2017_2018学年高中物理第十七章波粒二象性本章优化总结教师用书

第十七章波粒二象性第3节粒子的波动性1．下列物理实验中，能说明粒子具有波动性的是A．通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性B．通过测试多种物质对X射线的散射，发现散射射线中有波长变大的成分C．通过电子双缝实验，发现电子的干涉现象D．利用晶体做电子束衍射实验，证实了电子的波动性【答案】CD【解析】干涉和衍射是波特有的现象，由于X射线散射满足动量守恒，说明X射线具有粒子性，光电效应也说明了具有粒子性，即A、B不能说明粒子的波动性，证明粒子的波动性只能是CD。

2．根据爱因斯坦“光子说”可知，下列说法错误的是A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”B．光的波长越大，光子的能量越小C．一束单色光的能量可以连续变化D．只有光子数很多时，光才具有粒子性【答案】ACD【解析】爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”本质不同，选项A错误。

由E=hc可知选项B正确。

一束单色光的能量不能是连续变化，只能是单个光子能量的整数倍，选项C错误。

光子不但具有波动性，而且具有粒子性，选项D错误。

3．关于光的波粒二象性，下列说法中不正确的是A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性B．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性C．能量较大的光子其波动性越显著D．光波频率越高，粒子性越明显【答案】C【解析】波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，选项A正确；个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性，选项B正确；能量较大的光子频率较大，则其粒子性越显著，选项C错误；光波频率越高，粒子性越明显，选项D正确。

4．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光波的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果下列认识不正确的是A．曝光时间足够长时，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子B．单个光子的运动没有确定的轨道C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出波动性【答案】A【解析】曝光时间不长时，个别光子表现出粒子性，使底片上出现了不规则的点子，而曝光时间足够长时，大量光子的行为表现出波动性，底片上出现了规则的干涉条纹，综上所述，本题选A。

章 末 小 结错误!错误!一、应用光电效应方程解题的方法光电效应方程表达式为E k ＝hν－W 0。

其中,E k ＝12m e v 2为光电子的最大初动能，W 0为逸出功.光电效应方程表明，光电子最大初动能与入射光的频率ν呈线性关系，与光强无关。

只有当hν〉W 0时,才有光电子逸出，νc ＝错误!就是光电效应的截止频率.（1)常见物理量的求解（2)应用光电效应规律解题应当明确①光电效应规律中“光电流的强度”指的是光电流的饱和值(对应从阴极发射出的电子全部被拉向阳极的状态）。

因为光电流未达到饱和值之前，其大小不仅与入射光的强度有关,还与光电管两极间的电压有关，只有在光电流达到饱和值以后才和入射光的强度成正比。

②明确两个决定关系a．逸出功W0一定时，入射光的频率决定着能否产生光电效应以及光电子的最大初动能.b．入射光的频率一定时,入射光的强度决定着单位时间内发射出来的光电子数。

典例1(多选)（湖北武钢三中、武汉三中、省实验中学2015～2016学年高二下学期联考)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系。

图中A、K两极间的电压大小可调，直流电源的正负极也可以对调。

分别用a、b、c三束单色光照射,调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示.由图可知（ABC)A．单色光b的频率大于a的频率B．单色光a和c的光子能量相同，但a光强度更强些C．单色光a的遏止电压小于单色光b的遏止电压D．随着电压的增大，光电流不断增大解题指导：两条线索：(1)通过频率分析:光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大。

(2）通过光的强度分析:入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大。

解析：由图乙可知，单色光b照射后遏止电压较大，根据E km ＝eU c知,b光照射后产生的光电子最大初动能较大，根据光电效应方程E km＝hν－W0得，b光的频率大于a光的频率，故A正确,C正确；a、c两光照射后遏止电压相同，知产生的光电子最大初动能相等，可知a、c两光的频率相等,光子能量相等,由于a光的饱和电流较大，则a光的强度较大,故B正确；随着正向电压的增大，光电流增大,增大到一定程度,电流达到饱和，不再增大，故D错误.故选A、B、C。

