《波粒象性》測試題

1、波粒二象性測試題本試卷分為第I卷（選擇題）和第n卷（非選擇題）兩部分，滿分100,考試時(shí)間60分鐘。 第I卷（選擇題共40分）一、選擇題 （本題共 10 小題，每小題 4 分，共 40 分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有 的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確， 全部選對的得 4 分，選對但不全的得 2 分，有 選錯(cuò)或不選的得 0 分。 ）1 在下列各組的兩個(gè)現(xiàn)象中都表現(xiàn)出光具有波動性的是（）A 光的折射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象B 光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象C.光的衍射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象D .光的直線傳播現(xiàn)象、光電效應(yīng)現(xiàn)象解析： 因?yàn)樯F(xiàn)象說明的是白光是由各種單色光組成的復(fù)色光，故A 錯(cuò)；由于反射現(xiàn)象并非波動所

2、獨(dú)有的性質(zhì)，故 B 錯(cuò)；直線傳播并非波動所獨(dú)有，且光電效應(yīng)說明光具有 粒子性，故D錯(cuò)；只有衍射現(xiàn)象和偏振現(xiàn)象為波動所獨(dú)有的性質(zhì)，所以C正確。答案： C2. 下列說法中正確的是 （）A .光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光具有波動性B .光的頻率越大，波長越長C.光的波長越大，光子的能量越大8D .光在真空中的傳播速度為3.0X 10 m/s解析：干涉和衍射現(xiàn)象是波的特性，說明光具有波動性， A 對；光的頻率越大，波長越 短，光子能量越大，故 B、C錯(cuò)；光真空中的速度為 3.0X 108 m/s,故D對。答案： A、 D3. 現(xiàn)代科技中常利用中子衍射技術(shù)研究晶體的結(jié)構(gòu),因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長與晶體中原子

3、間距相近。已知中子質(zhì)量m= 1.67 X 1027 kg,可以估算德布羅意波長匸1.82 X 10m 的熱中子動能的數(shù)量級為 （）1719A. 1017 JB. 1019 J21C. 10 J24D.10 J解析:2m得，h26.626冬 10-682nU2X 1.67 X 10-27X 1.822x 10-2021J 4X 10- J,C正確。答案：C4. 下列關(guān)于光電效應(yīng)的說法中，正確的是（）A .金屬的逸出功與入射光的頻率成正比B 光電流的大小與入射光的強(qiáng)度無關(guān)C.用不可見光照射金屬一定比用可見光照射同種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能大D 對于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長”，入射光的波

4、長大于此波長時(shí)，就不能 產(chǎn)生光電效應(yīng)解析：逸出功與入射光無關(guān)， 反映的是金屬材料對電子的束縛能力；A錯(cuò)誤；光強(qiáng)越大,單位時(shí)間內(nèi)入射的光子數(shù)越多，逸出的電子數(shù)也越多，光電流越大，B錯(cuò)誤；紅外線的頻率比可見光小，紫外線的頻率比可見光大，由Ek = hv Wo知，C錯(cuò)誤；由產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件知，D正確。答案：D5. 下列有關(guān)光的說法中正確的是 （）A .光電效應(yīng)表明在一定條件下，光子可以轉(zhuǎn)化為電子B .大量光子易表現(xiàn)出波動性，少量光子易表現(xiàn)出粒子性C.光有時(shí)是波，有時(shí)是粒子D .康普頓效應(yīng)表明光子和電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子一樣也具有能量和動量解析：光電效應(yīng)中，光子把能量轉(zhuǎn)移給電子，而不是轉(zhuǎn)化為電子，A錯(cuò)

5、誤；由光的性質(zhì)可知，B正確；波動性和粒子性是光的兩個(gè)固有屬性,只是在不同情況下一種屬性起主要作用，C錯(cuò)誤；康普頓效應(yīng)表明光具有能量和動量，能量£= h V,動量hD正確。答案：B、D6. 一激光器發(fā)光功率為P,發(fā)出的激光在折射率為度為c,普朗克常量為h,則下列敘述正確的是（）A .該激光在真空中的波長為n入n的介質(zhì)中波長為 人若在真空中速B .該激光的頻率為C.該激光器在t s內(nèi)輻射的能量子數(shù)為Ptn入hcPt入D 該激光器在ts內(nèi)輻射的能量子數(shù)為he解析：激光在介質(zhì)中的折射率 n= e仝仝，故激光在真空中的波長?o= n入，A正確；V Av Ke ePtn A激光頻率 v= = ,

