第八周 波粒二象性（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版 福建专用）

第八周　波粒二象性 (网阅作业，选择题请在答题区内作答) 　　　　　　 　　　　　　　　　　 一、单项选择题 1.(2025·四川高考)某多晶薄膜晶格结构可以等效成缝宽约为3.5×10-10 m的狭缝。下列粒子束穿过该多晶薄膜时，衍射现象最明显的是 (　　) A.德布罗意波长约为7.9×10-13 m的中子 B.德布罗意波长约为8.7×10-12 m的质子 C.德布罗意波长约为2.6×10-11 m的氮分子 D.德布罗意波长约为1.5×10-10 m的电子 2.(2025·山东泰安高二期末)在对原子物理的不断探索中，下列说法中正确的是 (　　) A.J.J.汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子并精确测出了电子的电荷量 B.德布罗意最早提出了波粒二象性的概念，并把光的波粒二象性推广到实物粒子 C.康普顿在研究光的散射时，从动量的角度解释了光的量子化 D.卢瑟福利用α粒子轰击氮原子核，获得一种穿透性极强的中性粒子流，为原子的核式结构模型理论提供重要的证据 3.(2025·福建莆田高二期末)“拉曼散射”是光通过介质时，入射光与分子相互作用而引起频率变化的散射。若入射光经过某介质发生散射后，光子频率减小，则 (　　) A.光子的动量变小 B.光子的能量变大 C.光传播速度变大 D.光子的波长变短 4.(2025·广东高考)有甲、乙两种金属，甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最大初动能为Ek，下列说法正确的是 (　　) A.使用频率更小的光，可能使乙也发射光电子 B.使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek C.频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光电子 D.频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电子，则其最大初动能小于Ek 5.(2024·湖南高考)量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是 (　　) A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 B.光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出 C.康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分 D.德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性 6.(2025·福建南平高二期末)如图所示为某实验小组研究光电效应现象的实验电路图，照射光的频率ν大于光电管阴极K的截止频率ν0，普朗克常量为h，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，下列说法正确的是 (　　) A.若发现电压表的示数增大，电流表的示数减小，则电源的左侧为正极 B.欲通过测量遏止电压来计算光电子的最大初动能，电源左侧应是正极 C.若调节滑动变阻器滑片使电流表的示数刚好为零，此时电压表的示数应等于 D.若照射光的频率增大为2ν，则逸出的光电子最大初动能增大hν 7.图1为接入闭合电路的光电管，图2为氢原子的能级图，大量处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时释放出大量的光子，用这些光子照射光电管的K极，通过移动滑片P的位置，测量遏止电压Uc。已知K极金属材料的逸出功为12.8 eV，下列说法中正确的是 (　　) A.能级跃迁释放的各种光子中，有三种光子可使K极金属发生光电效应 B.当电压表的示数为0.3 V时，电流表的示数为0，此时不再发生光电效应 C.仅增大入射光的强度，遏止电压Uc不会改变 D.若将光电管的阴极和阳极交换一下接入电路，仍用上述光子照射光电管的K极，向左移动滑片P时，电流表的示数一定会一直增大 8.(2025·山东济宁高二期末)已知氢原子第n能级能量为En=(E1=-13.6 eV，n=1、2、3…)，一束激光照射基态的氢原子，氢原子受激发跃迁而产生六种谱线，用这些谱线分别照射阴极K，如图所示，只有两种谱线能使阴极K发生光电效应，其中a光产生的光电子的最大初动能是b光产生的光电子的最大初动能的倍。以下说法正确的是 (　　) A.a光波长大于b光波长 B.a光光子动量小于b光光子的动量 C.阴极K逸出功为8.11 eV D.阴极K上发出光电子的最大初动能为2.64 eV 二、双项选择题 9.(2024·浙江1月选考)下列说法正确的是 (　　) A.相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱 B.具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同 C.电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量 D.自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化 10.(2025·浙江1月选考)如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是 (　　) A.分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R宽 B.P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长，P大于Q C.氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高 D.对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于Q 三、填空题 11.(3分)(2025·福建南安调研)在研究光电效应实验中，当不同频率的光照射某种金属时，以遏止电压Uc为纵坐标，入射光波长的倒数为横坐标，作出Uc-图像如图所示。其横轴截距为a，纵轴截距为-b，电子的电荷量为e，光速为c。则普朗克常量为　　　　，该金属的极限频率为　　　　，该金属的逸出功为　　　　。  四、解答题 12.