高中物理人教版 选修3－5 第17章近代物理 波粒二象性 检测
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版 选修3－5 第17章近代物理 波粒二象性 检测 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 97.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-20 14:11:50 | ||
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文档简介
第十二章 第一节 波粒二象性
[基础题组]
1．(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
解析 电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A正确；β射线在云室中留下清晰的径迹，不能体现波动性，B错误；衍射现象体现的是波动性，C正确；电子显微镜利用了电子束波长短的特性，D正确。
答案 ACD
2．中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图12－1－6是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光
图12－1－6
A．在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光
B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大
C．分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能
D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光
解析 根据光路图可知，a光的折射率大于b光的折射率。由n＝可知，在同种玻璃中，a光的传播速度应小于b光，A项错误；以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，由于a光的折射率大，偏折程度大，a光侧移量大，B项错误；折射率大的a光频率也高，所以分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能，C项正确；由于b光的折射率小，b光从光密介质射向光疏介质发生全反射的临界角大，当a、b光以相同的入射角从水中射入空气时，若在空气中只能看到一种光，说明该光未发生全反射，所以一定是b光，D项错误。
答案 C
3．(2019·威海模拟)关于光电效应的规律，下面说法中正确是
A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大
B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应
D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同
解析 从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔只与光和金属种类有关，B错；由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应，光子的最大初动能与入射光的频率和金属的种类有关，C、D错。
答案 A
4．(多选)(2018·陕西师大附中检测)用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是
图12－1－7
A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小
B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电
C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
D．若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的
解析 增大a光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，A错误。a光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，B错误。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，C正确。氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的光子能量，D正确。
答案 CD
5．(2019邢台模拟)用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应。下列判断正确的是
A．用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大
B．用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高
C．用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短
D．用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大
解析 同种金属的逸出功是相同的，A错误；同种金属的截止频率是相同的，B错误；只要金属能发生光电效应，逸出光电子的时间一样，C错误；蓝光的频率比红光大，由Ek＝hν－W知，用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，D正确。
答案 D
6．(多选)(2018·唐山调研)下列说法正确的是
A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型
B．宏观物体的物质波波长非常大，极易观察到它的波动性
C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说
D．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这个波长，才能产生光电效应
解析 卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故A正确。根据λ＝，知宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故B错误。受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，故C正确。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这个波长，才能产生光电效应，故D正确。
答案 ACD
7． (2018·宁波一模)一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为
A. B.
C. D.
解析 中子的动量p1＝，氘核的动量p2＝，同向正碰后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波波长λ3＝＝，A正确。
答案 A
[提升题组]
8．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的
A．波长 B．频率
C．能量 D．动量
解析 由光电效应方程Ekm＝hν－ W＝hν－hν0，钙的截止频率大，因此钙中逸出的光电子的最大初动能小，其动量p＝，故动量小，由λ＝，可知波长较大，则频率较小，选项A正确。
答案 A
9． 多选)(2018·渭南质检)分别用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有
A．该种金属的逸出功为
B．该种金属的逸出功为
C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应
D．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应
解析 由hν＝W0＋Ek知h＝W0＋mv，h＝W0＋mv，又v1＝2v2，得 W0＝，A正确、B错误。光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应，C错误，D正确。
答案 AD
10．(2018银川模拟)图12－1－8所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0。现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则下列方法一定能够增加饱和光电流的是
图12－1－8
A．照射光频率不变，增加光强
B．照射光强度不变，增加光的频率
C．增加A、K电极间的电压
D．减小A、K电极间的电压
解析 要增加单位时间内从阴极逸出的光电子的数量，就需要增加照射光单位时间内入射光子的个数，所以只有A正确。
答案 A
11．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图12－1－9甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。
图12－1－9
(1)图12－1－9甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J。
解析 (1)由光电管的结构知，A为阳极；(2)Uc－ν图象中横轴的截距表示截止频率νc，逸出功W0＝hνC；(3)由爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hν－W0，可求结果。
答案 (1)阳极 (2)5.15×1014 3.41×10－19 (3)1.23×10－19
12．如图12－1－10甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34 J·s。结合图象，求：(结果保留两位有效数字)
图12－1－10
(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能；
(2)该阴极材料的极限波长。
解析 (1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数
n＝＝个＝4.0×1012个
光电子的最大初动能为：
