备战高考物理选修35第十七章波粒二象性（含解析）.docx

1、2019备战高考物理选修3-5第十七章-波粒二象性（含解析）一、单选题1.爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于( ) A.等效替换B.控制变量C.科学假说D.数学归纳2.在光电效应实验中，如果需要增大光电子到达阳极时的速度，可采用的方法是（ ） A.增加光照时间B.增大入射光的波长C.增大入射光的强度D.增大入射光频率3.对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是() A.不受外力作用时光子就会做匀速运动B.光子受到恒定外力作用时就会做匀变速运动C.只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确定其任意时刻的速度D.运用牛顿力学无法确定微观粒子的运

2、动规律4.关于物质波下列说法中正确的是（ ） A.实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质B.物质波和光波都不是概率波C.粒子的动量越大，其波动性越易观察D.粒子的动量越小，其波动性越易观察5.下列说法中正确的是（） A.电子具有波动性，属于一种概率波B.电磁波以机械振动的形式传播C.光的偏振现象表明光是一种纵波D.超声波可以在真空中传播6.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

3、量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子7.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8.一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中不正确的是() A.只增大入射光的频率，金属逸出功将不变B.只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变C.只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D.只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将减少9.用图示装置研究光电效应现象，光阴极K与滑动变阻器的中心抽头c相连，当滑动头P从a移到c的过程中，光电流始终为零

4、为了产生光电流，可采取的措施是（ ）A.增大入射光的强度B.增大入射光的频率C.把P向a移动D.把P从c向b移动二、多选题10.一含有光电管的电路如图甲所示，乙图是用a、b、c光照射光电管得到的IU图线，Uc1、Uc2表示截止电压，下列说法正确的是（ ）A.甲图中光电管得到的电压为正向电压B.a、b光的波长相等C.a、c光的波长相等D.a、c光的光强相等11.下列说法正确的是 （ ） A.比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能B.一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多C.根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势

5、能减小，核外电子的运动速度增大D.射线的速度接近光速，普通一张白纸就可挡住12.用两束频率相同，光照强度不同的紫外线去照射两种不同金属板，都能产生光电效应，则（ ） A.金属板带正电，原因为有电子从金属板逸出B.用强度大的紫外线照射时，所产生的光电子的初速度一定大C.从极限频率较小的金属中飞出的光电子的初动能一定大D.由光照强度大的紫外线所照射的金属，单位时间内产生的光电子数目一定多13.下列说法正确的是（ ） A.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时系统的电势能减小B.一个电子和一个质子如果具有相同的动能，则电子的德布罗意波长更长C.原子的结合能越大表示原子核中的核子

6、结合越牢固D.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该光束的波长太长E.在目前核电站普遍使用的“热中子”核反应堆中，镉棒的作用是使快中子减速14.在做光电效应实验时，某金属被光照射产生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能EK与入射光的频率v的关系如图所示，c、v0为已知量由图线可知（）A.普朗克常量的数值B.该金属的逸出功C.该金属的极限频率D.入射光的频率增大，金属的极限频率随之增大15.如图所示是氢原子的能级图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子，则（ ）A.6种光子中波长最长的

7、是n=4激发态跃迁到基态时产生的B.6种光子中有2种属于巴耳末系C.使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量D.若从n=2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应E.在6种光子中，n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子康普顿效应最明显三、填空题16.某单色光的频率为，它在空间是一份一份传播的，每一份叫做一个_且每一份的能量是E=_若用它照射某种极限频率为0的金属不能发生光电效应，则_0（填，或=）；以下措施哪些可能使之发生光电效应：_；A增加入射光的强度B增加入射光的照射时间C换用频率更大的入射光D换用频率更小的

