高中物理第17章《波粒二象性》测试题
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《波粒二象性》测试题
本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100，考试时间60分钟。
第Ⅰ卷(选择题共40分)
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。)
1．在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是()
A．光的折射现象、色散现象
B．光的反射现象、干涉现象
C．光的衍射现象、偏振现象
D．光的直线传播现象、光电效应现象
解析：因为色散现象说明的是白光是由各种单色光组成的复色光，故A错；由于反射现象并非波动所独有的性质，故B错；直线传播并非波动所独有，且光电效应说明光具有粒子性，故D 错；只有衍射现象和偏振现象为波动所独有的性质，所以C正确。
答案：C
2．下列说法中正确的是()
A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性
B．光的频率越大，波长越长
C．光的波长越大，光子的能量越大
8 m/s
10．光在真空中的传播速度为3.0×D解析：干涉和衍射现象是波的特性，说明光具有波动性，A对；光的频率越大，波长越8 m/s，故D对。错；光真空中的速度为3.0×10 短，光子能量越大，故B、C答案：A、D
3．现代科技中常利用中子衍射技术研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶－27 kg，可以估算德布罗意波长λ＝1.821.67体中原子间距相近。已知中子质量m＝×10×10－10 m的热中子动能的数量级为()
J B．10A．10 J
－－1917
10．10．C J
－－2421
J D9
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高中物理第17章《波粒二象性》测试题
106.626×22hhp－21＝×10J≈4＝得，E＝J，解析：由p＝及E kk－－2λmλm222272010×10－682
×1.822×1.67×正确。CC
答案：) ．下列关于光电效应的说法中，正确的是( 4 ．金属的逸出功与入射光的频率成正比A ．光电流的大小与入射光的强度无关B ．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属
产生的光电子的最大初动能大C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长大于此波长时，就不能D 产生光电效应光强越大，错误；反映的是金属材料对电子的束缚能力；A解析：逸出功与入射光无关，错误；红外线的频率B单位时间内入射的光子数越多，逸出的电子数也越多，光电流越大，错误；由产生光电效应的条C W知，E＝hν－比可见光小，紫外线的频率比可见光大，由0k正确。件知，DD
答案：)
5．下列有关光的说法中正确的是( A．光电效应表明在一定条件下，光子可以转化为电子B．大量光子易表现出波动性，少量光子易表现出粒子性C．光有时是波，有时是粒子D．康普顿效应表明光子和电子、质子等实物粒子一样也具有能量和动量错误；由光的性质光电效应中，光子把能量转移给电子，而不是转化为电子，A解析：只是在不同情况下一种属性起主要作正确；波动性和粒子性是光的两个固有属性，可知，B h正确。＝，D错误；康普顿效应表明光具有能量
和动量，能量ε＝hν，动量p用，CλD
、答案：B若在真空中速，的介质中波长为λ一激光器发光功率为P，发出的激光在折射率为
n6．)
，普朗克常量为ch，则下列叙述正确的是(度为．该激光在真空中的波长为nλA c B．该激光的频率为λPtnλ内辐射的能量子数为．该激光器在t sC hcPtλ内辐射的能量子数为t sD．该激光器在hcλλνc00正确；，nλA＝λ＝＝n解析：激光在介质中的折射率＝，故激光在真空中的波长0vλλν9
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高中物理第17章《波粒二象性》测试题
Ptnλcc激光频率ν＝＝，B错误；由能量关系Pt＝Nε，c＝λν，λ＝nλ及ε＝hν得N＝，C00nλλhc0正确，D错误。
答案：A、C
7．两种单色光a和b，a光照射某金属时有光电子逸出，b光照射该金属时没有光电子逸出，则()
A．在真空中，a光的传播速度较大
B．在水中，a光的波长较小
