高考物理 专题19 波粒二象性 备考强化训练48 波粒二象性 新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc

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1、强化训练48 波粒二象性本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。新科学技术的发展建立在人们对微观世界的认识上，量子论成为人们研究微观领域的基本理论.通过本训练使我们熟练掌握黑体辐射、光电效应现象及其规律，理解把握光子概念；理解和把握光的波粒二象性，物质波等物理特性、规律及其应用。全卷20题，总计100分，选做题9道备用。一、破解依据欲解决此类问题，大致归纳以下几条依据：黑体辐射（略）与能量量子化能量子，其中为普朗克恒量。辐射强度按波长分布的曲线光的粒子性光电效应的规律：饱和电流： 即入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多. 遏止电压截止频率；光电

2、效应方程：，其中为光子能量，为逸出功；瞬时性：（10-9s）； 光子说：光子能量；质量。则其动量；粒子的波动性光的波粒二象性：由于光子有能量和动量，因而有此特性。粒子的波动性：物质波：即德布罗意波，其频率为 ，波长为。光速、波长和波长的关系：。不确定关系 二、 精选习题选择题（每小题5分，共80分）1.（14北大附中）黑体辐射的实验规律如图-1所示，由图可知( )图-1A随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加B随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加C随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 2(17北京)2017年年初，我国研制的“大连

3、光源”极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm109 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h6.61034 Js，真空光速c3108 m/s)()A1021 J B1018 JC1015 J D1012 J3（17全国）在光电效应实验中，分别用频率为a、b的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ek

4、b。h为普朗克常量。下列说法正确的是( )A若ab，则一定有Uab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有Ekab，则一定有haEkahbEkb4.（16全国 I）现用某一光电管进行光电效应的实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是( )A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关5. （15江苏）（1）波粒二象性时微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )A光电效应现

5、象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波也相等6. （16天津）图-2是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则()图-2A在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大7. （14广东）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，下列说法正确的是()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

6、现象消失C改用频率小于的光照射，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8. （15天津）中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在玄真子涛之灵中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学的角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。右图-3是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光( )A在同种玻璃中传播，a的传播速度一定大于b光 B以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大 C分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应a光也一定能 D以相同的入射角从水中射入空气在空气中只能看到一种光时，一定是a光图-39.（15新课标II）实物

7、粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是( )A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B. 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利慢中子衍射来研究晶体的结构D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E.光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关10. （14中山一中）如图-4为光电管工作原理示意图，入射光的光子能量为，阴极材料的逸出功为W，则（ ）ABc点为电源的负极C光电子在管内运动过程中电势能减小D减弱入射光强度，ab两端的电压减小图-411. (15扬州测试)在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验

8、电器的指针就张开一个角度，如图-5所示，这时A金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属( )B锌板带正电，指针带正电C锌板带负电，指针带正电D若仅减弱照射光的强度，则可能不再有光电子飞出图-512. (14江苏)已知钙和钾的截止频率分别为7.731014Hz和5.441014Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的()A.波长B.频率 C.能量 D.动量13. （14珠海二模）如图-6所示是光电管的原理图，已知当有频率为0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则（ ）A当换用频

9、率为1（10）的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B当换用频率为2 （20）的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C当增大电路中电源的电压时，电路中的光电流一定增大D当将电源极性反接时，电路中一定没有光电流产生图-614. （15宝鸡三检）甲、乙两种金属发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率间的关系分别如图-7中的、所示。下列判断正确的是( )A图线与不一定平行B乙金属的极限频率大于甲金属的极限频率C改变入射光强度不会对图线与产生任何影响D图线与的斜率是定值，与入射光和金属材料均无关系E甲、乙两种金属发生光电效应时，若光电子的最大初动能相同，甲金属的入射光频率大图-7voEkab15.

10、 (14上海)在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是()A.光电效应是瞬时发生的 B.所有金属都存在极限频率C.光电流随着入射光增强而变大D.入射光频率越大,光电子最大初动能越大16. (14海南)在光电效应实验中,用同一种单色光,先后照射锌和银的表面,都能产生光电效应。对于这两个过程,下列四个物理量中,一定不同的是()A.遏止电压 B.饱和光电流C.光电子的最大初动能 D.逸出功填空题（共20分）17. （15扬州开考）（5分）如图-7所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，（直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5）。由图可知普朗克常量为

