1、1第十七单元 波粒二象性注 意 事 项 ：1 答 题 前 ， 先 将 自 己 的 姓 名 、 准 考 证 号 填 写 在 试 题 卷 和 答 题 卡 上 ， 并 将准 考 证 号 条 形 码 粘 贴 在 答 题 卡 上 的 指 定 位 置 。2 选 择 题 的 作 答 ： 每 小 题 选 出 答 案 后 ， 用 2B 铅 笔 把 答 题 卡 上 对 应 题 目的 答 案 标 号 涂 黑 ， 写 在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。3 非 选 择 题 的 作 答 ： 用 签 字 笔 直 接 答 在 答 题 卡 上 对 应 的 答 题 区 域
2、内 。 写在 试 题 卷 、 草 稿 纸 和 答 题 卡 上 的 非 答 题 区 域 均 无 效 。4 考 试 结 束 后 ， 请 将 本 试 题 卷 和 答 题 卡 一 并 上 交 。一、选择题（本大题共 10 小题，每小题 4 分。在每小题给出的四个选项中，第 16 题只有一项是符合题目要求，第 710 题有多项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分）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2关于光电效应现象，下列说法正确的是( )A只有入射光的
3、波长大于使该金属发生光电效应的极限波长时，才能发生光电效应现象B在光电效应现象中，产生的光电子的最大初动能跟入射光的频率成正比C产生的光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光的强度成正比3用波长为 1和 2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 1 2， WCWD B 1 2， WCWD D 1 2， WCWD4在
4、光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示。则可判断出( )A甲光的频率大于乙光的频率B乙光的波长大于丙光的波长C乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率D甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能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 m1.6710 27 kg，普朗克常量h6.6310 34 Js，可以估算德布罗意波长 1.8210 10 m 的热中子动能的数量级为( )A10 17 J B10 19 J C10 21 J D10 2
5、4 J6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的电子干涉实验。如图所示，从辐射源射出的电子束经两个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微观粒子的波是一种电磁波7下列说法正确的是( )A普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律C 一 束 光 照 射 到 某 种 金 属 上 不 能 发 生 光 电 效 应 ， 可 能
6、 是 因 为 这 束 光 的 光 强 太 小D德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想8下列实验中，不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9在光电效应实验中，用频率为 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2B减小入射光的强度，光电效应现象消失C改用频率小于 的光照射，一定不发生光电效应D改用频率大于 的光照射，光电子的最大初动能变大10如图所示是光电效应中光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图象。从图中可知( )A Ek 与 成正比B
7、入射光频率必须大于或等于极限频率 c时，才能产生光电效应C对同一种金属而言， Ek 仅与 有关D Ek与入射光强度成正比二、非选择题(本题共 6 小题，共 60 分。按题目要求做答，计算题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)11(6 分)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为 0，该金属的逸出功为_。若用波长为 ( 0)的单色光做该实验，则其遏止电压为_。已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为 e、 c 和 h。12(6 分)用极微弱的红光做双缝干涉实验，随着曝光时间的延长，可以先后得到如
8、图所示的图样，这里的图样_(选填“是”或“不是”)光子之间相互作用引起的，实验表明光波是一种_(选填“概率波”或“物质波”)。13(8 分)如图甲所示为研究光电效应的电路图。(1)对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转。将滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能 (选填“减小”或“增大”)。如果改用频率略低的紫光照射，电流表 (选填“一定” “可能”或“一定没”)有示数。(2)当 用 光 子 能 量 为 5 eV 的 光 照 射 到 光 电 管 上 时 ， 测 得 电 流 表 上 的 示 数 随 电 压变 化 的 图 象 如 图 乙 所 示 。 则 光 电 子 的 最 大 初
