17.《波粒二象性》章末测试.ppt

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1、第1页 第1页 波粒二象性波粒二象性章末测试章末测试第2页 第2页 一一 选择题选择题(每小题每小题5分分,共共50分分,有的小题只有一个选项正确有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确有的小题有多个选项正确,把正确选项前的字母填在题后把正确选项前的字母填在题后的括号内的括号内.)1.1905年是爱因斯坦的年是爱因斯坦的“奇迹奇迹”之年之年,这一年他先后发表了这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文三篇具有划时代意义的论文,其中关于光量子的理论成功其中关于光量子的理论成功解释了光电效应现象解释了光电效应现象,关于光电效应关于光电效应,下列说法正确的是下列说法正确的是()第3页 第3页

2、 A.当入射光的频率低于截止频率时当入射光的频率低于截止频率时,不能发生光电效应不能发生光电效应B.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C.光电子的最大初动能与入射光的强度成正比光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D.某单色光照射某一金属时不发生光电效应某单色光照射某一金属时不发生光电效应,改用波长较短改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应的光照射该金属可能发生光电效应答案答案:AD第4页 第4页 2.两束能量相同的色光两束能量相同的色光,都垂直地照射到物体表面都垂直地照射到物体表面,第一束光第一束光在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时

3、间在某段时间内打在物体上的光子数与第二束光在相同时间内打到物体表面的光子数之比为内打到物体表面的光子数之比为5 4,则这两束光的光子能则这两束光的光子能量和波长之比量和波长之比()A.4 5 4 5 B.5 4 4 5C.5 4 5 4 D.4 5 5 4第5页 第5页 答案答案:D第6页 第6页 3.现有现有a b c三束单色光三束单色光,其波长关系其波长关系abc,用用b光照到光照到某金属时某金属时,恰能发生光电效应恰能发生光电效应,若分别用若分别用a光束和光束和c光束照射光束照射该金属该金属,则可以断定则可以断定()A.a光束照射时光束照射时,不能发生光电效应不能发生光电效应B.c光束照

4、射时光束照射时,不能发生光电效应不能发生光电效应C.a光束照射时光束照射时,释放的光电子数目多释放的光电子数目多D.c光束照射时光束照射时,释放出的光电子最大初动能最小释放出的光电子最大初动能最小答案答案:A第7页 第7页 4.硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能,若有若有N个频率为个频率为的光子打在光电池极板上的光子打在光电池极板上,这些光子的总能量为这些光子的总能量为()A.h B.NhC.Nh D.2Nh答案答案:C第8页 第8页 5.某光波射到一逸出功为某光波射到一逸出功为W0的光电材料表面的光电材料表面,所产生的光电所产生的光电

5、子在垂直于磁感应强度为子在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的最的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为大半径为r,则该光的频率为则该光的频率为(设电子的质量为设电子的质量为m 带电量为带电量为e 普朗克常量为普朗克常量为h)()第9页 第9页 答案答案:C第10页 第10页 6.紫外线的动量为紫外线的动量为 ,一个静止的一个静止的O2吸收了一个紫外线光子吸收了一个紫外线光子后后()A.仍然静止仍然静止B.沿着光子原来运动的方向运动沿着光子原来运动的方向运动C.沿光子运动相反的方向运动沿光子运动相反的方向运动D.可能向任何方向运动可能向任何方向运动解析解析:由动量守恒可知由动量守恒可知,O2

6、分子吸收了紫外线光子后与原来的分子吸收了紫外线光子后与原来的运动方向相同运动方向相同,故故B选项正确选项正确.答案答案:B第11页 第11页 7.用不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效用不同频率的紫外光分别照射钨和锌的表面而产生光电效应应,可得到光电子的最大初动能可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率随入射光频率变化的变化的Ek-图象图象.已知钨的逸出功是已知钨的逸出功是3.28 eV,锌的逸出功是锌的逸出功是3.34 eV,若将二者的图线画在同一个坐标系中若将二者的图线画在同一个坐标系中,以实线表示钨以实线表示钨,虚线表示锌虚线表示锌,则下图中正确反映这一过程的图象是则下图中正

7、确反映这一过程的图象是()第12页 第12页 第13页 第13页 解析解析:由由Ek=h-W0可知可知,Ek和和的图线的斜率表示的图线的斜率表示h,故两直线故两直线应为平行的倾斜直线应为平行的倾斜直线,不同金属的逸出功不同不同金属的逸出功不同,hc=W0,c为截止频率为截止频率,即与即与轴的截距轴的截距,钨的逸出功小于钨的逸出功小于锌的逸出功锌的逸出功,故故A选项正确选项正确.答案答案:A第14页 第14页 8.利用光电管研究光电效应实验如图所示利用光电管研究光电效应实验如图所示,用频率为用频率为的可见的可见光照射阴极光照射阴极K,电流表中有电流通过电流表中有电流通过,则则()第15页 第15

