波粒二象性典型例題

1、波粒二象性典型例題章末綜合測評（時間：40分鐘滿分：100分）一、選擇題（本題共6小題，每小題6分，共36分，在每題給出的5個選項 中有3項符合題目要求，選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得6分每 選錯1個扣3分，最低得分為0分）1一個光子和一個電子具有相同的波長，則（）A光子具有較大的動量B.光子具有較大的能量C.電子與光子的動量相等D.電子和光子的動量不確定E.電子和光子都滿足不確定性關系式Ax4 4n【解析】 根據(jù)A p可知，相同的波長具有相同的動量.【答案】BCE2.光電效應實驗中，下列表述正確的是（）A.光照時間越長光電流越大B.入射光足夠強就可以有光電流C.遏止電壓與入射光的

2、頻率有關D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子E.只要滿足頻率條件，光電效應幾乎是瞬時發(fā)生的【解析】 在光電效應中，若照射光的頻率小于極限頻率，無論光照時間多長，光照強度多大，都無光電流，當照射光的頻率大于極限頻率時，立刻有光電子產(chǎn)生，故A、B錯誤，D、E正確由eU=0Ek,Ek=hv W，可知U=（hv W）/e，即遏止電壓與入射光頻率v,有關，C正確.【答案】CDE3.在光電效應實驗中，用頻率為v的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是（）A.增大入射光的強度，光電流增大B.減小入射光的強度，光電效應現(xiàn)象消失C.改用頻率小于v的光照射，一定不發(fā)生光電效應D.改用頻率大于v的光

3、照射，光電子的最大初動能變大E.光電效應的發(fā)生與照射光的強度無關【解析】 增大入射光強度，單位時間內照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項A正確；光電效應是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而 與照射強度無關，故選項B錯誤，E正確.用頻率為v的光照射光電管陰極， 發(fā)生光電效應，用頻率較小的光照射時，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會 發(fā)生光電效應，選項C錯誤；根據(jù)h v W逸=*mv2可知，增加照射光頻率，光 電子的最大初動能也增大，故選項D正確.【答案】ADE4.下列敘述的情況中正確的是（）A.光的粒子性說明每個光子就像一個極小的球體一樣B.光是波，與橡皮繩上的波類似C.光是波，但與宏觀

4、概念的波有本質的區(qū)別D.光是一種粒子，它和物質作用是“一份一份”進行的E.光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大?。ǜ怕剩┛梢杂貌▌拥囊?guī)律來描述【解析】 光的粒子性說明光是一種粒子，但到達空間某位置的概率遵守波動規(guī)律，與宏觀概念的粒子和波有著本質的不同，所以選項A、B錯誤，C、E正確.根據(jù)光電效應可知，光是一種粒子，光子與電子的作用是一對一的關系， 所以選項D正確.【答案】CDE5.在單縫衍射實驗中，中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強的95%以上.假設現(xiàn)在只讓一個光子能通過單縫，那么該光子（）A.一定落在中央亮紋處B. 定落在亮紋處C.可能落在亮紋處D.可能落在暗紋處E.落在中央亮紋處的可能性最大【解

5、析】 根據(jù)光的概率波的概念，對于一個光子通過單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達95%以上.當然也可能落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，只不過落在暗處的概率很小而已，故只有C、D、E正確.【答案】CDE6.電子的運動受波動性的支配，對于氫原子的核外電子，下列說法正確的是（）（）A.氫原子的核外電子可以用確定的坐標描述它們在原子中的位置B.電子繞核運動時，可以運用牛頓運動定律確定它的軌道C.電子繞核運動時，不遵從牛頓運動定律D電子繞核運動的“軌道”其實是沒有意義的E.電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置【解析】 微觀粒子的波動性是一種概率波，對于微觀粒子的運動，牛

6、頓運動定律已經(jīng)不適用了，所以氫原子的核外電子不能用確定的坐標描述它們在 原子中的位置，電子的 “軌道”其實是沒有意義的，電子軌道只不過是電子出 現(xiàn)的概率比較大的位置，綜上所述，C、D、E正確.【答案】CDE、非選擇題（本題共7小題，共64分按題目要求作答.）7. （6分）（2016江蘇高考）已知光速為C,普朗克常數(shù)為h,則頻率為v的光 子的動量為 .用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動量改變量的大小為 _ .【解析】光速為c,頻率為v的光子的波長入=V，光子的動量P=h-用該頻率的光垂直照射平面鏡，光被垂直反射，則光子在反射前后動量方向相反，取反射后的方向為

7、正方向，則反射前后動量改變量郎郎=P2-P1=2hLV.c8.（6分）經(jīng)150 V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過鋁箔后射到其后的屏上，電子到達屏上的位置受 _ 律支配，無法用確定的_來描述它的位置.【解析】 電子被加速后其德布羅意波波長A1X 10-10m,穿過鋁箔P時發(fā)生衍射，電子的運動不再遵守牛頓運動定律，不可能用“軌跡”來描述電子的運動，只能通過概率波來描述.【答案】 波動坐標【答案】hv 2h vc c9.（6分）某光電管的陰極是用金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21 eV,用波長為2.5X IO” m的紫外線照射陰極，已知真空中光速為3.0 x 108m/s，元電荷為1.6X

