2020屆高三物理一輪總復(fù)習(xí) （選修3-5）2 波粒二象性課時(shí)作業(yè) 新人教版

波粒二象性 一、選擇題1愛(ài)因斯坦由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，猜測(cè)光具有粒子性，從而提出光子說(shuō)，從科學(xué)研究的方法來(lái)說(shuō)，這屬于()A等效替代 B控制變量C科學(xué)假說(shuō) D數(shù)學(xué)歸納【解析】科學(xué)假說(shuō)是科學(xué)理論發(fā)展的思維形式，是人們根據(jù)已經(jīng)掌握的科學(xué)原理和科學(xué)事實(shí)，對(duì)未知的自然現(xiàn)象及其規(guī)律，經(jīng)過(guò)一系列的思維過(guò)程，預(yù)先在自己頭腦中作出的假定性解釋愛(ài)因斯坦由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，猜測(cè)光具有粒子性，從而提出光子說(shuō)，屬于科學(xué)假說(shuō)，選項(xiàng)C正確【答案】C2(多選)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對(duì)于某種金屬()A無(wú)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(wú)論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長(zhǎng)就能產(chǎn)生光電效應(yīng)C超過(guò)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(guò)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【解析】根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，選項(xiàng)A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程hmvW0知，頻率越高，初動(dòng)能就越大，選項(xiàng)D正確【答案】AD3質(zhì)量為m的粒子原來(lái)的速度為v，現(xiàn)將粒子的速度增大為2v，則該粒子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)將(粒子的質(zhì)量保持不變)()A保持不變B變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的兩倍C變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的一半D變?yōu)樵瓉?lái)波長(zhǎng)的倍【解析】由題意知，粒子速度為v時(shí)，1；粒子速度為2v時(shí)，2，則21，可知C正確，A、B、D錯(cuò)誤【答案】C4下列有關(guān)光的波粒二象性的說(shuō)法中，正確的是()A有的光是波，有的光是粒子B光子與電子是同樣的一種粒子C光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著D大量光子的行為往往顯示出粒子性【解析】一切光都具有波粒二象性，光的有些行為(如干涉、衍射)表現(xiàn)出波動(dòng)性，有些行為(如光電效應(yīng))表現(xiàn)出粒子性，所以，不能說(shuō)有的光是波，有的光是粒子雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電子是實(shí)物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實(shí)物粒子，沒(méi)有靜止質(zhì)量，電子是以實(shí)物形式存在的物質(zhì)，光子是以場(chǎng)形式存在的物質(zhì)，所以，不能說(shuō)光子與電子是同樣一種粒子光的波粒二象性表明，大量光子的行為表現(xiàn)出波動(dòng)性，個(gè)別光子的行為表現(xiàn)出粒子性光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射性越好，即波動(dòng)性越顯著，光的波長(zhǎng)越短，其光子能量越大，個(gè)別或少數(shù)光子的作用就足以引起光接收裝置的反應(yīng)，所以其粒子性就很顯著【答案】C5(多選)下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波的波長(zhǎng)和頻率為1 MHz的無(wú)線電波的波長(zhǎng)，由表中數(shù)據(jù)可知()質(zhì)量/kg速度/(m·s1)波長(zhǎng)/m彈子球2×1021.0×1023.3×1030電子(100 eV)9.0×10315.0×1061.4×1010無(wú)線電波(1 MHz)3.0×1083.3×102A.要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能B無(wú)線電波通常情況下表現(xiàn)出波動(dòng)性C電子照射到金屬晶體(大小約為1010 m)上能觀察到波動(dòng)性D只有可見(jiàn)光才有波動(dòng)性【解析】彈子球的波長(zhǎng)相對(duì)太小，所以檢測(cè)其波動(dòng)性幾乎不可能，A正確；無(wú)線電波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以通常表現(xiàn)為波動(dòng)性，B正確；電子波長(zhǎng)與金屬晶體尺度差不多，所以能利用金屬晶體觀察電子的波動(dòng)性，C正確；由物質(zhì)波理論知，D錯(cuò)誤【答案】ABC6.如圖所示，近年來(lái)數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)進(jìn)入千家萬(wàn)戶，用來(lái)衡量數(shù)碼相機(jī)性能的一個(gè)重要的指標(biāo)就是像素，1像素可理解為光子打在光屏上的一個(gè)亮點(diǎn)，現(xiàn)知300萬(wàn)像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的照片比30萬(wàn)像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的等大的照片清晰得多，其原因可解釋為()A像素的多少，與光的本質(zhì)無(wú)關(guān)B像素少，光的波動(dòng)性顯著C像素多，說(shuō)明大量光子表現(xiàn)光具有粒子性D像素的多少能說(shuō)明光具有波粒二象性，像素多光的波動(dòng)性顯著【解析】根據(jù)光的波粒二象性，當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)，少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性；光在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波的性質(zhì)，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性像素越多，光子與物質(zhì)作用的個(gè)數(shù)越多，波動(dòng)性越明顯，照片越清晰，D正確【答案】D7.