C．在真空中，b光光子的能量较大
D．在水中，b光的折射率较小
解析：由已知可得频率ν＜ν，所以λ＞λ，B对；由光子能量E＝hν得，a光光子能bbaa量大，C错；在同种介质中频率大的光折射率大，即n＞n，D对；在真空中各种光传播速ba8 m/s，A错。3c＝×10 度相同，都是答案：B、D
8．光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定性关系的观点加以解释，下列说法中正确的是()
A．单缝宽，光沿直线传播，这是因为位置不确定量大，动量不确定量小可以忽略
B．当光能发生衍射现象时，动量不确定量就不能忽略
C．单缝越窄，中央亮纹越宽，是因为位置不确定量越小，动量不确定量越大
D．以上解释都不正确
h解析：由不确定关系ΔxΔp≥知，A、B、C正确。4π答案：A、B、C
9．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()
波长/m 速度/kg(m·s)质量
－1
1.0×103.3弹子球
2.0×10×10－－10316 10×5.010 1.2×(100 eV)电子10×9.028×10无－－－3022
线电波(1 MHz)×10 3.33.0
A.要检测弹子球的波动性几乎不可能
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
解析：弹子球的波长相对太小，所以检测其波动性几乎不可能，A对；无线电波波长较长，所以通常表现为波动性，B对；电子波长与金属晶体尺度差不多，所以能利用金属晶体9
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17章《波粒二象性》测试题高中物理第D错。观察电子的波动性，C对；由物质波理论知，C B、答案：A、
的光照射光电管阴所示，以频率为ν(十七)－110．研究光电效应规律的实验装置如图发射后将K 时，有光电子产生。由于光电管KK、A间加的是反向电压，光电子从阴极极测出。当电V由图中电流计G测出，反向电压U由电压表向阳极A做减速运动。光电流i。在下列表示光电效应实验规律的U流计的示数为零时，电压表的示数称为反向截止电压0)
图象中，错误的是
(
1
)图(十七－
时无光电流，则U＝EWE＝hν－，若加反向截止电压，则e解析：由光电效应方程kk0WEνh k U ＝＝－，则U与ν的关系图线不过原点，故B错；根据光电效应规律，当反向电00eee压U和频率ν一定时，光电流i与光强I(光子个数)成正比，故A正确；由于光强I与入射光的光子个数成正比，所以当光强I和频率ν一定时，光电流i与反向电压U的关系为C，C正确；根据光电效应规律，当光强I和频率ν一定时，光电流i与产生光电子的时间关系－9 B。B，故D项正确，本题只有错，故选(10“是瞬时”关系s)
B
答案：)60分Ⅱ第卷(非选择题共分。把答案直接填写在题中横线上，不要分，共520小题，每小题共二、填空题。(4)
求写出演算过程。9
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17章《波粒二象性》测试题高中物理第所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指－2)如图(十七)11．(5分接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌用紫外线照
射锌板，验电器指针发生明显偏转，针归零。；若改)板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带________电(选填“正”或“负”用红外线重复上实验，结果发现验电器指针根本不会发
生偏转，说明金属锌的极限频率。________红外线(选填“大于”或“小于”)
2
－图(十七)因锌板被紫外线照射后发生光电效应缺少电子而带毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，解析：用红外线照故验电器的负电荷与锌板正电荷中和一部分电荷后验电器指针偏角变小。正电，说明锌板的极限频率大于红外线的频率。射验电器指针偏角不变，说明锌板未发生光电效应，答案：正大于在光电效应实验中，如果实验仪器及线路完好，当光照射到光电管上时，灵．(5分)12 敏电流计中没有电流通过，可能的原因是______________________。，(即入射光波长大于这种金属的极限波长)解析：入射光频率小于这种金属的极限频率逸出不能发生光电效应现象，即无光
