波粒二象性典型例題

1、波粒二象性典型例題章末綜合測(cè)評(píng)（時(shí)間：40分鐘滿(mǎn)分：100分）一、選擇題（本題共6小題，每小題6分，共36分，在每題給出的5個(gè)選項(xiàng) 中有3項(xiàng)符合題目要求，選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得6分每 選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）1一個(gè)光子和一個(gè)電子具有相同的波長(zhǎng)，則（）A光子具有較大的動(dòng)量B.光子具有較大的能量C.電子與光子的動(dòng)量相等D.電子和光子的動(dòng)量不確定E.電子和光子都滿(mǎn)足不確定性關(guān)系式Ax4 4n【解析】 根據(jù)A p可知，相同的波長(zhǎng)具有相同的動(dòng)量.【答案】BCE2.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是（）A.光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C.遏止電壓與入射光的

2、頻率有關(guān)D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子E.只要滿(mǎn)足頻率條件，光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的【解析】 在光電效應(yīng)中，若照射光的頻率小于極限頻率，無(wú)論光照時(shí)間多長(zhǎng)，光照強(qiáng)度多大，都無(wú)光電流，當(dāng)照射光的頻率大于極限頻率時(shí)，立刻有光電子產(chǎn)生，故A、B錯(cuò)誤，D、E正確由eU=0Ek,Ek=hv W，可知U=（hv W）/e，即遏止電壓與入射光頻率v,有關(guān)，C正確.【答案】CDE3.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為v的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是（）A.增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B.減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C.改用頻率小于v的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D.改用頻率大于v的光

3、照射，光電子的最大初動(dòng)能變大E.光電效應(yīng)的發(fā)生與照射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)【解析】 增大入射光強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項(xiàng)A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而 與照射強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，E正確.用頻率為v的光照射光電管陰極， 發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時(shí)，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會(huì) 發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)h v W逸=*mv2可知，增加照射光頻率，光 電子的最大初動(dòng)能也增大，故選項(xiàng)D正確.【答案】ADE4.下列敘述的情況中正確的是（）A.光的粒子性說(shuō)明每個(gè)光子就像一個(gè)極小的球體一樣B.光是波，與橡皮繩上的波類(lèi)似C.光是波，但與宏觀

4、概念的波有本質(zhì)的區(qū)別D.光是一種粒子，它和物質(zhì)作用是“一份一份”進(jìn)行的E.光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大?。ǜ怕剩┛梢杂貌▌?dòng)的規(guī)律來(lái)描述【解析】 光的粒子性說(shuō)明光是一種粒子，但到達(dá)空間某位置的概率遵守波動(dòng)規(guī)律，與宏觀概念的粒子和波有著本質(zhì)的不同，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C、E正確.根據(jù)光電效應(yīng)可知，光是一種粒子，光子與電子的作用是一對(duì)一的關(guān)系， 所以選項(xiàng)D正確.【答案】CDE5.在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上.假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子能通過(guò)單縫，那么該光子（）A.一定落在中央亮紋處B. 定落在亮紋處C.可能落在亮紋處D.可能落在暗紋處E.落在中央亮紋處的可能性最大【解

5、析】 根據(jù)光的概率波的概念，對(duì)于一個(gè)光子通過(guò)單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達(dá)95%以上.當(dāng)然也可能落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，只不過(guò)落在暗處的概率很小而已，故只有C、D、E正確.【答案】CDE6.電子的運(yùn)動(dòng)受波動(dòng)性的支配，對(duì)于氫原子的核外電子，下列說(shuō)法正確的是（）（）A.氫原子的核外電子可以用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)谠又械奈恢肂.電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律確定它的軌道C.電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，不遵從牛頓運(yùn)動(dòng)定律D電子繞核運(yùn)動(dòng)的“軌道”其實(shí)是沒(méi)有意義的E.電子軌道只不過(guò)是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置【解析】 微觀粒子的波動(dòng)性是一種概率波，對(duì)于微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，牛

6、頓運(yùn)動(dòng)定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標(biāo)描述它們?cè)?原子中的位置，電子的 “軌道”其實(shí)是沒(méi)有意義的，電子軌道只不過(guò)是電子出 現(xiàn)的概率比較大的位置，綜上所述，C、D、E正確.【答案】CDE、非選擇題（本題共7小題，共64分按題目要求作答.）7. （6分）（2016江蘇高考）已知光速為C,普朗克常數(shù)為h,則頻率為v的光 子的動(dòng)量為 .用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為 _ .【解析】光速為c,頻率為v的光子的波長(zhǎng)入=V，光子的動(dòng)量P=h-用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被垂直反射，則光子在反射前后動(dòng)量方向相反，取反射后的方向?yàn)?/p>

7、正方向，則反射前后動(dòng)量改變量郎郎=P2-P1=2hLV.c8.（6分）經(jīng)150 V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過(guò)鋁箔后射到其后的屏上，電子到達(dá)屏上的位置受 _ 律支配，無(wú)法用確定的_來(lái)描述它的位置.【解析】 電子被加速后其德布羅意波波長(zhǎng)A1X 10-10m,穿過(guò)鋁箔P時(shí)發(fā)生衍射，電子的運(yùn)動(dòng)不再遵守牛頓運(yùn)動(dòng)定律，不可能用“軌跡”來(lái)描述電子的運(yùn)動(dòng)，只能通過(guò)概率波來(lái)描述.【答案】 波動(dòng)坐標(biāo)【答案】hv 2h vc c9.（6分）某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21 eV,用波長(zhǎng)為2.5X IO” m的紫外線(xiàn)照射陰極，已知真空中光速為3.0 x 108m/s，元電荷為1.6X

