《波粒二象性》子专题专项训练题及参考答案
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《波粒二象性》子专题专项训练题及参考答案
一. 选择题
1. 下列关于光电效应的说法正确的是（ ）
A. 若某材料的逸出功是W，则它的极限频率 B. 光电子的初速度和照射光的频率成正比
C. 光电子的最大初动能和照射光的频率成正比 D. 光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大
2. 在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子性的是（ ）
A. 光的折射现象、偏振现象 B. 光的反射现象、干涉现象
C. 光的衍射现象、色散现象 D. 光电效应现象、康普顿效应
3. 关于光的波粒二象性的理解正确的是（ ）
A. 大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性
B. 光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C. 高频光是粒子，低频光是波
D. 波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
4. 当具有5.0eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5eV。 为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为（ ）
A. 1.5eV B. 3.5eV C. 5.0eV D.
6.5eV
5. 关于光电效应，以下说法正确的是（ ）
A. 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B. 光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强
C. 能否产生光电效应现象，决定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功
D. 用频率是的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是的黄光照射该金属一定不发生光电效应
6. 在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是（ ）
A. 使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样
B. 单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C. 光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏
D. 单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现出规律性
7. 在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量m=1.67×10－27 kg，普朗克常量h=6.63×10－34 J·s，可以估算出德布罗意波长λ=1.82×10－10 m的热中子的动量的数量级可能是（ ）
A. 10－17 kg·m/s B. 10－18 kg·m/s C. 10－20 kg·m/s D. 10－24 kg·m/s
8. 人类对光的本性的认识经历了曲折的过程，下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是（ ）
A. 牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的
B. 光的双缝干涉实验显示了光具有波动性
C. 麦克斯韦预言光是一种电磁波面 D. 光具有波粒二象性
二. 填空题
9. 如下图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，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，则验电器指针偏角将 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。 那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针 （填“有”或“无”）偏转。 （3）实验室用功率P=1 500 W的紫外灯演示光电效应。 紫外线波长λ=253 nm，阴极离光源距离d=0.5m，原子半径取r=0.5×10－10 m，则阴极表面每个原子每秒钟接收到的光子数为 。
三. 计算题
10. 分别用λ和λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶2。 以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功是多大？
11. 如图所示，伦琴射线管两极加上一高压电源，即可在阳极A上产生X射线。（h=6.63×10－34 J·s，电子电荷量e=1.6×10－19 C）
（1）如高压电源的电压为20 kV，求X射线的最短波长；
（2）如此时电流表读数为5mA，1s内产生5×1013个平均波长为1.0×10－10 m的光子，求伦琴射线管的工作效率。
【答案与提示】：
1. AD。解析：由光电效应方程=hv－W知，B、C错误，D正确。 若=0，得极限频率=，故A正确。
2. D。解析：本题考查光的性质。 干涉、衍射、偏振都是光的波动性的表现，只有光电效应现象和康普顿效应都是光的粒子性的表现，D正确。
3. AD。解析：根据光的波粒二象性知，A、D正确，B、C错误。
4. B。解析：本题考查光电效应方程及逸出功。 由得W=hv－=5.0eV－1.5eV=3.5eV则入射光的最低能量为h=W=3.5eV，故正确选项为B。
5. C。解析：本题考查光电效应。由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系，A错。光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大初动能无关，B错。用频率是的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，D错、C对。
6. AD。解析：根据光的波粒二象性知，A、D正确，B、C错误。
7. D。解析：本题考查德布罗意波。 根据德布罗意波长公式λ=得：p==kg·m/s=3.6×10－24 kg·m/s。可见，热中子的动量的数量级是10－24 kg·m/s。
8. BCD。9. 解析：（1）当用紫外光照射锌板时，锌板发生光电效应，放出光电子而带上了正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，从而指针发生了偏转。 当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏转减小。 （2）使验电器指针回到零，用钠灯黄光照射，验电器指针无偏转，说明钠灯黄光的频率小于极限频率，红外光比钠灯黄光的频率还要低，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。（3）以紫外灯为圆心，作半径为d的球面，则每个原子每秒钟接收到的光能量为E=πr2=3.75×10－20J。因此每个原子每秒钟接收到的光子数为n==5个。 答案5个
10. 解析：设此金属的逸出功为W，根据光电效应方程得如下两式：
当用波长为λ的光照射时：
①
当用波长为34λ的光照射时： ② 又
③
解①②③组成的方程组得：。 ④
11. 解析：（1）X射线管阴极上产生的热电子在20 kV高压加速下获得的动能全部变成X光子的能量，X光子的波长最短。
由W=Ue=hv=hc/λ
得λ==m=6.2×10－11 m。
（2）高压电源的电功率P1=UI=100 W
每秒产生X光子的能量P2=nhc/λ=0.1W效率为η==0.1%。
