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第2课时 波粒二象性
一、选择题
1．在历史上，最早证明德布罗意波存在的实验是( ) A．弱光衍射实验
B．电子束在晶体上的衍射实验 C．弱光干涉实验 D．以上都不正确
解析 最早证明德布罗意波假说的是电子束在晶体上的衍射实验，故B项正确。 答案 B
2．下列说法正确的是( )
A．质量大的物体，其德布罗意波长短 B．速度大的物体，其德布罗意波长短 C．动量大的物体，其德布罗意波长短 D．动能大的物体，其德布罗意波长短 解析 由λ＝知，C正确。
hp答案 C
3．(多选)根据物质波理论，以下说法中正确的是( ) A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性 B．宏观物体和微观粒子都具有波动性
C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长 D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显
解析 一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A选项错误，B选项正确；宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，所以C选项错误；速度相同的质子与电子相比，电子质量小，物质波波长更长，所以电子波动性更明
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显，所以D选项正确。 答案 BD
4．(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是( ) A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
解析 由德布罗意波可知A、C对；运动的微观粒子，达到的位置具有随机性，而没有特定的运动轨道，B对；由德布罗意理论知，宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D错。 答案 ABC
5.如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验( )
A．只能证明光具有波动性 B．只能证明光具有粒子性 C．只能证明光能够发生衍射 D．证明光具有波粒二象性
解析 弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确。 答案 D
6．在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的( )
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A．频率 C．照射时间
B．强度 D．光子数目
解析 由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek只与频率ν有关，故选项B、C、D错，选项A正确。 答案 A
7．频率为ν的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为Ekm。改为频率为2ν的光照射同一金属，所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)( ) A．Ekm－hν C．Ekm＋hν
B．2Ekm D．Ekm＋2hν
解析 根据爱因斯坦光电效应方程得：Ekm＝hν－W0，若入射光频率变为2ν，则Ekm′＝h·2ν－W0＝2hν－(hν－Ekm)＝hν＋Ekm，故选C。 答案 C
8．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是( ) A．光电效应是瞬时发生的 B．所有金属都存在极限频率 C．光电流随着入射光增强而变大
D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大
解析 根据波动理论，认为只要光照射的时间足够长、足够强就能发生光电效应，且光电子的初动能就大，但实验中金属表面没有溢出电子的实验结果；光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，发生是瞬时的，且入射光频率越大，光电子最大初动能越大，这与光的波动理论相矛盾，故A、B、D错误。波动理论认为光强度越大，光电流越大；光电效应中认为光强度越大，光子越多，金属表面溢出的光电子越多，即光电流越大，所以该实验结果与波动理论不矛盾，故C正确。 答案 C
9．(多选)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是( ) A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关
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B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比 C．对于同种金属，Ek与光照射的时间成正比 D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系
解析 根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0。可得：Ek与照射光的强度和照射时间无关，与照射光的频率成线性关系，与波长不成反比，所以A、D正确，B、C错误。 答案 AD 二、非选择题
10．A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB。求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功。 解析 光子能量ε＝hν，动量p＝，且ν＝
hλcλ得p＝，则pA∶pB＝2∶1
εcA照射时，光电子的最大初动能EA＝εA－W0。
同理，EB＝εB－W0 解得W0＝EA－2EB。 答案 2∶1 W0＝EA－2EB
11．用频率为ν的光照射光电管阴极时，产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示，Uc为遏止电压。已知电子电荷量为－e，普朗克常量为h，求：
(1)光电子的最大初动能Ekm；
(2)该光电管发生光电效应的极限频率ν0。 解析 (1)Ekm＝eUc
(2)由光电效应方程有Ekm＝hν－W 其中W＝hν0
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解得ν0＝ν－
eUch
答案 (1)eUc (2)ν－
eUch
12．如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多少？(中子的质量为1.67×10－27 kg) 解析 中子的动量p1＝m1v， 子弹的动量为p2＝m2v，
由公式λ＝知，中子和子弹的德布罗意波长分别为
hpλ中＝和λ子＝，
p1p2
因此可得到λ中＝
hhhm1v，λ子＝
hm2v，代入数据得：
λ中＝4.0×10－10 m λ子＝6.63×10－35 m。
答案 4.0×10－10 m 6.63×10－35 m
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2024版高考物理总复习第12章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第2课时波粒二象性试题