6、 B錯(cuò)誤；由能量關(guān)系 Pt= Ns, e= Av K= nA及s= hv得N=p , CAn ahe正確，D錯(cuò)誤。答案：A、C7兩種單色光a和b, a光照射某金屬時(shí)有光電子逸出，b光照射該金屬時(shí)沒有光電子逸出，則（）A .在真空中，a光的傳播速度較大B .在水中，a光的波長較小C.在真空中，b光光子的能量較大D .在水中，b光的折射率較小解析：由已知可得頻率 vv V,所以A> A, B對；由光子能量 E= hv得，a光光子能量大，C錯(cuò)；在同種介質(zhì)中頻率大的光折射率大，即na> nb, D對；在真空中各種光傳播速度相同，都是e= 3x 108 m/s, A錯(cuò)。答案：B、D&

7、光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用位置和動量的不確定性關(guān)系的觀點(diǎn)加以解釋，下列說法中正確的是（）A .單縫寬，光沿直線傳播，這是因?yàn)槲恢貌淮_定量大，動量不確定量小可以忽略B .當(dāng)光能發(fā)生衍射現(xiàn)象時(shí)，動量不確定量就不能忽略C.單縫越窄，中央亮紋越寬，是因?yàn)槲恢貌淮_定量越小，動量不確定量越大D .以上解釋都不正確解析：由不確定關(guān)系 AxAp>知，A、B、C正確。答案：A、B、C9. 下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波長和頻率為1 MHz的無線電波的波長，由表中數(shù)據(jù)可知（）質(zhì)量/kg1速度(m s )波長/m彈子球22.0X 1021.0X 10303.3X 10電子（100 eV）9.0

8、X 10 315.0 x 106101.2X 10無線電波（1 MHz）3.0 x 10823.3X 10A.要檢測彈子球的波動性幾乎不可能B 無線電波通常情況下只表現(xiàn)出波動性C.電子照射到金屬晶體上能觀察到波動性D .只有可見光才有波動性解析：彈子球的波長相對太小，所以檢測其波動性幾乎不可能，A對；無線電波波長較長，所以通常表現(xiàn)為波動性， B對；電子波長與金屬晶體尺度差不多，所以能利用金屬晶體 觀察電子的波動性，C對；由物質(zhì)波理論知，D錯(cuò)。答案：A、B、C10. 研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖 （十七）一1所示，以頻率為 v的光照射光電管陰極K時(shí)，有光電子產(chǎn)生。由于光電管 K、A間加的是反向

9、電壓，光電子從陰極 K發(fā)射后將向陽極A做減速運(yùn)動。光電流i由圖中電流計(jì) G測出，反向電壓 U由電壓表V測出。當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓Uo。在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖象中，錯(cuò)誤的是（）光圖（十七）一1反問址壓備1獲申"-定吋,裁止電壓耳耳頡卑”的艾系朮理剛校率"一定時(shí) 電鍛扌與反向電壓F啲關(guān)玉D.電淇匚與產(chǎn)生比電干的時(shí)仙的關(guān)垂解析：由光電效應(yīng)方程 Ek = hv W，若加反向截止電壓，則eUo= Ek時(shí)無光電流，則Uo=旦=hv W，則Uo與v的關(guān)系圖線不過原點(diǎn)，故 B錯(cuò)；根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，當(dāng)反向電e e e壓U和頻率v定時(shí)，光電流i與光強(qiáng)1（光

10、子個(gè)數(shù)）成正比，故 A正確；由于光強(qiáng)I與入射光的光子個(gè)數(shù)成正比，所以當(dāng)光強(qiáng)I和頻率v定時(shí)，光電流i與反向電壓U的關(guān)系為C,C正確；根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，當(dāng)光強(qiáng) I和頻率V定時(shí)，光電流i與產(chǎn)生光電子的時(shí)間關(guān)系 是“瞬時(shí)”關(guān)系（10-9 s）,故D項(xiàng)正確，本題只有 B錯(cuò)，故選B。答案：B第n卷（非選擇題共60分）二、填空題。（共4小題，每小題5分，共20分。把答案直接填寫在題中橫線上，不要求寫出演算過程。)11. （5分）如圖（十七）-2所示，用導(dǎo)線將驗(yàn)電器與潔凈鋅板連接，觸摸鋅板使驗(yàn)電器指針歸零。用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，接著用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針張角減小，此現(xiàn)

