高中物理第十七章波立二象性优化总结学案新人教版选修3503161109doc文档格式.docx
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[答案]
（1）阳极
（2）5.15×
1014Hz 3.41×
10－19
（3）1.23×
1.（多选）（2017·
河北保定高二检测）如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是（ ）
A．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U0的数值
B．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大
C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大
D．阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流
解析：
选AC．当只调换电源的极性时，电子从K到A减速运动，到A恰好速度为零时对应电压为遏止电压，所以A项正确；
当其他条件不变，P向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I＝
得电流表读数变大，但当达到饱和光电流时，电流表示数不变，B项错误；
只改变光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C项正确；
因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K不需要预热，所以D项错误．
对光的波粒二象性的进一步理解
1．大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；
个别光子产生的效果显示出粒子性，如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性充分体现；
但是如果微弱的光在照射时间加长的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律．这些实验为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据．
2．光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量，和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用．
3．光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此E＝hν，揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．
4．对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；
而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．
5．光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性．
6．处理光的波粒二象性的关键是正确理解其二象性，搞清光波是一种概率波．
（多选）从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是（ ）
A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性
B．光的频率越高，光子的能量越大
C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方
D．在光的干涉中，亮条纹的地方是光子到达概率最大的地方
[解析] 光具有波粒二象性，光的频率越高，光子的能量越大，A错误，B正确；
在干涉条纹中亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，C错误，D正确．
[答案] BD
解决光的波粒二象性问题的关键
（1）要搞清何时波动性明显，何时粒子性明显；
（2）搞清光波也是概率波．
2.（多选）实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是（ ）
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
选ACD．电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A正确；
β射线在云室中留下清晰的径迹，不能体现波动性，B错误；
衍射体现的是波动性，C正确；
电子显微镜利用了电子束波长短的特性，D正确．
章末过关检测
（二）
（时间：
60分钟，满分：
100分）
一、单项选择题（本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）
1．能正确解释黑体辐射实验规律的是（ ）
A．能量的连续经典理论
B．普朗克提出的能量量子化理论
C．以上两种理论体系任何一种都能解释
D．牛顿提出的能量微粒说
选B．根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；
另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B正确．
2．关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（ ）
A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
B．光波与机械波是同种波
C．光的波动性是由光子间的相互作用而形成的
D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量E＝hν中，仍表现出波的特性
选D．个别光子的作用效果往往表现为粒子性；
大量光子的作用效果往往表现为波动性，而不是有的光是波，有的光是粒子，故A错误；
光波是电磁波，故B错误；
光波是概率波，个别光子的行为是随机的，表现为粒子性，大量光子的行为往往表现为波动性，不是由光子间的相互作用形成的，故C错误；
光是一种波，同时也是一种粒子，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性，它体现了光的波动性与粒子性的统一，故D正确．
3．用波长为λ1和λ2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WC和WD，则下列选项正确的是（ ）
A．λ1>
λ2，WC>
WD
B．λ1>
λ2，WC<
C．λ1<
D．λ1<
选D．A光光子的能量大于B光光子，根据E＝hν＝h
，得λ1<
λ2；
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WC<
WD，故正确选项是D．
4．利用光电管研究光电效应实验电路如图所示，用频率为ν1的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则（ ）
A．用紫外线照射，电流表中不一定有电流通过
B．用红外线照射，电流表中一定无电流通过
C．用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，电流表中一定无电流通过
D．用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变
