高中物理第十七章波粒二象性单元测试题三含解析新人教版选修.doc

波粒二象性单元测试题（三）
一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分）
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．等效替代 B．控制变量 C．科学假说 D．数学归纳
2．在图１所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（ ）
A．A光的频率大于B光的频率
B．B光的频率大于A光的频率
C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b
D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a
3．下列说法不正确的是 （ ）
A．蓝光比绿光更容易使金属发生光电效应现象
B．同一束光照射两种不同金属发生光电效应现象，则逸出功大的金属中射出的光电子最大初动能大
C．某金属的极限频率为，当入射光频率为时，逸出的光电子的最大初动能为
D．一束光照射某金属发生光电效应，换用频率低但光强大的光照射仍能发生光电效应，则两次相比，后者１s内逸出的光电子数多但最大初动能小
4．对光的波粒二象性的说法正确的是（　 ）
A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波是同样一种波
C．光的波动性是光子间相互作用引起的
D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并没否定电磁说，在光子能量中，频率仍表示的是波的特性
5．在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的%以上，假设现在让一个光子通过单缝，那么该光子（ 　）
A．一定落在中央亮纹处 B．一定落在亮纹处，但不一定是中央亮纹
C．可能落在暗纹处 D．落在中央亮纹处的可能性最大
6．下述说法正确的是（　 ）
A．光波是一种电磁波
B．光从空气进入水中后，光的波长变短，光子能量减小
C．光电效应表明在一定条件下，光子可以转化为电子
D．光波是一种概率波，单个光子在空中的运动路线象水波一样
7．关于物质波，正确的认识是（ ）
A．只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波动性，这就是物质波
B．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波
C．由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以很难观察到它们的波动性
D．电子束照射到金属晶体上得到了电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的
8．为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜．下列说法中正确的是（ ）
A．电子显微镜所利用电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射
B．电子显微镜所利用电子物质波的波长比可见光长，因此不容易发生明显衍射
C．电子显微镜所利用电子物质波的波长比可见光短，因此更容易发生明显衍射
D．电子显微镜所利用电子物质波的波长比可见光长，因此更容易发生明显衍射
二、填空题（本题共3题，每题6分，共计18分）
9．如图2所示，一静电计与锌板相连，在A处用一紫外灯照射锌板，关闭灯后，指针保持一定偏角．
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将______.(填“增大”“减小”或“不变”)
(2)使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到静电计指针______(填“有”或“无”)偏转．
10．某单色光频率为，用它照射某金属发生光电效应，在逸出的光电子中动能最大值是，则这种金属的逸出功 ，极限频率 ．
11．以速度 m/s运动的电子束的德布罗意波长为 m，与该电子束的德布罗意波波长相同的质子束的速度为 m/s．（电子的质量 ㎏，质子的质量㎏）
三、计算题（本题共3小题，共40分）
12．试估算一个中学生在跑百米时的德布罗意波的波长．

13．照相底片上的感光物质中的AgBr分子在光的照射下能分解，经过冲洗后就被记录下来（这种现象叫做光化效应，与光电效应类似，只有入射光子的能量大于某一数值，才能发生），已知分解一个AgBr分子所需要的能量的最小值约为J，求这种照相底片感光的截止波长（即它能记录的光的最大波长值）．

14．自然界中的物体由于具有一定的温度，会不断向外辐射电磁波，这种辐射因与温度有关，称为热辐射，热辐射具有如下特点：①辐射的能量中包含各种波长的电磁波；②物体温度越高，单位时间从物体表面单位面积上辐射的能量越大；③在辐射的总能量中，各种波长所占的百分比不同．
处于一定温度的物体在向外辐射电磁能量的同时，也要吸收由其他物体辐射的电磁能量，如果它处在平衡状态，则能量保持不变若不考虑物体表面性质对辐射与吸收的影响.我们定义一种理想的物体.它能100%地吸收入射到其表面的电磁辐射．这样的物体称为黑体．单位时间内从黑体表面单位面积辐射的电磁波的总能量与黑体绝对温度的四次方成正比．即P0＝ δT4，其中常量δ＝5.67×10-8W／m2·K4．
在下面的问题中，把研究对象都简单地看作黑体．
有关数据及数学公式：太阳半径Rs＝696000 km，太阳表面温度T＝5770 K，火星半径r＝3395km，球面积S＝4πR2，其中R为球半径．
(1)太阳热辐射能量的绝大多数集中在波长为2×10-7m～1×102m范围内，求相应的频率范围．
(2)每小时从太阳表面辐射的总能量为多少?
(3)火星受到来自太阳的辐射可认为垂直射到面积为πr2(r为火星半径)的圆盘上，已知太阳到火星的距离约为太阳半径的400倍，忽略其他天体及宇宙空间的辐射，试估算火星的平均温度.

