《2020屆高三物理一輪總復(fù)習(xí) （選修3-5）2 波粒二象性課時(shí)作業(yè) 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020屆高三物理一輪總復(fù)習(xí) （選修3-5）2 波粒二象性課時(shí)作業(yè) 新人教版（8頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、波粒二象性 一、選擇題 1．愛因斯坦由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，猜測(cè)光具有粒子性，從而提出光子說，從科學(xué)研究的方法來說，這屬于(　　) A．等效替代 B．控制變量 C．科學(xué)假說 D．?dāng)?shù)學(xué)歸納 【解析】　科學(xué)假說是科學(xué)理論發(fā)展的思維形式，是人們根據(jù)已經(jīng)掌握的科學(xué)原理和科學(xué)事實(shí)，對(duì)未知的自然現(xiàn)象及其規(guī)律，經(jīng)過一系列的思維過程，預(yù)先在自己頭腦中作出的假定性解釋．愛因斯坦由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，猜測(cè)光具有粒子性，從而提出光子說，屬于科學(xué)假說，選項(xiàng)C正確． 【答案】　C 2．(多選)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對(duì)于某種金屬(　　) A．無論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)

2、B．無論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)就能產(chǎn)生光電效應(yīng) C．超過極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小 D．超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大 【解析】　根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，選項(xiàng)A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝mv＋W0知，頻率ν越高，初動(dòng)能就越大，選項(xiàng)D正確． 【答案】　AD 3．質(zhì)量為m的粒子原來的速度為v，現(xiàn)將粒子的速度增大為2v，則該粒子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)將(粒子的質(zhì)量保持不變)(　　) A．保持不變 B．變?yōu)樵瓉聿ㄩL(zhǎng)的兩倍 C．變?yōu)樵瓉聿ㄩL(zhǎng)的一半 D．變?yōu)樵瓉聿ㄩL(zhǎng)的倍 【解析】　由題意知，粒子速度為v時(shí)，λ1＝；粒子速

3、度為2v時(shí)，λ2＝，則λ2＝λ1，可知C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 【答案】　C 4．下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是(　　) A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子與電子是同樣的一種粒子 C．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著 D．大量光子的行為往往顯示出粒子性 【解析】　一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動(dòng)性，有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說有的光是波，有的光是粒子．雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場(chǎng)

4、形式存在的物質(zhì)，所以，不能說光子與電子是同樣一種粒子．光的波粒二象性表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射性越好，即波動(dòng)性越顯著，光的波長(zhǎng)越短，其光子能量越大，個(gè)別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著． 【答案】　C 5．(多選)下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波的波長(zhǎng)和頻率為1 MHz的無線電波的波長(zhǎng)，由表中數(shù)據(jù)可知(　　) 質(zhì)量/kg 速度/ (m·s－1) 波長(zhǎng)/m 彈子球 2×10－2 1.0×10－2 3.3×10－30 電子(100 eV) 9.0×10－31 5.0

5、×106 1.4×10－10 無線電波(1 MHz) 3.0×108 3.3×102 A.要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能 B．無線電波通常情況下表現(xiàn)出波動(dòng)性 C．電子照射到金屬晶體(大小約為10－10 m)上能觀察到波動(dòng)性 D．只有可見光才有波動(dòng)性 【解析】　彈子球的波長(zhǎng)相對(duì)太小，所以檢測(cè)其波動(dòng)性幾乎不可能，A正確；無線電波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以通常表現(xiàn)為波動(dòng)性，B正確；電子波長(zhǎng)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(dòng)性，C正確；由物質(zhì)波理論知，D錯(cuò)誤． 【答案】　ABC 6. 如圖所示，近年來數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶，用來衡量數(shù)碼相機(jī)性能的一個(gè)重要的指標(biāo)

6、就是像素，1像素可理解為光子打在光屏上的一個(gè)亮點(diǎn)，現(xiàn)知300萬像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的照片比30萬像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的等大的照片清晰得多，其原因可解釋為(　　) A．像素的多少，與光的本質(zhì)無關(guān) B．像素少，光的波動(dòng)性顯著 C．像素多，說明大量光子表現(xiàn)光具有粒子性 D．像素的多少能說明光具有波粒二象性，像素多光的波動(dòng)性顯著 【解析】　根據(jù)光的波粒二象性，當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)，少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性；光在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波的性質(zhì)，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性．像素越多，光子與物質(zhì)作用的個(gè)數(shù)越多，波動(dòng)性越明顯，照片越清晰，D正確．

7、 【答案】　D 7. (多選)(2020·武漢測(cè)試)如圖所示是研究光電效應(yīng)的電路，陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，K在受到光照射時(shí)能夠發(fā)射光電子．陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成光電流．如果用單色光a照射陰極K，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；用單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)光的波長(zhǎng)一定小于b光的波長(zhǎng) B．只增加a光的強(qiáng)度可能使通過電流表的電流增大 C．只增加a光的強(qiáng)度可使逸出的光電子最大初動(dòng)能變大 D．陰極材料的逸出功與入射光的頻率有關(guān) 【解析】　用a光照射，探測(cè)到了光電流，說明發(fā)生了光電效應(yīng)，而用b光照

