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1、阶段测试3波粒二象性(一)一、选择题(此题共6小题，每题7分，共42分在每题给出的四个选项中，第13题只有一项符合题目要求，第46题有多项符合题目要求，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分)1以下关于光的波粒二象性的说法中正确的选项是()A光的波动性和粒子性是相互矛盾的，不能统一B在衍射现象中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方C大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强D频率低的光子表现出的粒子性强，频率高的光子表现出的波动性强【答案】C【解析】光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一的，故A错误；在衍射现象中，暗条纹是指振动减弱的地方，并
2、非光子不能到达的地方，故B错误；光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比拟明显，个别光子粒子性比拟明显，故C正确；光的粒子性和波动性与光子频率上下无关，故D错误应选C2关于光电效应，以下说法正确的选项是()A极限频率越大的金属材料逸出功越大B只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C从金属外表出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多【答案】A【解析】金属材料的逸出功与其极限频率相对应，即Wh0，显然0越大，W越大，A对，只有当入射光的频率大于某种金属的极限频率，才能发生光电效应，B错，由光电效应方程mv2h
3、W可知，从金属外表出来的光电子的最大初动能与入射光的频率或光子的能量h有关，而某种金属的逸出功是确定的，与光子的最大初动能无关，C错发生光电效应时，单位时间内逸出的光电子数与入射光的光强有关，与频率无关，只要入射光的光强一定，单位时间内逸出的光电子数就一定，D错3光子有能量，也有动量，它也遵守有关动量的规律，如下图，真空中，有一“字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片(吸收光子)，右边是和左边大小、质量相同的圆形白纸片(反射光子)当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于装置开始转动情况(俯视)的以下说法中正确的选项是()A顺时针方向转动B逆时针方向转动C都
4、有可能D不会转动【答案】B【解析】白纸片发射光子，光子的动量变化大，由动量定理知，光子对白纸片的冲击力大，B正确4利用金属晶格(大小约为1010 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，那么以下说法中正确的选项是()A该实验说明了电子具有波动性B实验中电子束的德布罗意波长为C加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D假设用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显【答案】AB【解析】能得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，故A正确由Uemv2得v ，动量pmv
5、m ，波长，故B对由上式可知，U越大，越小，衍射现象越不明显，故C错用相同动能的质子代替电子时，由p可知，m变大，p变大，变小，衍射现象越不明显，故D错应选A、B5(2022年天津二模)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性以下事实中突出表达波动性的是()A一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子的数目就越多B在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干预现象C阳光通过三棱镜形成彩色光带D人们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大致相同【答案】BD【解析】只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应，故如果入射光的频
6、率小于金属的极限频率，无论怎样增大光的强度，也不会有光电子逸出，如能发生光电效应，那么证明了光的粒子性，故A错误肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的，是由于光线在肥皂膜的外表发生干预造成的，而干预是波特有的性质，故证明了光具有波动性，故B正确阳光通过三棱镜形成彩色光带，是光的色散现象，不是波动性的特征，故C错误晶体中相邻原子之间的距离大致与德布罗意波长相同，故能发生明显的衍射现象，而衍射是波特有的性质，故D正确6下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1 MHz的无线电波的波长，由表中数据可知()质量/kg速度/(ms1)波长/m弹子球2.01021.01023.31030电
