2012高考物理總復(fù)習(xí) 易錯(cuò)題與高考綜合問題解讀 考點(diǎn) 14 光的波動(dòng)性 量子論初步 考點(diǎn)高分解題綜合訓(xùn)練

用心 愛心 專心 1 光的波動(dòng)性量子論初步考點(diǎn)高分解題綜合訓(xùn)練光的波動(dòng)性量子論初步考點(diǎn)高分解題綜合訓(xùn)練 1 下列關(guān)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的說法中 正確的是 A 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)證明光具有波動(dòng)性 B 光屏上凡是波峰與波峰相遇處 呈現(xiàn)亮條紋 凡是波谷與波谷相遇處 呈現(xiàn)暗條紋 C 以白光為光源呈現(xiàn)彩色條紋 以單色光為光源呈現(xiàn)明暗相間條紋 D 干涉條紋的間距與光的波長有關(guān) 在實(shí)驗(yàn)裝置不變的條件下 波長越長條紋間距越 寬 1 ACD 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是光具有波動(dòng)性的有力的驗(yàn)證 光屏上波谷與波谷相遇處振動(dòng)也是 加強(qiáng)的 呈現(xiàn)亮條紋 根 據(jù)可知 在實(shí)驗(yàn)裝置不變的條件下 波長越長條紋間距越寬 2 人類對光的本性的認(rèn)識經(jīng)歷了曲折的過程 下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或 歷史事實(shí)的是 A 牛頓的 微粒說 與愛因斯坦的 光子說 本質(zhì)上是一樣的 B 光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)顯示了光具有波動(dòng)性 C 麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波 D 光具有波粒二象性 2 BCD 牛頓的 微粒說 認(rèn)為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒 在均勻的介質(zhì)中以一 定的速度傳播 愛因斯坦的 光子說 認(rèn)為在空間傳播的光不是連續(xù)的 而是一份一份的 每一份叫做一個(gè)光子 它與 微粒說 在本質(zhì)上是不同的 故選項(xiàng) A 錯(cuò)誤 3 如圖 14 11 所示 甲圖中 S 為點(diǎn)光源 AB 為一遮光板 CD 表示 AB 上透光部分 C D 之間的距離 d 可以調(diào)節(jié) MN 為光屏 乙圖和丙圖上的白色部分表示光通過 CD 在屏上得 到的這部分光 下列說法中正確的是 A CD 為一窄縫 B CD 為一圓孔 C 比較得到乙 丙兩圖時(shí)的 d 乙圖對應(yīng)的 d 較小 D 比較得到乙 丙兩圖時(shí)的 d 丙圖對應(yīng)的 d 較小 3 BD 孔的尺寸越小 衍射現(xiàn)象越明顯 4 太陽表面的溫度約為 6000 K 所輻射的電磁波中輻射強(qiáng)度最大的在可見光波段 人體 的溫度約為 310 K 所輻射的電磁波中輻射強(qiáng)度最大的在紅外線波段 宇宙空間內(nèi)的電磁輻 射相當(dāng)于溫度約為 3 K 的物體所發(fā)出的 這種輻射稱為 3 K 背景輻射 若要對 3 K 背景輻 射 進(jìn)行觀測研究 則應(yīng)選擇的觀測波段為 A 無線電波 B 紫外線 C X 射線 D 射線 用心 愛心 專心 2 4 A 由題意 6 000 K 時(shí)所輻射的電磁波中輻射強(qiáng)度最大的在可見光波段 310 K 時(shí)所輻 射的電磁波中輻射強(qiáng)度最大的在紅外線波段 由此可知 溫度越低所輻射的電磁波的頻率越 小 所以 3 K 背景輻射 的電磁波波段應(yīng)為無線電波 故選項(xiàng) A 正確 5 如圖 14 12 所示 N 為鎢板 M 為金屬網(wǎng) 它們分別與電池的兩極相連 各電池的電 動(dòng)勢和極性已在圖中標(biāo)出 