8、入射光发生光电效应时放出的电子叫_ 17.用同一束单色光，在同一条件下，分别照射锌片和银片，都能产生光电效应，对于这两个过程，下列所列四个物理量中一定相同的是：_；可能相同的是：_（只选填各物理量的序号）A、入射光子的能量B、逸出功C、光电子的动能D、光电子的最大初动能 18.照射某种金属的光子能量为5eV时，逸出的电子的最大初动能是1.5eV如果光子的能量为8eV，则逸出的电子的能量为_eV 19.用频率为1的光照射某金属时，逸出的光电子最大初动能为E1 ， 用频率为2（21）的光照射该金属时，逸出光电子的最大初动能为_，该金属发生光电效应的极限频率为_（普朗克常量为h） 四、综合题20.人

9、眼对绿光最为敏感，正常人眼睛接收到波长为5.3107m的绿光时，每秒内只要有6个绿光光子射入瞳孔即可引起视觉已知普朗克常量h=6.631034Js ， 真空中光速c=3.0108m/s ， 求 （1）绿光光子的能量为多少？ （2）若用此绿光照射逸出功为3.61019J的某金属，则产生的光电子的最大初动能（取两位有效数字） 21.有一真空中波长为6107m的单色光，普朗克常量为6.631034Js求此 （1）单色光的频率； （2）单色光的的1个光子的能量 22.电子和光一样具有波动性和粒子性，它表现出波动的性质，就像X射线穿过晶体时会产生衍射一样，这一类物质粒子的波动叫物质波.质量为m的电子以速

10、度v运动时，这种物质波的波长可表示为 ，电子质量m9.11031 kg，电子电荷量e1.61019 C，普朗克常量h6.631034 Js. （1）计算具有100 eV动能的电子的动量p和波长. （2）若一个静止的电子经2 500 V电压加速：求能量和这个电子动能相同的光子的波长，并求该光子的波长和这个电子的波长之比.求波长和这个电子波长相同的光子的能量，并求该光子的能量和这个电子的动能之比.已知电子的静止能量mc25.0105 eV，m为电子的静质量，c为光速. 答案解析部分一、单选题1.【答案】C 【考点】光电效应 【解析】【分析】从光的波粒二象性可知：光是同时具有波粒二象性的.只不过在有

11、的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著.光的波长越长，越容易观察到其显示波动特征.光子是一种不带电的微观粒子，而电子是带负电的实物粒子，它们虽然都是微观粒子，但有本质的区别，故上述选项中正确的是C项.【点评】高中物理学习过程中，会遇到不同研究问题的方法，这些方法对我们的学习有很大的帮助，在理解概念和规律的基础上，要注意方法的积累。2.【答案】D 【考点】光电效应 【解析】【解答】解：根据光电效应方程Ekm=hW0知，增大入射光的频率（或减小入射光的波长），最大初动能变大，可以增大光电子到达阳极的速度，与强度、照射时间无关D符合题意，A、B、C不符合题意故选D【分析】光电子的出射速度与入射光子

12、的频率是有关系的，频率越大出射电子的速度越大，与光强无关。3.【答案】D 【考点】物质波 【解析】【解答】A、由于光子的运动既有波动性，又有粒子性，所以不受外力作用时光子就不可能会做匀速运动故A错误；B、由于光子的运动既有波动性，又有粒子性，所以光子受到恒定外力作用时就也不可能像宏观的物体一样做匀变速运动故B错误；C、由于电子的运动既有波动性，又有粒子性，所以电子的运动具有不确定性故C错误；D、由于微观粒子的运动既有波动性，又有粒子性，所以运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律故D正确故选：D【分析】光子既有波动性，又有粒子性，牛顿力学无法准确测定微观粒子的运动规律，具有不确定性。4.【答案】

13、D 【考点】物质波 【解析】【解答】解：A、实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子不是同一种物质，故A错误；B、根据德布罗意的物质波理论，物质波和光波一样都是概率波，故B错误；C、根据德布罗意的物质波理公式= ，可知粒子的动量越大，波长越小，其波动性越不明显，故C错误；D、根据德布罗意的物质波理公式= ，可知粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，越容易观察，故D正确；故选：D【分析】物质波是一种概率波，没有确定的位置，在微观物理学中不可以用轨迹来描述粒子的运动光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性到达光子越多的区域，说明光子到达的概率越大；在光的波粒二象性中，频率越大的光，

