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第十七單元 波粒二象性 注意事項(xiàng)： 1．答題前，先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試題卷和答題卡上，并將準(zhǔn)考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。 2．選擇題的作答：每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑，寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。 3．非選擇題的作答：用簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試題卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。 4．考試結(jié)束后，請將本試題卷和答題卡一并上交。 一、選擇題（本大題共10小題，每小題4分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一項(xiàng)是符合題目要求，第7～10題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分） 1．下列說法不正確的是(　　) A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性 B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性 C．黑體是一種理想化模型，其輻射強(qiáng)度與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度升高時(shí)，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動 D．在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，會把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長變短 2．關(guān)于光的波粒二象性的說法中，正確的是(　　) A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子 B．光波與機(jī)械波是同種波 C．光的波動性是由光子間的相互作用而形成的 D．光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子能量E＝hν中，仍表現(xiàn)出波的特性 3．電子顯微鏡的最高分辨率高達(dá)0.2 nm，如果有人制造出質(zhì)子顯微鏡，在加速到相同的速度情況下，質(zhì)子顯微鏡的最高分辨率將(　　) A．小于0.2 nm B．大于0.2 nm C．等于0.2 nm D．以上說法均不正確 4．頻率為ν的光照射某金屬時(shí)，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ek，改用頻率2ν的光照射同一金屬，所產(chǎn)生光電子的最大初動能為（h為普朗克常量）(　　) A．Ek－h(huán)ν B．2Ek C．Ek＋hν D．2hν－Ek 5．用光照射某種金屬，有光電子從金屬表面逸出，如果換一種頻率更大的光照射該金屬，但光的強(qiáng)度減弱，則(　　) A．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能減小 B．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增大，光電子的最大初動能減小 C．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)減少，光電子的最大初動能增大 D．單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增大，光電子的最大初動能增大 6．現(xiàn)用電子顯微鏡觀測線度為d的某生物大分子的結(jié)構(gòu)。為滿足測量要求，將顯微鏡工作時(shí)電子的德布羅意波長設(shè)定為其中n >1。已知普朗克常量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e，電子的初速度不計(jì)，則顯微鏡工作時(shí)電子的加速電壓應(yīng)為(　　) A． B． C． D． 7．實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性，下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動性的是(　　) A．β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡 B．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu) C．電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣 D．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān) 8．一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng)，則以下說法正確的是(　　) A．若增加綠光的照射強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加 B．若增加綠光的照射強(qiáng)度，則逸出的光電子的最大初動能增加 C．若改用紫光照射，則可能不會發(fā)生光電效應(yīng) D．若改用紫光照射，則逸出的光電子的最大初動能增加 9．電子的運(yùn)動受波動性支配，對氫原子的核外電子，下列說法正確的是(　　) A．電子繞核運(yùn)動的“軌道”其實(shí)是沒有意義的 B．電子軌道只不過是電子出現(xiàn)的概率比較大的位置 C．