选D．因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，A错误；
因不知阴极K的截止频率，所以用红外线照射时不一定发生光电效应，B错误；
用频率为ν1的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端时，UMK＝0，光电效应还在发生，电流表中一定有电流通过，C错误；
滑动变阻器的触头向B端滑动时，UMK增大，阴极M吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极M时，电流达到最大，即饱和电流，若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么再增大UMK，光电流也不会增大，D正确．
5．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×
s，可以估算德布罗意波长λ＝1.82×
10－10m的热中子动能的数量级为（ ）
A．10－17J B．10－19J
C．10－21JD．10－24J
选C．根据德布罗意波长公式λ＝
可算出中子动量大小，再由p2＝2mEk即可算出热中子的动能．由λ＝
，p2＝2mEk，得Ek＝
，代入数据，有Ek＝3.97×
10－21J，数量级为10－21J，故选C项．
二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分）
6．下列实验中，能证明光具有粒子性的是（ ）
A．光电效应实验
B．光的双缝干涉实验
C．光的圆孔衍射实验
D．康普顿效应实验
选AD．光电效应、康普顿效应现象的出现，使光的电磁说出现了无法逾越的理论难题，只有认为光子具有粒子性才能很好的解释上述现象，故A、D支持光的粒子性，而B、C支持光的波动性，故选A、D．
7．在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是（ ）
A．增大入射光的强度，光电流增大
B．减小入射光的强度，光电效应现象消失
C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应
D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大
选AD．增大入射光强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，光电流增大，A项正确；
光电效应现象是否消失与光的频率有关，而与照射强度无关，故选项B错误；
用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，选项C错误；
根据hν－W逸＝
mv2可知，增加照射光频率，光电子的最大初动能也增大，故选项D正确．
8．关于物质波，下列说法不正确的是（ ）
A．所有物体不论其是否运动，都有对应的物质波
B．任何一个运动着的物体都有一种波和它对应，这就是物质波
C．运动的电场、磁场没有相对应的物质波
D．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波
选ACD．任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，即物质波，物质波有两类：
实物和场，所以B正确．
9.如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照时能够发射光电子．阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流．如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；
用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转．下列说法正确的是（ ）
A．a光的波长一定小于b光的波长
B．只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大
C．只增加a光的强度可使逸出的电子最大初动能变大
D．阴极材料的逸出功与入射光的频率有关
选AB．用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转，说明用b光不能发生光电效应，即a光的波长一定小于b光的波长，选项A正确；
只增加a光的强度可使阴极K单位时间内逸出的光电子数量增加，故通过电流表的电流增大，选项B正确；
只增加a光的强度不能使逸出的电子的最大初动能变大，选项C错误；
阴极材料的逸出功只与阴极材料有关，与入射光的频率无关，选项D错误．
三、非选择题（本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
10．（14分）电子具有多大速度时，德布罗意波的波长同光子能量为4×
104eV的X射线的波长相等？
此电子需经多大的电压加速？
由德布罗意波公式λ＝
＝
光子能量式E＝hν＝h
联立可得：
ve＝
m/s≈2.34×
107m/s.
由动能定理得：
eU＝
mev
U＝
V≈1.56×
103V.
答案：
2.34×
107m/s 1.56×
103V
11．（14分）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，则此金属的逸出功是多大？
设此金属的逸出功为W0，根据光电效应方程得如下两式：
当用波长为λ的光照射时：
Ek1＝
－W0①
当用波长为
λ的光照射时：
Ek2＝
－W0②
又
③
解①②③组成的方程组得：
W0＝
.
12．（18分）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×
s，电子电荷量e＝1.6×
10－19C）
（1）若高压电源的电压为20kV，求X射线的最短波长；
（2）若此时电流表读数为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．
（1）伦琴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＝hν＝
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＝
≈0.1W
效率为η＝
×
100%＝0.1%.
（1）6.2×
10－11m
（2）0.1%
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矿石，如果害怕焚烧（熔炉），那它永远不能成钢（炼成金子）。
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航船，如果害怕风浪，那它永远不能到达彼岸。
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水中的萍！
当你随波逐流后，根基就没了。
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7、一粒种子，可以无声无息地在泥土里腐烂掉，也可以长成参天的大树。
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一个人，可以碌碌无为地在世上厮混日子，也可以让生命发出耀眼的光芒。
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青春是一团火，她点燃了我们沸腾的热血；
青春是一面旗帜，她召唤着我们勇敢前行；
青春是一本教科书，她启迪着我们的智慧和心灵。
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