1、第2讲波粒二象性A组基础题组1.(2016内蒙古赤峰宁城统考)(多选)以下说法符合物理学史的是()A.普朗克引入能量子的概念,得出黑体辐射的强度按波长分布的公式,与实验符合得非常好,并由此开创了物理学的新纪元B.康普顿效应表明光子具有能量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.汤姆逊通过粒子散射实验,提出了原子具有核式结构E.为了解释黑体辐射规律,普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的2.(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验,随着时间的增加,在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像,则() A.图像(a)表明光具有粒子性B.图像(c)表明光具有波动性C.
2、用紫外光观察不到类似的图像D.实验表明光是一种概率波3.(2013北京理综,14,6分)如图所示,一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O,经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是()A.玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B.a光的频率大于b光的频率C.在真空中a光的波长大于b光的波长D.a光光子能量小于b光光子能量4.(2015河北联考)利用光子说对光电效应的解释,下列说法正确的是()A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子B.电子吸收光子后一定能从金属表面逸出,成为光电子C.金属表面的一个电子吸收若干个光子,积累了足够的能量才能从金属表面逸出D.无论光子能量大小如何,电子吸收光子并积累了能
3、量后,总能逸出,成为光电子5.(2013上海单科,2,2分)当用一束紫外线照射锌板时,产生了光电效应,这时()A.锌板带负电B.有正离子从锌板逸出C.有电子从锌板逸出D.锌板会吸附空气中的正离子6.(2015河南郑州模拟)(多选)甲、乙两种金属发生光电效应时,光电子的最大初动能与入射光频率间的函数关系分别如图中的、所示。下列判断正确的是()A.与不一定平行B.乙金属的极限频率大C.图像纵轴截距由入射光强度决定D.、的斜率是定值,与入射光和金属材料均无关系7.(2014广东理综,18,6分)(多选)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
4、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8.(2015山西山大附中测试)如图所示是光电管的使用原理图,已知当有波长为0的光照射到阴极K上时,电路中有光电流,则()A.若换用波长为1(10)的光照射阴极K时,电路中一定没有光电流B.若换用波长为2(20)的光照射阴极K时,电路中一定有光电流C.增加电路中电源两极电压,电路中光电流一定增大D.若将电源极性反接,电路中一定没有光电流产生9.(多选)下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波的波长和频率为1 MHz的无线电波的波长,由表中数据可
5、知()质量/kg速度/(ms-1)波长/m弹子球210-21.010-23.310-30电子(100 eV)9.010-315.01061.410-10无线电波(1 MHz)3.01083.3102A.要检测弹子球的波动性几乎不可能B.无线电波通常情况下表现出波动性C.电子照射到金属晶体(大小约为10-10 m)上能观察到波动性D.只有可见光才有波动性B组提升题组10.(2016河北唐山一中二模)(多选)下列说法正确的是()A.放射性元素的半衰期随温度升高而减小B.光和电子都具有波粒二象性C.粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10-10 mD.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应E.比
6、结合能越大,原子中核子结合的越牢固,原子核越稳定11.2015课标,35(1),5分(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.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E.光电效应实验中,光电子的最大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关12.(2015吉林五校联考)研究光电效应的电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的
7、关系图像中,正确的是()13.2015课标,35(1),5分在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可表示为,所用材料的逸出功可表示为。14.A、B两种光子的能量之比为21,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB。求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。15.如图所示,当开关S断开时,用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P,发现电流表读数不为零。合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60 V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于0.
