波粒二象性单元测试题.doc

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波粒二象性练习题一

1．关于光电效应，有如下几种陈述，正确的是（）

A．金属电子的逸出功与入射光的频率成正比

B．光电流的强度与入射光的强度无关

C．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能要大

D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应

2．

（1）已知金属铯的逸出功为1.9eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大功能为1.0eV，入射光的波长应为__________m

（2）如图所示，电路中所有元件完好，光照射到阴极上时，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（）

A.入射光太弱；B.入射光波长太长；C.光照时间短；D.电源正负极接反。

3.红光和紫光相比（   ）

A.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大

B.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大

C.红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小

D.红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小

4．对爱因斯坦光电效应方程，下面的理解正确的有（   ）                  

A.只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EK

B.式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功

C.逸出功W和极限频率νc之间应满足关系式W=hνc

D.光电子的最大初动能和入射光的频率成正比

5．用某种频率的紫外线分别照射铯、锌、铂三种金属，从铯中发射出的光电子的最大初动能是2.9eV，从锌中发射出的光电子的最大初动能是1.4eV，铂没有光电子射出，则对这三种金属逸出功大小的判断，下列结论正确的是（   ）    

A．铯的逸出功最大，铂的逸出功最小   B．锌的逸出功最大，铂的逸出功最小

C．铂的逸出功最大，铯的逸出功最小   D．铂的逸出功最大，锌的逸出功最小

6．入射光线照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么以下说法中正确的是（   ）

A.从光照到金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加

B.逸出的光电子的最大初动能减小

C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小

D.有可能不发生光电效应

7．如图，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。

合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。

由此可知阴极材料的逸出功为（   ）

A.1.9eV       B.0.6eV       C.2.5eV         D.3.1eV 

8．如图所示为伦琴射线管的示意图，K为阴极钨丝，发射的电子初速度为零，A为对阴极（阳极），当AK之间加直流电压U=30KV时，电子初加速打在对阴极为上，使之发出伦琴射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线的能量。

试求：

（1）电子到达对阴极的速度是多大？

（2）由对阴极发出的伦琴射线的最短波长是多大？

（3）若AK间的电流为10mA那么每秒钟从对阴极归多能辐射出多少个伦琴射线光子（电子电量e=1.6×10－19C，质量m=0.91×10－30kg）

9．试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长。

10．为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。

下列说法中正确的是（）  

A．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射

  B．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射

  C．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射

  D．电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射

11．下列关于光电效应的说法正确的是（   ）

A．若某材料的逸出功是W，则它的极限频率

B．光电子的初速度和照射光的频率成正比

C．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比

D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大

12．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是（   ）

A．光的折射现象、偏振现象     B．光的反射现象、干涉现象

C．光的衍射现象、色散现象      D．光电效应现象、康普顿效应

13．关于光的波粒二象性的理解正确的是（   ）

A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性

B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子

C．高频光是粒子，低频光是波

D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著

14．当具有5.0eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5eV。

为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为（   ）

A．1.5eV        B．3.5eV    C．5.0eV               D．6.5eV

15．紫外线光子的动量为。

一个静止的吸收了一个紫外线光子后（   ）

A．仍然静止   B．沿着光子原来运动的方向运动C．沿光子运动相反方向运动     D．可能向任何方向运动

16．关于光电效应，以下说法正确的是（   ）

A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

B．光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强

C．能否产生光电效应现象，决定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功

D．用频率是的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是的黄光照射该金属一定不发生光电效应

17．在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是（   ）

A．使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样

B．单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样

C．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏

D．单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性

18.用波长为和的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面。

单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。

设两种金属的逸出功分别为和，则下列选项正确的是（   ）

A．＞，＞      B．＞，＜C．＜，＞      D．＜，＜

19．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量m=1.67×10－27kg，普朗克常量h=6.63×10－34J·s，可以估算出德布罗意波长λ=1.82×10－10m的热中子的动量的数量级可能是（   ）

A．10－17kg·m/s           B．10－18kg·m/s    C．10－20kg·m/s  D．10－24kg·m/s

20．一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的三束光，分别照射到相同的金属板a、b、c上，如图所示，已知金属板b有光电子放出，则（   ）

