高中_物理_物理选修_选修3-5_高中同步测试卷·人教物理选修3－5：高中同步测试卷含解析_高中同步测试卷·人教物理选修3－5：高中同步测试卷（八）含解析

高中同步测试卷(八)专题二　波粒二象*(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确．全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分．)1．在下列各组所说的两个现象中，都表现出光具有粒子*的是(　　)A．光的折*现象、偏振现象B．光的反*现象、干涉现象C．光的衍*现象、*散现象D．光电效应现象、康普顿效应2．关于光的波粒二象*，下列说法正确的是(　　)A．光的粒子*说明每个光子相当于高速运动的质点B．光是波，而且是横波，与橡皮绳上传播的波类似C．光和物质相互作用时是“一份一份”进行的，从这个意义上说光是一种粒子D．光子在空间各点出现的可能*的大小(概率)，可以用波动的规律来描述，从这个意义上说光是一种波3．下列说法正确的是(　　)A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动*越显著；波长越短，其粒子*越显著D．光的干涉、衍*现象说明光具有波动*，光电效应说明光具有粒子*4．关于物质波的认识，正确的是(　　)①电子的衍**实了物质波的假设是正确的②物质波也是一种概率波③任一物体都有一种波和它对应，这就是物质波④物质波就是光波A．①②B．②③C．①④D．①③5.如图所示，一个粒子源产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光，那么在荧光屏上将会看到(　　)A．只有两条亮纹B．有许多条明、暗相间的条纹C．没有亮纹D．只有一条亮纹6．现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构，为满足测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为eq\f(d,n)，其中n>1，已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为(　　)A.eq\f(n2,me)B.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(md2h2,n2e3)))eq\s\up6(\f(1,3))C.eq\f(d2h2,3men2)D.eq\f(n2h2,2med2)7．三种不同的入*光A、B、C分别*在三种不同的金属a、b、c表面，均恰能使金属中逸出光电子，若三种入*光的波长λA＞λB＞λC，则(　　)A．用入*光A照*金属b和c，金属b和c均可发生光电效应现象B．用入*光A和B照*金属c，均可使金属c发生光电效应现象C．用入*光C照*金属a和b，金属a、b均可发生光电效应现象D．用入*光B和C照*金属a，均可使金属a发生光电效应现象8．科学研究*，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中(　　)A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′9．用两束频率相同，强度不同的紫外线分别照*两种相同金属的表面，均能产生光电效应，那么(　　)A．两束光的光子能量相同B．两种情况下单位时间内逸出的光电子个数相同C．两种情况下逸出的光电子的最大初动能相同D．两种情况下逸出的光电子的最大初动能不同10．在自然生态系统中，蛇与老鼠等生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用．蛇是老鼠的天敌，它通过接收热辐*来发现老鼠的存在．假设老鼠的体温约为37℃，它发出的最强的热辐*的波长为λmax，根据热辐*理论，λmax与辐*源的绝对温度T的关系近似为λmaxT＝2.90×10－3m·K.则老鼠发出的最强的热辐*的波长为(　　)A．7.8×10－5mB．9.4×10－6mC．1.16×10－4mD．9.7×10－8m11．已知人眼瞳孔的直径为d，一秒进入瞳孔N个波长为λ的光子时就能引起视觉．若辐*功率为P的点光源能发出波长为λ的光子，则此光源能被人眼看到的最大距离是(　　)A.eq\f(d,4)eq\r(\f(Pλ,Nhc))B.eq\f(d,2)eq\r(\f(Pλ,Nhc))C．deq\r(\f(Pλ,Nhc))D．2deq\r(\f(Pλ,Nhc))12．如图是某金属在光的照*下产生的光电子的最大初动能Ek与入*光频率ν的关系图象．由图象可知(　　)A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hνcC．