電子繞核運(yùn)動時(shí)電子邊運(yùn)動邊振動 D．電子在核外的位置是不確定的 10．如圖所示是研究光電效應(yīng)的電路，陰極K和陽極A是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，K在受到光照時(shí)能夠發(fā)射光電子。陽極A吸收陰極K發(fā)出的光電子，在電路中形成光電流．如果用單色光a照射陰極K，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；用單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則下列說法正確的是(　　) A．a(chǎn)光的波長一定小于b光的波長 B．只增加a光的強(qiáng)度可能使通過電流表的電流增大 C．只增加a光的強(qiáng)度可使逸出的電子最大初動能變大 D．陰極材料的逸出功與入射光的頻率有關(guān) 二、非選擇題(本題共6小題，共60分。按題目要求做答，計(jì)算題解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 11．(8分)倫琴射線管是用來產(chǎn)生X射線的一種裝置，構(gòu)造如圖所示。真空度很高（約為10-4 Pa）的玻璃泡內(nèi)，有一個(gè)陰極K和一個(gè)陽極A，由陰極發(fā)射的電子受強(qiáng)電場的作用被加速后打到陽極，會產(chǎn)生X光內(nèi)的各種能量的光子，其中光子能量最大值等于電子的動能。已知陽極和陰極之間的電勢差U，普朗克常數(shù)h，電子電荷量e和光速c，則可知該倫琴射線管產(chǎn)生的X光的最大頻率為________，最短波長為________。 12．(8分)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得出的遏止電壓Uc與入射光的頻率v的關(guān)系如圖所示。若該直線的斜率和縱軸上截距分別為k和－b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為________，所用材料的逸出功可表示為________。 13．(8分)歷史上美國宇航局曾經(jīng)完成了用“深度撞擊”號探測器釋放的撞擊器“擊中”坦普爾１號彗星的實(shí)驗(yàn)。探測器上所攜帶的重達(dá)400 kg的彗星“撞擊器”將以1.0104 m/s的速度徑直撞向彗星的彗核部分，撞擊彗星后“撞擊器”融化消失，這次撞擊使該彗星自身的運(yùn)行速度出現(xiàn)1.010-7 m/s的改變。已知普朗克常量h＝6.610-34 Js。則： (1)撞擊前彗星“撞擊器”對應(yīng)物質(zhì)波波長為____________； (2)根據(jù)題中相關(guān)信息數(shù)據(jù)估算出彗星的質(zhì)量為_______________。 14．(10分)用波長為λ的光照射金屬的表面，當(dāng)遏止電壓取某個(gè)值時(shí)，光電流便被截止；當(dāng)光的波長改變?yōu)樵ㄩL的后，已查明使電流截止的遏止電壓必須增大到原值的η倍，試計(jì)算原入射光的波長λ。(已知該金屬的逸出功為W0) 15．(12分)電子具有多大速度時(shí)，德布羅意波的波長同光子能量為4104 eV的X射線的波長相等？此電子需經(jīng)多大的電壓加速？ 16．(14分)有一真空中波長為610-7 m的單色光，普朗克常量為6.6310-34 J?s，求： (1)此單色光的頻率； (2)此單色光的1個(gè)光子的能量； (3)金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率是6.01014 Hz。根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒守律，用該單色光照射金屬鈉時(shí)，產(chǎn)生的光電子的最大初動能是多大？ 2018-2019學(xué)年高二上學(xué)期第十七單元訓(xùn)練卷 物 理（一）答 案 一、選擇題（本大題共10小題，每小題4分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一項(xiàng)是符合題目要求，第7～10題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分） 1．【答案】D 【解析】光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性，A正確；衍射現(xiàn)象是波特有的性質(zhì)，故熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性，B正確；黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布與黑體的溫度有關(guān)，黑體輻射隨著波長越短溫度越高輻射越強(qiáng)，C正確；康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子能量減小，根據(jù)E=hγ=hcλ可得光子散射后波長變長，D錯(cuò)誤。 2．【答案】D 【解析】個(gè)別光子的作用效果往往表現(xiàn)為粒子性；大量光子的作用效果往往表現(xiàn)為波動性，而不是有的光是波，有的光是粒子，故A錯(cuò)誤；光子是電磁波，而電子是實(shí)物粒子，故B錯(cuò)誤；光波是概率波，個(gè)別光子的行為是隨機(jī)的，表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為往往表現(xiàn)為波動性，不是由光子間的相互作用形成的，故C錯(cuò)誤；光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，在光子能量ε＝hν中，頻率ν仍表示的是波的特性，它體現(xiàn)了光的波動性與粒子性的統(tǒng)一，故D正確。 3．【答案】A 【解析】根據(jù)德布羅意波長公式λ=hp知，質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，相同速度的質(zhì)子比相同速度的電子動量大，則質(zhì)子的德布羅意波長小，分辨率高，則最高分辨率將小于0.2nm，故A正確。 