已知金屬鎢的逸出功為 4 5 eV 現(xiàn)分別用不同能量的光子照射鎢 板 各光子的能量在圖上標(biāo)出 那么下列各圖中能有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是 5 BD 因金屬鎢的逸出功為 4 5 eV 故 A 沒有光電子逸出 B 中電場力對電子起加速作 用 故可以到達(dá)金屬網(wǎng) M B 正確 C D 中電場力對電子起減速作用 c 中光電子的最大初動(dòng) 能只有 1 3 eV 故不能到達(dá)金屬網(wǎng) 而 D 中光電子的最大初動(dòng)能有 2 3 eV 克服電場力只 需 1 5 eV 故能到達(dá)金屬網(wǎng) 所以選項(xiàng) C 錯(cuò)誤 D 正確 6 現(xiàn)有 a b c 三束單色光 其波長關(guān)系為 c b c 用 6 光束照射某種金屬時(shí) 恰 能發(fā)生光電效應(yīng) 若分別用 a 光束和 c 光束照射該金屬 則可以斷定 A a 光束照射時(shí) 不能發(fā)生光電效應(yīng) B c 光束照射時(shí) 不能發(fā)生光電效應(yīng) C a 光束照射時(shí) 釋放出的光電子數(shù)目最多 D c 光束照射時(shí) 釋放出的光電子的最大初動(dòng)能最小 6 A 根據(jù)波長關(guān)系可知 a 光的頻率最小 c 光的頻率最大 用 b 光束照射時(shí) 恰能發(fā) 生光電效應(yīng) 說明 b 光的頻率等于該金屬的極限頻率 若用 a 光照射 則一定不能發(fā)出光電 效應(yīng) 故選項(xiàng) A 對 C 錯(cuò) 若用 c 光照射 一定能發(fā)生光電效應(yīng) 且光電子的最大初動(dòng)能最大 故選項(xiàng) BD 錯(cuò)誤 7 為了減少光在透鏡的表面因反射而損失的光能 可在透鏡表面上涂一層增透膜 一般 是用折射率為 1 38 的氟化鎂 為了使在真空中波長為 0 552 10 6 m 的綠光在垂直透過透鏡 表面時(shí)不發(fā)生反射能量損失 所涂膜的厚度應(yīng)是 A 1 0 10 7 m Bo 1 38 10 7m C 2 76 10 7 m D 4 0 10 7m 7 A 設(shè)綠光在膜中速度為 v 波長為 0 其頻率為 f 而 得 所以薄膜的厚度應(yīng)為 8 在圖 14 13 所示的光電管的實(shí)驗(yàn)中 發(fā)現(xiàn)用一定頻率的 A 單色光照射光電管時(shí) 電 流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn) 而用另一頻率的 B 單色光照射時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng) 那么 A A 光的頻率大于 B 光的頻率 B B 光的頻率大于 A 光的頻率 用心 愛心 專心 3 C 用 A 光照射光電管時(shí)流過電流表 G 的電流方向是 a 流向 b D 用 A 光照射光電管時(shí)流過電流表 G 的電流方向是 b 流向 a 8 AC 用一定頻率的 A 單色光照射光電管時(shí) 電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn) 說明發(fā)生光電效 應(yīng) 故 A 光的頻率大于 B 光的頻率 所以 A 正確 B 錯(cuò)誤 光電子是從右邊極板出來的 故用 A 光照射光電管時(shí)流過電流表 G 的電流方向是 a 流向 b C 正確 D 錯(cuò)誤 9 下列實(shí)際的例子中 應(yīng)用的物理原理表明光是波動(dòng)的是 A 在磨制各種鏡面或其他光學(xué)平面時(shí)應(yīng)用干涉法檢查平面的平整程度 B 拍攝水面下的物體時(shí) 在照相機(jī)鏡頭前裝一片偏振濾光片 可以使景象清晰 C 一窄束白光通過三棱鏡色散得到彩色的光帶 D 利用光照射到光電管上產(chǎn)生光電流 進(jìn)行自動(dòng)控制 9 ABC 光的干涉 偏振 