8、射，未探測(cè)到光電流，說明沒有發(fā)生光電效應(yīng)，所以νa>νb，即λa<λb，A正確；增加a光的強(qiáng)度，會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)量增大，引起光電流增大，即電流表示數(shù)增大，B正確；光的強(qiáng)度與光的頻率無關(guān)，所以只增加a光的強(qiáng)度，不能增大光電子的最大初動(dòng)能，C錯(cuò)誤；逸出功由金屬的原子結(jié)構(gòu)決定，與入射光無關(guān)，D錯(cuò)誤． 【答案】　AB 8．如果一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的相等，則它們的哪一個(gè)物理量也相等．(　　) A．速度 B．動(dòng)能 C．動(dòng)量 D．總能量 【解析】　由公式p＝可知，它們的動(dòng)量相等，C項(xiàng)正確． 【答案】　C 9．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)用同一實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)在甲、乙

9、、丙三種光的照射下得到了三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線，如圖(b)所示，則正確的是(　　) A．乙光的頻率小于甲光的頻率 B．甲光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量 D．乙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能 【解析】　由題圖可知，乙、丙兩光對(duì)應(yīng)的截止電壓均為U1，由光電效應(yīng)方程hν＝mv＋W0，及－eU1＝0－mv可知，乙、丙兩光的頻率相同，且均大于甲光的頻率，則由c＝λν，可知甲光波長(zhǎng)大于乙、丙波長(zhǎng)；同樣丙光光子能量大于甲光的光子能量．選項(xiàng)B正確，其余皆錯(cuò)． 【答案】　B 10．下表給出了一些金屬材料的逸出功. 材料 銫

10、鈣 鎂 鈹 鈦 逸出功(10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6 現(xiàn)用波長(zhǎng)為400 nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)(　　) A．2種 B．3種 C．4種 D．5種 【解析】　要發(fā)生光電效應(yīng)，則入射光的能量必須大于金屬的逸出功，由題可算出波長(zhǎng)為400 nm的光的能量為E＝hν＝h＝6.63×10－34× J＝4.97×10－19 J，大于銫和鈣的逸出功．所以A選項(xiàng)正確． 【答案】　A 11．(多選)如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最

11、大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5)．由圖可知(　　) A．該金屬的截止頻率為4.27×1014 Hz B．該金屬的截止頻率為5.5×1014 Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功為0.5 eV 【解析】　圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確，B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程知Ekm＝hν－W0，因此圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為W0＝hν0＝＝1.77 eV，D錯(cuò)誤． 【答案】　AC 二、非選擇題 12．如圖甲，合上開關(guān)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．調(diào)節(jié)滑動(dòng)

12、變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 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．由此可知，光電子的最大初動(dòng)能為________．把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2 V時(shí)，電子到達(dá)陽極時(shí)的最大動(dòng)能為________．圖乙中，電壓表讀數(shù)為2 V不變而照射光的強(qiáng)度增到原來的三倍，此時(shí)電子到達(dá)陽極時(shí)的最大動(dòng)能是________． 【解析】　光子能量hν＝2.5 eV的光照射陰極，電流表讀數(shù)不為零，則能發(fā)生光電效應(yīng)，由光電效應(yīng)方程hν＝mv＋W0，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零，則電子不能到達(dá)陽極， 由動(dòng)能定理eU＝mv知， 最大初動(dòng)能m

13、v＝eU＝0.6 eV 對(duì)題圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為U′＝2 V時(shí)，電子到達(dá)陽極的最大動(dòng)能Ek＝mv＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV 根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，電壓為2 V不變，則電子到達(dá)陽極的最大動(dòng)能不變，仍為2.6 eV. 【答案】　0.6 eV　2.6 eV　2.6 eV 13．X射線是一種高頻電磁波，若X射線在真空中的波長(zhǎng)為λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，求X射線每個(gè)光子的能量E和動(dòng)量p. 【解析】　根據(jù)E＝hν，λ＝，c＝λν可得，X射線每個(gè)光子的能量為E＝，每個(gè)光子的動(dòng)量為p＝. 【答案】　見解析 14．德布羅意認(rèn)為

14、，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，都有一種波與它對(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)是λ＝，式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h是普朗克常量．已知某種紫光的波長(zhǎng)是440 nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長(zhǎng)是這種紫光波的10－4倍．求： (1)電子的動(dòng)量大小； (2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長(zhǎng)的關(guān)系，并計(jì)算加速電壓的大?。娮淤|(zhì)量m＝9.1×10－31 kg，電子電荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字． 【解析】　(1)由λ＝ 得p＝＝ kg·m/s ＝1.5×10－23 kg·m/s. (2)eU＝Ek＝，又λ＝ 聯(lián)立解得U＝， 代入數(shù)據(jù)解得U＝8×102 V. 【答案】　(1)1.5×10－23 kg·m/s (2)U＝　8×102 V