8、页 A.用紫外线照射用紫外线照射,电流表不一定有电流通过电流表不一定有电流通过B.用红外线照射用红外线照射,电流表一定无电流通过电流表一定无电流通过C.用频率为用频率为的可见光照射的可见光照射K,当滑动变阻器的滑动触头移到当滑动变阻器的滑动触头移到A端端,电流表中一定无电流通过电流表中一定无电流通过D.用频率为用频率为的可见光照射的可见光照射K,当滑动变阻器的滑动触头向当滑动变阻器的滑动触头向B端端滑动时滑动时,电流表示数可能不变电流表示数可能不变第16页 第16页 解析解析:因为紫外线的频率比可见光的频率高因为紫外线的频率比可见光的频率高,所以紫外线照射所以紫外线照射时时,电流表中一定有电流

9、通过电流表中一定有电流通过,选项选项A错误错误;因不知阴极因不知阴极K的的截止频率截止频率,所以用红外线照射时所以用红外线照射时,不一定发生光电效应不一定发生光电效应,所所以以B选项错误选项错误;即使即使UAK=0,电流表中仍有电流电流表中仍有电流,故选项故选项C错错误误;当滑动变阻器触点向当滑动变阻器触点向B端滑动时端滑动时,UAK增大增大,光电流可能光电流可能会增大会增大,当达到饱和电流时当达到饱和电流时,再增加再增加UAK,电流也不会再增大电流也不会再增大,保持不变保持不变,所以所以D选项正确选项正确.答案答案:D第17页 第17页 9.光子不仅具有能量还具有动量光子不仅具有能量还具有动

10、量,光照射到某个面上就会产生光照射到某个面上就会产生压力压力.人们设想在火星探测器上安装面积很大的薄膜人们设想在火星探测器上安装面积很大的薄膜,正对正对着太阳光着太阳光,靠太阳光在薄膜上产生的压力推动探测器前进靠太阳光在薄膜上产生的压力推动探测器前进.第一次安装的是反射率极高的薄膜第一次安装的是反射率极高的薄膜,第二次安装的是吸收第二次安装的是吸收率极高的薄膜率极高的薄膜.那么那么()A.安装反射率极高的薄膜安装反射率极高的薄膜,探测器的加速度大探测器的加速度大B.安装吸收率极高的薄膜安装吸收率极高的薄膜,探测器的加速度大探测器的加速度大C.两种情况下两种情况下,由于探测器的质量一样由于探测器

11、的质量一样,探测器的加速度大小探测器的加速度大小相同相同D.两种情况下两种情况下,探测器的加速度大小无法比较探测器的加速度大小无法比较第18页 第18页 解析解析:本题所考查的动量守恒和牛顿第三定律本题所考查的动量守恒和牛顿第三定律,具有一定的综具有一定的综合性合性.若膜的反射率极高若膜的反射率极高,那么光子与其作用后那么光子与其作用后,动量改变动量改变较大较大,即薄膜对光子的作用力较大即薄膜对光子的作用力较大,根据牛顿第三定律根据牛顿第三定律,光光子对薄膜的作用也较大子对薄膜的作用也较大,因此因此,探测器可获得较大的加速度探测器可获得较大的加速度,故选项故选项A正确正确.答案答案:A第19页

12、 第19页 10.如图是光电管的原理图如图是光电管的原理图,已知有波长为已知有波长为0的光照到阴极的光照到阴极K上时上时,电路中有光电流电路中有光电流,则则()第20页 第20页 A.若换用波长为若换用波长为1(10)的光照射阴极的光照射阴极K时时,电路中一定没电路中一定没有光电流有光电流B.若换用波长为若换用波长为2(20)的光照射阴极的光照射阴极K时时,电路中光电流电路中光电流一定增大一定增大C.若将变阻器滑动头若将变阻器滑动头P从图示位置向右滑一些从图示位置向右滑一些,仍用波长为仍用波长为0的光照射的光照射,则电路中光电流一定增大则电路中光电流一定增大D.若将变阻器滑动头若将变阻器滑动头

13、P从图示位置向左滑过中心从图示位置向左滑过中心O点时点时,其他其他条件不变条件不变,则电路中仍可能有光电流则电路中仍可能有光电流第21页 第21页 解析解析:根据光电效应的条件根据光电效应的条件,用波长用波长1的光照射时的光照射时,电路中有电路中有可能有电流可能有电流,也有可能没有电流也有可能没有电流,用用2的光照射时的光照射时,电路中电路中一定有电流一定有电流,但电流的强度跟光强有关但电流的强度跟光强有关,所以电流不一定增所以电流不一定增大大,故故A B选项错误选项错误.滑动触头向右滑动滑动触头向右滑动,使加在光电管上使加在光电管上的正向电压增大的正向电压增大,若滑动前光电流已经达到饱和电流