14、光子的能量越大，粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著5.【答案】A 【考点】物质波 【解析】【解答】A、电子属于实物粒子，具有波动性，也属于一种概率波，故A正确，B、机械波以机械振动形式传播，故B错误；C、光的偏振说明光是一种横波，故C不正确；D、超声波是一种机械波，不可在真空中传播但电磁波可以在真空中传播，故D错误；故选A【分析】粒子具有波动性，属于一种概率波；机械波以机械振动形式传播；光的偏振说明光是一种横波；超声波是一种机械波，不可在真空中传播6.【答案】A 【考点】光电效应 【解析】【分析】根据光子说，金属中的一个电子一次只能吸收一个光子，若所吸收的光子频率大于金属的极限频率，电子

15、才能逃离金属表面，成为光电子，且光子的吸收是瞬时的，不需时间的积累，故选项A正确。【点评】光电效应是瞬时发生的，一个光子换出一个电子，光电效应的条件是当入射光的频率大于金属的截止频率，或入射光的光子能量大于逸出功，就会发生光电效应，与入射光的强度无关。7.【答案】B 【考点】物质波 【解析】【解答】解：黑体辐射实验规律：黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动故B正确，ACD错误； 故选：B【分析】为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化，从而即可求解8.【答案】D 【考点】光电效应 【解析】【解答】A.金属

16、的逸出功与入射光的频率无关，由金属本身的性质决定，A不符合题意。B.光电子的最大初动能与入射光的照射时间无关，B不符合题意。C.根据光电效应方程知，Ekm=hv-W0 ， 增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，C不符合题意。D.入射光强度增大，则单位时间内发出光电子数目增多，D符合题意。故答案为：D.【分析】结合光电效应公式Ekm=hv-W0分析，只有当光的频率比较高时，才会有电子溢出，否则光强再大，也不会有电子溢出。9.【答案】B 【考点】光电效应 【解析】【解答】解：A、能否产生光电效应与入射光的强度无关，增大入射光的强度，仍不能产生光电流A不符合题意B、增大入射光的频率，当入射光的频

17、率大于金属的极限频率时，产生光电效应，金属有光电子发出，电路中能产生光电流B符合题意C、把P向a移动P点电势大于的c点电势，光电管加上正向电压，但不能产生光电效应，没有光电流形成C不符合题意D、把P从c向b移动，不能产生光电效应，没有光电流形成D不符合题意故答案为：B【分析】光电效应公式为hv=W+Ek ， 需要注意的是，要产生电流，必须要使光的频率足够大，如果光的频率达不到，光强即使再大也不会有感应电流的产生。二、多选题10.【答案】A,C 【考点】光电效应 【解析】【解答】解：A、如图可知，从金属出来的电子在电场力作用下，加速运动，则对应电压为正向电压，故A正确；B、光电流恰为零，此时光电

18、管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，可知，a、c光对应的截止频率小于b光的截止频率，根据eU截= m =hW，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大a光、c光的截止电压相等，所以a光、c光的频率相等，则a、c光的波长相等；因b光的截止电压大于a光的截止电压，所以b光的频率大于a光的频率，则a光的波长大于b光的波长，故B错误，C正确；D、由图可知，a的饱和电流大于c的饱和电流，而光的频率相等，所以a光的光强大于c光的光强，故D错误；故选：AC【分析】光电管加正向电压情况：P右移时，参与导电的光电子数增加；P移到某一位置时，所有逸出的光电子都刚参与了导电，光电流恰达最大值；P再右

19、移时，光电流不能再增大光电管加反向电压情况：P右移时，参与导电的光电子数减少；P移到某一位置时，所有逸出的光电子都刚不参与了导电，光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率；P再右移时，光电流始终为零eU截= m =hW，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大从图象中看出，丙光对应的截止电压U截最大，所以丙光的频率最高，丙光的波长最短，丙光对应的光电子最大初动能也最大11.【答案】A,C 【考点】光电效应 【解析】【解答】解：A、比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时有质量亏损，释放核能故A正确B、一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的