11、_Js（保留两位有效数字） 图-818.（17江苏）（5分）质子(H)和粒子(He)被加速到相同动能时，质子的动量_(选填“大于”“小于”或“等于”)粒子的动量，质子和粒子的德布罗意波波长之比为_19. (15新课标I)（6分）在某次光电效应实验中，得到的遏制电压Uc与入射光的频率的关系如图-9所示，若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为 ，所用材料的逸出功可表示为 。图-920. （16江苏）（4分）已知光速为c，普朗克常数为h，则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，则光子在反射前后动量改变量的大小为_.选做题

12、21.（16江苏）几种金属的溢出功W0见下表：金属钨钙钠钾铷W0（1019 J）7.265.123.663.603.41由一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应_已知该可见光的波长范围为4.010-77.610-7 m，普朗克常数h=6.6310-34Js.22.（14天津）一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图-10所示，则a、b两束光()A垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长B从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小C分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小D若照射同一金属都能发生光

13、电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大图-1023. (15江山模拟)如图-11所示是光电管的原理图，已知当有波长为0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，则下列说法不正确的是（）图-11A 换用波长为1（10）的光照射阴极K，电路中一定没有光电流B 换用波长为2（20）的光照射阴极K，电路中一定有光电流C 当增大电路中电源的电压时，电路中的光电流一定增大D 当将电源极性反接时，电路中一定没有光电流产生24.（14南通一模）某同学采用如图12所示的实验装置来研究光电效应现象当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的

14、滑片逐渐增大电压，直至电流计中的电流恰好为零，此时电压表的电压值U称为反向截止电压，根据反向截止电压可以计算出光电子的最大初动能Ekm.现分别用频率为1和2的单色光照射阴极K，测量到反向截止电压分别为U1和U2，设电子的质量为m，带电荷量为e，则下列关系式中不正确的是() 图-12A频率为1的光照射时光电子的最大初速度vB阴极K金属的逸出功W0h1eU1C阴极K金属的极限频率0D普朗克常量h25. (13北京)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子只能短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在

15、短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如图-12。用频率为v的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为v的强激光照射阴极k，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极k接电源正极，阳极A接电源负极，在kA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）A.U=- B U=- C.U=2hv-W D. U=-图-1326（13上海）当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时(A)锌板带负电(B)有正离子从锌板逸出(

16、C)有电子从锌板逸出(D)锌板会吸附空气中的正离子27（13上海）小行星绕恒星运动，恒星均匀地向四周辐射能量，质量缓慢减小，可认为小行星在绕恒星运动一周的过程中近似做圆周运动。则经过足够长的时间后，小行星运动的(A)半径变大(B)速率变大(C)角速度变大(D)加速度变大28（13上海）某半导体激光器发射波长为1.510-6m，功率为5.010-3W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10-7m，普朗克常量h6.6310-34Js，该激光器发出的(A)是紫外线(B)是红外线(C)光子能量约为1.310-18J(D)光子数约为每秒3.81016个29. (13江苏)（1）如果一个电子的德布罗意波长

17、和一个中子的相等，则它们的_也相等。 （A）速度（B）动能（C）动量（D）总能量三、参考答案选择题【答案】ACD【答案】B【解析】 由Eh，可得Eh6.61034 J21018 J，所以选项B正确【答案】BC【解析】由光电效应方程可知EkmhW0，该动能又会在遏止电压下恰好减为零，由动能定理有eUhW0，其中W0为逸出功，同种金属的W0相同若ab，则UaUb，故A错误；若ab，根据EkhW0，可得EkaEkb，故B正确；若UaUb，根据EkeU，可得Ekab，根据EkhW0可知hEkW0，由于是照射到同种金属上，逸出功W0相同，故D错误【解析】【答案】ACE【解析】A、B、在发生光电效应时，饱

18、和光电流与入射光的强度成正比，与频率无关，入射光的光强变大，饱和光电流变大，因为故A正确，B错误; C、根据光电效应的规律，,对于同一光电管，逸出功W不变，当频率变高，最大初动能变大，故C正确; D、同理，如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，故D错误; E、同理，遏止电压及最大初动能均与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故E正确。 故选: ACE。【答案】AB【解析】光电效应说明光的粒子性，所以A正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，所以B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份

19、一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C错误；根据的德布罗意波长公式，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D错误。【答案】D【解析】从图中可以看出，a光干涉条纹的间距比b光干涉条纹的间距要小，由于是在同一双缝干涉装置上形成的干涉图样，因此a光的波长小于b光的波长，a光的频率大于b光的频率，a光的折射率大于b光的折射率，所以在同种均匀介质中传播时，a光的速度小于b光的速度，A错误；从同种介质射入真空发生全反射时，a光的临界角小于b光的临界角，B错误；发生光电效应的光电流大小与光子的能量和光强有关，故无法判断饱和电流的大小，选项C错误；a光的频率高，光

