《【選修3-5】波粒二象性限時(shí)測(cè)試題》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【選修3-5】波粒二象性限時(shí)測(cè)試題（9頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、一、選擇題 (共 10 小題，每小題 4 分，共 40 分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小 題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求， 有些小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求， 全部選對(duì)的得 4 分， 選 不全的得 2 分，有選錯(cuò)或不答的得 0 分) 1. (2010上海市松江二中高二檢測(cè) )下列關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是 () A ．有的光是波，有的光是粒子 B ．光子與電子是同樣的一種粒子 C.光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著，波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著 D ．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性 答案： C 2．在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，在觀察屏的某處是亮紋，則對(duì)光子到達(dá)觀察屏的位置，下列

2、說(shuō)法正確的是 ( ) A ．到達(dá)亮條紋處的概率比到達(dá)暗條紋處的概率大 B ．到達(dá)暗條紋處的概率比到達(dá)亮條紋處的概率大 C.該光子可能到達(dá)觀察屏的任意位置 D ．以上說(shuō)法均不正確 答案： AC 解析： 亮條紋說(shuō)明光子落在該處概率大，但不是 100%. 3．對(duì)光的認(rèn)識(shí)，以下說(shuō)法正確的是 ( ) A ．個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性 B ．光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的 C.光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)， 就不具有波動(dòng)性了 D ． 光的波粒二象性應(yīng)理解為： 在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)明顯， 在另外某種

3、場(chǎng)合下， 光的粒子性表現(xiàn)明顯． 答案： ABD 解析： 個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性， 大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性； 光與物質(zhì)相互作 用，表現(xiàn)為粒子性， 光的傳播表現(xiàn)為波動(dòng)性， 光的波動(dòng)性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性， 因?yàn)? 波動(dòng)性表現(xiàn)為粒子分布概率， 光的粒子性表現(xiàn)明顯時(shí)仍具有波動(dòng)性， 因?yàn)榇罅苛Ｗ拥男袨槌? 現(xiàn)出波動(dòng)規(guī)律，故正確選項(xiàng)有 A 、 B、 D. 4．如圖所示，電路中所有元件完好， 光照射到光電管上， 靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò)， 其原因可能是 ( ) A.入射光太弱 C.光照時(shí)間太短 答案：BD B.入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng) D.電源正負(fù)極接反 解析：光電管電路中形成

4、電流的條件： 一是陰極在光的照射下有光電子逸出， 二是逸出 的光電子應(yīng)能在電路中定向移動(dòng)到達(dá)陽(yáng)極, 其中有無(wú)光電子逸出決定于入射光的頻率是否高 于陰極材料的極限頻率， 與入射光的強(qiáng)弱、照射時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)；光電子能否到達(dá)陽(yáng)極， 應(yīng)由 光電子的初動(dòng)能大小和光電管兩極間所加電壓的正負(fù)和大小共同決定.一旦電源正負(fù)極接 反，即使具有最大初動(dòng)能的光電子也不一定能到達(dá)陽(yáng)極， 即使發(fā)生了光電效應(yīng)現(xiàn)象， 電路中 也不一定能形成光電流，故該題的正確答案是 B和D. 5 .頻率為y的光照射某種金屬材料，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為 Ek,若以頻率為 2 V 的光照射同一金屬材料，則光電子的最大

5、初動(dòng)能是 （ ） A. 2Ek B. Ek+h y C. Ek —hv D. Ek+2hv 答案：B 解析：根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 Ek= hL W知，當(dāng)入射光的頻率為 Y時(shí)，可計(jì)算出 該金屬的逸出功 W= hL Ek.當(dāng)入射光的頻率為 2 V時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為 E k = 2hv— W= Ek+ h x故正確答案為 B. 6 . 一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止開始經(jīng)加速電場(chǎng)加速后 （加速電壓為 U）,該粒子的德布羅意波長(zhǎng)為 （ ） h h A. ;2mqU B.2mqU h h C.2mqU .2mqU D. . mqU 答案：C 解析：設(shè)

