第十七章 波粒二象性 单元检测题 Word版含解析

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名称 第十七章 波粒二象性 单元检测题 Word版含解析
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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 2019-05-02 18:06:18

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文档简介

《波粒二象性》单元检测题
一、单选题
1.在光电效应实验中,先后用两束光照射同一个光电管,若实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示,则下列说法中正确的是(  )

A.a光频率大于b光频率
B.a光波长大于b光波长
C.a光强度高于b光强度
D.a光照射光电管时产生光电子的最大初动能较大
2.下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是(  )
A. 光的波动性和粒子性是相互矛盾的,不能统一
B. 在衍射现象中,暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方
C. 大量光子表现出的波动性强,少量光子表现出的粒子性强
D. 频率低的光子表现出的粒子性强,频率高的光子表现出的波动性强
3.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能.若有N个波长为λ0的光子打在硅光电池极板上,这些光子的总能量为(h为普朗克常量)(  )
A.h B.Nh C.Nhλ0 D. 2Nhλ0
4.一颗质量为10 g的子弹,以200 m/s的速度运动着,则由德布罗意理论计算,要使这颗子弹发生明显的衍射现象,那么障碍物的尺寸可能为(  )
A. 3.0×10-10m B. 1.8×10-11m C. 3.0×10-34m D. 无法确定
5.1924年法国物理学家德布罗意提出物质波的概念,任何一个运动着的物体,小到电子,大到行星、恒星都有一种波与之对应,波长为λ=,p为物体运动的动量,h是普朗克常量.同样光也有具有粒子性,光子的动量为p=.根据上述观点可以证明一个静止的自由电子如果完全吸收一个γ光子,会发生下列情况:设光子频率为ν,则光子能量E=hν,光子动量p==,被电子吸收后有hν=mv2,=mv,由以上两式可解得:v=2c,电子的速度为两倍光速,显然这是不可能的.对此,下列分析、判断正确的是(  )
A. 因为在微观世界动量守恒定律不适用,上述推理错误,所以电子可能完全吸收一个γ光子
B. 因为在微观世界能量守恒定律不适用,上述推理错误,所以电子可能完全吸收一个γ光子
C. 动量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍适用的规律,所以唯一结论是电子不可能完全吸收一个γ光子
D. 以上分析、判断都不对
6.如图所示,弧光灯发出的光经一狭缝后,在锌板上形成亮暗相间的条纹,与锌板相连的验电器的铝箔有张角,则该实验不能证明(  )

A. 光具有波动性 B. 从锌板上逸出带正电的粒子
C. 光能发生衍射 D. 光具有波粒二象性
7.关于物质波,下列说法正确的是(  )
A. 速度相等的电子和质子,电子的波长长
B. 动能相等的电子和质子,电子的波长短
C. 动量相等的电子和中子,中子的波长短
D. 甲电子的速度是乙电子的3倍,甲电子的波长也是乙电子的3倍
8.关于物质波以下说法正确的是(  )
A. 实物粒子具有粒子性,在任何条件下都不可能表现出波动性
B. 宏观物体不存在对应的波
C. 电子在任何条件下都能表现出波动性
D. 微观粒子在一定条件下能表现出波动性
9.如图所示,四个示意图所表示的实验中,能说明光具有粒子性的是(  )
A. B.

C. D.
10.用不同频率光照射某一金属发生光电效应时,光电子逸出最大初动能随入射光频率变化的图象如图所示,则图中横、纵轴截距及斜率的物理意义为(  )

A. 斜率为普朗克常数的倒数
B. 纵轴截距为逸出功的倒数
C. 横轴截距为极限频率
D. 横轴截距为极限波长
11.下列有关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. 大量光子的行为往往表现出粒子性
12.历史上认为“光是某种振动所激起的波(机械波)”的代表人物是(  )
A. 牛顿 B. 惠更斯 C. 爱因斯坦 D. 麦克斯韦
二、多选题
13. 用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系.图中A、K两极间的电压大小可调,直流电源的正负极也可以对调.分别用a、b、c三束单色光照射,调节A、K间的电压U,得到光电流I与电压U的关系如图乙所示.由图可知(  )