Ekm＝eU0＝1.6×10－19 C×0.6 V＝9.6×10－20 J。
(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝h－h，代入数据得λ0＝0.66 μm。
答案 (1)4.0×1012个 9.6×10－20 J (2)0.66 μm
[基础题组]
1．(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
解析 电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A正确；β射线在云室中留下清晰的径迹，不能体现波动性，B错误；衍射现象体现的是波动性，C正确；电子显微镜利用了电子束波长短的特性，D正确。
答案 ACD
2．中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图12－1－6是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光
图12－1－6
A．在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光
B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大
C．分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能
D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光
解析 根据光路图可知，a光的折射率大于b光的折射率。由n＝可知，在同种玻璃中，a光的传播速度应小于b光，A项错误；以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，由于a光的折射率大，偏折程度大，a光侧移量大，B项错误；折射率大的a光频率也高，所以分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光也一定能，C项正确；由于b光的折射率小，b光从光密介质射向光疏介质发生全反射的临界角大，当a、b光以相同的入射角从水中射入空气时，若在空气中只能看到一种光，说明该光未发生全反射，所以一定是b光，D项错误。
答案 C
3．(2019·威海模拟)关于光电效应的规律，下面说法中正确是
A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大
B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应
D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同
解析 从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔只与光和金属种类有关，B错；由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值，才能产生光电效应，光子的最大初动能与入射光的频率和金属的种类有关，C、D错。
答案 A
4．(多选)(2018·陕西师大附中检测)用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是
图12－1－7
A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小
B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电
C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
D．若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的
解析 增大a光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，A错误。a光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，B错误。发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，C正确。氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的光子能量，D正确。
答案 CD
5．(2019邢台模拟)用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应。下列判断正确的是
A．用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大
B．用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高
C．用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短
D．用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大
解析 同种金属的逸出功是相同的，A错误；同种金属的截止频率是相同的，B错误；只要金属能发生光电效应，逸出光电子的时间一样，C错误；蓝光的频率比红光大，由Ek＝hν－W知，用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，D正确。
答案 D
6．(多选)(2018·唐山调研)下列说法正确的是
A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型
B．宏观物体的物质波波长非常大，极易观察到它的波动性
C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说
D．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这个波长，才能产生光电效应
解析 卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故A正确。根据λ＝，知宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故B错误。受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，故C正确。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这个波长，才能产生光电效应，故D正确。
答案 ACD
7． (2018·宁波一模)一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为
A. B.
C. D.
解析 中子的动量p1＝，氘核的动量p2＝，同向正碰后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波波长λ3＝＝，A正确。
答案 A
[提升题组]
8．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的
A．波长 B．频率
C．能量 D．动量
解析 由光电效应方程Ekm＝hν－ W＝hν－hν0，钙的截止频率大，因此钙中逸出的光电子的最大初动能小，其动量p＝，故动量小，由λ＝，可知波长较大，则频率较小，选项A正确。
答案 A
9． 多选)(2018·渭南质检)分别用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有
A．该种金属的逸出功为
B．该种金属的逸出功为
C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应
D．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应
解析 由hν＝W0＋Ek知h＝W0＋mv，h＝W0＋mv，又v1＝2v2，得 W0＝，A正确、B错误。光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应，C错误，D正确。
答案 AD
10．(2018银川模拟)图12－1－8所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0。现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则下列方法一定能够增加饱和光电流的是
图12－1－8
A．照射光频率不变，增加光强
B．照射光强度不变，增加光的频率
C．增加A、K电极间的电压
D．减小A、K电极间的电压
解析 要增加单位时间内从阴极逸出的光电子的数量，就需要增加照射光单位时间内入射光子的个数，所以只有A正确。
答案 A
11．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图12－1－9甲所示。已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。
图12－1－9
(1)图12－1－9甲中电极A为光电管的________(选填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J。
解析 (1)由光电管的结构知，A为阳极；(2)Uc－ν图象中横轴的截距表示截止频率νc，逸出功W0＝hνC；(3)由爱因斯坦的光电效应方程Ek＝hν－W0，可求结果。
答案 (1)阳极 (2)5.15×1014 3.41×10－19 (3)1.23×10－19
12．如图12－1－10甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34 J·s。结合图象，求：(结果保留两位有效数字)
图12－1－10
(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能；
(2)该阴极材料的极限波长。
解析 (1)光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数
n＝＝个＝4.0×1012个
光电子的最大初动能为：
Ekm＝eU0＝1.6×10－19 C×0.6 V＝9.6×10－20 J。
(2)设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：Ekm＝h－h，代入数据得λ0＝0.66 μm。
答案 (1)4.0×1012个 9.6×10－20 J (2)0.66 μm