9、动 能 为 J， 金 属 的 逸 出 功 为 J。14(10 分)分别用 和 的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大34初动能之比为 12.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？15(14 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。( h6.6310 34 Js，电子电荷量 e1.610 19 C)(1)若高压电源的电压为 20 kV，求 X 射线的最短波长；(2)若此时电流表读数为 5 mA，1 s 内产生 51013个平均波长为 1.01010 m 的光子，求伦琴射线管的工作效率。316(16 分)在实验室的一个密闭暗
10、箱内，依次放置小灯泡(紧靠暗箱左壁)、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、感光胶片(紧靠暗箱右壁)，如图所示。小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经多次曝光，感光胶片上“针尖造影”的周围，才出现非常清晰的衍射条纹。测量结果表明，每秒到达胶片的“光能量”为 510-13 J。已知有效光波波长为 500 nm，暗箱长度为 1.2 m，设光子依次通过狭缝，普朗克常数为 6.6310-34 Js，求：(1)每秒到达胶片的光子数。(2)光束中“两相邻光子”先后到达胶片的时间及其平均距离。(3)第(2)问的结果，能否支持光是“概率波”？请简要说明理由。12018-2019 学 年 高 二 上 学 期 第 十
11、 七 单 元 训 练 卷物 理 （ 二 ） 答 案一、选择题（本大题共 10 小题，每小题 4 分。在每小题给出的四个选项中，第 16 题只有一项是符合题目要求，第 710 题有多项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分）1 【答案】B2 【答案】D3 【答案】D【解析】 A 光光子的能量大于 B 光光子，根据 E h h ，得 1 2；又c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 【答案】B5 【答案】C【解析】由 ， p22 mEk，得 Ek ，代入数据，有 Ek3.9
12、710 21 hp h22m 2J，数量级为 1021 J，故选 C 项正确。6 【答案】C7 【答案】AD8 【答案】BC【解析】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 B、C。9 【答案】AD【解析】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 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
13、，选项 C 错误；根据 h 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12项 D 正确。10 【答案】BC二、非选择题(本题共 6 小题，共 60 分。按题目要求做答，计算题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)11 【答案】 h c 0 hc（ 0 ）e 0【解析】设金属的截止频率为 0，则该金属的逸出功 W0 h 0 h ；对光c 0电子，由动能定理得 eU0 h W0，解得 U0 。c hc（ 0 ）e 012 【答案】不是 概率波【解析】用极微弱的红光做双缝干涉实验，随着曝光时
14、间的延长，能出现图示现象，说明不是光子之间的相互作用力引起的，而实验现象说明光波是一种概率波。13 【答案】(1)减小 可能 (2)3.210 19 4.810 1914 【解析】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 的光照射时： Ek1 W0hc当用波长为 的光照射时： Ek2 W034 4hc3又 Ek1Ek2 12解组成的方程组得： W0 。2hc315 【解析】(1)伦琴射线管阴极上产生的热电子在 20 kV 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 h ，得 hc hcUe 6.6310 34310821041.610
15、 19m6.210 11 m。(2)高压电源的电功率 P1 UI100 W每秒产生 X 光子的能量 P2 0.1 Wnhc2效率为 100%0.1%。P2P116 【解析】(1)设每秒到达胶片的“光能量” 、光子的能量分别为 E0、E，则依据已知条件、光子说等可得每秒到达胶片的光子数 n=E0/E=E0/h=E 0/hc代入已知数据，可得 n=1.26106(个)(2)所谓光子“依次”到达胶片，即光子一个一个地通过狭缝。已知暗箱长度L=1.2m，则光束中两相邻光子先 后到达胶片的时间 t= 1n=8.010-7s两相邻光子的平均距离 s=ct=2.410 2m(3)分析第(2)问的结果，sL，可知在熏黑的玻璃“右侧”不可能同时有两个运动的光子，表明衍射条纹绝不是光子相互作用产生的，而是不同时刻到达胶片的许多光子、各自独立作用的积累效果。在胶片的衍射明纹、暗纹区，则分别表明光子到达该处的“机会”较大、较小，即光是一种“概率波” 。