色散現(xiàn)象都體現(xiàn)了光的波動(dòng)性 光電效應(yīng)現(xiàn)象體現(xiàn)了光的粒 子性 10 如圖 14 14 所示是倫琴射線管的裝置示意圖 關(guān)于該裝置 下列說法中正確的是 A El可用低壓交流電源 也可用直流電源 蓄電池 B E2已是高壓直流電源 且 E2 的右端為電源的正極 C 射線 a b 均是電子流 D 射線 a 是電子流 射線 b 是 X 射線 10 ABD 電源 E1的作用是使陰極發(fā)出電子 可用低壓交流電源 也可用直流電源 蓄電 池 射線 a 是電子流 電源 E2的作用為加速電子 讓電子獲得很高的能量去轟擊對陰極 使 對陰極發(fā)出 X 射線 即射線 b 因而電源 應(yīng)為高壓直流電源 且右端為電源的正極 故選項(xiàng) ABD 正確 11 科學(xué)研究表明 光子有能量 也有動(dòng)量 當(dāng)光子與電子碰撞時(shí) 光子的一些能量轉(zhuǎn) 移給了電子 假設(shè)光子與電子碰撞前的波長為 A 碰撞后的波長為 則下列說法正確的 是 A 碰撞過程中能量守恒 動(dòng)量守恒 且 B 碰撞過程中能量不守恒 動(dòng)量不守恒 且 C 碰撞過程中能量守恒 動(dòng)量守恒 且 11 C 碰撞過程中能量守恒 動(dòng)量守恒 光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子 則光子的能量 減小 光速不變 故波長增長 所以 C 選項(xiàng)正確 用心 愛心 專心 4 12 劈尖干涉是一種薄膜干涉 其裝置如圖 14 16 1 所示 將一塊平板玻璃放置在另一 平板玻璃之上 在一端夾入兩張紙片 從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜 當(dāng)光 垂直入射后 從上往下看到的干涉條紋如圖 14 16 圖 2 所示 干涉條紋有如下特點(diǎn) 1 任 意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等 2 任意相鄰明條紋和暗條紋所對應(yīng) 的薄膜厚度差恒定 現(xiàn)若在圖 1 裝置中抽去 一張紙片 則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣 薄膜后 從上往下觀察到的干涉條紋 A 變疏 B 變密 C 不變 D 消失 12 A 撤去一張紙片后 相同水平距離上的空氣薄膜厚度差減小 而相鄰明條紋對應(yīng)的 空氣薄膜厚度差一定 故從上往下觀察到的干涉條紋變疏 故選項(xiàng) A 正確 13 夜晚 汽車前燈發(fā)出的強(qiáng)光將迎面駛來的汽車司機(jī)照射得睜不開眼 嚴(yán)重影響行車安 全 若考慮將汽車前燈玻璃改用偏振玻璃 使射出的燈光變?yōu)槠窆?同時(shí)汽車前窗玻璃也 采用偏振玻璃 其透偏方向正好與燈光的振動(dòng)方向垂直 但還要能看清自己車燈發(fā)出的光所 照亮的物體 假設(shè)所有的汽車前窗玻璃和前燈玻璃均按同一要求設(shè)置 如下措施中可行的是 A 前窗玻璃的透振方向是豎直的 車燈玻璃的透振方向是水平的 B 前窗玻璃的透振方向是豎直的 車燈玻璃的透振方向是豎直的 C 前窗玻璃的透振方向是斜向右上 45o 車燈玻璃的透振方向是斜向左上 45 o D 前窗玻璃和車燈玻璃的透振方向都是斜向右上 45 o 13 D 司機(jī)要看見自己車燈發(fā)出的光 但對方車燈發(fā)出的光要看不見 故前窗玻璃和車 燈玻璃的透振方向要一致 只有選項(xiàng) D 滿足要求 故選項(xiàng) D 正確 14 1961 年德國學(xué)者約恩孫發(fā)表了一篇論文 介紹了他用電子束做的一系列衍射和干涉 實(shí)驗(yàn) 其中他做的雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 與托馬斯 楊用可見光做的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)所得到的圖樣基 本相同 