1、章末综合测评(五)波粒二象性(分值：100分)1(4分)以下说法符合物理学史的是()A爱因斯坦首先把能量子的概念引入物理学，否定了“能量连续变化”的观点B光电效应说明光具有波动性C德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性D不确定关系告诉我们，微观物理学中，粒子的位置和动量测不准C普朗克首先把能量子的概念引入物理学，否定了“能量连续变化”的观点，故A错误；光电效应说明光具有粒子性，故B错误；德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性，故C正确；不确定性原理表明，微观物理学中，粒子的位置与动量不可同时被确定，并不是粒子的位置和动量测不准，故D错误。2(
2、4分)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应，欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以()A改用红光照射B改用紫光照射C增大绿光的强度D增加绿光照射时间B光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，故C、D错误；最大初动能与入射光的频率有关，入射光子的频率越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以改用比绿光频率更大的紫光、蓝光照射，可以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能，故A错误，B正确。3(4分)下列关于物质波的认识，正确的是()A电子的衍射证实了物质波的假设是正确的B物质波也是一种机械波C任何一个物体都有一种波和它对应，这就是机械波D物质波就是光波A电子的衍射现象正是物质波存在的证据，A
3、正确；物质波是一种概率波，B错误；任何一个运动的物体都有一种波和它对应，这种波就是物质波，C错误；物质波与光波是两种不同性质的波，D错误。4(4分)下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()A有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同样的一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D大量光子的行为往往显示出粒子性C一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子；虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式
4、存在的物质，光子是以场的形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子；光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故C正确，A、B、D错误。5(4分)玻尔理论的氢原子能级图如图所示，当一群处于激发态n3能级的氢原子向低能级跃迁时，发出的光中有两种频率的光能使某种金属产生光电效应，以下说法中正确的是()A这群氢原子向低能级跃迁时能发出四种频率的光B这种金属的逸出功一定小于10.2 eVC用波长最短的光照
5、射该金属时光电子的最大初动能一定大于3.4 eVD由n3能级跃迁到n2能级时产生的光一定能够使该金属产生光电效应B由n3能级的激发态向低能级跃迁时，辐射出三种频率光子的能量分别为12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV，结合题意，根据光电效应方程可知，这种金属的逸出功一定小于10.2 eV，故选项A错误，选项B正确；用波长最短即光子能量为12.09 eV的光照射该金属时，其最大初动能最小值为：12.09 eV10.2 eV1.89 eV，则其最大初动能一定大于1.89 eV，故选项C错误；由n3能级跃迁到n2能级时产生的光子能量为1.89 eV，由上面分析可知该金属的逸出功可能大于1.
6、89 eV，但一定小于10.2 eV，所以不一定能够使该金属产生光电效应，故选项D错误。6(4分)在光电效应实验中，两种不同波长的紫外光a和b以不同的强度分别照射同一块金属表面，两者都有光电子逸出。已知a光的波长和强度为：a200 nm、Ia200 W/m2；b光的波长和强度为：b300 nm、Ib100 W/m2。下列说法正确的是()Aa光照射时金属的逸出功比b光照射时大Ba光照射时需要的遏止电压比b光照射时小Ca光照射时产生的光电流与b光照射时相同Da光照射时光电子的最大初动能比b光照射时大D金属的逸出功仅和金属材料的性质以及金属表面的状态有关，用不同的光的照射同一块金属表面，故金属逸出功
7、相同，故A错误；由电场力对在其内的电子做功与能量关系得，遏止电压U与光电子的最大初动能为EkeU故遏止电压U与光电子的最大初动能成正比，而光电子的最大初动能与所照射光的频率成正比，与光的波长成反比，故遏止电压U所照射光的波长成反比，因为aIbb，故a光照射时产生的光电流比b光照射时的光电流大，C错误；光电子的最大初动能与所照射光的频率成正比，与光的波长成反比，又有aW判断，钠、钾、铷能发生光电效应。答案见解析16(10分)金属晶体中晶格大小的数量级是1010 m。电子经加速电场加速，形成一电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图样。问这个加速电场的电压约为多少？(已知电子的电荷量e1.
8、61019 C，质量m0.91030 kg，普朗克常量h6.631034 Js)解析据发生明显衍射的条件可知，当运动电子的德布罗意波长与晶格大小差不多时，可以观察到明显的衍射现象。设加速电场的电压为U，电子经电场加速后获得的速度为v，对加速过程由动能定理得eUmv2根据物质波理论知，电子的德布罗意波长其中pmv解方程式可得U153 V。答案153 V17(10分)(2020河北石家庄检测)波长为0.071 nm的伦琴射线能使金箔发射光电子，光电子在磁感应强度为B的匀强磁场区域内做匀速圆周运动的最大半径为r。已知rB1.88104 Tm，普朗克常量h6.6261034 Js，电子电荷量e1.61
9、019 C，电子的质量me9.11031 kg。试求：(答案保留2位有效数字)(1)光电子的最大初动能；(2)金箔的逸出功；(3)该电子的物质波的波长。解析(1)电子在磁场中做匀速圆周运动的半径最大时对应的初动能最大。此时由洛伦兹力提供向心力，有Bevmme，Ekmev联立并代入数据解得Ek5.01016 J。(2)由爱因斯坦光电效应方程可得EkhW0，又联立并代入数据解得W02.31015 J。(3)由德布罗意波长公式可得，又pmevmeBr联立并代入数据解得2.21011 m。答案(1)5.01016 J(2)2.31015 J(3)2.21011 m18(12分)研究光电效应规律的实验装
10、置如图所示，光电管的阴极材料为金属钾，其逸出功为W02.25 eV，现用光子能量为10.75 eV的紫外线照射光电管，调节变阻器滑片位置，使光电流刚好为零。求：(1)电压表的示数是多少？(2)若照射光的强度不变，紫外线的频率增大一倍，阴极K每秒内逸出的光电子数如何变化？到达阳极的光电子动能为多大？(3)若将电源的正负极对调，到达阳极的光电子动能为多大？解析(1)由光电效应方程EkhW得光电子最大初动能Ek8.50 eV光电管两端加有反向电压，光电子由K向A做减速运动。 由动能定理eUEkAEk，其中EkA0，得U8.50 V。(2)设光的强度为nh，光强不变，频率增大一倍，则每秒入射的光子数n减为原来的一半，阴极K每秒内逸出的光电子数也减为原来的一半。由光电效应方程得光电子的最大初动能EkhW2hW19.25 eV电子由阴极向阳极做减速运动。由动能定理eUEkAEk，得EkA10.75 eV。(3)若将电源的正负极对调，光电管上加有正向电压，光电子从阴极向阳极做加速运动，由动能定理eUEkAEk得EkA17.00 eV。答案(1)8.50 V(2)减为原来的一半10.75 eV (3)17.00 eV