11、象說明鋅板帶 電（選填“正”或“負(fù)”）；若改用紅外線重復(fù)上實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針根本不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明金屬鋅的極限頻率紅外線（選填“大于”或“小于”）。圖（十七）一2解析：毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電，因鋅板被紫外線照射后發(fā)生光電效應(yīng)缺少電子而帶正電，故驗(yàn)電器的負(fù)電荷與鋅板正電荷中和一部分電荷后驗(yàn)電器指針偏角變小。用紅外線照射驗(yàn)電器指針偏角不變，說明鋅板未發(fā)生光電效應(yīng)， 說明鋅板的極限頻率大于紅外線的頻率。答案：正大于12. （5分）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，如果實(shí)驗(yàn)儀器及線路完好，當(dāng)光照射到光電管上時(shí)，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，可能的原因是 。解析：入射光頻率小于這種金屬的極限頻率（即入射光波長大于這

12、種金屬的極限波長 ）, 不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象， 即無光電子逸出。另一種可能是光電管上所加反向電壓太大， 逸出 的光電子減速運(yùn)動，速度為零后又返回，使電路中沒有電流通過。答案：入射光波長太大（或反向電壓太大）13. （5分）利用金屬晶格（大小約1010 m）作為障礙物觀察電子的衍射圖樣，方法是讓電子通過電場加速后， 讓電子束照射到金屬晶格上，從而得到電子的衍射圖樣。 已知電子質(zhì)量為m,電荷量為e,初速度為0，加速電壓為 U，普朗克常量為 h,則加速后電子的德布羅 意波長為 ，若電子質(zhì)量 m= 9.1 X 10kg，加速電壓 U = 300 V，則電子束（能或不能）發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象。圖（十七）_

13、3解析： 由eU = Ek及 p =寸2mEk得 入=- =j ;將 U = 300 V 代入，得入=P 2meU346.626 X 10_1031m 0.71 X 10_ m'2X 9.1 X 10_31X 1.6X 10_19X 300入與金屬晶格差不多，所以能發(fā)生明顯衍射。答案：h能V2meU14 . （5分）利用光電管產(chǎn)生光電流的電路如圖（十七）一3所示。電源的正極應(yīng)接在端（填“a”或“ b”）;若電流表讀數(shù)為8叮 則每秒從光電管陰極發(fā)射的光電子至 少是個(gè)（已知電子電荷量為1.6 X 10_19 C）。解析：由題意知，電路圖為利用光電管產(chǎn)生光電流的實(shí)驗(yàn)電路，光電管的陰極為K，光

14、電子從K極發(fā)射出來要經(jīng)高電壓加速， 所以a端應(yīng)該接電源正極，b端接電源負(fù)極。假定從 陰極發(fā)射出來的光電子全部到達(dá)陽極 A,則每秒從光電管陰極發(fā)射出來的光電子數(shù)目為n =Q= It e e8X 10 61.6 X 10_后個(gè)=5X 1013個(gè)。答案：a 5X 1013三、計(jì)算題（共6小題，共40分。解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步 驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。）15. （6分）如圖（十七）_ 4所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，用光子能量為 2.5 eV的一束光照射陰 極P,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。合上開關(guān)，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.

15、60 V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零，求此陰極材料的逸出功為多大？<Y)*mv2,陰極材料的逸出功圖（十七）一4解析：設(shè)光子能量為2.5 eV照射時(shí)，光電子的最大初動能為一 1 2為W,據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有：mv = h v W題圖中光電管上加的是反向電壓,據(jù)題意，當(dāng)反向電壓達(dá)到U = 0.60 V以后，具有最大1 2初動能的光電子也不能達(dá)到陽極，因此eU= 2mv由得 W= h v eU= 2.5 eV 0.6 eV = 1.9 eV。答案：1.9 eV1416. （6分）一光源的功率 P = 40 W，發(fā)光效率 n= 6%，發(fā)出頻率

