第十七章 波粒二象性 单元测试题word版含解析

第十七章 波粒二象性
一、单选题
1.关于对光的本性的认识，下列说法中正确的是(　　)
A． 牛顿的微粒说与惠更斯的波动说第一次揭示了光具有波粒二象性
B． 牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说没有本质的区别
C． 爱因斯坦从理论上指出电磁波传播速度跟光速相同，他提出光是一种电磁波
D． 麦克斯韦的电磁说与爱因斯坦的光子说说明光具有波粒二象性
2.“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成．若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU.已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为(　　)．
A．/ B．/ C． 2he D．/
3.如图所示，用绿光照射一光电管的阴极时产生光电效应，欲使光子从阴极逸出时的最大初动能增大，应采取的措施是(　　)
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A． 改用红光照射
B． 改用紫光照射
C． 增大绿光的强度
D． 增大加在光电管上的正向电压
4.在下列各组的几个现象中都表现出光具有波动性的是(　　)
A． 光的反射现象、折射现象
B． 光的反射现象、干涉现象
C． 光的干涉、衍射、偏振现象
D． 光的直线传播现象、光电效应现象
5.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． 入射光足够强就可以有光电流
C． 发生光电效应时，单位时间里照射到金属表面的光子数目越多，则单位时间内从金属表面逸出的光电子数会越多
D． 发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子的速度大小均相等
6.人们对光本性的正确认识是(　　)
A． 光是一种可见的高速运动微粒
B． 光是波长极短的射线
C． 光是一种电磁波
D． 光子不具有波动性
7.利用光电管研究光电效应实验如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则(　　)
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A． 用紫外线照射，电流表不一定有电流通过
B． 用红光照射，电流表一定无电流通过
C． 用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过
D． 用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变
8.关于光电效应现象，下列说法中正确的是(　　)
A． 在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大
B． 在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
C． 对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应
D． 对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应
9.以下宏观概念中，哪些是“量子化”的(　　)
A． 物体的质量 B． 物体的动量 C． 导体中的电流 D． 东北虎的个数
10.质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大为2v，则描述该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)(　　)
A． 保持不变
B． 变为原来波长的两倍
C． 变为原来波长的一半
D． 变为原来波长的四倍
11.甲、乙两种单色光分别垂直进入一块厚玻璃砖，已知它们通过玻璃砖的时间t甲>t乙，那么，甲、乙两种单色光光子的能量关系是(　　)
A．E甲>E乙 B．E甲12.波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是(　　)
A． 光电效应现象揭示了光的波动性
B． 热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性
C． 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D． 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
二、多选题
13. a、b两束单色光从同一介质入射到空气中时，a光的临界角较小，光强度也较b光弱，照射同种金属发生光电效应时，下列判断中正确的是(　　)
A．a光照射时，单位时间内发射的光电子数较多，且光电子最大初动能较大
B．a光照射时，单位时间内发射的光电子数较少，且光电子最大初动能较大
C．b光照射时，单位时间内发射的光电子数较多，且光电子最大初动能较小
D．b光照射时，单位时间内发射的光电子数较少，且光电子最大初动能较小
14. 某种金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象如图所示．则由图象可知(　　)
/
A． 任何频率的入射光都能产生光电效应
B． 入射光的频率发生变化时，遏止电压不变
C． 若已知电子电量e，就可以求出普朗克常量h
D． 入射光的频率为 3ν0时，产生的光电子的最大初动能为2hν0
15. 下列说法正确的是(　　)
A． 普朗克提出“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值?的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点
B． 如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体就被称为“黑体”
C． 我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度无关
D． 爱因斯坦指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的”
16. 关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是(　　)
A． 不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B． 运动的微观粒子与光子不一样，当它们通过一个小孔时，有特定的运动轨道
C． 波动性和粒子性在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D． 实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性

三、实验题
17.如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．
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(1)示意图中，a端应是电源________极．
(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则________说法正确．
A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大
B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大
四、计算题
18.用波长为λ的光照射金属的表面，当遏止电压取某个值时，光电流便被截止．当光的波长改变为原波长的/，已查明使电流截止的遏止电压必须增大到原值的η倍．试计算原入射光的波长λ.(已知该金属的逸出功为W0)
19.照相底片上的感光物质中的AgBr分子在光照射下能分解，经冲洗后就被记录下来(这种现象称为“光化效应”，与光电效应类似，只有入射光光子的能量大于某一数值，才能发生)．已知分解一个AgBr分子所需的最小能量约为 1.0×10－19J，试探究分析这种照相底片感光的截止波长．(即它能记录的光的最大波长值)
20.光本身是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子被称为光子．频率为ν的光子的动量为p＝/(c为真空中的光速)，假定在单位时间内垂直射到平面镜单位面积上的光子数为N，并且这些光子全部被平面镜反射，则光子对平面镜发生的压强为多大．