14、若滑动前光电流已经达到饱和电流,则电则电流不变流不变,所以所以C选项错误选项错误;滑动头滑过中心滑动头滑过中心O点点,则在光电管则在光电管A K间加反向电压间加反向电压,但电压小于遏止电压值但电压小于遏止电压值,仍可能有电流仍可能有电流,故故D选项正确选项正确.答案答案:D第22页 第22页 二二 实验题实验题(8分分)11.如图所示如图所示,一静电计与锌板相连一静电计与锌板相连,在在A处用一弧光灯照锌板处用一弧光灯照锌板,关灯后关灯后,指针保持一定偏角指针保持一定偏角.第23页 第23页 (1)现用一带负电的金属小球与锌板接触现用一带负电的金属小球与锌板接触,则静电计指针偏角则静电计指针偏角

15、将将_.(填填“增大增大”“减小减小”或或“不变不变”)(2)使静电计指针回到零使静电计指针回到零,再用相同强度的钠灯发出的黄光照再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板射锌板,静电计指针无偏转静电计指针无偏转,那么那么,若改用强度更大的红外线照若改用强度更大的红外线照射锌板射锌板,可观察到静电计指针可观察到静电计指针_(填填“有有”或或“无无”)偏偏转转.减小减小无无第24页 第24页 解析解析:(1)锌板在紫外线照射下锌板在紫外线照射下,发生光电效应发生光电效应,有光电子飞出有光电子飞出,锌板带正电锌板带正电,将一带负电的金属小球与锌板接触将一带负电的金属小球与锌板接触,将锌板将锌板上的正电荷

16、中和一部分上的正电荷中和一部分,锌板所带正电量减少锌板所带正电量减少,则静电计指则静电计指针将变小针将变小.(2)当改用黄光照射不发生偏转当改用黄光照射不发生偏转,则黄光频率低于截止频率则黄光频率低于截止频率,而红光的频率低于黄光频率而红光的频率低于黄光频率,即也低于锌板发生光电效应即也低于锌板发生光电效应的截止频率的截止频率,静电计指针不偏转静电计指针不偏转.第25页 第25页 三三 计算题计算题(包括包括3小题小题,共共42分分)12.(10分分)如图所示为证实电子波存在的实验装置如图所示为证实电子波存在的实验装置,从从F上漂上漂出的热电子可认为初速度为零出的热电子可认为初速度为零,所加加

17、速电压所加加速电压U=104伏伏,电电子质量为子质量为m=0.9110-30 kg.电子被加速后通过小孔电子被加速后通过小孔K1和和K2后入射到薄的金膜上后入射到薄的金膜上,发生衍射作用发生衍射作用,结果在照相底片上形结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹成同心圆明暗条纹.试计算电子的德布罗意波长试计算电子的德布罗意波长.第26页 第26页 答案答案:1.2310-11 m第27页 第27页 13.(15分分)具有波长具有波长=0.71 的伦琴射线使金箔发射电子的伦琴射线使金箔发射电子,电电子在磁感应强度为子在磁感应强度为B的匀强磁场区域内做最大半径为的匀强磁场区域内做最大半径为r的匀的匀速圆周运

18、动速圆周运动,已知已知rB=1.8810-4 Tm.(电子电量电子电量e=1.610-19 C,质量质量m=9.110-31 kg)试求试求:(1)光电子的最大初动能光电子的最大初动能.(2)金箔的逸出功金箔的逸出功.(3)该电子的物质波的波长该电子的物质波的波长.第28页 第28页 第29页 第29页 答案:(1)4.9710-16 J (2)2.3010-15 J(3)2.2010-11 m第30页 第30页 14.(17分分)如图所示如图所示,阴极阴极K用极限波长用极限波长0=0.66 m的金属铯的金属铯制成制成,用波长用波长=0.50 m的绿光照射阴极的绿光照射阴极K,调整两个极板调整

19、两个极板电压电压,当当A板电压比阴极高出板电压比阴极高出2.5 V时时,光电流达到饱和光电流达到饱和,电电流表示数为流表示数为0.64 A.求求:第31页 第31页 (1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能初动能.(2)如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍倍,每秒钟阴每秒钟阴极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能极发射的光电子和光电子飞出阴极的最大初动能.第32页 第32页 解析解析:(1)光电流达到饱和时光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳阴极发射的光电子全部到达阳极极A,阴极每秒钟发射的光电子个数阴极每秒钟发射的光电子个数.第33页 第33页 (2)如果照射光频率不变如果照射光频率不变,光强加倍光强加倍,根据光电效应实验规律根据光电效应实验规律,阴极每秒发射的光电子数阴极每秒发射的光电子数n=2n=8.01012个个光电子的最大初动能仍然是光电子的最大初动能仍然是 mv2m=9.610-20 J.答案答案:(1)4.01012个个 9.610-20 J(2)9.610-20 J