A．板a一定不放出光电子         B．板a一定放出光电子

C．板c一定不放出光电子        D．板c一定放出光电子

21．2003年全世界物理学家评选出“十大最美物理实验”，排名第一的为1961年物理学家利用“托马斯·杨”双缝干涉实验装置，进行电子干涉的实验。

从辐射源辐射出的电子束经两靠近的狭缝后在显微镜的荧光屏上出现干涉条纹，该实验说明（   ）

A．光具有波动性B．光具有波粒二象性

C．微观粒子也具有波动性D．微观粒子也是一种电磁波

22．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。

他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点，下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是（   ）

A．微波是指波长在10－3m到10m之间的电磁波B．微波和声波一样都只能在介质中传播

C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说

23．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程，下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是（   ）

A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性

C．麦克斯韦预言光是一种电磁波D．光具有波粒二象性

24．如下图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角。

（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将                  （填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。

那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针                 （填“有”或“无”）偏转。

（3）实验室用功率P=1500W的紫外灯演示光电效应。

紫外线波长λ=253nm，阴极离光源距离d=0.5m，原子半径取r=0.5×10－10m，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为    。

25．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，下图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向          运动，并且波长          （填“不变”“变小”或“变长”）。

26．分别用λ和λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2。

以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功是多大？

27．纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面。

将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官。

糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果。

一台功率为10W氩激光器，能发出波长λ=500nm的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要2×10－3J的能量，则每次“点焊”视网膜的时间是多少？

在这段时间内发出的激光光子的数量是多少？

28．如图所示，伦琴射线管两极加上一高压电源，即可在阳极A上产生X射线。

（h=6.63×10－34J·s，电子电荷量e=1.6×10－19C）

（1）如高压电源的电压为20kV，求X射线的最短波长；

（2）如此时电流表读数为5mA，1s内产生5×1013个平均波长为1.0×10－10m的光子，求伦琴射线管的工作效率。

波粒二象性练习题二

1．关于光的波粒二象性的理解正确的是   （  ）

A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性

B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子

C．高频光是粒子，低频光是波

D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著

2．关于光的本性，下列说法中正确的是（）

A．光电效应反映光的粒子性B．光子的能量由光的强度所决定

C．光子的能量与光的频率成正比D．光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份光叫做一个光子

3．关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是   （  ）

A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性B．光波频率越高，粒子性越明显。

C．能量较大的光子其波动性越显著。

D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出显示波动性

E．光的波粒二象性应理解为，在某种场合下光的粒子性表现明显，在另外某种场合下，光的波动性表现明显。

4．关于物质波的认识，下列说法中正确的是（）

A．电子的衍射实验证实了物质波的假设是正确的。

B．物质波也是一种概率波。

C．任一运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波。

D．宏观物体尽管可以看作物质波，但他们不具有干涉、衍射等现象。

5．下列关于光电效应的说法正确的是（  ）

A．若某材料的逸出功是W，则它的极限频率 B．光电子的初速度和照射光的频率成正比

C．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大

6．一金属表面，爱绿光照射时发射出电子，受黄光照射时无电子发射．下列有色光照射到这金属表面上时会引起光电子发射的是（）

A．紫光B．橙光C．蓝光D．红光

7．用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时的最大初动能增大就应（）

A．改用红光照射B．增大绿光的强度C．增大光电管上的加速电压D．改用紫光照射

8．用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，现在把人射光的条件改变，再照射这种金属．下列说法正确的是

A．把这束绿光遮住一半，则可能不产生光电效应B．把这束绿光遮住一半，则逸出的光电子数将减少

C．若改用一束红光照射，则可能不产生光电效应D．若改用一束蓝光照射，则逸出光电子的最大初动能将增大

9．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率变，而减弱光的强度，则（）

A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小

C．逸出的光电子数木变，光电子的最大初动能减小D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子选出了

10．用如图所示的装置演示光电效应现象．当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G的读数为．若改用更高频率的光照射，此时（）