答案解析
1.【答案】D
【解析】爱因斯坦的“光子说”与惠更斯的波动说揭示了光具有波粒二象性，A错误．牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质， B错误．麦克斯韦根据他的电磁理论，认为光是一种电磁波，而赫兹证实了电磁波的存在，电磁波传播速度跟光速相同，他提出光是一种电磁波，C错误．麦克斯韦的电磁说与爱因斯坦的光子说说明光既具有波动性又具有粒子性，具有波粒二象性，D正确．
2.【答案】B
【解析】ν＝kU则k＝/，其单位为1 Hz/V＝1/，而h的单位为J·s，e的单位为C，故/的单位应为1/＝1/＝1/，B选项正确．
3.【答案】B
【解析】发生光电效应时，光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大，与照射光强度、光电管的电压无关，红光的频率比绿光的频率小，不一定能发生光电效应，即使发生光电效应，光电子的最大初动能也较小，而紫光的频率大于绿光的频率，故选项B正确．
4.【答案】C
【解析】光的粒子性能够很好的解释光的直线传播、反射、折射，A、B错误；光的波动性能够很好的解释光的干涉和衍射，偏振是横波特有的现象，故光的干涉、衍射和偏振证明了光具有波动性，C正确；光电效应证明了光具有粒子性，D错误.
5.【答案】C
【解析】光电流的大小与光照时间无关，与光的强度有关，A错误；发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，入射光强，不一定能发生光电效应，B错误；发生光电效应时，光强越大，单位时间里照射到金属表面的光子数目越多，则单位时间内从金属表面逸出的光电子数会越多，C正确；发生光电效应时，由于电子逸出金属克服束缚力做功不同，则电子逸出金属时的初动能不同，速度大小不同，D错误．
6.【答案】C
【解析】光不是一种可见的高速运动的微粒，A错误；光是一种电磁波，具有波动性，不是射线，B、D错误，C正确．
7.【答案】D
【解析】因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，A错误；因不知阴极K的截止频率，所以用红光照射时，也可能发生光电效应，B错误；光电子具有一定的初速度，所以即使UAK＝0，电流表中也可能有电流通过，C错误；当滑动触头向B端滑动时，UAK增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流．若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不会增大，D正确．
8.【答案】C
【解析】由光电效应方程Ekm＝hν－W0知，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，光电子的最大初动能与照射光的频率成一次函数关系，不是成正比，A、B错；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0＝h/－h/，入射光的波长必须小于极限波长，才能发生光电效应，能否发生光电效应与入射光的强度无关，C正确，D错误．
9.【答案】D
【解析】所谓“量子化”一定是不连续的，是一份一份的，故只有D对．
10.【答案】C
【解析】质量为m的粒子运动速度为v，其动量p＝mv，
所以对应的物质波的波长为λ＝/，现将粒子的速度增大为2v，则描述该粒子的物质波的波长将变为原来波长的一半．
11.【答案】A
【解析】进入玻璃砖后，频率较大的光的波速较小，由t甲>t乙知甲光的频率高，光子的能量大，选项A正确．
12.【答案】B
【解析】光电效应现象揭示了光的粒子性，A错误；热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，B正确；普朗克借助于能量子假说，解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，C错误；根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个质子的德布罗意波长相等，则动量p也相等，动能则不相等，D错误．
13.【答案】BC
【解析】
14.【答案】CD
【解析】只有当入射光的频率大于或等于极限频率时，才会发生光电效应现象，故A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm得，Uc＝/－/，当入射光的频率大于极限频率时，遏止电压与入射光的频率成线性关系，图线的斜率等于/，从图象上可以得出斜率的大小，已知电子电量，可以求出普朗克常量，B错误，C正确；当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，即W0＝hν0.根据光电效应方程，Ekm＝hν－W0＝hν0.若入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为hν0，若入射光的频率为3ν0时，产生的光电子的最大初动能为2hν0，D正确．
15.【答案】ABD
【解析】根据“黑体辐射”以及对黑体辐射的研究，普朗克提出“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值?的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点，A正确；根据“黑体辐射”以及对黑体辐射的研究，如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体就被称为“黑体”，B正确；我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关，C错误；爱因斯坦提出了光子的概念，指出“光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的”．故D正确．
16.【答案】AC
【解析】德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，A正确，D错误；运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，没有特定的运动轨道，B错误；波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的，C正确．
17.【答案】(1)正 (2)阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住．无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M(3)B
【解析】
18.【答案】//
【解析】由爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，设遏止电压为U，则
eU＝hν－W0依题意列出：
eU＝h/－W0①
ηeU＝h/－W0②
整理可得：λ＝//.
19.【答案】2.0×10－6m
【解析】?＝hν，而c＝νλ
故λ＝h/≈2.0×10－6m.
20.【答案】/
【解析】设时间为t，则射到单位面积上的光子数为Nt，设反弹的方向为正方向，对这Nt个光子根据动量定理列式，有：I＝Δp
即：Ft＝Nt/－(－Nt/)，解得：F＝/
单位面积上的压力在数值上等于压强，故光子对平面镜发生的压强为/.