第十七章波粒二象性章末总结一、量子论、光子说、光子能量的计算1．量子论德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量ε＝hν.2．光子说爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，也是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即ε＝hν，其中h为普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s.c3．光的频率与波长的关系：ν＝.λ例1激光器是一个特殊的光源，它发出的光便是激光，红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光，每道闪光称为一个光脉冲，现有一红宝石激光器，发射功率为1.0×1010 W，所发射的每个光脉冲持续的时间Δt为1.0×10－11 s，波长为793.4 n m.问每列光脉冲的长度l是多少？其中含有的光子数n是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108m/s)答案3×10－3 m4×1017个解析光脉冲的长度是光在一个脉冲时间内传播的距离，设为l.则l＝cΔt＝3×108×1.0×10－11 m＝3×10－3 m.根据W＝PΔt可知每列光脉冲能量W＝PΔt＝1.0×1010×1.0×10－11 J＝0.1 J.c 3 × 108而每个光子能量E＝h＝6.63×10－34×J≈2.507×10－19 J.λ793.4 × 10－9W0.1故每个光脉冲含有光子数n＝＝个≈4×1017个．E 2.507 × 10－19二、光电效应的规律和光电效应方程1．光电效应的实验规律(1)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于等于这个极限频率，才能发生光电效应．低于极限频率时，无论光照强度多强，都不会发生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．(3)入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.(4)当入射光的频率高于极限频率时，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光的强度成正比．2．爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0W0表示金属的逸出功，νc表示金属的极限频率，则W0＝hνc.例2如图1甲所示为研究光电效应的电路图．图12(1)对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转．将滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能________(选填“减小”、“增大”)．如果改用频率略低的紫光照射，电流表______(选填“一定”“可能”或“一定没”)有示数．(2)当用光子能量为5 eV的光照射到光电管上时，测得电流表上的示数随电压变化的图象如图乙所示．则光电子的最大初动能为________ J，金属的逸出功为______ J.答案(1)减小可能(2)3.2×10－19 4.8×10－19解析(1)AK间所加的电压为正向电压，光电子在光电管中加速，滑动变阻器滑片向右移动的过程中，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若光电流没达到饱和电流，则电流表示数增大，所以滑动变阻器滑片向右移动的过程中，电流表的示数不可能减小，紫光照射不一定能发生光电效应，所以电流表可能有示数．(2)由题图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压为－2 V时，电流表示数为0，得光电子的最大初动能为2 eV，根据光电效应方程E km＝hν－W0得W0＝3 eV＝4.8×10－19 J.针对训练关于光电效应，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，取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功D．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属一定不发生光电效应答案 C解析由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但不是成正比关系，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ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，能发生光电效应的条件是入射光光子的能量要大于金属的逸出功，D错，C对．三、用图象表示光电效应的规律1．E k－ν图象根据爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0，光电子的最大初动能E k是入射光频率ν的一次函数，图象如图2所示．其横轴截距为金属的极限频率νc，纵轴截距是金属的逸出功的负值，斜率为普朗克常量h.图23图32．I－U图象光电流强度I随光电管两极间电压U的变化图象如图3所示，图中I m为饱和光电流，U c为遏1止电压．利用m e v m2＝eU c可得光电子的最大初动能．2图43．U c－ν图象遏止电压与入射光频率ν的关系图象如图4所示：图中的横轴截距νc为截止频率．而遏止电压U c随入射光频率的增大而增大．例3用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能E k随入射光频率ν变化的E k－ν图线．