8、10_19C,普朗克常量為6.63X1074js.鉀的極限頻率為 _ 該光電管發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能是_ 【解析】由W=hv得，極限頻率W5.3X 1014Hz;由光電效應(yīng)方程Ek=hv Wo得，光電子的最大初動(dòng)能Ek=丐一Wo4.4X 10-19J.【答案】5.3X 1O14Hz,4.4X 1019J10. (10分)太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換的基本原理是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能如圖1所示是測(cè)定光電流的電路簡(jiǎn)圖，光電管加正向電壓.圖1(1)標(biāo)出電源和電流表的正負(fù)極；(2)入射光應(yīng)照在_ 上.(3)電流表讀數(shù)是10 yA,則每秒鐘從光電管陰極發(fā)射出的光電子至少是個(gè).【解析】(1)加正向電壓，應(yīng)該

9、是在電子管中電子由B向A運(yùn)動(dòng)，即電流 是由左向右.因此電源左端是正極，右端是負(fù)極，電流表上端是正極，下端是 負(fù)極.(2)光應(yīng)照在B極上.設(shè)電子個(gè)數(shù)為n,則10X 10613入1=ne，所以n=16X10-佃佃=5 25X 10(個(gè)).【答案】(1)電源左端是正極，右端是負(fù)極；電流表上端是正極，下端是面，造成工傷事故.如果將上述控制電路中的電燈換成驅(qū)動(dòng)這些機(jī)器工作的電域時(shí)，由于遮住了光線(xiàn)，光控繼電器銜鐵立即動(dòng)作，使機(jī)床停止工作，避免事負(fù)極(2)B(3)6.25X 101311. (12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航標(biāo)燈指引航道如圖2所示是一個(gè)航標(biāo)燈自動(dòng)控制電路的示意圖.電路中的光電管

10、陰極K涂有可發(fā)生光電效應(yīng)的金屬.下表反映的是各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長(zhǎng)，又知可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在400770 nm(1 nm=10_9m).各種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率和極限波長(zhǎng):6 7 8 * 9 * 10金屬銫鈉鋅銀鉑極限頻率(Hz)4.545X 10146.000X 1014& 065X 10141.153X 10151.529X 1015極限波長(zhǎng)(卩m)0.660 00.500 00.372 00.260 00.196 2根據(jù)圖和所給出的數(shù)據(jù)，你認(rèn)為：【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390025】【解析】(1)依題意知，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為400 X 10_9770 X 10_9m6光電

11、管陰極K上應(yīng)涂有金屬 _ ;7控制電路中的開(kāi)關(guān)S應(yīng)和_(填a”和b”接觸；8工人在鍛壓機(jī)、沖床、鉆床等機(jī)器上勞動(dòng)時(shí)，稍有不慎就會(huì)把手壓在里機(jī)，這時(shí)電路中開(kāi)關(guān)S應(yīng)和_ 觸，這樣，當(dāng)工人不慎將手伸入危險(xiǎn)區(qū)故發(fā)生.而金屬銫的極限波長(zhǎng)為A 0.660 0X 10_6m=660 X 10_9m,因此，光電管陰極K上應(yīng)涂金屬銫.(2)深沉的夜色中，線(xiàn)圈中無(wú)電流，銜鐵與b接觸，船舶依靠航標(biāo)燈指引航 道，所以控制電路中的開(kāi)關(guān)S應(yīng)和b接觸.(3)若將上述控制電路中的電燈換成電機(jī)，在手遮住光線(xiàn)之前，電機(jī)應(yīng)是正 常工作的，此時(shí)銜鐵與a接觸，所以電路中的開(kāi)關(guān)S應(yīng)和a接觸.【答案】銫(2)b (3)a12. (12分)

12、德布羅意認(rèn)為：任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，都有著一種波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是Ah，式中p是運(yùn)動(dòng)著的物體的動(dòng)量，h是普朗克常量已知某種紫光P的波長(zhǎng)是440 nm,若將電子加速，使它的德布羅意波長(zhǎng)是這種紫光波長(zhǎng)的104倍，求：(1)電子的動(dòng)量的大??；(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波波長(zhǎng)的關(guān)系，并計(jì)算加速電壓的大小.電 子質(zhì)量m=9.1 X 1031kg，電子電荷量e=1.6X 10佃C，普朗克常量h=6.6X 10_34j s,加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390026【解析】(1)由AP知電子的動(dòng)量pp=1.5X 1023kg m/s.12(2)電子在電場(chǎng)中加速，有eU=2mv22=_P_2m28X 102V13. (12分)如圖3所示，相距為d的兩平行金屬板A、B足夠大，板間電壓 恒為U,有一波長(zhǎng)為 入的細(xì)激光束照射到B板中央，使B板發(fā)生光電效應(yīng)，已 知普朗克常量為h,金屬板B的逸出功為Wo,電子質(zhì)量為m,電荷量為e.求：*/-d-+-4BA圖3(1)從B板運(yùn)動(dòng)到A板所需時(shí)間最短的光電子，到達(dá)A板時(shí)的動(dòng)能；光電子從B板運(yùn)動(dòng)到A板時(shí)所需的最長(zhǎng)時(shí)間.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390027】【解析】(1)根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得Ek=hv- W0光子的頻率為v=:所以光電子的最大初動(dòng)能為Ek=hW0能以最短時(shí)間