波粒二象性典型例题.pdf

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1、1 章末综合测评(时间：40 分钟 总分值：100 分)一、选择题(此题共 6 小题，每题 6 分，共 36 分，在每题给出的 5 个选项中有 3 项符合题目要求，选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 6 分每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分)1一个光子和一个电子具有相同的波长，那么()A光子具有较大的动量 B光子具有较大的能量 C电子与光子的动量相等 D电子和光子的动量不确定 E电子和光子都满足不确定性关系式 xph4【解析】根据 hp可知，相同的波长具有相同的动量【答案】BCE 2光电效应实验中，以下表述正确的选项是()A光照时间越长光电流越大 B入射光

2、足够强就可以有光电流 C遏止电压与入射光的频率有关 D入射光频率大于极限频率才能产生光电子 E只要满足频率条件，光电效应几乎是瞬时发生的【解析】在光电效应中，假设照射光的频率小于极限频率，无论光照时间2 多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，故 A、B 错误，D、E 正确由eU0Ek，EkhW，可知 U(hW)/e，即遏止电压与入射光频率，有关，C 正确【答案】CDE 3 在光电效应实验中，用频率为 的光照射光电管阴极，发生了光电效应，以下说法正确的选项是()A增大入射光的强度，光电流增大 B减小入射光的强度，光电效应现象消失 C改用频率小于 的光照射

3、，一定不发生光电效应 D改用频率大于 的光照射，光电子的最大初动能变大 E光电效应的发生与照射光的强度无关【解析】增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积的光电子数增加，那么光电流将增大，应选项 A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与照射强度无关，应选项 B 错误，E 正确用频率为 的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，假设光的频率仍大于极限频率，那么仍会发生光电效应，选项 C 错误；根据 hW逸12mv2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，应选项 D 正确【答案】ADE 4以下表达的情况中正确的选项是 ()A光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一

4、样 B光是波，与橡皮绳上的波类似 C光是波，但与宏观概念的波有本质的区别 D光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份进行的 3 E光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可以用波动的规律来描述【解析】光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项 A、B 错误，C、E正确根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项 D 正确【答案】CDE 5在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的 95%以上假设现在只让一个光子能通过单缝，那么该光子()A一定落在中央亮纹处 B一定落在亮纹处 C可能落在亮纹处

5、 D可能落在暗纹处 E落在中央亮纹处的可能性最大【解析】根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达 95%以上当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗处的概率很小而已，故只有 C、D、E 正确【答案】CDE 6电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，以下说法正确的选项是()A氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置 B电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道 C电子绕核运动时，不遵从牛顿运动定律 4 D电子绕核运动的“轨道其实是没有意义的 E电子轨道只不过是电子出现的概率比拟大的位置【解析】

6、微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比拟大的位置，综上所述，C、D、E 正确【答案】CDE 二、非选择题(此题共 7 小题，共 64 分按题目要求作答)7(6 分)(2021江苏高考)光速为 c，普朗克常数为 h，那么频率为 的光子的动量为_ 用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，那么光子在反射前后动量改变量的大小为_【解析】光速为 c，频率为 的光子的波长 c，光子的动量 phhc.用该频率的光垂直照射平面镜，光被垂直

7、反射，那么光子在反射前后动量方向相反，取反射后的方向为正方向，那么反射前后动量改变量 pp2p12hc.【答案】hc 2hc 8(6 分)经 150 V 电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，电子到达屏上的位置受_规律支配，无法用确定的_来描述它的位置【解析】电子被加速后其德布罗意波波长hp11010 m，穿过铝箔时发生衍射，电子的运动不再遵守牛顿运动定律，不可能用“轨迹来描述电子的运动，只能通过概率波来描述【答案】波动 坐标 9(6 分)某光电管的阴极是用金属钾制成的，它的逸出功为 2.21 eV，用波5 长为 2.5107 m 的紫外线照射阴极，真空中光速为 3.01

8、08 m/s，元电荷为1.61019 C，普朗克常量为 6.631034 Js.钾的极限频率为_，该光电管发射的光电子的最大初动能是_【解析】由 W0hc得，极限频率 cW0h5.31014 Hz；由光电效应方程 EkhW0得，光电子的最大初动能 EkhcW04.41019 J.【答案】5.31014 Hz,4.41019 J 10(10 分)太阳能直接转换的根本原理是利用光电效应，将太阳能转换成电能如图 1 所示是测定光电流的电路简图，光电管加正向电压 图 1(1)标出电源和电流表的正负极；(2)入射光应照在_极上(3)电流表读数是 10 A，那么每秒钟从光电管阴极发射出的光电子至少是_个【

9、解析】(1)加正向电压，应该是在电子管中电子由 B 向 A 运动，即电流是由左向右因此电源左端是正极，右端是负极，电流表上端是正极，下端是负极(2)光应照在 B 极上(3)设电子个数为 n，那么 Ine，所以 n101061.610196.251013(个)【答案】(1)电源左端是正极，右端是负极；电流表上端是正极，下端是6 负极(2)B(3)6.251013 11(12 分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道如图2 所示是一个航标灯自动控制电路的示意图 电路中的光电管阴极 K 涂有可发生光电效应的金属下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在 4

10、00770 nm(1 nm109m)图 2 各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：金属 铯 钠 锌 银 铂 极限 频率(Hz)4.545 1014 6.000 1014 8.065 1014 1.153 1015 1.529 1015 极限 波长(m)0.660 0 0.500 0 0.372 0 0.260 0 0.196 2 根据图和所给出的数据，你认为：(1)光电管阴极 K 上应涂有金属_；(2)控制电路中的开关 S 应和_(填“a和“b)接触；(3)工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故 如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，

11、这时电路中开关S 应和_接触，这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，7 由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，防止事故发生 【导学号：66390025】【解析】(1)依题意知，可见光的波长范围为 400109770109m 而金属铯的极限波长为 0.660 0106m660109m，因此，光电管阴极 K 上应涂金属铯(2)深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与 b 接触，船舶依靠航标灯指引航道，所以控制电路中的开关 S 应和 b 接触(3)假设将上述控制电路中的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正常工作的，此时衔铁与a 接触，所以电路中的开关S 应和 a 接触【答案】(1)铯

12、(2)b(3)a 12(12 分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是 hp，式中 p 是运动着的物体的动量，h 是普朗克常量某种紫光的波长是 440 nm，假设将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的104倍，求：(1)电子的动量的大小；(2)试推导加速电压跟德布罗意波波长的关系，并计算加速电压的大小电子质量 m9.11031 kg，电子电荷量 e1.61019 C，普朗克常量 h6.6 1034 Js，加速电压的计算结果取一位有效数字 【导学号：66390026】【解析】(1)由 hp知电子的动量 ph1.51023 kgm/s.8(2)电子在电场中加速，

13、有 eU12mv2 又12mv2p22m 解得 Umv22eh22me28102 V.【答案】(1)1.51023 kgm/s(2)Uh22me2 8102 V 13(12 分)如图 3 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 的细激光束照射到 B 板中央，使 B 板发生光电效应，普朗克常量为 h，金属板 B 的逸出功为 W0，电子质量为 m，电荷量为 e.求：图 3(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 【导学号：66390027】【解析】(1)根据爱因斯坦光电效应方程得 EkhW0 光子的频率为 c 所以光电子的最大初动能为 EkhcW0 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 eUEk1Ek 9 所以 Ek1eUhcW0.(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 那么 d12at2Uet22dm 解得 td2mUe.【答案】(1)eUhcW0(2)d2mUe