已知钨的逸出功是2.84 eV，锌的逸出功为3.34 eV，若将二者的图线画在同一个E k－ν坐标系中，则正确的图是()答案 A解析根据光电效应方程E k＝hν－W0可知，E k－ν图象的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，故C、D错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率，由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率较高，所以A正确，B错误．四、波粒二象性的理解1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振说明光具有波动性，光电效应现象、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为．(2)大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著．hε2．实物粒子(如：电子、质子等)都有一种波与之对应(物质波的波长λ＝，频率ν＝)．p h 3．物质波与光波一样都属于概率波．概率波的实质：是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的．例4(多选)关于光的波粒二象性，正确的说法是()A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著C．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性D．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性答案ABD解析光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性越明显，反之波动性越明显，个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性，故选项A、B、D正确．1．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10－18 J，已知可见光的平均波长约为0.6 μm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则进入人眼的能量子数至少为()A．1个B．3个C．30个D．300个答案 Bc解析可见光的平均频率ν＝，λ能量子的平均能量为ε＝hν，引起视觉效应时E＝nε，联立可得n≈3，B正确．2．(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属()A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应C．频率超过极限频率的入射光，光照强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小D．频率超过极限频率的入射光，频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大答案AD解析根据光电效应规律可知A正确，B错误．根据光电效应方程E k＝hν－W0知，频率ν越高，光电子的最大初动能就越大，C错误，D正确．53．(多选)如图5是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系图象．由图象可知()图5A．该金属的逸出功等于EB．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为Eν0 ED．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为2 2答案ABC解析由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0知，当ν＝0时－W0＝E k，故W0＝E，A项对；而E k＝0时，hν＝W0即W0＝hν0，B项对；入射光的频率为2ν0时产生的光电子的最大初动能E kmν0＝2hν0－hν0＝hν0＝E，C项对；入射光的频率为时，不会发生光电效应，D错．24．(多选)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是()A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C．质量为10－3 kg、速度为10－2 m/s的小球，其德布罗意波长约为10－28 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D．人们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大致相同答案BD解析光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B正确；由于小球的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，D正确．5．已知金属铯的极限波长为0.66μm，用0.50μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳？铯金属的逸出功为多少焦耳？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)答案9.6×10－20 J3×10－19 Jc解析金属铯发生光电效应的极限频率ν0＝.λ0金属铯的逸出功c 3 × 108W＝hν0＝h＝6.63×10－34×Jλ0 0.66 × 10－6≈3×10－19 J.由光电效应方程c c 1 1E k＝hν－W0＝h－h＝hc( －)λλ0 λλ01 1＝6.63×10－34×3×108×(－)J0.50 × 10－6 0.66 × 10－6≈9.6×10－20 J.。