A．将电池正的极性反转，则光电管中没有光电子产生

B．将电键S断开，则有电流流过电流表G

C．将变阻器的触点向移动，光电子到达阳极时的速度必将变小

D．只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点向端移动，电流表G的读数必将变大

11．已知一束可见光a是由m、n、p三种单色光组成的。

检测发现三种单色光中，n、p两种色光的频率都大于m色光；n色光能使某金属发生光电效应，而p色光不能使该金属发生光电效应。

那么，光束a通过三棱镜的情况是图中的（）

12．一台激光器发光功率为，发出的激光在折射率为的介质中波长为λ，若真空中的光速为，普朗克恒星为，则该激光器在秒内辐射的光子数是________．

13．某金属受到频率为v1=7.0×1014Hz的紫光照射时，释放出来的光电子最大初动能是0.69eV，当受到频率为v2=11.8×1014Hz的紫外线照射时，释放出来的光电子最大初动能是2.69eV.求：

（1）普朗克常量；

（2）该金属的逸出功和极限频率.

14．下图是光电效应实验示意图．当能量为的光照射金属K时，产生光电流．若K的电势高于A的电势，且电势差为，光电流刚好截止．那么当A的电势高于K的电势，且电势差也为时，光电子到达A极的最大动能是多大？

此金属的逸出功率是多大？

【试题答案】练习一

1.【解析】金属的逸出功由该金属决定，与入射光源频率无关，光电流的强度与入射光强度成正比，选项A、B错误。

不可见光包括能量大的紫外线、X射线、γ射线，也包括能量比可见光小的红外线、无线电波，选项C错误。

所以应选D。

【答案】D

2．

（1）【解析】由爱因斯坦光电效应方程可得：

【答案】

=W+m∴=1.9+1.0=2.9eV=2.9×1.6×10—19J∴λ==4.3×10—7m

（2）在本题电路中形成电流的条件，一是阴极在光的照射下有光电子逸出，这决定于入射光的频率是否高于阴极材料的极限频率，与入射光的强弱、照射时间长短无关；二是逸出的光电子应能在电路中定向移动到达阳极。

光电子能否到达阳极，应由光电子的初动能大小和两极间所加电压的正负和大小共同决定。

一旦电压正负极接反，即使具有很大初动能的光电子也可能不能到达阳极，即使发生了光电效应现象，电路中也不能形成光电流。

故该题的正确答案是B、D。

【答案】BD

3.解析：

答案：

B在电磁波谱中，紫光的频率比红光高，由爱因斯坦的光子说可知，紫光的能量较大；由于紫光的频率高，故紫光在同介质中的折射率较大，由n＝可知，在同一介质中，紫光传播速度较小，而红光传播速度较大；由以上分析得，正确选项为B。

4.答案：

C爱因斯坦光电效应方程中的W表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值。

对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的。

其它光电子的初动能都小于这个值。

若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W=hνc，由可知EK和νc之间是一次函数关系，但不是成正比关系。

5.解析：

答案：

C根据爱因斯坦光电效应方程：

。

当照射光的频率一定时，光子的能量就是一个定值，在光电效应中的所产生的光电子的最大初动能等于光子的能量减去金属的逸出功。

最大初动能越大，说明这种金属的电子逸出功越小，若没有光电子射出，说明光子的能量小于电子的逸出功。

因此说铂的逸出功最大，而铯的逸出功最小。

6.解析：

答案：

C入射光的强度，是指单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，“入射光的强度减弱而频率不变，”表示单位时间内到达同一金属表面的光子数目减少而每个光子的能量不变。

 根据对光电效应的研究，只要入射光的频率大于金属的极限频率，那么当入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是同时完成的，与入射光的强度无关。

   具有最大初动能的光电子，是来自金属最表层的电子，当它们吸收了光子的能量后，只要大于金属的逸出功而能摆脱原子核的束缚，就能成为光电子，当光子的能量不变时，光电子的最大初动能也不变。