20、频率越高，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少故B错误C、根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，电子从高轨道跃迁到低轨道，电子与原子核之间的距离变小，库仑力做正功，氢原子的电势能减小；电子与原子核之间的距离变小，由库仑力提供向心力可得，核外电子的运动速度增大故C正确；D、三种射线中，射线电离本领最大，贯穿本领最小，普通一张白纸就可挡住故D错误故选：AC【分析】通过核力的特点进行判断；当有质量亏损时，亏损的质量以能量的形式释放；入射光的频率越高，单个光子的能量值越大；氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大；射线是具有放射性的元素的原

21、子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即粒子射线电离本领最大，贯穿本领最小，普通一张白纸就可挡住12.【答案】A,D 【考点】光电效应 【解析】【解答】解：A、用紫外线去照射金属板，发生光电效应，有光电子从金属板逸出，金属板带正电，故A正确B、根据光电效应方程得，Ekm=hvW0 ， 光电子的最大初速度与入射光的强度无关，故B错误C、根据光电效应方程得，Ekm=hvW0 ， 金属的极限频率小，光电子最大初动能大，但是初动能不一定大，故C错误D、光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，由光照强度大的紫外线所照射的金属，单位时间内产生的光电子数目一定多，故D正确故答案为：AD【分析】

22、需要注意的是，在光电效应中，光的频率足够大时，才会有电子射出，与光强无关。13.【答案】ABD 【考点】光电效应，物质波 【解析】【解答】解：A、氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，轨道半径减小，根据 ，知电子动能增大，则电势能减小故A正确 B、质子质量比电子质量大，根据 ，知质子动量大，根据 ，质子的德布罗意波长较小，电子的德布罗意波长更长，故B正确；C、原子的比结合能越大表示原子核中的核子结合越牢固，故C错误；D、一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，入射光频率小于极限频率，波长大于极限波长，故D正确；E、在核反应堆中石墨主要起减速剂的作用，将快中子变成慢中子镉棒起到吸收中子的作

23、用，能控制中子的数目，从而控制和反应的速度，故E错误；故选：ABD【分析】根据轨道半径的变化，通过库仑引力提供向心力得出电子动能的变化，通过能量的变化得出电势能的变化；发生光电效应的条件是入射光的频率等于金属的极限频率；物质波的波长 ；核反应堆中石墨主要起减速剂作用，镉棒起到吸收中子的作用，从而控制和反应的速度14.【答案】A,B,C 【考点】光电效应 【解析】【解答】解：A、根据爱因斯坦光电效应方程EK=hW，任何一种金属的逸出功W一定，说明EK随频率f的变化而变化，且是线性关系（与y=ax+b类似），直线的斜率等于普朗克恒量，故A符合题意；B、EK=hW，EK=0时有f0W=0，所以逸出功

24、W=h0 ， 故B符合题意；C、直线与横轴的截距O0表示EK=0时的频率0 ， 即为金属的极限频率，故C符合题意；D、金属的逸出功是由金属本身决定的，与入射光的频率无关故D不符合题意；故答案为：ABC【分析】解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道逸出功与极限频率的关系。15.【答案】B,C,E 【考点】光电效应 【解析】【解答】解：A、n=4激发态跃迁到基态时产生光子的能量最大，根据E=h 知，波长最短，故A错误；B、中巴耳末系是指氢原子由高能级向n=2能级跃迁时释放的光子，6种光子中从n=42与n=32的属于巴耳末系，即2种，故B正确；C、n=4能级的氢原子具有的能量为0.85ev，故要使

25、其发生电离能量变为0，至少需要0.85eV的能量，故C正确；D、从n=2能级跃迁到基态释放的光子能量为13.63.4=10.2ev，若能使某金属板发生光电效应，从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子能量3.41.51=1.89ev10.2ev，不一定能使该板发生光电效应，故D错误E、6种光子中，n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子能量大，频率高，则康普顿效应最明显，故E正确；故选：BCE【分析】本题考查了波尔原子理论：从高轨道向低轨道跃迁时减少的能量以光子的形式辐射出去；所有的激发态都是不稳定的，都会继续向基态跃迁，故辐射光子的种类 ；E=h 判断光子能量与波长的关系只有入射光子的能量大于金属