6、加速后的速度為 v,由動(dòng)能定理得：qU = 2mv2 所以v=呼 由德布羅意波長(zhǎng)公式: 仁^ ^2qu=2mqu^mqu 7 .近年來(lái)，無(wú)線光通信技術(shù)（不需光纖，利用紅外線在空間的定向傳播來(lái)傳遞信息的通 信手段）在局域網(wǎng)、移動(dòng)通信等多方面顯示出巨大的應(yīng)用前景，關(guān)于紅外線和光通信，以下 說(shuō)法中正確的是（ ） ①光通信就是將文字、數(shù)據(jù)、圖像等信息轉(zhuǎn)換成光信號(hào)從一地傳向另一地的過(guò)程 ②光纖通信中的光信號(hào)在光纖中傳輸，無(wú)線光通信的光信號(hào)在空氣中傳輸 ③紅外線的頻率比可見(jiàn)光的頻率高 ④紅外光子的能量比可見(jiàn)光子的能量大 A.①② B.③④ C.①③ D.②④ 答案：A 解析：①、②

7、比較明顯都是正確的，紅外線頻率比可見(jiàn)光小，由 『hv,知其光子能量 比可見(jiàn)光小.③、④錯(cuò)誤，故選項(xiàng) A正確. 8 . （2010大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二檢測(cè)）頻率為y的光子，具有的能量為 h動(dòng)量為h".將這個(gè) c 光子打在處于靜止?fàn)顟B(tài)的電子上， 光子將偏離原運(yùn)動(dòng)方向， 這種現(xiàn)象稱光子的散射. 下列關(guān) 于光子散射說(shuō)法中正確的是 （ ） A.光子改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)方向，且傳播速度變小 B.光子由于在與電子碰撞中獲得能量，因而頻率增大 C.由于受到電子碰撞，散射后的光子波長(zhǎng)小于入射光子的波長(zhǎng) D.由于受到電子碰撞，散射后的光子頻率小于入射光子的頻率 答案：D 9 .如圖所示是光電管的原理圖，已

8、知當(dāng)有波長(zhǎng)為 M的光照到陰極 K時(shí)，電路中有光電 流，則（） A .若換用波長(zhǎng)為 刈?1＞勸的光照射陰極 K時(shí)，電路一定沒(méi)有光電流 B.若換用波長(zhǎng)為 旗芯?o）的光照射陰極 K時(shí)，電路中光電流一定增大 C.若將變阻器滑動(dòng)頭 P從圖示位置向右滑一些，仍用波長(zhǎng)》的光照射，則電路中光電流一定增大 D.若將變阻器滑動(dòng)頭 P從圖示位置向左滑過(guò)中心 O點(diǎn)時(shí)，其他條件不變，則電路中 仍可能有光電流 答案：D 解析：盡管方＞乃頻率”＜包，但它不一定不能發(fā)生光電效應(yīng)， A錯(cuò)，用力的光一定能發(fā) 生光電效應(yīng)，但光電流由光強(qiáng)決定，因此光電流不一定增大， B錯(cuò).變阻器滑動(dòng)頭 P右滑， Uak

9、增大，若滑動(dòng)前已達(dá)飽和電流，那么光電流不增大，因此 C錯(cuò)，若滑動(dòng)頭左滑 Uak＜0 是反向電壓，只要未超過(guò)反向遏止電壓，就有光電流，因此 D正確. 10 . （2010河北衡水中學(xué)高二期末）人類對(duì)光的本性認(rèn)識(shí)的過(guò)程中先后進(jìn)行了一系列實(shí) 驗(yàn)，如圖所示的四個(gè)示意圖所示表示的實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f(shuō)明光具有波動(dòng)性的是 （ ） 僮邯 單色光 HU 答案：ABD 第n卷（非選擇題 共60分） 二、填空題（共4小題，每小題5分，共20分.把答案直接填在橫線上） 11 .在日常生活中，我們不會(huì)注意到光是由光子構(gòu)成的，這是因?yàn)槠绽士顺Ａ亢苄?，? 個(gè)光子的能量很小，而我們觀察到的光學(xué)現(xiàn)象中涉及大