入*光的频率为2νc时，产生的光电子的最大初动能为ED．入*光的频率为eq\f(νc,2)时，产生的光电子的最大初动能为eq\f(E,2)题号123456789101112*二、非选择题(本题共4小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后*的不能得分，有数值计算的题，*中必须明确写出数值和单位．)13．(8分)电子具有多大速度时，德布罗意波的波长同光子能量为4×104eV的X*线的波长相等？此电子需经多大的电压加速？14.(10分)已知金属铯的截止频率对应的波长为0.66μm，用波长为0.05μm的光照*铯金属表面，发*光电子的最大初动能为多少？铯金属的逸出功为多少？(h＝6.63×10－34J·s)15．(10分)电子和光一样具有波动*和粒子*，它表现出波动的*质，就像X*线穿过晶体时会产生衍*一样，这一类物质粒子的波叫物质波．质量为m的电子以速度v运动时，这种物质波的波长可表示为λ＝eq\f(h,mv).电子质量m＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)计算具有100eV动能的电子的动量p和物质波波长λ；(2)若一个静止的电子经2500V电压加速，求能量和这个电子动能相同的光子波长，并求该光子的波长与这个电子的物质波波长之比．16.(12分)用波长为4×10－7m的紫光照*某金属，发出的光电子垂直进入3×10－4T的匀强磁场中，光电子所形成的圆轨道的最大半径为1.2cm(电子电荷量e＝1.6×10－19C，其质量m＝0.91×10－30kg)．求：(1)紫光光子的能量；(2)光电子的最大初动能；(3)该金属发生光电效应的极限频率．参考*与解析1．[导学号13050113]　【解析】选D.干涉、衍*、偏振都是光的波动*的表现，只有光电效应现象和康普顿效应是光的粒子*的表现，D正确．2．[导学号13050114]　【解析】选CD.光的粒子*，并不是说光子跟实物粒子一样，而是光和物质相互作用时是“一份一份”进行的，选项C对，A错；光的波动*，与机械波有本质的不同，它是概率波，选项D对，B错．故正确选项为C、D.3．[导学号13050115]　【解析】选CD.一切光都具有波粒二象*，光的有些行为(如干涉、衍*)表现出波动*，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子*，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子，A错误；虽然光子和电子都是微观粒子，都具有波粒二象*，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以不能说光子和电子是同样的一种粒子，B错误；波长长，容易发生干涉、衍*，波动*强，反之，波长短，光子能量大，粒子*强，C正确；干涉、衍*是波特有的现象，光电效应说明光具有粒子*，D正确．4．[导学号13050116]　【解析】选A.电子衍*图样的观测*德布罗意关于物质波的假说是正确的，所以①正确；只有运动的物质才有物质波与它对应，故③错误；物质波与光波一样，也是一种概率波，即粒子在各点出现的概率遵循波动规律，但物质波不是光波，所以②正确，④错误，即正确选项是A.5．[导学号13050117]　【解析】选B.任何运动的粒子都具有波粒二象*，那么粒子源产生的大量粒子透过双缝就应该表现出波动*，即形成明、暗相间的多条干涉条纹，故B项正确．6．[导学号13050118]　【解析】选D.由德布罗意波长λ＝eq\f(h,p)知，p是电子的动量，则p＝mv＝eq\r(2meU)，而λ＝eq\f(d,n)，代入得U＝eq\f(n2h2,2med2)，故D正确，A、B、C错误．7．[导学号13050119]　【解析】选CD.因为三种入*光的波长λA＞λB＞λC，所以三种入*光的频率关系为νA＜νB＜νC，所以若用入*光A照*金属b和c，金属b和c均不可发生光电效应，A选项错误；用入*光A和B照*金属c，也不可能使金属c发生光电效应，B选项错误；用入*光C照*金属a与b，金属a、b均可发生光电效应，C选项正确；用入*光B和C照*金属a，均可使金属a发生光电效应，D选项正确．8．[导学号13050120]　【解析】选C.能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界，光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律．