2019年高考物理總復(fù)習(xí) 2波粒二象性檢測試題 新人教版選修3-5.doc

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2019年高考物理總復(fù)習(xí) 2波粒二象性檢測試題 新人教版選修3-5 1．(單選)(xx北京)“約瑟夫森結(jié)”由超導(dǎo)體和絕緣體制成，若在結(jié)兩端加一恒定電壓U，則它會輻射頻率為ν的電磁波，且與U成正比，即ν＝kU，已知比例系數(shù)k僅與元電荷e的2倍和普朗克常量h有關(guān)，你可能不了解此現(xiàn)象的原理，但仍可運用物理學(xué)中常用的方法，在下列選項中，推理判斷比例系數(shù)k的值可能為(　　) A.　　　　　　　　　　 B. C．2he D. 解析　物理公式兩邊的單位是相同的，根據(jù)公式ν＝kU，得k＝，故其單位為s－1V－1；普朗克常量h的單位是Js，e的單位是C；根據(jù)公式W＝qU,1 J＝1 VC，故1 Js＝1 VCs，故1 s－1V－1＝1 ，故的單位是s－1V－1. 答案　B 2．(多選)某種金屬在單色光照射下發(fā)射出光電子，這光電子的最大初動能(　　) A．隨照射光強度的增大而增大 B．隨照射光頻率的增大而增大 C．隨照射光波長的增大而增大 D．與照射光的照射時間無關(guān) 解析　發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，由公式Ek＝hν－W知，W為逸出功不變，所以光電子的最大初動能取決于入射光的頻率，與入射光的強度、波長及光照時間無關(guān)，故B、D項正確，A、C項錯誤． 答案　BD 3．(單選)下面對”光的波粒二象性”理解正確的是(　　) A．光既是一種波又是一種粒子 B．個別光子是粒子，大量光子是波 C．光直線傳播時表現(xiàn)為粒子性，發(fā)生干涉時表現(xiàn)為波動性 D．在光的干涉條紋中，明條紋是光子能夠到達(dá)的地方，暗條紋是光子不能到達(dá)的地方 解析　波粒二象性中所說的粒子，是指其不連續(xù)性，是一份能量．故A項錯誤．少量的光子體現(xiàn)粒子性，大量光子體現(xiàn)波動性．不是個別光子是粒子，大量光子是波．故B項錯誤．光直線傳播時表現(xiàn)為粒子性，發(fā)生干涉時表現(xiàn)為波動性．故C項正確．在光的干涉條紋中，明條紋是光子到達(dá)幾率比較高的地方，暗條紋是光子到達(dá)幾率比較小的地方．故D項錯誤． 答案　C 4．(單選)(xx上海)在光電效應(yīng)實驗中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動能取決于入射光的(　　) A．頻率 B．強度 C．照射時間 D．光子數(shù)目 解析　發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，由公式Ekm＝mv2＝hν－W知，W為逸出功不變，所以光電子的最大初動能取決于入射光的頻率，A項正確． 答案　A 5．(單選)某單色光照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是(　　) A．延長光照時間 B．增大光的強度 C．換用波長較短的光照射 D．換用頻率較低的光照射 解析　入射光的頻率必須達(dá)到極限頻率，故換用波長較短(頻率較大)的光照射可能產(chǎn)生光電效應(yīng)． 答案　C 6．(多選)(2011廣東)光電效應(yīng)實驗中，下列表述正確的是(　　) A．光照時間越長光電流越大 B．入射光足夠強就可以有光電流 C．遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D．入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子 解析　無論光強多強，光照時間多長，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故A、B項錯誤；超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能就越大，則遏止電壓越大，故C項正確；無論光強多弱，光照時間多短，只要光的頻率大于極限頻率就能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故D項正確． 答案　CD 7．(單選)用紅光照射某一光電管發(fā)生光電效應(yīng)時，測得光電子的最初動能為E1，光電流強度為I1；若改用光的強度與上述相等的紫光照射該光電管時，測得光電子的最大初動能為E2，光電流強度為I2，則(　　) A．E2＞E1，I2＜I1 B．E2＞E1，I2＝I1 C．E2＜E1，I2＞I1 D．E2＜E1，I2＝I1 解析　紫光的頻率大于紅光頻率，由Ek＝hν－W，可知E2>E1，光電效應(yīng)中的“光電流的強度”指的是光電流的飽和值，其值與入射光的強度成正比，其意指同種單色光照射相比較，入射光的強度增大，即為入射光子的個數(shù)增多，打出的光電子增多．因而光電流增大，才有光電流的強度與入射光的強度成正比．然而若是兩種不同頻率的強度相同的入射光，必有題中的紫光的個數(shù)少于紅光個數(shù)，單位時間內(nèi)逸出的光子數(shù)就少，故有I21.已知普朗克恒量h、電子質(zhì)量m和電子電荷量e，不計電子的初速度，則顯微鏡工作時電子的加速電壓為(　　) A. B．() C. D. 解析　首先，由動能定理，可得eU＝，又由德布羅意公式，可得λ＝＝，聯(lián)立以上兩式，即可求出顯微鏡工作時電子的加速電壓U＝. 答案　D 10．(多選)已知能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的極限頻率為v0，則下列說法正確的是(　　) A．