10、量的光子，試估算 60W的白熾燈1s 內(nèi)發(fā)出的光子數(shù) 個(gè). 解析：可設(shè)白熾燈發(fā)出的光子頻率為 答案：1.5X1020 6X 1014Hz ,每份光子的能量大約為 E = h尸 6.63X 10 34X6X 1014J= 4.0 X 10 19J,60W 一 60 X 1 的白熾燈在1s內(nèi)發(fā)出的光子數(shù) n= - 4.0 X 10 19 1.5X 1020（個(gè)）. 12 .二氧化碳能強(qiáng)烈吸收紅外長(zhǎng)波輻射, 這種長(zhǎng)波輻射的波長(zhǎng)范圍是 1.4 X 10—3?1.6 X 10 3m,相應(yīng)的頻率范圍是 ,相應(yīng)的光子能量的范圍是 , “溫室效應(yīng)”使空 氣全年的平均溫度升

11、高，空氣溫度升高， 從微觀上看就是空氣中分子的 .（已知普 朗克恒量h=6.6x 10—34j s,真空中的光速c= 3.0X 108m/s,結(jié)果取兩位有效數(shù)字） 答案：2.1 X 1011 ?1.9X 1011Hz 1. 4X10—22T.3X 10—22j 平均動(dòng)能增大 解析：由c=入得尸c 八 則求得頻率范圍2.1 X 1011?1.9X 1011Hz 又由E=hv得能量范圍為1.4X 10—22?1.3X 10—22J 溫度越高分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)更劇烈，無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能也越大. 13. 鋁的逸出功是 4.2eV,現(xiàn)在用波長(zhǎng)200nm的光照射鋁的表面. (1)光電子的最大初

12、動(dòng)能是 ; (2)遏止電壓是 ; (3)鋁的極限頻率是. 答案：(1)2.01eV (2)2.01V (3)1.01 X 1015Hz 解析：(1)由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程 Ek= h尸W0可得：Ek=hc- W0 6.63x 10 34x 3X 108 = ； J-4.2X 1.6X 10 19J=3.23X 10 19J= 2.01eV. 2X 10 7 , 一一，.一 Ek (2)由 eUc= Ek得遏止電壓 Uc= —=2.01V. (3)由W0=h w的極限頻率 W0 4.2X1.6X1019 w= ■—= Hz= 1.01 X 1015Hz h 6.63

13、X 10 34 14. (2010農(nóng)七師高二檢測(cè))如圖所示，一靜電計(jì)與鋅板相連，在 A處用一紫光燈照射 鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角. 錦楨紫光燈 (1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸， 則靜電計(jì)指針偏角將 .(填“增大”、 “減小”或“不變”) (2)使靜電計(jì)指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無(wú)偏 轉(zhuǎn)，那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線照射鋅板，可觀察到靜電計(jì)指針 (填“有”或 “無(wú)”)偏轉(zhuǎn). 答案：(1)減小 (2)無(wú) 解析：①鋅板在紫外線照射下，發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，有光電子飛出，鋅板帶正電；將一 帶負(fù)電的金屬球與鋅板接觸， 將鋅板上的正電荷中和一部分

14、， 鋅板正電荷減少，則靜電計(jì)指 針偏角將減小. ②要發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象， 照射光的頻率必須大于被照射金屬的極限頻率， 而與照射光的 強(qiáng)度無(wú)關(guān).用黃光照射，靜電計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn)， 即不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)改用強(qiáng)度更大的 紅外線照射時(shí)，因?yàn)榧t外線的頻率比黃光低，所以用紅外線照射更不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象, 靜電計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn). 三、論述計(jì)算題（共5小題，共40分.解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演 算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位 ） 15. （7分）對(duì)應(yīng)于3.4X I。」19J的能量子，其電磁輻射的頻率和波長(zhǎng)各是多少？它是什么 顏色的？ 答案：5.