A. 单色光b的频率大于a的频率
B. 单色光a和c的光子能量相同,但a光强度更强些
C. 单色光a的遏止电压小于单色光b的遏止电压
D. 随着电压的增大,光电流不断增大
14.关于物质波,以下说法中正确的是(  )
A. 任何一个运动着的物体都有一种波与之对应
B. 抖动细绳一端,绳上的波就是物质波
C. 动能相等的质子和电子相比,质子的物质波波长短
D. 宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象,所以没有物质波
15.在光电效应实验中,两个实验小组分别在各自的实验室,约定用相同频率的单色光,分别照射锌和银的表面,结果都能发生光电效应,如图甲,并记录相关数据.对于这两组实验,下列判断正确的是(  )


A. 饱和光电流一定不同
B. 因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压Uc不同
C. 光电子的最大初动能不同
D. 分别用不同频率的光照射之后绘制Uc~ν图象(ν为照射光频率,图乙为其中一小组绘制的图象),图象的斜率可能不同
16.下列物理现象的发现从科学研究的方法来说,属于科学假说的是(  )
A. 安培揭示磁现象的电本质
B. 爱因斯坦由光电效应的实验规律提出光子说
C. 探究加速度与质量和外力的关系
D. 建立质点模型
17.一激光器发光功率为P,发出的激光在折射率为n的介质中波长为λ,若在真空中速度为c,普朗克常量为h,则下列叙述正确的是(  )
A. 该激光在真空中的波长为nλ
B. 该波的频率为
C. 该激光器在ts内辐射的能量子数为
D. 该激光器在ts内辐射的能量子数为

三、实验题
18.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.

(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
19.用频率为ν的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图,Uc为遏止电压.已知电子电荷量为-e,普朗克常量为h,求:

(1)光电子的最大初动能Ekm.
(2)该光电管发生光电效应的极限频率ν0.
20.一个正电子和一个负电子相遇会发生湮灭而转化为一对光子,设正、负电子的质量为m,普朗克常量为h,光速为c,则这一对光子的频率为多少?
21.如图所示,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λ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W0,电子质量为m,电荷量大小为e,求:
(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.