第3节粒子的波动性一样具有波粒二象性.3•了解德布罗意波和粒子动量的关系.西导知埜知探 -----------------一、光的波粒二象性1 •波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性.h2.光子的能量和动量：光子的能量£和动量p 可分别表示为：£ = h V , p =「能量入£和动量P 是描述物质粒子性的重要物理量；波长 入和频率V 是描述物质波动性的典型 物理量•普朗克常量 h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁.1. (1)光的干涉、洐射、偏振现象说明光具有波动性.()(2) 光子数量越大，其粒子性越明显.()(3) 光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子. ()提示：⑴ V (2) X (3) V二、粒子的波动性及物质波的实验验证 1 •粒子的波动性(1) 德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系 的波称为德布罗意波，也叫物质波.(2) 物质波的波长、频率关系式：h£波长：入=-频率：V = H.Ph2. 物质波的实验验证(1) 实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定 条件下，也应该发生干涉或衍射现象.(2) 实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了电子 的衍射图样，证实了电子的波动性.(3) 说明① 人们陆续证实了质子、 中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出£h的V 和入=p 关系同样正确.1.知道光具有波粒二象性， 区分光的波动性和粒子性.2.知道实物粒子和光子②宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性.rrSDH^l2. (1) 一切宏观物体都伴随一种波，即物质波. ()(2) 湖面上的水波就是物质波.()(3) 电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性. ()提示：⑴X (2) X (3) V多维课堂师生互动* --------------------------- 熒脏竪癱讲练提升——知识点一对光的波粒二象性的理解釦1A. 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，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D. 大量光子的行为往往显示出粒子性［解析］同一种光在不同条件下，有时表现出波动性，有时表现出粒子性，A错.电子是实物粒子，有静止质量；光子无静止质量，以场的形式存在，B错.光的波长越长(频率越低)，其波动性越显著，反之，粒子性越显著，C对.大量光子的行为往往表现出波动性，D错.［答案］C :静I0」；一芈 光既有波动性又有粒子性，二者是统一的•光的波长越长，波动性越强， 波长越短，粒子性越强•个别光子易显示粒子性，大量光子易显示波动性.知识点二物质波的理解和波长计算1 •对物质波的理解(1) 任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到 宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故.(2) 粒子在空间各处出现的几率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗 意波. (3) 德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光 子与实物粒子都具有粒子性， 又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波， 与实物粒子对应的波是物质波.2•计算物质波波长的方法(1) 根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式h(2) 根据波长公式 入=-求解.P⑶注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式. h1 2量 p =—; 微观粒子的动能： E<=$mv ，动量 p = mv金找初| ”门对物质波的理解釦三下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是 ( )A. 任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波B. X 光的衍射证实了物质波的假设是正确的C. 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D. 宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性 ［解析］运动的物体才具有波动性， A 项错；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太 小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性， D 项错；X 光是波长极短的电磁波,是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B 项错.［答案］C命题视角2物质波波长的计算 例吕 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长？(中子的质量为1.67 x 10 一27 kg)［解析］中子的动量为p 1 = mv ,p = mv如光子的能量：£ = h v ,动子弹的动量为p2 = mv,据入=知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为ph h入1= , 入2 =—P1 P2联立以上各式解得：入1= ,入2 =mv mv将m= 1.67 x 10 _27 kg , v= 1x 103 m/s , h = 6.63 x 10 一34 J • s, m= 1.0 x 10 _2 kg 代入上面两式可解得入1= 4.0 x 10一1°m ,入2= 6.63 x 10 一35 m.［答案］4.0 x 10 -10 m 6.63 x 10-35 mh 化代…-冲本题考查德布罗意波的波长计算. 一般先求出动量，再由公式入=-求德p布罗意波的波长•注意将各物理量统一采用国际制单位.