光子与电子碰撞前，光子的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，光子的能量E′＝hν′＝heq\f(c,λ′)，由E>E′，可知λ<λ′，选项C正确．9．[导学号13050121]　【解析】选AC.由E＝hν和Ek＝hν－W知两束光的光子能量相同，照*金属得到的光电子最大初动能相同，故A、C对，D错；由于两束光强度不同，逸出光电子个数不同，故B错．10．[导学号13050122]　【解析】选B.体温为37℃时，热力学温度T＝310K，根据λmaxT＝2.90×10－3m·K，得λmax＝eq\f(2.90×10－3,310)m＝9.4×10－6m.11．[导学号13050123]　【解析】选A.每个能量子(光子)的能量为：ε＝hν＝heq\f(c,λ)点光源一秒辐*的光子数为n＝eq\f(Pt,ε)＝eq\f(Ptλ,hc)欲能引起视觉，有N＝eq\f(n,4πR2·t)×eq\f(1,4)πd2，R＝eq\f(d,4)eq\r(\f(Pλ,Nhc)).正确选项为A.12．[导学号13050124]　【解析】选ABC.由光电效应方程Ek＝hν－W0知，图线与纵轴的交点表示逸出功的大小，A对；图线与横轴的交点为极限频率，此时Ek＝0＝hνc－W0，故W0＝hνc，B对；当入*光的频率为2νc时，Ek′＝2hνc－W0＝hνc，而hνc＝E，C对；当入*光的频率为eq\f(νc,2)时，不发生光电效应，D错误．13．[导学号13050125]　【解析】由德布罗意波公式λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,meve)和光子能量式E＝hν＝heq\f(c,λ)联立可得：ve＝eq\f(E,mec)＝eq\f(4×104×1.6×10－19,9.1×10－31×3×108)m/s＝2.34×107m/s由动能定理得：eU＝eq\f(1,2)meveq\o\al(2,e)U＝eq\f(meveq\o\al(2,e),2e)＝eq\f(9.1×10－31×（2.34×107）2,2×1.6×10－19)V＝1.56×103V.【*】2.34×107m/s　1.56×103V14．[导学号13050126]　【解析】铯的逸出功W0＝eq\f(hc,λ0)＝3.01×10－19J当用波长为λ＝0.05μm的光照*金属时，光电子最大初动能为Ek＝hν－W0＝eq\f(hc,λ)－W0代入数值得Ek＝3.68×10－18J.【*】3.68×10－18J　3.01×10－19J15．[导学号13050127]　【解析】(1)由公式Ek＝eq\f(p2,2m)得，电子的动量p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2×9.1×10－31×100×1.6×10－19)kg·m/s≈5.4×10－24kg·m/s电子物质波波长λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(6.63×10－34,5.4×10－24)m≈1.2×10－10m.(2)由hc/λ＝Ek′＝2500eV＝4.0×10－16J，得光子波长λ＝eq\f(6.63×10－34×3×108,4.0×10－16)m≈5.0×10－10m.电子动量p′＝mv′＝eq\r(2mEk′)＝eq\r(2×9.1×10－31×2500×1.6×10－19)kg·m/s≈2.7×10－23kg·m/s.电子波长λ′＝eq\f(h,mv′)≈2.5×10－11m，则eq\f(λ,λ′)＝20.【*】见解析16．[导学号13050128]　【解析】(1)光子的能量E＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,4×10－7)J＝4.97×10－19J.(2)光电子进入磁场后，受到的洛伦兹力等于做匀速圆周运动的向心力，qvB＝meq\f(v2,r)，v＝eq\f(qBr,m)，光电子的最大初动能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(q2B2r2,2m)＝eq\f(1.62×10－38×9×10－8×1.44×10－4,2×0.91×10－30)J＝1.82×10－19J.(3)金属的极限频率满足W＝hν0由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W＝hν－hν0得ν0＝eq\f(hν－Ek,h)＝eq\f(4.97×10－19－1.82×10－19,6.63×10－34)Hz＝4.75×1014Hz.【*】(1)4.97×10－19J(2)1.82×10－19J(3)4.75×1014Hz