15、13X1014Hz 5.85X 10 （7分）已知鈉發(fā)生光電效應(yīng)的極限波長(zhǎng)為 ％=5X 10—5 * 7m,現(xiàn)用波長(zhǎng)為 4X10—7m的 m 黃光 解析：根據(jù)公式s= h v和kc導(dǎo) 3.4 x 10 19 6.63 X 10 34 Hz=5.13X 1014Hz 3.0 x 108 5.13X 10 ~m= 5.85X10 —7 答案：1.23X1011m 解析：電子加速后的動(dòng)能 EK = ；mv2=eU,電子的動(dòng)量p= mv = ^2mEk= x/2meU. 由入=h知，上——,代入數(shù)據(jù)得h1.23X10—11m. P 2meU 光照射用鈉作陰極的

16、光電管.求： (1)鈉的逸出功W。； (2)為使光電管中的光電流為零，在光電管上所加反向電壓至少多大? 答案：(1)3.978X 10 19J (2)0.62V c 解析：(1)逸出功 Wo= h v)=h-= 3.978X 10 19J 為 (2)光電子最大初動(dòng)能 Ek=h lWo=h三—Wo=0.99X 10 19J 人 Ek=eUc, Uc=Ek/e= 0.62V. 18. (9分)具有波長(zhǎng) 上0.71A的倫琴射線使金箔發(fā)射光電子，電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B的 勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)做最大半徑為 r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知 rB= 1.88X 10—4m.T,試求： (1)光電

17、子的最大初動(dòng)能； (2)金屬的逸出功； (3)該電子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)是多少？ 答案：(1)3.1 X103eV (2)1.44 x 104eV (3)2.2 x 1011m 解析：(1)電子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為洛倫茲力 m/=evB,所以丫=野 1c e2r2B2 電子的取大初動(dòng)能 Ek=2mv = 2m (1.6 x 10 19)2x (1.88 x 10 4)2 = 31 J 2X 9.1X 10 31 = 4.97X 10 16J= 3.1 X103eV 6.63x 10 34x 3X 108 (2)入射光子的能量 -eV = 1.75

18、 x 104eV 7.1 x 10 11 X 1.6 X 10 19 根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得逸出功 W= h l Ek=1.44X 104eV (3)物質(zhì)波的波長(zhǎng)為 h h 6.63X 10 34 入=mv=erB= 1.6X 10 19x 1.88X 10 4m=2.2>< 10 m 19. (10分)科學(xué)家設(shè)想未來(lái)的宇航事業(yè)中利用太陽(yáng)帆來(lái)加速星際飛船, 設(shè)該飛船所在地 每秒每單位面積接收到的光子數(shù)為 n,光子平均波長(zhǎng)為 入太陽(yáng)帆面積為 S,反射率100%, 設(shè)太陽(yáng)光垂直射到太陽(yáng)帆上， 飛船總質(zhì)量為 m,求飛船加速度的表達(dá)式.(光子動(dòng)量p=h/2), 若太陽(yáng)帆是黑色的

19、，飛船的加速度又為多少？ 答案：(1)2nsh (2)粵 mX mX 解析：光子垂直射到太陽(yáng)帆上再反射，動(dòng)量變化量為 2p,據(jù)動(dòng)量定理和牛頓第二定律 進(jìn)行計(jì)算.若太陽(yáng)帆是黑色的，光子垂直打到太陽(yáng)帆上不再反彈. (1)光子垂直射到太陽(yáng)帆上再反射，動(dòng)量變化量為 2p,設(shè)光對(duì)太陽(yáng)帆壓力為 F,單位時(shí) 間打到太陽(yáng)帆上的光子數(shù)為 N,則N=nS,由動(dòng)量定理有：FA^NAt2p 所以F = N 2P 而光子動(dòng)量p=,所以F=2^Sh 人 人 由牛頓第二定律可得飛船加速度的表達(dá)式為 F 2nSh a=—= m mX (2)若太陽(yáng)帆是黑色的， 光子垂直打到太陽(yáng)帆上不再反彈 (被太陽(yáng)帆吸收)，光子動(dòng)量變化 量為p,故太陽(yáng)帆上受到的光壓力為 F=nSh,太陽(yáng)帆的加速度 a= nSh. 5. 13X 1014Hz的頻率屬于黃光的頻率范圍，它是黃光. 16. （7分）如圖所示為證實(shí)電子波存在的實(shí)驗(yàn)裝置，從 F上漂出的熱電子可認(rèn)為初速度 為零，所加加速電壓 U=104V,電子質(zhì)量為 m=0.91X 10-30kg.電子被加速后通過(guò)小孔 K1和 K2后入射到薄的金膜上，發(fā)生衍射，結(jié)果在照相底片上形成同心圓明暗條紋.試計(jì)算電子 的德布羅意波長(zhǎng).