疑难突破¥ 思维升华*-------------------------- 以欄说法融變旁通——典型问题一一人类对光的本性认识历程光的本性是什么？从牛顿的光的微粒说，到托马斯•杨和菲涅耳的光的波动说，从麦克关于光的本性，下列说法中正确的是（）A. 关于光的本性，牛顿提出微粒说，惠更斯提出波动说，爱因斯坦提出光子说，它们都说明了光的本性B. 光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C. 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D. 光的波粒二象性是将牛顿的粒子说和惠更斯的波动说真正有机地统一起来［解析］光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒. 某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象；某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象. 要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系.选项C正确、选项A、B、D错误.［答案］C7即尸即红（多选）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. 光的双缝干涉显示了光的波动性C. 麦克斯韦预言了光是一种电磁波D. 光具有波粒二象性解析：选BCD•牛顿的“微粒说”认为光是一种物质微粒，爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份不连续的能量，显然选项A错误；干涉、衍射是波的特性，光能发生干涉说明光具有波动性，选项B正确；麦克斯韦根据光的传播不需要介质，以及电磁波在真空中的传播速度与光速近似相等，认为光是一种电磁波，后来赫兹用实验证实了光的电磁说，选项C正确；光具有波动性与粒子性，称为光的波粒二象性，选项D正确.分层演练▼巩固落％ ___________________ ------ 肛练促学补短扬忙——［随堂达标］1. （2016 •哈尔滨高二检测）下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是（）A. 光的色散和光的干涉B. 光的干涉和光的衍射C. 泊松亮斑和光电效应D. 光的反射和光电效应解析：选 C.光的干涉、衍射、泊松亮斑是光的波动性的证据，光电效应说明光具有粒子性，光的反射和色散不能说明光具有波动性或粒子性，故选项C正确.2. 对光的认识，以下说法正确的是（）A. 光波和声波的本质相同，都具有波粒二象性B. 光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的C. 光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D.光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显， 在另外某种场合下,光的粒子性表现明显解析：选D.光波是电磁波，具有波粒二象性，声波是机械波，是振动在介质中的传播, 二者本质不同，A 错；光的干涉、衍射现象，这属于波的特征，微粒说无法解释•光电效应现象用波动说无法解释， 而用光子说可以完美地进行解释，证实光具有粒子性•因此， 光既具有波动性，又具有粒子性， B 错；光的波动性与粒子性都是光的本质属性，只是表现明显 与否，不容易观察并不说明不具有，C 错；波动性和粒子性是光在不同情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，我们无法只用其中一种去说明光的一切行为， 只能 认为光具有波粒二象性， D 对.3.下列说法中正确的是 （）A. 物质波属于机械波B. 只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C. 德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都具有 一种波和它对应，这种波叫做物质波D. 宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性 解析：选 C.物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，宏观物体也1 23 1 23―nm ,由于电压 U = 220 V ,代入上式得 入nm = 8.29 X 10 nm = U 220一 11答案：8.29 X 10 m［课时作业］［学生用书P82（独立成册）］、单项选择题 1. 关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是（ ）A 爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说 B. 光电效应现象说明了光的粒子性具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，只有选项C 正确.4.电子经电势差为长.（已知：电子质量为 U= 220 V 的电场加速，在 v <c 的情况下，求此电子的德布罗意波 一 31 __ 一 199.11 X 10 kg ，电子电荷量为 1.6 X 10 C ）解析：在电场作用下j mV = eU 得v =、J 響,根据德布罗意波长 入=舟得=_h ___ L=mv = 2meU —118.29 X 10 m.C. 光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一D. 以上说法均错误解析：选B.爱因斯坦的光子说并没有否定电磁说，只是在一定条件下光是体现粒子性的，A 错；光电效应说明光具有粒子性，说明光的能量是一份一份的, 粒子性不是孤立的，而是有机的统一体，C 错.2. 下列说法正确的是（）A. 光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点B. 光不具有波动性C. 由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只 能认为光具有波粒二象性D. 实物粒子和光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质 解析：选 C.光的波动性和光的粒子性不同于宏观的机械波和粒子，属于微观世界， A错误；光既具有波动性又具有粒子性，B 错误；光的波动性和粒子性是光的行为，即光具有波粒二象性，C 正确；实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但粒子是实物，而光则是 传播着的电磁波，其本质不同，D 错误.3.