当入射光强度减弱时，仍有光电子从金属表面逸出，但单位时间内逸出的光电子数目也会减少。

7.解析：

答案：

A电流表读数刚好为零说明刚好没有光电子能够到达阳极，根据动能定理，光电子的最大初动能刚好为0.6eV。

由可知W=1.9eV。

8.解析：

（1）qU=ΔEk＝mV2/2，V=1.0×l08（m/s）

（2）qU=mV2/2=h；λ=hC/qU=4.1×10－11（m） 

（3）I=q/t=ne/t，n=It/e=6.25×1016（个）

9.解析：

估计一个中学生的质量m≈50kg，百米跑时速度v≈7m/s，则

m 

由计算结果看出，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。

10.解析：

答案：

A为了观察纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的。

因为可见光的波长数量级是10－7m，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，因此不能精确聚焦。

如果用很高的电压使电子加速，使它具有很大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的影响就小多了

11.AD解析：

由光电效应方程=hv－W知，B、C错误，D正确。

若=0，得极限频率=，故A正确

12.D解析：

本题考查光的性质。

干涉、衍射、偏振都是光的波动性的表现，只有光电效应现象和康普顿效应都是光的粒子性的表现，D正确。

13.AD解析：

根据光的波粒二象性知，A、D正确，B、C错误。

14.B解析：

本题考查光电效应方程及逸出功。

由得W=hv－=5.0eV－1.5eV=3.5eV则入射光的最低能量为h=W=3.5eV，故正确选项为B。

15.B解析：

由动量守恒定律知，吸收了紫外线光子的分子与光子原来运动方向相同。

故正确选项为B。

16.C解析：

本题考查光电效应。

由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系，A错。

光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大初动能无关，B错。

用频率是的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，D错、C对。

17.AD解析：

根据光的波粒二象性知，A、D正确，B、C错误。

18.D解析：

由题意知，A光光子的能量大于B光光子，根据E=hv=h，得＜；又因为单色光B只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象，所以＜，故正确选项是D。

19.D解析：

本题考查德布罗意波。

根据德布罗意波长公式λ=得：

p==kg·m/s=3.6×10－24kg·m/s

可见，热中子的动量的数量级是10－24kg·m/s。

20.D

21.C解析：

本题考查电子能产生干涉现象，表明电子具有波动性。

干涉现象是波的特征，电子是微观粒子，它能产生干涉现象，表明电子等微观粒子具有波动性。

但此实验不能说明电子等微观粒子的波就是电磁波。

22.ACD

23.BCD

24.解析：

（1）当用紫外光照射锌板时，锌板发生光电效应，放出光电子而带上了正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，从而指针发生了偏转。

当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏转减小。

（2）使验电器指针回到零，用钠灯黄光照射，验电器指针无偏转，说明钠灯黄光的频率小于极限频率，红外光比钠灯黄光的频率还要低，更不可能发生光电效应。

能否发生光电效应与入射光的强度无关。

（3）以紫外灯为圆心，作半径为d的球面，则每个原子每秒钟接收到的光能量为E=πr2=3.75×10－20J

因此每个原子每秒钟接收到的光子数为n==5个。

答案5个

25.1  变长 解析：

因光子与电子碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前的方向一致，可见碰后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由E=hv知，频率变小，再根据c=λv知，波长变长。

26.解析：

设此金属的逸出功为W，根据光电效应方程得如下两式：

当用波长为λ的光照射时：

                  ①

当用波长为34λ的光照射时：

            ②

又                                                                ③

解①②③组成的方程组得：

。

                           ④

27.解析：

（1）根据E=Pt，所以t=s=2×10－4s。

（2）由E=n=nh得：

n=个=5×1015个。

答案2×10－4s            5×1015个

28.解析：

（1）X射线管阴极上产生的热电子在20kV高压加速下获得的动能全部变成X光子的能量，X光子的波长最短。

由W=Ue=hv=hc/λ

得λ==m=6.2×10－11m。

（2）高压电源的电功率P1=UI=100W

每秒产生X光子的能量P2=nhc/λ=0.1W效率为η==0.1%。

【试题答案】练习二

1.AD2.ACD3.C4.ABC5.AD6.AC7.D8.BCD9.A10.BC11.A

12.ptn/c