專題95 波粒二象性

1、專題95 波粒二象性高考命題潛規(guī)則揭秘95：黑體輻射、光電效應(yīng)、波粒二象性 動(dòng)態(tài)發(fā)布：2012年上海物理第1題、2012年上海物理第4題、2012年海南物理第19題、2012年江蘇物理第12題、2011江蘇物理第12題C、2011上海物理第3題、2010天津理綜第8題、2010江蘇物理卷第12C題、2009高考上海物理第6題、2011上海物理第17題、命題規(guī)律：黑體輻射、光電效應(yīng)、波粒二象性都是高中物理重要的知識(shí)點(diǎn)，是高考考查的重點(diǎn)，高考命題常以新情境來考查，而且經(jīng)常與其他知識(shí)綜合出題。考查的題型一般為選擇題，難度中等。命題分析考查方式一 考查黑體輻射【命題分析】人們通過對(duì)黑體輻射的研究，普朗

2、克提出了量子論，開創(chuàng)了物理學(xué)新紀(jì)元。高考對(duì)黑體輻射的考查難度中等或偏易。典例1.（2011江蘇物理第12題C）下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長關(guān)系的圖中，符合黑體輻射規(guī)律的是考查方式二 考查光電效應(yīng)【命題分析】普朗克1900年提出量子論，1905年愛因斯坦提出光子學(xué)說，成功解釋了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，只有當(dāng)入射光的頻率大于這個(gè)極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明光具有粒子性。光子能量公式E=h，光電效應(yīng)方程Ek= hW。高考對(duì)光電效應(yīng)的考查難度中等或偏難。典例2（2012年上海物理第1題）在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照時(shí)某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初

3、動(dòng)能取決于入射光的 （A）頻率（B）強(qiáng)度（C）照射時(shí)間（D）光子數(shù)目典例3（2012·上海物理第4題）根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知 （A）“光子說”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說” （B）光的波長越大，光子的能量越?。–）一束單色光的能量可以連續(xù)變化 （D）只有光子數(shù)很多時(shí)，光才具有粒子性典例4（2012·海南物理第19題）產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，關(guān)于逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek，下列說法正確的是 A對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的強(qiáng)度無關(guān) B對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的波長成反比 C對(duì)于同種金屬，Ek與光照射的時(shí)間成正比 D對(duì)于同種金屬，Ek與照射光的頻率成線性關(guān)系 E對(duì)于不同種金屬，若照射光

4、頻率不變，Ek與金屬的逸出功成線性關(guān)系典例5 （2012·江蘇物理第12題）A、B 兩種光子的能量之比為21,它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),且所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能分別為EA 、EB . 求A、B 兩種光子的動(dòng)量之比和該金屬的逸出功.典例6（2011上海物理第3題）用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的措施是(A)改用頻率更小的紫外線照射 (B)改用X射線照射(C)改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射 (D)延長原紫外線的照射時(shí)間典例7（2010天津理綜第8題）用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng)，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖。則這

5、兩種光A照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大B.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時(shí)，a光的臨界角大C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，a光的相鄰條紋間距大D.通過同一玻璃三棱鏡時(shí)，a光的偏折程度大 （2）鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子。光電子從金屬表面逸出的過程中，其動(dòng)量的大小_ _(選填“增大、“減小”或“不變”)， 原因是_ _。（3）已知?dú)湓犹幵诘谝?、第二激發(fā)態(tài)的能級(jí)分別為-3.4eV和-1.51eV， 金屬鈉的截止頻率為Hz, 普朗克常量h=Js.請(qǐng)通過計(jì)算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)。典例9（200

6、9高考上海物理第6題）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)B無論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長就能產(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)能就越大典例10 （2007年高考四川理綜第19題）兩種單色光a和b，a光照射某金屬時(shí)有光電子逸出，b光照射某金屬時(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光的折射率較小典例11（2007年高考重慶理綜第18題）真

7、空中有一平行板電容器，兩極板分別由鉑和鉀(其極限波長分別為1和2)制成，板面積為S, 間距為d. 現(xiàn)用波長為(12的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，則電容器的最終帶電量與其成正比的為A. B. C. D. 考查方式三 考查波粒二象性和物質(zhì)波【命題分析】光的干涉、衍射實(shí)驗(yàn)證明光具有波動(dòng)性，麥克斯韋提出光是電磁波。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)康普頓實(shí)驗(yàn)都表明光具有粒子性。光具有波粒二象性。個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的作用效果表現(xiàn)為波動(dòng)性；頻率越低的光，波動(dòng)性越顯著，容易觀察到光的干涉和光的衍射現(xiàn)象；頻率越高的光，粒子性越顯著，貫穿本領(lǐng)越強(qiáng)。德布羅意提出物質(zhì)波：任何運(yùn)動(dòng)的物體，都有一種波與之對(duì)應(yīng)。物質(zhì)波的波長=

8、h/p=h/mv。高考對(duì)波粒二象性的考查以定性為主，對(duì)物質(zhì)波的考查定量為主，難度中等。典例12.（2011上海物理第17題）.用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，隨著時(shí)間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖(a)、(b)、(c)所示的圖像，則(A)圖像(a)表明光具有粒子性(B)圖像 (c)表明光具有波動(dòng)性(C)用紫外光觀察不到類似的圖像(D)實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波典例13（2006年上海物理第） 人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)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