电子逸出。另一种可能是光电管上所加反向电压太大，的光电子减速运动，速度为零后又返回，使电路中没有电流通过。) 入射光波长太大(或反向电压太大答案：－10作为障碍物观察电子的衍
射图样，方法是让电)利用金属晶格(大小约10 m)13．(5分已知电子质量让电子束照射到金属晶
格上，从而得到电子的衍射图样。子通过电场加速后，，则加速后电子的德布罗h，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为为m，电荷量为e－31，则电子束300 V×10kg ，加速电压U＝
9.1________意波长为λ＝，若电子质量m＝能或不能________()发生明显衍射现象。
3
－图(十七)hh＝λ300 V代入，得＝；将＝得mEp及＝由解析：eUE＝2λ＝U kk p2meU9
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章《波粒二象性》测试题高中物理第17－3410×6.626－10 m
≈0.71×10 m－－1931300××1010×1.62×9.1×λ与金属晶格差不多，所以能发生明显衍射。h答案：能meU2所示。电源的正极应接在－3(十七)利用光电管产生光电流的电路如图14．(5分)则每秒从光电管阴极发射的光电子至”8 μA，)；________端(填“若电流表读数为a”或“b－19 10。C)少是________个(已知电子电荷量为1.6×，光K解析：由题意知，电路图为利用光电管产生光电流的实验电路，光电管的阴极为假定从端接电源负极。a端应该接电源正极，b电子从K极发射出来要经高电压加速，所以＝A，则每秒从光电管阴极发射出来的光电子数目为n阴极发射出来的光电子全部到达阳极－610×8ItQ1310×个＝个。＝＝5－ee1910×1.613答案：a5×10分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步三、计算题(共6小题，共40)
骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。的一束光照射阴断开时，用光子能量为2.5 eV－4所示，当开关S(15. (6分)如图十七)0.60 V P，发现电流
表读数不为零。合上开关，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于极时，电流表读数为零，求
此阴0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于极材料的逸出功为多大？
4
－十七图()
12，阴极材料的逸出功mv2.5 解析：设光子能量为eV照射时，光电子的最大初动能为212 W ①m为W，据爱因斯坦光电效应方程有：vhν＝－2具有最大据题意，当反向电压达到0.60 V以
后，U＝题图中光电管上加的是反向电压，1 2
＝初动能的光电子也不能达到阳极，因此eUm②v2 ＝－＝－＝得由①②WhνeU2.5 eV0.6
eV1.9 eV。1.9 eV
答案：9
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17章《波粒二象性》测试题高中物理第14的可，发出频率为ν＝6×10Hz16．(6
分)一光源的功率P＝40 W，发光效率η＝6%－34。求：J·6.626×10s＝见光。已知普朗克常量
h (1)光源每秒发出的能量子数；，则能看到光源＝5 mm(2)若每秒有10个能量子进入瞳孔就能引
起视觉，瞳孔的直径d的最大距离是多少？NhνPηtE＝Pηt，由E＝Nε及ε＝hν得＝解
析：(1)光源每秒发出光的能量1×40×6%Pηt18则N＝＝个≈6.04×10个
ν1434106××6.626×10 (2)设能看到光源的最大距离为R，光
－h
源向周围均匀辐射，N每秒内通过距光源R处单位面积的光子数为2R4π2πNdN2每秒内
通过瞳孔的光子数n＝·d＝22R4πR416－618210×56.04×10×2Nd5 10。m9.7 R
故＝m≈×＝n1610×16518 m
个(2)9.7×答案：(1)6.04×1010hν射线的最大频率由公式高速电子流射到固体上，可产生X射
线，产生X分17．(7)m高压加速，已知电子9 000 V E表示电子打到固体上时的动能。设电子经
过U＝＝E确定，kk－－1931C。求：＝kg，电子电量e1.60×10质量m＝9.1×10e (1)加速后电子
对应的德布罗意波长；(2)产生的射线的最短波长及一个光子的最大动量。X h＝mE及动量与波
长关系得p＝E，动量与动能关系p＝2解析：由动能定理eU kkλ－34106.626×h－11＝λm 10
