波粒二象性典型例题

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1、章末综合测评(时间：40 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共6 小题，每小题6分，共36分，在每题给出的5个选项 中有3 项符合题目要求，选对 1 个得2 分，选对 2个得 4分，选对 3 个得 6分每 选错1 个扣3 分，最低得分为 0 分)1一个光子和一个电子具有相同的波长，则()A. 光子具有较大的动量B. 光子具有较大的能量C. 电子与光子的动量相等D. 电子和光子的动量不确定hE. 电子和光子都满足不确定性关系式Zpgh【解析】 根据久=p可知，相同的波长具有相同的动量.【答案】 BCE2. 光电效应实验中，下列表述正确的是()A. 光照时间越长光电流越大B. 入射光足够强就

2、可以有光电流C. 遏止电压与入射光的频率有关D. 入射光频率大于极限频率才能产生光电子E. 只要满足频率条件，光电效应几乎是瞬时发生的【解析】 在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多 长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电 子产生，故A、B错误，D、E正确.由一eU=0_Ek, Ek=hv_W,可知U=(hv -W)/e，即遏止电压与入射光频率v,有关，C正确.【答案】 CDE3. 在光电效应实验中，用频率为 v 的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A. 增大入射光的强度，光电流增大B. 减小入射光的强度，光电效应现象消失C

3、. 改用频率小于V的光照射，一定不发生光电效应D. 改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大E. 光电效应的发生与照射光的强度无关【解析】 增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加， 则光电流将增大，故选项 A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而 与照射强度无关，故选项B错误，E正确.用频率为v的光照射光电管阴极，发 生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生 光电效应，选项C错误；根据 加一W逸=*mv2可知，增加照射光频率，光电子 的最大初动能也增大，故选项 D 正确.【答案】 ADE4. 下列叙述的情况中正确的是 ()A. 光的粒

4、子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B. 光是波，与橡皮绳上的波类似C. 光是波，但与宏观概念的波有本质的区别D. 光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的E. 光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动的规律来描述【解析】 光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波 动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项 A、B 错误， C、E 正确.根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系， 所以选项 D 正确.【答案】 CDE5. 在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的 95%以上.假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光

5、子()A. 定落在中央亮纹处B. 一定落在亮纹处C. 可能落在亮纹处D. 可能落在暗纹处E. 落在中央亮纹处的可能性最大【解析】 根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不 可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达 95%以上当然也可能落在其 他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有 C、D、 E 正确【答案】 CDE 6电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的 是（）A. 氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B. 电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C. 电子绕核运动时，不遵从牛顿运动定律D. 电子

6、绕核运动的“轨道”其实是没有意义的E. 电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置【解析】 微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运 动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子 中的位置，电子的“ 轨道” 其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概 率比较大的位置，综上所述，C、D、E正确.【答案】 CDE二、非选择题（本题共7 小题，共64 分.按题目要求作答. ）7. （6分）（2016江苏高考）已知光速为c,普朗克常数为，则频率为v的光子的动量为.用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为.ch

7、 hv【解析】 光速为c,频率为v的光子的波长2 = v，光子的动量p=j=c- 用该频率的光垂直照射平面镜，光被垂直反射，则光子在反射前后动量方向相反， 2 hv 取反射后的方向为正方向，则反射前后动量改变量Ap=p2hv 2hv【答案】c 8. （6分）经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，电子到达屏上的位置受规律支配，无法用确定的 来描述它的位置.【解析】h电子被加速后其德布罗意波波长久一卫=1X10-10 m，穿过铝箔时发生衍射，电子的运动不再遵守牛顿运动定律，不可能用“轨迹”来描述电子的 运动，只能通过概率波来描述【答案】波动 坐标9. (6分)某光

8、电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV,用波 长为2.5X107 m的紫外线照射阴极，已知真空中光速为3.0X108 m/s，元电荷 为1.6X10-19 C，普朗克常量为6.63X 1034 Js.钾的极限频率为，该光电管发射的光电子的最大初动能是.【解析】由W0 = hvc得，极限频率vc一牛5.3X1014 Hz;由光电效应方程Ek=hv W0得，光电子的最大初动能Ek=hj W4.4X 10-19 J.【答案】 5.3X1014 Hz,4.4X1019 J台匕10. (10分)太阳能直接转换的基本原理是利用光电效应，将太阳能转换成电 能.如图 1 所示是测定光电流的电路

9、简图，光电管加正向电压.图1(1) 标出电源和电流表的正负极；(2) 入射光应照在极上.(3) 电流表读数是10 yA，则每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是个.【解析】(1)加正向电压，应该是在电子管中电子由B向A运动，即电流是由左向右因此电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负 极(2) 光应照在B极上.(3) 设电子个数为，则I=ne，所以 n=16X=6.25X 1013（个）.答案】 (1)电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是负极(2)B(3)6.25X101311(12 分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道如图 2 所示是一个航标灯

10、自动控制电路的示意图电路中的光电管阴极 K 涂有可发生 光电效应的金属下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长， 又知可见光的波长在400770 nm(1 nm= 10-9m).图2各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：金属钠锌银钳极限频率(Hz)4.545X10146.000X1014& 065X10141.153X10151.529X1015极限波长(Pm)0.660 00.500 00.372 00.260 00.196 2根据图和所给出的数据，你认为：(1) 光电管阴极K上应涂有金属;(2) 控制电路中的开关s应和(填“a”和“歹)接触；(3) 工人在锻压机、冲床、钻床

11、等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故.如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机 这时电路中开关 S 应和接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生【导学号：66390025】【解析】 (1)依题意知，可见光的波长范围为400X10-9770X109m而金属铯的极限波长为久= 0.660 0X 10-6m=660X 10-9m,因此，光电管阴极 K 上应涂金属铯(2)深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与 b 接触，船舶依靠航标灯指引航 道，所以控制电路中的开关 S 应和 b 接触(3)若将上述控制电路中

12、的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正 常工作的，此时衔铁与 a 接触，所以电路中的开关 S 应和 a 接触【答案】 (1)铯 (2)b (3)a12(12 分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应， h波长是久=0,式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量.已知某种紫光的 波长是440 nm,若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10-4倍， 求：(1) 电子的动量的大小；(2) 试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小.电子质量m = 9.1X10-31 kg,电子电何量=1.6X1019 C,普朗克常量h = 6.6X 10-34

13、Js加速电压的计算结果取一位有效数字.【导学号：66390026】 h【解析】(1)由久=0知电子的动量hP=J =1.5 X 10-23 kgm/s.(2)电子在电场中加速，有eU=*mv2P22mmv2h2解得up =h2【答案】(1)1.5 X10-23 kgm/s (2)u=2m8X 102 V13. (12分)如图3所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压 恒为U有一波长为久的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已 知普朗克常量为h,金属板B的逸出功为叫，电子质量为m,电荷量为匕求：图3(1)从 B 板运动到 A 板所需时间最短的光电子，到达 A 板时的动能； (2)光电子从 B 板运动到 A 板时所需的最长时间【导学号：66390027】【解析】(1)根据爱因斯坦光电效应方程得Ek=hvW0c光子的频率为v=jhc所以光电子的最大初动能为Ek= 一W0能以最短时间到达 A 板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开 B 板的 电子，设到达A板的动能为Ek1,由动能定理，得eU=Ek1Ekhc所以 Eki=eU+y W(2)能以最长时间到达 A 板的光电子，是离开 B 板时的初速度为零或运动方 向平行于B板的光电子.【合案】(1)eU+ W0 (2)due