8、10_19C,普朗克常量為6.63X1074js.鉀的極限頻率為 _ 該光電管發(fā)射的光電子的最大初動能是_ 【解析】由W=hv得，極限頻率W5.3X 1014Hz;由光電效應方程Ek=hv Wo得，光電子的最大初動能Ek=丐一Wo4.4X 10-19J.【答案】5.3X 1O14Hz,4.4X 1019J10. (10分)太陽能直接轉換的基本原理是利用光電效應，將太陽能轉換成電能如圖1所示是測定光電流的電路簡圖，光電管加正向電壓.圖1(1)標出電源和電流表的正負極；(2)入射光應照在_ 上.(3)電流表讀數(shù)是10 yA,則每秒鐘從光電管陰極發(fā)射出的光電子至少是個.【解析】(1)加正向電壓，應該

9、是在電子管中電子由B向A運動，即電流 是由左向右.因此電源左端是正極，右端是負極，電流表上端是正極，下端是 負極.(2)光應照在B極上.設電子個數(shù)為n,則10X 10613入1=ne，所以n=16X10-佃佃=5 25X 10(個).【答案】(1)電源左端是正極，右端是負極；電流表上端是正極，下端是面，造成工傷事故.如果將上述控制電路中的電燈換成驅動這些機器工作的電域時，由于遮住了光線，光控繼電器銜鐵立即動作，使機床停止工作，避免事負極(2)B(3)6.25X 101311. (12分)深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航標燈指引航道如圖2所示是一個航標燈自動控制電路的示意圖.電路中的光電管

10、陰極K涂有可發(fā)生光電效應的金屬.下表反映的是各種金屬發(fā)生光電效應的極限頻率和極限波長，又知可見光的波長在400770 nm(1 nm=10_9m).各種金屬發(fā)生光電效應的極限頻率和極限波長:6 7 8 * 9 * 10金屬銫鈉鋅銀鉑極限頻率(Hz)4.545X 10146.000X 1014& 065X 10141.153X 10151.529X 1015極限波長(卩m)0.660 00.500 00.372 00.260 00.196 2根據(jù)圖和所給出的數(shù)據(jù)，你認為：【導學號：66390025】【解析】(1)依題意知，可見光的波長范圍為400 X 10_9770 X 10_9m6光電

11、管陰極K上應涂有金屬 _ ;7控制電路中的開關S應和_(填a”和b”接觸；8工人在鍛壓機、沖床、鉆床等機器上勞動時，稍有不慎就會把手壓在里機，這時電路中開關S應和_ 觸，這樣，當工人不慎將手伸入危險區(qū)故發(fā)生.而金屬銫的極限波長為A 0.660 0X 10_6m=660 X 10_9m,因此，光電管陰極K上應涂金屬銫.(2)深沉的夜色中，線圈中無電流，銜鐵與b接觸，船舶依靠航標燈指引航 道，所以控制電路中的開關S應和b接觸.(3)若將上述控制電路中的電燈換成電機，在手遮住光線之前，電機應是正 常工作的，此時銜鐵與a接觸，所以電路中的開關S應和a接觸.【答案】銫(2)b (3)a12. (12分)

12、德布羅意認為：任何一個運動著的物體，都有著一種波與它對應，波長是Ah，式中p是運動著的物體的動量，h是普朗克常量已知某種紫光P的波長是440 nm,若將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的104倍，求：(1)電子的動量的大??；(2)試推導加速電壓跟德布羅意波波長的關系，并計算加速電壓的大小.電 子質量m=9.1 X 1031kg，電子電荷量e=1.6X 10佃C，普朗克常量h=6.6X 10_34j s,加速電壓的計算結果取一位有效數(shù)字.【導學號：66390026【解析】(1)由AP知電子的動量pp=1.5X 1023kg m/s.12(2)電子在電場中加速，有eU=2mv22=_P_2m28X 102V13. (12分)如圖3所示，相距為d的兩平行金屬板A、B足夠大，板間電壓 恒為U,有一波長為 入的細激光束照射到B板中央，使B板發(fā)生光電效應，已 知普朗克常量為h,金屬板B的逸出功為Wo,電子質量為m,電荷量為e.求：*/-d-+-4BA圖3(1)從B板運動到A板所需時間最短的光電子，到達A板時的動能；光電子從B板運動到A板時所需的最長時間.【導學號：66390027】【解析】(1)根據(jù)愛因斯坦光電效應方程得Ek=hv- W0光子的頻率為v=:所以光電子的最大初動能為Ek=hW0能以最短時間