(8分)(2025·江苏高考)江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管，利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为W0，普朗克常量为h。 (1)求该金属的截止频率ν0；(4分) (2)若频率为ν的入射光能使该金属发生光电效应，求光电子的最大初动能Ek。(4分) 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 第八周 1.选D　当波通过尺寸与其波长相近的障碍物或狭缝时，会发生明显的衍射现象。对于粒子而言，德布罗意波长λ决定了其波动性，衍射的明显程度通常与波长λ和狭缝宽度的比值相关，当接近或大于1时，衍射现象非常明显，则可知德布罗意波长约为1.5×10-10 m的电子束穿过该多晶薄膜时的衍射现象最明显。故选D。 2.选C　J.J.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，但精确测出电子的电荷量的是密立根，故A错误；爱因斯坦最早提出了波粒二象性的概念，德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，故B错误；康普顿在研究光的散射时，从动量的角度解释了光的量子化，故C正确；卢瑟福的α粒子散射实验为原子的核式结构模型理论提供了重要的证据，故D错误。 3.选A　光子的频率减小，根据p==，可知光子的动量变小，波长变大，故A正确，D错误；根据ε=hν可知光子的能量变小，故B错误；光的传播速度不变，故C错误。 4.选B　某频率的光不能使乙金属发生光电效应，说明此光的频率小于乙金属的截止频率，则使用频率更小的光不能使乙金属发生光电效应，A错误；由光电效应方程Ek=hν-W0可知，频率越大，最大初动能越大，使用频率更小的光，最大初动能小于Ek，B正确；频率不变，光的频率仍小于乙金属的截止频率，不会发生光电效应，C错误；由Ek=hν-W0可知频率不变，最大初动能不变，D错误。 5.选B　普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，故A错误；产生光电效应的条件是光的频率大于金属的极限频率，紫光的频率大于红光，若红光能使金属发生光电效应，可知紫光也能使该金属发生光电效应，故B正确；石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒定律，光子和电子碰撞后，电子获得一定的动量，光子动量变小，根据λ=可知散射后的波长变长，故C错误；德布罗意认为物质都具有波动性，包括质子和电子，故D错误。 6.选D　若发现电压表的示数增大，电流表的示数减小，说明电源产生的电流与光电效应产生的电流方向相反，则电源的左侧为负极，故A错误；欲通过测量遏止电压来计算光电子的最大初动能，应使电源产生的电流与光电效应产生的电流方向相反，则电源的左侧为负极，故B错误；若调节滑动变阻器滑片使电流表的示数刚好为零，则此时电压表的示数为遏止电压，根据爱因斯坦的光电效应方程可得eUc=hν-W0，且hν0=W0，则电压表的示数为Uc=，故C错误；根据爱因斯坦的光电效应方程可得Ek=hν-W0=hν-hν0，照射光的频率为ν时，逸出的光电子的最大初动能为Ek1=hν-hν0，若照射光的频率增大为2ν，则逸出的光电子最大初动能为Ek2=2hν-hν0，逸出的光电子最大初动能增大ΔEk=Ek2-Ek1=hν，故D正确。 7.选C　能级跃迁释放的各种光子中，只有从n=5能级跃迁到n=1能级释放出的光子才可使K极金属发生光电效应，故A错误；能否发生光电效应与电压表的示数无关，当电压表的示数为0.3 V时，电流表的示数为0，此时仍发生光电效应，只是逸出光电子的动能不足够克服电场力做功，使其从K极运动到A极，故B错误；遏止电压Uc与光照强度无关，所以仅增大入射光的强度，遏止电压Uc不会改变，故C正确；题图1中光电管两端为反向电压，将光电管的阴极和阳极交换一下接入电路后，光电管两端为正向电压，向左移动滑片P时，正向电压增大，光电流会逐渐增大，但当光电流达到饱和后，正向电压增大，光电流就不会继续增大，故D错误。 8.选D　根据题意氢原子受激发跃迁而产生六种谱线，可知n=4，a光、b光的光子能量分别为hνa=E4-E1=12.75 eV，hνb=E3-E1≈12.09 eV，可知光子频率νa>νb，根据波长公式λ=，得λa<λb，根据光子动量公式p=，可得pa>pb，故A、B错误；根据爱因斯坦光电效应方程Eka=hνa-W0，Ekb=hνb-W0，又Eka=Ekb，联立解得阴极K逸出功为W0=10.11 eV，阴极K上发出光电子的最大初动能为Ekm=Eka=2.64 eV，故C错误，D正确。 9.选CD　相同温度下，黑体吸收和辐射能力最强，故A错误；根据λ==，具有相同动能的中子和电子，电子质量较小，德布罗意波长较长，故B错误；电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量，故C正确；自然光经玻璃、水面等表面反射后，反射光可视为偏振光，透过偏振片观察，转动偏振片时能观察到明暗变化，故D正确。 10.选BC　由题图2可知，Q的遏止电压大于R的遏止电压，根据Uce=Ekm=hν-W逸出功，可知Q的频率大于R的频率，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，R的衍射现象比Q的衍射现象更明显，则Q的中央亮纹比R窄，A错误；同理可知，在K处，Q产生的光电子的最大初动能比P产生的光电子的最大初动能大，根据λ==，可知最小德布罗意波长，P大于Q，B正确；Q的频率最大，Q的光子能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据hν=Em-E2，可知三束光中Q对应的能级最高，C正确；对应于题图2中的M点，P和Q的光电流相等，可知P和Q单位时间到达阳极A的光电子数目相等，D错误。 11.解析:根据Ek=hν-W，结合Ek=eUc，可得Uc=·-，由题图可知==b，解得普朗克常量h=，逸出功W=be，极限频率为νc==ac。 答案:　ac　be 12.解析:(1)根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0，可知当Ek=0时，该金属的截止频率ν0=。 (2)由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为 Ekm=hν-W0。 答案:(1)　(2)hν-W0 12 / 54 学科网（北京）股份有限公司 $