7、子(100 eV)9.110315.01061.21010无线电波(1 MHz)_3.01083.3102A要检测弹子球的波动性是可能的B无线电波通常情况下只表现出波动性C电子照射到金属晶体上能观察到波动性D只有可见光才有波动性【答案】BC【解析】弹子球的波长(3.31030 m)相对太小，所以要检测其波动性几乎不可能，故A错无线电波的波长(3.3102 m)较长，通常表现为波动性，故B对电子与金属晶体的尺度差不多，所以能利用金属晶体观察电子的波动性，故C对任何物体，小到中子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，故D错二、非选择题(此题共6小题，共58分，计算题要有必要的文字说明和解题步骤)7(
8、5分)如下图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以下说法正确的选项是_Aa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 E用单色光a照射阴极K，当电源的正负极对调时，电流表的读数可能减为零【答案】ABE【解析】用一定频率的a单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，知a0，由f
9、知a光的波长小于b光的波长，故A正确；只增加a光的强度，即增加了光子的个数，那么产生的光电子数目增多，光电流增大，使通过电流表的电流增大，故B正确；根据光电效应方程EkhW，最大初动能与入射光频率有关，与强度无关，故只增加a光的强度逸出的电子最大初动能不变，故C错误；阴极材料的逸出功由材料本身决定，与入射光的频率无关，故D错误；根据光电效应方程和动能定理，假设qU0Ek，那么光电子无法到达阳极A，电流表示数为0，故E正确8(5分)以下说法正确的选项是_A在电磁波中红外线比紫外线的波动性更显著 B光的波动性不是由于光子之间的相互作用引起的 C光的波长越小，光子的能量越小D德布罗意的“物质波假设否
10、认了光具有波动性E光电效应实验中，遏止电压与入射光的频率有关 【答案】ABE【解析】红外线的波长大于紫外线的波长，故红外线波动性更显著，故A正确；光的波动性不是由于光子之间的相互作用引起的，是由于无数光子的无规那么运动形成的，B正确；光的波长越小，频率越大，那么光子的能量越大，故C错误；德布罗意的“物质波假设证实了光具有波动性；故D错误；光电效应实验中，根据eU0h0，可知，遏止电压与入射光的频率成正比，故E正确9(5分)用很弱的光做双缝干预实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子，比拟不同曝光时间摄得的照片，发现曝光时间不长的情况下，照片上是一些散乱的无规那么分布的
11、亮点，假设曝光时间较长，照片上亮点分布区域呈现出不均匀迹象；假设曝光时间足够长，照片上获得清晰的双缝干预条纹，这个实验说明了_A光只具有粒子性B光只具有波动性C光既具有粒子性，又具有波动性D光的波动性不是光子之间的相互作用引起的E少量的光子往往表现为粒子性，大量的光子往往表现为波动性【答案】CDE【解析】此实验说明了光既具有粒子性，又具有波动性，少量的光子往往表现为粒子性，大量的光子往往表现为波动性由于只有一个光子，所以说明光的波动性不是光子之间的相互作用引起的10(10分)功率为100 W灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c3108 m/s，普朗克常量h6.631034 J
12、s.假定所发出的可见光的波长都是560 nm，计算灯泡每秒内发出的光子数【答案】1.41019 s1【解析】波长为的光子能量为E，设灯泡每秒内发出的光子数为n，灯泡的电功率为P.那么n，式中k5%是灯泡的发光效率，联立解得n，代入数据得n1.41019 s1.11(16分)某种金属的逸出功是3 eV，用波长500 nm的绿光照射该金属能否发生光电效应？用波长400 nm的紫光照射能否发生光电效应？电子的最大初动能是多少？【答案】不能能0.11 eV【解析】入射光子能量大于金属的逸出功就可以发生光电效应根据光电效应方程EkhW，电子的最大初动能等于入射光子能量减去金属逸出功绿光光子能量E绿h绿h
13、6.631034 J3.981019 J2.49 eV.紫光光子能量E紫h紫h6.631034 J4.971019 J3.11 eV.由题意知，W3 eV，E绿W，所以紫光照射能够发生光电效应电子最大初动能Ekh紫W3.11 eV3 eV0.11 eV12(17分)(2022年盐城三模)光照射某金属产生光电效应时，实验测得光电子最大初动能与照射光频率的图象如下图，其中图线与横轴交点坐标为5.51014Hz.用一束波长范围为4.01079.0107 m的可见光照射该金属时，求光电子的最大初动能(普朗克常量为h6.61034 Js)【答案】1.321019 J【解析】当遏止电压为零时，最大初动能为零，那么入射光的能量等于逸出功，所以W0h0从图象上可知，逸出功W0h0根据光电效应方程有EkmhW0hh0用一束波长范围为12，且12的光照射该金属时产生光电效应，入射光的最小波长为1，即频率最大，那么产生的光电子的最大初动能为Ekmhh0代入数据可得Ekm1.321019 J0.825 eV.