20、子的能量大，故由氢原子能级跃迁产生这两种光时，产生a光的能级能量差大，D正确另解：a光的干涉条纹间距小于b的，依据可知，a的波长小于b的，a的频率大于b的，a的折射率大于b的，则根据可知，在同种介质中a的速度小，A错，从同种介质中射入真空发生全反射的临界角小，B错误；发生光电效应时饱和光电流与入射光的强度有关，故无法比較饱和光电流的大小，选项C错；a光的频率大，若两光均由氢原子能级跃迁产生，则产生a光的能级差大，D对；应选D.【答案】AD【解析】增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数增加，则光电流增大，选项A正确；光电效应能否发生与照射光频率有关，与照射光强度无关，选项B错误；改用频率较小

21、的光照射时，如果光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应，选项C错误；光电子的最大初动能EkhW0，故改用频率大于的光照射，光电子的最大初动能变大，选项D正确【另解】增大入射光的强度,单位时间内照到单位面积上的光子数增加,光电流增大,A项正确。减小入射光的强度,只是光电流减小,光电效应现象是否消失与光的频率有关,而与光的强度无关,B项错误。改用频率小于的光照射,但只要光的频率大于极限频率0仍然可以发生光电效应,C项错误。由爱因斯坦光电效应方程得:光频率增大,而W逸不变,故光电子的最大初动能变大,D项正确。【答案】C【答案】ACD 【答案】CD【解析】A、发生光电效应的

22、条件是hW，故A错误B、阴极逸出的电子向阳极运动，则C应为电源的正极，d为电源的负极，故B错误C、电子在管内运动过程中，电场力做正功，电势能减小，故C正确D、减弱入射光强度，单位时间内逸出的光电子数目减小，故ab两端的电压减小，故D正确故选：CD【答案】B【解析】A、每个电子吸收一个光子，只有当入射光的能量大于逸出功，才会有电子飞出，故A错误；BC、锌板在弧光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，导致指针带正电，故B正确，C错误；D、是否有光电子飞出，与照射光的强度无关，故D错误。故选：B【答案】选A。【解析】根据爱因斯坦光电效应方程:Ekm=h-h0,因

23、为钙的0大,所以能量Ekm小,频率小,波长大,B、C项错误,A项正确;根据物质波波长,所以钙逸出的光电子动量小,D项错误。【答案】B 【解析】A、当换用频率为1（10）的光照射阴极K时，入射光的频率可能大于金属的极限频率，发生光电效应，电路中可能有光电流故A错误B、频率为0的光照射到阴极K上时，电路中有光电流，知发生了光电效应，当换用频率为2 （20）的光照射阴极K时，更一定能发生光电效应，一定有光电流故B正确C、增大电源电压，电路中的光电流可能达到饱和值，保持不变故C错误D、将电源的极性反接，电子做减速运动，也有可能到达阳极A，电路中可能有光电流故D错误故选：B【答案】BCD【解析】AD、根

24、据光电效应方程知，图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量，因此与一定平行，且两斜率是固定值，与入射光和金属材料皆无关系，故A错误，D正确；B、横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，由图可知乙金属的极限频率大，故B正确；C、纵截距对应的时候，此时纵截距就是逸出功的相反数，根据可求出，与入射光强度无关，故C正确；E、根据光电效应方程：，知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，频率越高，光电子的最大初动能越大，但不是成正比，故E错误。故选：BCD【答案】选C。【解析】光电效应产生的时间极短,电子吸收光的能量是瞬间完成的,而不像波动理论所预计的那样可以

25、逐渐叠加,A错误。光电效应中所有金属都存在极限频率,当入射光的频率低于极限频率时不能发生光电效应。光的波动理论认为不管光的频率如何,只要光足够强,电子都可以获得足够能量从而逸出表面,不应存在极限频率,B错误。光电效应中入射光越强,光电流越大,这与光的波动理论不矛盾,C正确。光电效应中入射光的频率越大,光电子的最大初动能越大。光的波动理论认为光强越大,电子可获得更多的能量,光电子的最大初动能越大,D错误。【答案】选A、C、D。【解析】不同金属的逸出功W0不同,所以用同一种单色光照射锌和银的表面,光电子逸出后最大初动能Ek=h-W0也不同,C、D均正确;遏止电压满足eUc=Ek,所以遏止电压也不同