這是對德布羅意的物質(zhì)波理論的又一次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 根據(jù)德布羅意理論 電子也具有 波粒二象性 其德布羅意波長 h p 其中 h 為普朗克常量 p 為電子的動(dòng)量 約恩孫實(shí) 驗(yàn)時(shí)用 50 kV 電壓加速電子束 然后垂直射到間距為毫米級的雙縫上 在與雙縫距離約為 35 cm 的衍射屏上得到了干涉條紋 但條紋間距很小 下面所說的 4 組方法中 哪些方法一定能 使條紋間距變大 A 降低加速電子的電壓 同時(shí)加大雙縫間的距離 B 降低加速電子的電壓 同時(shí)減小雙縫間的距離 C 增大雙縫間的距離 同時(shí)使衍射屏靠近雙縫 D 減小雙縫間的距離 同時(shí)使衍射屏遠(yuǎn)離雙縫 用心 愛心 專心 5 14 BD 由 和 可知 要使 z 增大 可以從三方面人手 一方面增大德 布羅意波長 即降低加速電子的電壓 減小電子的動(dòng)量 另一方面減小雙縫間的距離 第三 方面增大雙縫和屏間的距離 故選項(xiàng) BD 正確 15 用 a b 兩束單色光分別照射同一雙縫干涉裝置 在距雙縫恒定距離的屏上得到圖 14 17 所示的干涉圖樣 其中圖 甲 是 a 光照射時(shí)形成的 圖 乙 是 b 光照射時(shí)形成的 則 關(guān)于 a b 兩束單色光 下述說法中正確的是 A a 光光子的能量較大 B 水中 a 光傳播的速度較大 C 若用 a 光照射某金屬時(shí)不能打出光電子 則用 b 光照射該金屬時(shí)肯定打不出光電子 D 若 a 光是氫原子的核外電子從第四軌道向第二軌道躍遷時(shí)產(chǎn)生的 則 b 光可能是氫原 子的核外電子從第三軌道向第二軌道躍遷時(shí)產(chǎn)生的 15 B a 光的干涉條紋間距大 所以波長較長 頻率較低 光子能量也較小 折射率也 較小 在水中傳播速度較大 b 光的頻率有可能大于極限頻率 核外電子從第四軌道向第二 軌道躍遷時(shí)產(chǎn)生光子的能量大于核外電子從第三軌道向第二軌道躍遷時(shí)產(chǎn)生光子的能量 16 一束復(fù)色可見光射到置于空氣中的平板玻璃上 穿過玻璃后從下表面射出 變?yōu)?a b 兩束平行單色光 如圖 14 18 所示 對于兩束單色光來說 A 玻璃對 a 的折射率較大 B a 光在琉璃中傳播的速度較大 C b 光每個(gè)光子的能量較大 D b 光的波長較長 16 BC 復(fù)色光通過平行玻璃磚 頻率越高 側(cè)移量越大 故玻璃對 b 光的折射率較大 故 a 光在玻璃中傳播的速度較大 故選項(xiàng) B C 正確 A D 錯(cuò)誤 17 德布羅意認(rèn)為 任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體 都有一種波與它對應(yīng) 波長是 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是 440 mm 若將電子加速 使它的德布羅意波長是這種紫光波長的 10 叫倍 求 1 電子的動(dòng)量的大小 2 試推導(dǎo)加 速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系 并計(jì)算加速電壓的大小 電子質(zhì)量 m 9 1 10 31kg 電子電 量 e 1 6 10 19C 普朗克常量 h 6 6 10 34J s 加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字 17 1 由 得電子的動(dòng)量大小 2 設(shè)加速電壓為 U 由動(dòng)能定理得 而 所以 代人 用心 愛心 專心 6 數(shù)據(jù)得加速電壓的大小 U 8 102 v 18 在實(shí)驗(yàn)室做了一個(gè)這樣的光學(xué)實(shí)驗(yàn) 即在一個(gè)密閉的暗箱里依次放上小燈泡 緊靠暗 箱的左內(nèi)壁 煙熏黑的玻璃 狹縫 針尖 感光膠片 緊靠暗箱的右內(nèi)壁 整個(gè)裝置如圖 14 19 所示 小燈泡發(fā)出的光通過熏黑的玻璃后變得十分微弱 經(jīng)過三個(gè)月的曝光 