8、60 V时,电流表读数为零。(1)求此时光电子的最大初动能的大小;(2)求该阴极材料的逸出功。16.普朗克常量h=6.6310-34 Js,铝的逸出功W0=6.7210-19 J,现用波长=200 nm的光照射铝的表面(结果保留三位有效数字)。(1)求光电子的最大初动能Ek;(2)若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动,求在此运动过程中两电子电势能增加的最大值(电子所受的重力不计)。答案全解全析A组基础题组1.ACE康普顿效应表明了光子具有动量,故B错误;卢瑟福通过粒子散射实验,提出了原子核式结构模型,故D错误。2.ABD图像(a)曝光时间短,通过光子数很少,呈现粒子性。
9、图像(c)曝光时间长,通过了大量光子,呈现波动性,故A、B正确;同时也表明光波是一种概率波,故D也正确;紫外光本质和可见光本质相同,也可以发生上述现象,故C错误。3.B由光路图知,a光比b光的偏折程度大,说明a光的频率大于b光的频率,B选项正确;同一种介质,对频率大的光折射率大,A选项错误;在真空中的波长=,故频率大的光波长短,C选项错误;光子能量E=h,为光的频率,故频率越大,光子能量越大,D选项错误。4.A根据光子说,金属的一个电子只能吸收一个光子,若所吸收的光子频率大于金属的极限频率,电子逸出金属表面,成为光电子,且光子的吸收是瞬时的,不需要时间的积累,若所吸收的光子能量小于逸出功(光的
10、频率小于金属的极限频率),则电子不能逸出金属表面,不能成为光电子,故A正确,B、C、D错误。5.C锌板在紫外线的照射下产生了光电效应,说明锌板上有光电子飞出,所以锌板带正电,C正确,A、B、D错误。6.BDEk-图像的斜率表示普朗克常量,图线与轴交点的横坐标表示极限频率,图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值为逸出功,由金属材料决定,故B、D正确。7.AD增大入射光强度,使单位时间内逸出的光电子数增加,因此光电流增大,选项A正确;光电效应与照射光的频率有关,与强度无关,选项B错误;当照射光的频率小于,大于极限频率时发生光电效应,选项C错误;由Ekm=h-W0,增加照射光的频率,光电子的最大初动能变大
11、,选项D正确。8.B由图可知光电管上所加电压为正向加速电压,故入射光的频率大于极限频率即入射光的波长小于极限波长时,电路中一定有光电流。由题意知00)的光照射时,只是有可能发生光电效应,A错误。若换用波长为2(20)的光照射时,则一定发生光电效应,B正确。当光电流达到饱和状态时,单位时间内逸出的光电子已全部到达阳极,再增大电压,光电流不会再增大,C错误。将电源极性反接时,只要光电管两端的反向电压不超过遏止电压,电路中仍有一定的电流,D错误。9.ABC弹子球的波长太小,所以检测其波动性几乎不可能,A正确;无线电波的波长较长,所以通常表现为波动性,B正确;电子的波长与金属晶体的尺度差不多,所以能利
12、用金属晶体观察电子的波动性,C正确;由物质波理论知,D错误。B组提升题组10.BDE放射性元素的半衰期由核内部自身的因素决定,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系,故A错误;粒子散射实验是估计核半径的最简单的方法,对于一般的原子核,实验确定的核半径的数量级为10-15 m,而整个原子半径的数量级才是10-10 m,故C错误。11.ACD电子束通过双缝产生干涉图样,体现的是波动性,A正确;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;光电效应体现的是光的粒子性,E错误。12.C虽然入射光强度不同,但光的频率相同,所以
13、遏止电压相同;又因当入射光强时,单位时间逸出的光电子多,饱和光电流大,所以选C。13.答案ek-eb解析根据爱因斯坦光电效应方程有Ekm=h-W0,又因为Ekm=eUc,得到Uc=-,所以=k,h=ek;-=b,W0=-eb。14.答案21EA-2EB解析光子能量=h,动量p=,且=得p=,则pApB=21A光照射时,光电子的最大初动能EA=A-W0,同理,EB=B-W0解得W0=EA-2EB15.答案(1)0.6 eV(2)1.9 eV解析设用光子能量为2.5 eV的光照射时,光电子的最大初动能为Ekm,阴极材料逸出功为W0当反向电压达到U0=0.60 V以后,具有最大初动能的光电子达不到阳极,因此eU0=Ekm由光电效应方程知Ekm=h-W0解得Ekm=0.6 eV,W0=1.9 eV。16.答案(1)3.2310-19 J(2)1.6110-19 J解析(1)由光电效应方程得Ek=h-W0=h-W0代入数据解得Ek=3.2310-19 J(2)系统增加的电势能来自系统损失的动能,当两电子的速度相等时电势能最大,设光电子的初速度为v0,两电子的共同速度为v,质量为m,由动量守恒定律得mv0=2mvEk=m损失的动能Ek=m-(2m)v21.6110-19 J所以,电势能增加的最大值为1.6110-19 J。