9、D光具有波粒二象性.例14（2007年高考江蘇物理第7題）現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，光和實(shí)物粒子都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是A、一定頻率的光照射到鋅板上，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多B、肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的C、質(zhì)量為10-3kg、速度為10-2m/s的小球，其德布羅意波長約為10-23 m，不過我們能清晰地觀測(cè)到小球運(yùn)動(dòng)的軌跡D、人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長一晶體中原子間距大致相同【2012模擬題精選訓(xùn)練題】1.（5分）（2012年3月東北四校一模）有關(guān)下列說法中正確的是：A在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，入射光的強(qiáng)度越大，光電子的最

10、大初動(dòng)能越大B湯姆生通過粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型CU衰變?yōu)镽n要經(jīng)過4次衰變和2次衰變D玻爾原子理論不僅能解釋氫原子光譜，而且也能解釋其它原子光譜2.（6分）（2012年3月江西省六校聯(lián)考）下列說法正確的是 （選對(duì)一個(gè)給3分，選對(duì)兩個(gè)給4分，選對(duì)三個(gè)給6分，選錯(cuò)一個(gè)扣3分，最低得分0分）A盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)BTh衰變成Pb要經(jīng)過6次衰變和4次衰變C衰變中產(chǎn)生的射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的D升髙放射性物質(zhì)的溫度，不可縮短其半衰期E光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對(duì)于某種金屬，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3.（6分

11、）(湖北八市2012年3月聯(lián)考)以下有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述正確的是A紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大B結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定C重核的裂變過程質(zhì)量增大，輕核的聚變過程有質(zhì)量虧損D根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，同時(shí)電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小E自然界中含有少量的14C, 14C具有放射性，能夠自發(fā)地進(jìn)行衰變，因此在考古中可利用14C來測(cè)定年代4.(2012云南部分名校聯(lián)考)下列說法正確的是 A原子核內(nèi)部某個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子和電子，產(chǎn)生

12、的電子從原子核中發(fā)射出來，這就是衰變 B比結(jié)合能小的原子核結(jié)合成或分解成比結(jié)合能大的原子核時(shí)一定吸收核能C根據(jù)玻爾理論可知，氫原子輻射出一個(gè)光子后，氫原子的電勢(shì)能增大，核外電子的運(yùn)動(dòng)速度減小。D德布羅意在愛因斯坦光子說的基礎(chǔ)上提出物質(zhì)波的概念，認(rèn)為一切物體都具有波粒二象性。5.（2012陜西寶雞第一次質(zhì)檢）下列有關(guān)近代物理現(xiàn)象和科學(xué)發(fā)現(xiàn)的說法中正確的是A赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象，并用經(jīng)典電磁理論對(duì)其做了完美解釋B康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性C粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)D波爾原子理論無法解釋較為復(fù)雜原子光譜的現(xiàn)象，說明波爾提出的原子定態(tài)概念是錯(cuò)誤的6.（

13、河北省唐山市2012屆高三下學(xué)期第一次模擬）用強(qiáng)度相同的紅光和藍(lán)光分別照射同一種金屬，均能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)。下列判斷正確的是A.用紅光照射時(shí)，該金屬的逸出功小，用藍(lán)光照射時(shí)該金屬的逸出功大B.用紅光照射時(shí)，該金屬的截止頻率低，用藍(lán)光照射時(shí)該金屬的截止頻率高C.用紅光照射時(shí)，逸出光電子所需時(shí)間長，用藍(lán)光照射時(shí)逸出光電子所需時(shí)間短D.用紅光照射時(shí)，逸出的光電子最大初動(dòng)能小，用藍(lán)光時(shí)逸出的光電子最大初動(dòng)能大7（6分）（2012年3月河南焦作一模）下列說法中正確的是 。（選對(duì)一個(gè)給3分，選對(duì)兩個(gè)給4分，選對(duì)3個(gè)給6分。每選錯(cuò)一個(gè)扣3分，最低得分為0分）（ ）A盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為B

14、放射性元素的半衰期隨溫度的升高而增加C一個(gè)動(dòng)量為p的電子對(duì)應(yīng)的物質(zhì)波波長為hp（h為普朗克常量）D從能級(jí)圖中可知，氫原子從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)釋放出的光子能量高于從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)所釋放出的光子能量E在光電效應(yīng)中，對(duì)于某種金屬，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8.（2012年3月江蘇三校聯(lián)考）2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主威拉德·博伊爾和喬治·史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件（CCD）圖像傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應(yīng)原理。如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽級(jí)。理想電流計(jì)可

15、檢測(cè)通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照射陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)；若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，光電管陰極材料的逸出功為_，若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)_（填“為零”或“不為零”）。9（6分）（2012年2月陜西師大附中第四次模擬）用a、b兩種不同頻率的光分別照射同一金屬板，發(fā)現(xiàn)當(dāng)a光照射時(shí)驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)，b光照射時(shí)指針未偏轉(zhuǎn)，以下說法正確的是 。（填入正確選項(xiàng)前的字母）【來源：全,品中&高*考+網(wǎng)】A

16、增大a光的強(qiáng)度，驗(yàn)電器的指針偏角一定減小Ba光照射金屬板時(shí)驗(yàn)電器的金屬小球帶負(fù)電Ca光在真空中的波長小于b光在真空中的波長D若a光是氫原子從n=4的能級(jí)向n=1的能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n=5的能級(jí)向n=2的能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的10.（2012年2月河北省衡水中學(xué)下學(xué)期一調(diào)考試）下列說法正確的是（ ）A美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長相同的成分外，還有波長大于原波長的成分。B任何放射性元素都能同時(shí)發(fā)出、三種射線C比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固D核力、庫侖力、萬有引力的強(qiáng)弱是依次減弱的 E欲改變放射性元素的半衰期，可以通過改變它的化學(xué)狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。11.（2012年2月山東濰坊重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)