在感光 膠片上針頭影子周圍才出現(xiàn)非常清晰的衍射條紋 對感光膠片進(jìn)行了光能量測量 得出每秒 到達(dá)感光膠片的光能量是 5 10 13J 假如起作用的光波波長約為 500 mm 且當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)測得 暗箱的長度為 1 2 m 若光子依次通過狹縫 普朗克常量 h 6 63 10 34J s 求 1 每秒鐘到達(dá)感光膠片的光子數(shù) 2 光束中相鄰兩光子到達(dá)感光膠片相隔的時(shí)間和相鄰兩光子之間的平均距離 3 根據(jù)第 2 問的計(jì)算結(jié)果 能否找到支持光是概率波的證據(jù) 請簡要說明理由 18 1 設(shè)每秒到達(dá)感光膠片的光能量為 E0 對于入一 500 m 的光子能量為 因 此每秒達(dá)到感光膠片的光子數(shù)為 由兩式及代入數(shù)據(jù)得 n 1 25 106 個(gè) 2 光子是依次到達(dá)感光膠片的 光束中相鄰兩光子到達(dá)感光膠片的時(shí)間間隔 相鄰兩光子間的平均距離為 s c t 2 4 102m 3 由第 2 問的計(jì)算結(jié)果可知 兩光子間距有 2 4 102 m 而小燈泡到感光膠片之間的距 離只有 1 2 m 所以在熏黑玻璃右側(cè)的暗箱里一般不可能有兩個(gè)光子同時(shí)同向在運(yùn)動(dòng) 這樣就 排除了衍射條紋是由于光子相互作用產(chǎn)生的波動(dòng)行為的可能性 因此 衍射圖形的出現(xiàn)是許 多光子各自獨(dú)立行為積累的結(jié)果 在衍射條紋的亮區(qū)是光子到達(dá)可能性較大的區(qū)域 而暗區(qū) 是光子到達(dá)可能性較小的區(qū)域 這個(gè)實(shí)驗(yàn)支持了光波是概率波的觀點(diǎn) 考點(diǎn)小資料考點(diǎn)小資料 玻爾理論中有關(guān)能量問題玻爾理論中有關(guān)能量問題 一 氫原子中電子的動(dòng)能一 氫原子中電子的動(dòng)能 E Ek k 電勢能 電勢能 E EP P和電子能量和電子能量 E E 跟軌道半徑的關(guān)系跟軌道半徑的關(guān)系 玻爾理論中的定態(tài)假說和軌道量子化假設(shè)指出 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài) 定態(tài) 中 對應(yīng)的電子只能在一系列不連續(xù)的圓形軌道上繞核運(yùn)轉(zhuǎn) 那么電子的能量與軌道 半徑到底有什么關(guān)系 應(yīng)該明確 電子的能量 E 包括電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能 Ek和系統(tǒng)的電勢能 Ep 根據(jù)玻爾理 論 在氫原子中 電子繞核運(yùn)動(dòng) 視為勻速圓周運(yùn)動(dòng) 所需向心力由核和電子問的庫侖力提供 即 ke2 r2 mv2 r 電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 Ek 1 2 mv2 ke2 2r 電子在各可能軌道上繞核運(yùn)動(dòng)時(shí) 可根據(jù)經(jīng)典電磁理論計(jì)算其電勢能 取無限遠(yuǎn)處為零 電勢能點(diǎn) Ep ke2 r 因此電子的能量 E Ek EP ke2 2 r 可見 在同一軌道上 E Ek 1 2 用心 愛心 專心 7 EP 在各可能的軌道上 r 增大時(shí) EK減少 EP增大 為負(fù)值 E 增大 為負(fù)值 反之亦然 二 在能級躍遷中原子吸收的能量與發(fā)生躍遷的兩能級之差的關(guān)系這個(gè)問題不能一概而二 在能級躍遷中原子吸收的能量與發(fā)生躍遷的兩能級之差的關(guān)系這個(gè)問題不能一概而 論 現(xiàn)從不同角度著手分析 論 現(xiàn)從不同角度著手分析 1 吸收光子使原子能級躍遷 根據(jù)量子觀點(diǎn) 光子是一份一份的 光子的能量璣也是一份一份的 不能分