16、為 v= 6X 10 Hz的可 見光。已知普朗克常量 h= 6.626X 10 34 J sb求：（1）光源每秒發(fā)出的能量子數(shù)；若每秒有10個(gè)能量子進(jìn)入瞳孔就能引起視覺，瞳孔的直徑d = 5 mm，則能看到光源的最大距離是多少？解析：（1）光源每秒發(fā)出光的能量 E = Pn t由E= N&及 =hv得Pn t NhvP nt h v =40 X 6%X 16.626 x 10 34 X 6 X 10 6.04X 1018 個(gè)（2）設(shè)能看到光源的最大距離為R,光源向周圍均勻輻射,每秒內(nèi)通過距光源 R處單位面積的光子數(shù)為4"脣每秒內(nèi)通過瞳孔的光子數(shù) n = 4njR2 bd2=

17、16R2故R=6.04X 1018x 52x 10616X 105m 9.7X 10 m。答案：(1)6.04 X 1018 個(gè) (2)9.7 X 105 m17. （7分）高速電子流射到固體上，可產(chǎn)生 X射線，產(chǎn)生X射線的最大頻率由公式h v=Ek確定，Ek表示電子打到固體上時(shí)的動能。設(shè)電子經(jīng)過U = 9 000 V咼壓加速，已知電子3119質(zhì)量 me= 9.1 x 10 kg,電子電量 e= 1.60x 10 C。求：(1) 加速后電子對應(yīng)的德布羅意波長；(2) 產(chǎn)生的X射線的最短波長及一個(gè)光子的最大動量。解析：由動能定理eU= Ek，動量與動能關(guān)系 p=2mEk及動量與波長關(guān)系 p=即6

18、.626 x 10341111jm1.3 x 10 mp2 x 9.1x 10 31 x 1.6x 1019 x 9x 103(2)產(chǎn)生的x射線最大頻率vm=Ehk=eu，對應(yīng)的最短波長c hc 6.626x 10-34x 3x 108 10Anin = 11 =193 m 1.4 x 10 mvm eU 1.6x 1019 x 9 x 103一個(gè)光子的最大動量h h V eU 1.6 x 10- 19x 9x 103pm 卞=T =三=3xkg m/s24=4.8x 10 kg m/s。答案：(1)1.3 x 10 11 m (2)1.4 x 10 10 m 4.8 x 10 24 kg m

19、/s18. (7分)波長為A= 0.17的紫外線照射到金屬筒上能使其發(fā)射光電子，光電子在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，做最大半徑為r的勻速圓周運(yùn)動，已知 r B= 5.6x 10 6 t m,光電子質(zhì)量 m= 9.1 x 10 31 kg ,電荷量e= 1.6 x 10 19 C,求：(1) 光電子的最大動能；(2) 金屬筒的逸出功。解析：光電子做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，在垂直磁場的平面內(nèi)運(yùn)動，它的動能即是最大動能。2,mv /白 eBr(1) 由 eBv=得 v=,rm所以2mv2= 蟹)=賽L。代入數(shù)據(jù)得"mv2= 4.41 x 10-19 J。(2) 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得1 2/1

20、2W= h v ?mv = h 入？mv ,代入數(shù)據(jù)得 W= 7.3x 10-19 J。19 19答案：(1)4.41 X 10 J (2)7.3 X 10 Jh 3519. (7分)已知=5.3 X 10Js；試求下列情況中速度測定的不確定量。4 n6(1) 一個(gè)球的質(zhì)量 m= 1.0 kg,測定其位置的不確定量為10 m;(2) 電子的質(zhì)量me= 9.1 X 10 31 kg,測定其位置的不確定量為1010 m(即在原子直徑的數(shù)量級內(nèi))。解析：(1)m= 1.0 kg, zx1= 106 m由 AxAp > 及 Ap = mAv 知4 n35v尸純 > 4-V=m 4 n Am5.3X 10296m/s = 5.3X 10m/s10- 6X 1.0 me= 9.1 X 10-31 kg , Ax2= 1010 m同理得,、 h4 n A2me=5.3 X 10 3551031 m/s= 5.8X 10 m/so1010 X 9.1 X 1031答案：(1)5.3 X 1029 m/s (2)5.8 X 105 m/s20. (7分)20世紀(jì)20年代，劍橋大學(xué)學(xué)生 G 泰勒做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)密