(多選)(2020·武漢測(cè)試)如圖所示是研究光電效應(yīng)的電路，陰極K和陽(yáng)極A是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，K在受到光照射時(shí)能夠發(fā)射光電子陽(yáng)極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成光電流如果用單色光a照射陰極K，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；用單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)下列說(shuō)法正確的是()Aa光的波長(zhǎng)一定小于b光的波長(zhǎng)B只增加a光的強(qiáng)度可能使通過(guò)電流表的電流增大C只增加a光的強(qiáng)度可使逸出的光電子最大初動(dòng)能變大D陰極材料的逸出功與入射光的頻率有關(guān)【解析】用a光照射，探測(cè)到了光電流，說(shuō)明發(fā)生了光電效應(yīng)，而用b光照射，未探測(cè)到光電流，說(shuō)明沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)，所以a>b，即a<b，A正確；增加a光的強(qiáng)度，會(huì)使單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)量增大，引起光電流增大，即電流表示數(shù)增大，B正確；光的強(qiáng)度與光的頻率無(wú)關(guān)，所以只增加a光的強(qiáng)度，不能增大光電子的最大初動(dòng)能，C錯(cuò)誤；逸出功由金屬的原子結(jié)構(gòu)決定，與入射光無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤【答案】AB8如果一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的相等，則它們的哪一個(gè)物理量也相等()A速度 B動(dòng)能C動(dòng)量 D總能量【解析】由公式p可知，它們的動(dòng)量相等，C項(xiàng)正確【答案】C9在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)用同一實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)在甲、乙、丙三種光的照射下得到了三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線，如圖(b)所示，則正確的是()A乙光的頻率小于甲光的頻率B甲光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng)C丙光的光子能量小于甲光的光子能量D乙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能【解析】由題圖可知，乙、丙兩光對(duì)應(yīng)的截止電壓均為U1，由光電效應(yīng)方程hmvW0，及eU10mv可知，乙、丙兩光的頻率相同，且均大于甲光的頻率，則由c，可知甲光波長(zhǎng)大于乙、丙波長(zhǎng)；同樣丙光光子能量大于甲光的光子能量選項(xiàng)B正確，其余皆錯(cuò)【答案】B10下表給出了一些金屬材料的逸出功.材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功(1019 J)3.04.35.96.26.6現(xiàn)用波長(zhǎng)為400 nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有幾種(普朗克常量h6.63×1034 J·s，光速c3.0×108 m/s)()A2種 B3種C4種 D5種【解析】要發(fā)生光電效應(yīng)，則入射光的能量必須大于金屬的逸出功，由題可算出波長(zhǎng)為400 nm的光的能量為Ehh6.63×1034× J4.97×1019 J，大于銫和鈣的逸出功所以A選項(xiàng)正確【答案】A11(多選)如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.27，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5)由圖可知()A該金屬的截止頻率為4.27×1014 HzB該金屬的截止頻率為5.5×1014 HzC該圖線的斜率表示普朗克常量D該金屬的逸出功為0.5 eV【解析】圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確，B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程知EkmhW0，因此圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為W0h01.77 eV，D錯(cuò)誤【答案】AC二、非選擇題12如圖甲，合上開(kāi)關(guān)，用光子能量為2.5 eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零由此可知，光電子的最大初動(dòng)能為_(kāi)把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2 V時(shí)，電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的最大動(dòng)能為_(kāi)圖乙中，電壓表讀數(shù)為2 V不變而照射光的強(qiáng)度增到原來(lái)的三倍，此時(shí)電子到達(dá)陽(yáng)極時(shí)的最大動(dòng)能是_【解析】光子能量h2.5 eV的光照射陰極，電流表讀數(shù)不為零，則能發(fā)生光電效應(yīng)，由光電效應(yīng)方程hmvW0，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6 V時(shí)，電流表讀數(shù)為零，則電子不能到達(dá)陽(yáng)極，由動(dòng)能定理eUmv知，最大初動(dòng)能mveU0.6 eV對(duì)題圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為U2 V時(shí)，電子到達(dá)陽(yáng)極的最大動(dòng)能EkmveU0.6 eV2 eV2.6 eV根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，電壓為2 V不變，則電子到達(dá)陽(yáng)極的最大動(dòng)能不變，仍為2.6 eV.【答案】0.6 eV2.6 eV2.6 eV13X射線是一種高頻電磁波，若X射線在真空中的波長(zhǎng)為，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，求X射線每個(gè)光子的能量E和動(dòng)量p.【解析】根據(jù)Eh，c可得，X射線每個(gè)光子的能量為E，每個(gè)光子的動(dòng)量為p.【答案】見(jiàn)解析14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(duì)應(yīng)，波長(zhǎng)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(zhǎng)是440 nm，若將電子加速，使它的德布羅意波長(zhǎng)是這種紫光波的104倍求：(1)電子的動(dòng)量大小；(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長(zhǎng)的關(guān)系，并計(jì)算加速電壓的大小電子質(zhì)量m9.1×1031 kg，電子電荷量e1.6×1019 C，普朗克常量h6.6×1034 J·s，加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字【解析】(1)由得p kg·m/s1.5×1023 kg·m/s.(2)eUEk，又聯(lián)立解得U，代入數(shù)據(jù)解得U8×102 V.【答案】(1)1.5×1023 kg·m/s(2)U8×102 V