≈1.3×＝m－－meU23193110×9××10×1.6×102×9.1eUE k，对应的最短波长ν＝＝(2)产生的X
射线最大频率m hh－83410×10××36.626hcc－10λm 10m≈1.4×＝＝＝
min－νeU31910××10×91.6m一个光子的最大动量－3191091.6
×10××hνheU m m/s
kg·p＝＝＝＝mλcc8103×min－24 kg·×10m/s。＝4.8－
kg·m/s
－－241110
4.810 m(2)1.4×10×10 m(1)1.3答案：×18．(7分)波长为λ＝0.17 μm的紫外线照射到金属
筒上能使其发射光电子，光电子在磁－6，T·5.6×10m Br感应强度为B的匀强磁场中，做最大
半径为的匀速圆周运动，已知r·＝－－1931，求：101.6109.1m光电子质量＝×e kg，电荷量＝×
C9
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高中物理第17章《波粒二象性》测试题
(1)光电子的最大动能；
(2)金属筒的逸出功。
解析：光电子做匀速圆周运动时，在垂直磁场的平面内运动，它的动能即是最大动能。
2vmeBr(1)由eBv＝得v＝，rmeBr2)1eBr(1??22所以mv＝m·＝。
??mm2221－219 J。10v＝4.41×代入数据得m2(2)由爱因斯坦光电效应方程得
1c122，mv＝h－W＝hν－mvλ22－19 J。7.3×10 代入数据得W＝－－1919 J(2)7.310×10 J 答案：(1)4.41×h－35 J·s，试求下列情况中速度测定的不确定量。×10 ．(7分)已知＝5.3194π－6m，测定其位置的不确定量为10；(1)一个球的质量m＝1.0 kg－－1031 m(10即在原子直径的数kg，测定其位置的不确定量为10＝(2)电子的质量m9.1×e量级内)。－6 m x＝10(1)m＝1.0 kg，Δ解析：1h v知＝及ΔpmΔΔ由xΔp≥4π－35105.3×pΔh－29vΔm/s
×10 ＝≥＝m/s＝5.31－mm4πΔx61.0×101－－1031 m
x＝10×(2)m＝9.110Δkg，2e同理得－35105.3×h5vΔ×m/s＝5.8≥＝10 m/s。
2－－x4πΔm311010××109.1e2－529 m/s
10(2)5.8×m/s×答案：(1)5.31020．(7分)20世纪20年代，剑桥大学学生G·泰勒做了一个实验。在一个密闭的箱子里放上小灯泡、烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底板，整个装置如图(十七)－5所示。小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得十分微弱，经过三个月的曝光，在底片上针尖影子周围才出现非常清晰的衍射条纹。泰勒对这照片的平均黑度进行测量，得出每秒到达底片的能量是－13 J。105×
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17章《波粒二象性》测试题高中物理第
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十七)－图(，计算从一个光子到来和下一光子到来所间隔的平(1)假如起作用的光波波长约500 nm 均时间，及光束中两邻近光子之间的平均距离；能否找到支持光的概率波的(1)的计算结果，如果当时实验用的箱子长为(2)1.2 m，根据证据？500 nm的光子能量为：解析：(1)对于λ＝8103.0×c－－1934·＝hε＝hν104.0×J。×J＝＝6.63×10－λ910×500 因此每秒到达底片的光子数为：105×E′6＝个。个＝1.25×10n＝－ε1910×4 如果光子是依次到达底片的，则光束中相邻两－13
光子到达底片的时间间隔是：1 s1 s－7＝Δt×10。s＝＝8.0n6101.25×两相邻光子间平均距离为：－78。×10 m＝240 m3.0cs＝Δt＝×10×8.0。所以在箱子里一的计算结果可知，两光子间距有240 m，而箱子长只有1.2 m(1)(2)由因般不可能有两个光子同时在运动。这样就排除了光的衍射行为是光子相互作用的可能性。在衍射条纹的亮区是光子到达可此，衍射条纹的出现是许多光子各自独立行为积累的结果，这个实验支持了光波是概率波的观而暗区是光子到达可能性较小的区域。能性较大的区域，点。(2)见解析(1)240 m答案：
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