答案解析
1.【答案】C
【解析】光电流恰为零,此时光电管两端加的电压为截止电压,对应的光的频率为截止频率,可知,根据eUc=Ek=hν-W,入射光的频率越高,对应的截止电压Uc越大.a光、b光的截止电压相等,所以a光、b光的频率相等,则它们的最大初动能也相等;由图可知,a的饱和电流大于b的饱和电流,而光的频率相等,所以a光的光强大于b光的光强,C正确.
2.【答案】C
【解析】光的波粒二象性是指光有时表现为波动性,有时表现为粒子性,二者是统一的,所以A错误;在衍射现象中,暗条纹是指振动减弱的地方,并非光子不能到达的地方, B错误;光既具有粒子性,又具有波动性,大量的光子波动性比较明显,个别光子粒子性比较明显, C正确;光的粒子性和波动性与光子频率高低无关, D错误.
3.【答案】B
【解析】一个光子的能量ε=hν=h,则N个光子的总能量E=Nh,选项B正确.
4.【答案】C
【解析】λ==≈3.32×10-34m,故能发生明显衍射的障碍物尺寸可能为选项C.
5.【答案】C
【解析】动量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍适用的规律,故选项C正确,选项A、B、D错误.
6.【答案】B
【解析】衍射现象说明了光具有波动性,光电效应现象说明了光具有粒子性,故该实验说明了光具有波粒二象性,A、C、D正确;光照射锌板后,与锌板相连的验电器的铝箔有张角,说明锌板带电,但不能确定带什么电,B错误.
7.【答案】A
【解析】由λ=可知,动量大的波长短,电子与质子的速度相等时,电子动量小,波长长,A正确;电子与质子动能相等时,由动量与动能的关系p=可知,电子的动量小,波长长,B错误;动量相等的电子和中子,其波长应相等,C错误;如果甲、乙两电子的速度远小于光速,甲的速度是乙的3倍,甲的动量也是乙的3倍,则甲的波长应是乙的,D错误.
8.【答案】D
【解析】任何一个运动着的物体,小到电子、质子大到行星、太阳,都有一种波与之对应,这种波称为物质波.所以要物体运动时才有物质波.故A,B选项均错误.电子有波动性,但在一定的条件下才能表现出来.电子的衍射,是把电子束照到晶体上才发生的.晶体的波长很小只有数千埃甚至数百埃,跟电子的物质波波长差不多,这时衍射才表现出来.故C选项错误,D选项正确.
9.【答案】C
【解析】
10.【答案】C
【解析】由光电子逸出最大初动能随入射光频率变化的图象Ek=hν-W得,该图线的斜率表示普朗克常量h,纵轴截距的绝对值为逸出功,横轴截距绝对值对应的频率是发生光电效应的最小频率,即为极限频率,C正确.
11.【答案】C
【解析】一切光都具有波粒二象性,光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性,光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性,所以,不能说有的光是波,有的光是粒子.虽然光子与电子都是微观粒子,都具有波粒二象性,但电子是实物粒子,有静止质量,光子不是实物粒子,没有静止质量,电子是以实物形式存在的物质,光子是以场形式存在的物质,所以,不能说光子与电子是同样的一种粒子.光的波粒二象性的理论和实验表明,大量光子的行为表现出波动性,个别光子的行为表现出粒子性.光的波长越长,衍射性越好,即波动性越显著;光的波长越短,其光子能量越大,个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应,其粒子性就很显著,所以C正确.
12.【答案】B
【解析】惠更斯原理是以波动理论解释光的传播规律的基本原理.因此光是某种振动所激起的波(机械波)”的代表人物是惠更斯,B正确.
13.【答案】ABC
【解析】单色光b照射后遏止电压较大,根据Ekm=eUc知,b光照射后产生的光电子最大初动能较大,根据光电效应方程Ekm=hν-W0得,b光的频率大于a光的频率,A、C正确;a、c两光照射后遏止电压相同,产生的光电子最大初动能相等,可知a、c两光的频率相等,光子能量相等,由于a光的饱和电流较大,则a光的强度较大,B正确;随着正向电压的增大,光电流增大,增大到一定程度,电流达到饱和,不再增大,D错误.
14.【答案】AC
【解析】任何一个运动着的物体,小到电子、质子大到行星、太阳,都有一种波与之对应,这种波称为物质波 所以运动的物体都有物质波,A正确;抖动细绳一端,绳上的波就是机械波,B错误;根据物质波的波长公式:λ=和动能与动量的关系式:p=,得:λ=,动能相等的质子和电子相比,质子的质量大,所以质子的物质波波长短,C正确;根据物质波的波长公式:λ=,宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象,是因为宏观物体的物质波波长太小,D错误.
15.【答案】BC
【解析】虽然光的频率相同,但光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,而饱和光电流不一定相同,A错误;根据光电效应方程Ekm=hν-W0和eUc=Ekm得出,相同频率,不同逸出功,光电子的最大初动能不同,遏止电压也不同,B、C正确;因为Uc=-,知图线的斜率等于,从图象上可以得出斜率的大小,已知电子电量,可以求出斜率与普朗克常量有关, D错误.
16.【答案】AB
【解析】探究加速度与质量和外力关系用的是控制变量法;建立质点模型是理想模型法;安培提出分子电流假说揭示了磁现象的电本质;爱因斯坦提出光子说成功解释光电效应用的是科学假说.
17.【答案】AC
【解析】激光在介质中的折射率n===,故激光在真空中的波长λ0=nλ,A正确;激光频率ν==,B错误;由能量关系Pt=N?,c=λ0ν,λ0=nλ及?=hν得N=,C正确,D错误.
18.【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】
19.【答案】(1)eUc (2)ν-
【解析】(1)由动能定理,及Uc为遏止电压;可知,电子的最大初动能Ekm=eUc
(2)根据光电效应方程,Ekm=hν-hν0
所以ν0=ν-.
20.【答案】
【解析】由于光子无静止的质量,则电子对撞过程中的质量亏损为Δm=2m-0=2m.由爱因斯坦质能方程得电子对撞放出的能量为ΔE=Δmc2=2mc2,根据能量守恒得,每个光子的能量为E=mc2
又:E=hν
得:ν=
21.【答案】(1)eU+-W (2)d
【解析】(1)根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0,光子的频率为ν=.所以,光电子的最大初动能为Ek=-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=Ek1-Ek
所以Ek1=eU+-W0
(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.
则d=at2=,得t=d