参考答案
1．C提示：根据实验现象，而后提出理论支持，物理学上把这种研究方法称为“科学假说”，故正确选项为C.
2．AC提示：根据光电效应的条件可知，A光的频率高于极限频率，B光的频率小于极限频率，故A光的频率大于B光的频率，A选项正确；光电管工作时光电子从阴极（右侧）飞向阳极（左侧），由此可知，电路中流过电流表的电流为a→b，即C正确.
3．B 提示：本题综合考查光电效应规律与光电效应方程，蓝光比绿光频率高，更容易使金属发生光电效应，故A选项说法正确，根据爱因斯坦光电效应方程，同一光子照射逸出功大的金属，克服原子核的吸引力做功多，最大初动能小，故B选项说法错误，极限频率为的金属其逸出功为，现在入射光子能量为＝，根据爱因斯坦光电效应方程可判定最大初动能为，故C选项说法正确，由光电效应的规律可知频率越高的光照射同一金属，逸出的光电子的最大初动能大，而１s内逸出的光电子的个数与入射光的强度成正比，故D选项说法正确，所以说法不正确的只有B选项．
4．D 提示：光是一种波，同时也是一种粒子，光同时具有波粒两种性质，仅仅有时波动性明显，有时粒子性明显，故A选项错误；光具有波粒二象性中的“波”不是宏观的连续波而是概率波，“粒”也不是宏观的粒子而是指光是不连续的，是“一份一份”的，光子没有一定的形状，但电子等宏观粒子有一定的形状，同一介质中光速不变，但电子等宏观粒子的速度是变化的，所以光子与电子不是同样一种粒子，光波与机械波也是不同性质的波，故B选项错误；光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子间的相互作用引起的，故C选项错误，光子说指出光是一份一份的，可解释光电效应现象，体现了光具有粒子性，同时光子的能量与频率成正比，又体现了波动性，所以光子说并没有否定电磁说，所以正确选项是D．
5．CD提示：本题考查光是一种概率波的含义，根据概率波的概念，对于一个光子通过单缝后落在何处，是不确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可以达到%以上，，当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗纹处的概率很小而已，故只有C、D两选项是正确的．
6．A提示：本题综合考查光的本质属性及光在传播过程中其频率、波长、波速及光子能量变化的情况．光是一种电磁波，也是一种概率波，概率波的概念是光子在空间各点出现的概率受波动规律的支配，而不是说光子在空间的运动轨迹是波动性的曲线，所以A选项正确，而D选项错误；光在传播过程中频率保持不变，但波速却随介质的改变而改变（），由波速公式知波长也随介质的不同而改变，当光从空气进入水中时，频率不变，波速变小，波长变短，但光子的能量是由频率决定的，保持不变，故B选项错误；光电效应证明光子具有能量并且它的能量是不连续的，而是一份一份的，它的能量可以被电子吸收，而不是说光子可以转化为电子，所以C选项是错误的，正确的选项只有A．
7．ACD 提示：根据物质波的定义：只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波动性，A正确，B错误；根据物质波公式知宏观物体的动量大则物质波波长短，很难观察到他们的波动性，C正确；电子束在晶体上的衍射图样的获得证实了德布罗意的假设是正确的，即证实了物质波的存在，D正确．
8．A 提示：本题结合显微镜考查实物粒子的物质波，为了观察纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的．因为可见光的波长数量级是10-7m，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，因此不能精确聚焦，如果用很高的电压使电子加速，使它具有一定的动量，则其物质波的波长远小于1nm，不会发生明显衍射，分辨率较高，正确选项为A．
9．减小；无提示：紫外线照射锌板，锌板发生光电效应，放出光电子，锌板及与它连在一起的静电计带正电，带负电小球与其接触后，中和一部分正电荷，静电计指针偏角减小．红外线比黄光的频率更低，更不可能发生光电效应，能否发生光电效应与入射光的强度无关．
10．， 提示：根据爱因斯坦光电效应方程可知，该金属的逸出功为W＝，该金属吸收光子的能量至少等于逸出功才能发生光电效应，所以极限频率＝．
11． m， m/s提示：根据物质波公式，代入数据得电子束的德布罗意波长 m，与电子束物质波波长相等的质子的速度= m/s．
12．约m提示：估计一个中学生的质量m≈50kg ，百米跑时速度v≈7m/s ，则= m =m．
13．m 提示：本题借助照相底片的感光现象，考查光电效应规律及光子说等知识，分解一个AgBr分子所需要的能量是由吸收一个入射光子的能量得来，分子吸收光子的能量也是“一对一”的吸收关系，所以入射光子的能量最小值应等于分解一个AgBr分子所需要的能量的最小值J，又由光子能量与频率成正比得：，解得m，所以使这种照相底片感光的入射光子的最长波长即截止波长为m．
14．(1)3×1013Hz～1.5×1015Hz (2)1.38×1030 J （3）204 K
解析：(1)由＝c/λ得，＝3.00×108／（2×10-7 ）Hz＝1.5×1015 Hz
＝3.00×108／（1×10-5 ）Hz＝3×1013 Hz
所以辐射频率范围是3×1013 Hz～1.5×1015 Hz
(2)每小时从太阳表面辐射的总能量为E＝4πδRs2T4t，代入数据得E＝1.38×1030 J
(3)设火星表面温度为T′，太阳到火星的距离为d，火星单位时间内吸收来的太阳的辐射能量为P入＝4πRs2δT4，代入d＝400Rs得P入＝πδT4r2/（400）2火星单位时间内向外辐射电磁波能量为P出＝4πδr2T′4，火星处于平衡状态P入＝P出，即πδT4r2／（400）2＝4πδr2T′4，解得T′＝204 K

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