4．【答案】C 【解析】頻率為v的光照射某金屬時(shí)，產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm，根據(jù)光電效應(yīng)方程知，逸出功W0=hv-Ekm；改用頻率2v的光照射同一金屬，則最大初動能Ekm=2hv-W0=hv+Ekm，故C正確。 5．【答案】C 【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hv－W0得，光強(qiáng)度不影響光電子的最大初動能，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)；光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于極限頻率，與光的強(qiáng)度無關(guān)；入射光的強(qiáng)度影響單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，光的強(qiáng)度減弱，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子數(shù)目減少，故C正確。 6．【答案】C 【解析】物質(zhì)波的波長λ=hmv，則dn=hmv，得：v=nhmd，由動能定理可得：eU=12mv2，解得：U=n2h22med2。 7．【答案】BC 【解析】β粒子在云室中受磁場力的作用，做的是圓周運(yùn)動，與波動性無關(guān)，A錯(cuò)誤；可以利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，說明中子可以產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，說明具有波動性，B正確；干涉是波具有的特性，電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，說明電子具有波動性，C正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，說明的是能夠從金屬中打出光電子，說明的是光的粒子性，D錯(cuò)誤。 8．【答案】AD 【解析】光的強(qiáng)度增大，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多，根據(jù)光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動能不變，故A正確、B錯(cuò)誤；因?yàn)樽瞎獾念l率大于綠光的頻率，一定發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hv－W0知，光電子的最大初動能增加，故D正確。 9．【答案】ABD 10．【答案】AB 【解析】用單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明用b光不能發(fā)生光電效應(yīng)，即a光的波長一定小于b光的波長，選項(xiàng)A正確；只增加a光的強(qiáng)度可使陰極K單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)量增加，故通過電流表的電流增大，選項(xiàng)B正確；只增加a光的強(qiáng)度不能使逸出的電子的最大初動能變大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；陰極材料的逸出功只與陰極材料有關(guān)，與入射光的頻率無關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 二、非選擇題(本題共6小題，共60分。按題目要求做答，計(jì)算題解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 11．【答案】 eUh hceU 【解析】光子的最大能量E=eU=hν，解得ν=eUh，則最短波長λ=cν=hceU 。 12．【答案】ke be 【解析】根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hv-W0，以及Ekm=eUc得：Uc=hve-W0e，圖線的斜率：k=he，解得普朗克常量h=ke?？v軸截距的絕對值：b=W0e，所用材料的逸出功可表示為：W0=be。 13．【答案】(1) 1.6510-40m (2)4.01013Kg 【解析】（1）撞擊前彗星“撞擊器”的動量為：P=mv=4001.0104=4.0106kg?m/s，則撞擊前彗星“撞擊器”對應(yīng)物質(zhì)波波長為：λ=hP=6.610-344.0106=1.6510-40m； （2）以彗星和撞擊器組成的系統(tǒng)為研究對象，規(guī)定彗星初速度的方向?yàn)檎较颍蓜恿渴睾愣傻胢v=MΔv，則得彗星的質(zhì)量為M=mvΔv=4001104110-7=4.01013kg． 14．【解析】由題意，結(jié)合光電效應(yīng)方程，及γ＝cλ，當(dāng)用波長為λ的光照射金屬表面，則有： hcλ?W0＝eU0 當(dāng)光的波長改為原波長的1/n后，則有：hncλ?W0＝e?ηU0 解得：λ=hcη-nW0η-1。 15．【解析】由德布羅意波公式λ＝＝ 光子能量式E＝hν＝h 聯(lián)立可得：ve＝＝ m/s＝2.34107 m/s 由動能定理得：eU＝mev U＝＝ V＝1.56103 V。 16．【解析】（1）由c=λν，該單色光的頻率為：ν=cλ ，解得ν=3108610-7Hz=51014Hz （2）1個(gè)光子的能量E=hν=6.6310﹣3451014J=3.31510﹣19J （3）由WA=hν0即得：WA=6.6310﹣346.01014=3.97810﹣19 J 根據(jù)光電效方程可知，光電子的最大初動能為：EKm=hν﹣WA 代入數(shù)據(jù)解得：EKm=hν﹣WA=6.6310﹣346.01014﹣3.31510﹣19=6.6310﹣20J。