26、的逸出功才会发生光电效应判断是否电离，看处于激发态的氢原子吸收能量后的总能量是否大于等于0，一旦大于等于0，说明发生电离三、填空题16.【答案】能量子；hv；C；光电子 【考点】光电效应 【解析】【解答】黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割最小能量值组成，每一份称为能量子=hv ， 1905年爱因斯坦从中得到启发，提出了光子说的观点，认为光子是组成光的最小能量单位，光子的能量表达式为h；爱因斯坦根据光子说成功解释了光电现象中有关极限频率、最大初动能等规律，提出了著名的爱因斯坦光电效应方程Ek=hvW0 ， 若用它照射某种极限频率为0

27、的金属不能发生光电效应则vv0 ， 可以看出能否发生光电效应只与入射光的频率有关，故可以使之发生光电效应的措施是换用频率更大的入射光，故选：C发生光电效应时放出的光子叫做光电子故答案为：光子，hv ， ，C，光电子【分析】根据爱因斯坦的光子说和光电效应方程分析答题17.【答案】A；C 【考点】光电效应 【解析】【解答】同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程Ekm=hvW0知，最大初动能不同，但是光电子的动能可能相同故答案为：A、C【分析】同一束光的光子能量相同，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程Ekm=hvW0判断光电子最大初动能的

28、大小18.【答案】4.5 【考点】光电效应 【解析】【解答】解：根据光电效应方程得：Ekm=hvW0解得逸出功为：W0=hvEkm=51.5eV=3.5eV，如果光子的能量为8eV，则逸出的电子的能量为：Ekm=hvW0=83.5eV=4.5eV故答案为：4.5【分析】根据光电效应方程求出金属的逸出功，再结合光电效应方程求出逸出电子的能量19.【答案】h（21）+E1；【考点】光电效应 【解析】【解答】解：用频率为1的单色光照射该金属，根据Ekm=hW0可知，逸出的光电子的最大初动能为E1=h1W；同理，当用频率为2（21）的光照射该金属时，逸出光电子的最大初动能为E2=h2W；两式综合解得：

29、E2=h（21）+E1；当最大初动能为零时，则有：h0=W；解得：0= = ；故答案为：h（21）+E1； 【分析】根据光电效应方程Ekm=hW0进行分析，即可求解最大初动能，再根据当最大初动能为零时，h0=W0 ， 即可求解极限频率四、综合题20.【答案】（1）绿光光子能量E0=h= = =3.81019J（2）根据爱因斯坦光电方程h=Ekm+W；所以Ekm=hW=3.81019J3.61019J=2.01020J；答：绿光光子的能量为3.81019J 【考点】光电效应，物质波 【解析】【分析】根据E=hv求出光子的能量，根据光电效应方程求出光电子的最大初动能21.【答案】（1）光在真空中传

30、播速度为c=3108m/s ， 而波长与频率的关系是c=f ， 由此式可求得频率f 光子能量公式E=hf 由c=f ， 得f= =51014Hz答：此单色光的频率为51014Hz（2）1个光子的能量E=hf=6.63103451014J=3.31019J答：1个光子的能量是3.31019J 【考点】物质波 【解析】【分析】解答本题关键在于掌握光速公式c=f和光子能量公式E=hf 22.【答案】（1）解:p kgm/s5.41024 kgm/s. m1.21010 m.（2）解:电子的动量pmv kgm/s2.71023 kgm/s.电子的波长 m2.41011 m，光子能量EEk 2 500 eV4.01016 J光子波长 m5.01010 m，则 20.8.光子能量 8.31015 J.电子动能Ek4.01016 J，所以 20.8. 【考点】物质波 【解析】【分析】光子的能量和物质波的波长与动量关系式应用。