电磁辐射的频率和波长各

13、是多少？它是什么 颜色的？ 答案： 5.1310 14 Hz5.8510 7m 黄光 解析： 根据公式 h 和 c 得 h 3.410 19 6.6310 34Hz5.1310 14Hz c 3.010 8 5.1310 14m5.8510 7 m 51310 14Hz 的频率属于黄光的频率范围，它是黄光 16(7 分)如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F 上漂出的热电子可认为初速度 为零，所加加速电压U10 4 V，电子质量为m0.91 10 30 kg.电子被加速后通过小孔K1和 K2后入射到薄的金膜上，发生衍射，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹试计算电子 的德布罗意波长 答案： 1

14、.2310 11m 解析： 电子加速后的动能EK1 2mv 2eU，电子的动量 pmv2mEk2meU. 由 h p知， h 2meU ，代入数据得 1.2310 11m. 17(7 分)已知钠发生光电效应的极限波长为0 510 7m，现用波长为 410 7m 的 光照射用钠作阴极的光电管求： (1)钠的逸出功W0； (2)为使光电管中的光电流为零，在光电管上所加反向电压至少多大？ 答案： (1)3.978 10 19J (2)0.62V 解析： (1)逸出功 W0hch c 03.978 10 19J (2)光电子最大初动能 Ekh W0 hc W00.9910 19J EkeUc，UcEk

15、/e0.62V. 18(9 分)具有波长 0.71A 。 的伦琴射线使金箔发射光电子，电子在磁感应强度为B 的 匀强磁场区域内做最大半径为r 的匀速圆周运动，已知rB1.88 10 4m T，试求： (1)光电子的最大初动能； (2)金属的逸出功； (3)该电子的物质波的波长是多少？ 答案： (1)3.110 3eV (2)1.44 10 4eV (3)2.210 11m 解析： (1)电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力m v 2 r evB， 所以 v erB m 电子的最大初动能Ek1 2mv 2 e 2 r 2B2 2m (1.610 19 ) 2(1.88104)2 29.1 10 31J 4.9710 16J3.1103eV (2)入射光子的能量 Eh h c 6.6310 343