26、,A正确;饱和光电流的大小与光照强度有关,只要光照强度相同,光电效应产生的饱和光电流就相同,B错误。填空题【答案】.【解析】根据光电效应方程得：，当入射光的频率为时，最大初动能为，当入射光的频率为时，光电子的最大初动能为；则：，联立两式解得：故答案为：18.【答案】(2)由pmv，Ekmv2得p，所以质子和粒子动能相同时，质子的动量更小德布罗意波波长，所以波长之比为21.19【答案】ek ; -eb.【解析】根据动能定理有:meve2 = eUc , 和 爱因斯坦光电效应方程：meve2 = h- W0 可得：遏制电压Uc = - ,结合UC-图，斜率即k = , 截距为b = , 可得：普朗

27、克常量h = ek ,所用材料的逸出功W0 = -eb .20. 【解答】根据光子的动量公式；取入射的方向为正方向，则光子动量的变化量为选做题21. 【解答】光子的能量E=，取=4.0107 m，则E5.01019 J，根据EW0判断，纳、钾、铷能发生光电效应22.【答案】AB【解析】本题考查了光的折射率、全反射、双缝干涉及光电效应等知识点，根据图中光线的偏转角度可以判断出三棱镜对a光的折射率比b光的大，所以a光的频率大，在玻璃中速度小，通过玻璃所用的时间长，A正确；a光发生全反射的临界角小于b光发生全反射的临界角，B正确；发生双缝干涉时相邻条纹间的距离公式x ，由于b光的波长长，所以b光形成

28、的相邻亮条纹间距大，C错误；由于a光的频率大于b光的频率，根据公式EkhW得出a光照射金属时逸出的光电子的最大初动能大，D错误23.【答案】ACD【解析】A、用波长为0的光照射阴极K时，电路中有光电流，知波长为0的光照射阴极时，发生了光电效应换用波长为的光照射阴极时，由于频率变小，不一定发生光电效应，电路中不一定有光电流，故A错误；B、换用波长为的光照射阴极时，频率变大，一定能发生光电效应，电路中一定有光电流，故B正确；C、增加电路中电源的路端电压，当达到饱和电流，不再增大，故C错误；D、将电路中电源的极性反接，光电子做减速运动，还可能到达阳极，所以还可能有光电流故D错误。本题选择错误的，故选

29、：ACD24. 【答案】C【解析】分别用频率为1和2单色光照射阴极，由光电效应方程，有EkmhW0，逸出光电子的最大初动能分别为Ekm1h1W0、Ekm2h2W0；光电子在光电管内减速，由动能定理，有eU1Ekm1和eU2Ekm2，联立以上各式解得W0h0h1eU1h2eU2；频率为1的光照射时光电子的最大初速度v，普朗克常量h，极限频率0，选项C符合题意25. 【答案】B【解析】1、频率为的普通光源照射阴极不能发生光电效应，说明一个光子的能量，其能量不足以使电子跃迁到无限远，即产生光电子；2、用同样频率为的强激光照射阴极则发生了光电效应，说明电子吸收了多个（至少两个）频率为的光子，设其吸收了

30、个（为大于等于2的正整数量子化）频率为的光子，则由爱因斯坦的光电效应方程可知光电子的最大初动能3、加上反向电压，当反向电压增大至光电流消失，说明光电子到达正极前其动能变为零，而后反向加速，由动能定理得4、联立上述两式可得。5、考虑到为大于等于2的正整数，题目中符合要求的选项只有。【另解】由于强激光照射时可使电子在极短时间内吸收n个光子，因而可获取足够能量，从阴极K射出。由光电效应方程可得：，由动能定理，联立解得。n只能为大于1的整数，所以选项B正确ACD错误。26. 【答案】C【解析】当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确ABD错误。27. 【答案】A【解析】恒星均匀地向四周辐射能量，根据爱因斯坦的质能方程关系式，恒星质量缓慢减小，二者之间万有引力减小，小行星运动的半径增大，速率减小，角速度减小，加速度减小，选项A正确BCD错误。28. 【答案】（蓝色）【解析】由于激光波长大于可见光波长，所以该激光器发出的是红外线，选项B正确A错误。由E=hc/可得光子能量约为E=6.6310-343108(1.510-6)J=1.310-19J，选项C错误。光子数约为每秒为n=P/E=3.81016个，选项D正确。29. 【答案】C【解析】根据德布罗意物质波公式，如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的动量相等，选项C正确。