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子 B．當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hν0 C．當(dāng)照射光的頻率ν大于ν0時，若ν增大，則逸出功增大 D．當(dāng)照射光的頻率ν大于ν0時，若ν增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍 解析　顯然，由于2ν0＞ν0，因而頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子；當(dāng)用頻率為2ν0的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為Ekmax＝h(2ν0－ν0)＝hν0；該金屬的逸出功為定值W＝hν0，并不會變化；由方程Ekmax＝hν－W，可知光電子的最大初動能與頻率并不成正比． 答案　AB 11．(單選)真空中有一平行板電容器，兩極板分別由鉑和鉀(其極限波長分別為λ1和λ2)制成，板面積為S，間距為d.現(xiàn)用波長為λ(λ1＜λ＜λ2)的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，則電容器的最終帶電量Q正比于(　　) A.() B.() C.() D.() 解析　首先，由電容定義，可知電容器的最終帶電量Q＝CUm＝，即Q∝，當(dāng)電容器的電壓達(dá)到反向最大截止電壓Um時，光電子不再由鉀極板運動到鉑極板，從而電荷量達(dá)到最大．從而，由動能定理，可得eUm＝h(ν－ν2)＝hc(－)＝hc()，即Um∝，聯(lián)立以上兩式得Q∝. 答案　D 學(xué)法指導(dǎo)　應(yīng)該強調(diào)，發(fā)生光電效應(yīng)的條件亦可表述為：入射光的波長λ小于極限波長λ0.而解決此例的關(guān)鍵，在于根據(jù)(λ1＜λ＜λ2)正確判斷出發(fā)生光電效應(yīng)的是“鉀質(zhì)極板． 12．(2011課標(biāo)全國)在光電效應(yīng)實驗中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長為λ0，該金屬的逸出功為________．若用波長為λ(λ＜λ0)的單色光做該實驗，則其遏止電壓為________．已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h. 解析　由光電效應(yīng)方程hν＝W0＋Ekm知，Ekm＝h－W0，得W0＝h；由eUc＝h－W0＝h－h(huán)，解得Uc＝(λ0－λ)． 答案　h　(λ0－λ) 13．根據(jù)量子理論，光子的能量E和動量p之間的關(guān)系為E＝pc，其中c表示光速，由于光子有動量，照射到物體表面的光子被物體吸收或反射時都會對物體產(chǎn)生壓力．有人設(shè)想在字宙探測中用光為動力推動探測器加速，探測器上安裝有面積極大、反射率極高的薄膜．并讓它正對太陽，已知太陽光照射薄膜對每平方米面積上的輻射功率為P0，探測器和薄膜的總質(zhì)量為m，薄膜面積為S.求： (1)經(jīng)過時間t，照射到探測器薄膜表面的光子數(shù)為多少？ (2)探測器的加速度大小(不考慮萬有引力等其他的力)． 解析　(1)設(shè)經(jīng)過時間t，探測器獲得能量為E總，照射到薄膜表面的光子數(shù)為N，則E總＝P0St，E總＝Npc，解得N＝ (2)設(shè)光反射對薄膜表面產(chǎn)生的壓力為F，由動能定理，得 Ft＝2Np 以探測器為研究對象、根據(jù)牛頓第二定律，有 F＝ma 解得a＝ 答案　(1)　(2) 學(xué)法指導(dǎo)　本題屬信息給予題，應(yīng)能通過已知E＝pc及P0的條件找出欲求量的關(guān)系，同時也應(yīng)審出“反射率”極高指的是光子以入射時的速率反彈． 14．在實驗室的一個密閉暗箱內(nèi)，依次放置小燈泡(緊靠暗箱左壁)、煙熏黑的玻璃、狹縫、針尖、感光膠片(緊靠暗箱右壁)，如圖所示．小燈泡發(fā)出的光通過熏黑的玻璃后變得十分微弱，經(jīng)三月曝光，感光膠片上“針尖造影”的周圍，才出現(xiàn)非常清晰的衍射條紋．測量結(jié)果表明，每秒到達(dá)膠片的“光能量”為510－13 J．已知有效光波波長為500 nm，暗箱長度為1.2 m，設(shè)光子依次通過狹縫，普朗克恒量6.6310－34 Js，求： (1)每秒到達(dá)膠片的光子數(shù)； (2)光束中“兩相鄰光子”先、后到達(dá)膠片的時間及其平均距離； (3)第(2)問的結(jié)果，能否支持光是“概率波”？請簡要說明理由． 解析　(1)首先，設(shè)每秒到達(dá)膠片的“光能量”、光子的能量分別為E0、E，則依據(jù)已知條件、光子說等，可得每秒到達(dá)膠片的光子數(shù)n＝＝＝，代入已知數(shù)據(jù)，可得n＝1.25106(個)． (2)其次，所謂光子“依次”到達(dá)膠片，亦即狹縫僅容光子一個一個的通過．由每種到達(dá)膠片的光子數(shù)n，可知光束中兩相鄰光子先后到達(dá)膠片的時間Δt＝＝8.010－7 s. 以及兩相鄰光子的平均距離Δs＝cΔt＝2.4102 m. (3)最后，分析第(2)問的結(jié)果，Δs＞L，可知在熏黑的玻璃“右側(cè)”不可能同時有兩個運動的光子，表明衍射條紋絕不是光子相互作用產(chǎn)生的，而是不同時刻到達(dá)膠片的許多光子、各自獨立作用的積累效果．在膠片的衍射明紋、暗紋區(qū)，則分別表明光子到達(dá)該處的“機會”較大、較小，亦即光是一種“概率波”． 學(xué)法指導(dǎo)　此實驗既可說明少量光子的行為顯示粒子性(較短時間膠片上分布散亂亮點)，而大量光子的行為顯示波動性(三月時間則產(chǎn)生明顯衍射條紋)；又可說明光是由光子組成的，光波是一種概率波．