如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们也相等的是（ ）A. 速度B .动能C.动量D.总能量h解析：选C.根据德布罗意波的波长公式 入=h 可知，如果电子的德布罗意波长与中子相 等，则电子与中子一定具有相同的动量，故C 项正确.4. （2016 •昆明高二检测）X 射线是一种高频电磁波，若 X 射线在真空中的波长为 入， 以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，以 E 和p 分别表示X 射线每个光子的能量和动 量，则（）h 入 h 入B. Ep M，且“ p , e iv 可得X 射线每个光子的能量为E =亍每个光子的动量为，故选D. 入5.影响显微镜分辨率本领的一个因素是衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低.使用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领， 它利用高压对电子束加速， 最后打在感光胶片上来观察显微图像.以下说法正确的是（ ）B 对；光的波动性和heC. E =亍，p = 0he hD E=T ，P =T解析：选D.根据E = h vA. 加速电压越高，电子的波长越长，分辨本领越强B. 加速电压越高，电子的波长越短，衍射现象越明显C. 如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强D. 如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱解析：选C.设加速电压为U,电子电荷量为e,质量为m则有E k=寸mV= eU= 2pm又ph h h=〒，故eU= 2m入2，可得入=；；emU对电子来说，加速电压越高，入越小，衍射现象越不明显，故选项A、B错误；电子与质子比较，因质子质量比电子质量大得多，可知质子加速后的波长要小得多，衍射现象不明显，分辨本领强，故选项C正确，选项D错误.二、多项选择题6. （2016 •山西临汾高二检测）关于光的波粒二象性的理解正确的是（）A大量光子的行为往往表现出波动性，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解析：选AD.光的波粒二象性指光有时候表现出的粒子性较明显，有时候表现出的波动性较明显，D正确；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，A正确；光在传播时波动性显著，光与物质相互作用时粒子性显著，B错误；频率高的光粒子性显著，频率低的光波动性显著，C错误.7. 下列说法中正确的是（）A. 光的干涉和衍射说明光具有波动性B. 光的频率越大，波长越长C. 光的波长越长，光子的能量越大D. 光在真空中的传播速度为 3.0 x 108 m/s解析：选AD.干涉和衍射现象是波的特性，说明光具有波动性，选项A正确；光的频率越大，波长越短，光子能量越大，故选项B、C错误；光在真空中的传播速度为3x 108m/s ,故选项D正确.& （2015 •高考江苏卷）波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有（）A. 光电效应现象揭示了光的粒子性B. 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D. 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等解析：选AB.光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A正确，选项C错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B正确；由h 2德布罗意波长公式入=-和p = 2mE知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相P等，选项D错误.B . pE h 2D.EphE 入 E解析：选AC •根据C =^v, E = h v ,入=p ,即可解得光的速度为 〒或p ,故选A C.p 1 1p 10. 根据物质波的理论，下列说法正确的是（）A. 微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性B. 微观粒子和宏观物体都具有波动性C. 宏观物体的波动性不易被察觉，因为它的波长太长D. 速度相同的质子和电子，电子的波动性更为明显解析：选BD. 一切运动物体都有一种波与它相对应，所以宏观物体也具有波动性，选项 A 错误，选项B 正确；物质波的波长与其动量成反比，因宏观物体的动量较大，所以其德布 罗意波长非常短，不易观察到其衍射现象，选项C 错误；速度相同的质子和电子， 电子的质量较小，动量较小，物质波的波长较长，故波动性明显，选项D 正确.三、非选择题 11.金属晶体中晶格大小的数量级是 10「1° m .电子经电场加速，形成一电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图样•问这个加速电场的电压约为多少？ （已知电子的电荷量 e = 1.6 x 10 一19 C ,质量 仆 0.90 x 10 一30 kg ）解析：据波长发生明显衍射的条件可知， 当运动电子的德布罗意波波长与晶格大小差不多时，可以得到明显的衍射现象.设加速电场的电压为 U,电子经电场加速后获得的速度为v ,对加速过程由动能定理得1 2eU= 2>mv ①据德布罗意物质波理论知，电子的德布罗意波长 入」，②p其中p = mv ③解①②③方程组可得 U == 153 V.2em^9. 频率为v 的光子，德布罗意波波长为h入=-,能量为E ,则光的速度为（EC.P答案：153 V 12.科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船， S,反射率100%设太阳单位面积接收到的光子数为 n ,光子平均波长为入，太阳帆面积为 光垂直射到太阳帆上，飞船总质量为m（1） 求飞船加速度的表达式（光子动量p =—）; （2）若太阳帆是黑色的，飞船的加速度又为多少？解析：（1）光子垂直射到太阳帆上再反射， 动量变化量为2P ,设光对太阳帆的压力为 F ,单位时间打到太阳帆上的光子数为 N,贝U N= nS,由动量定理有 F A t =NA t •2p ,所以F =十,「曰 h 十,2nShN-2p ,而光子动量，所以F =.— —由牛顿第二定律可得飞船加速度的表达式为F 2nSh a =m = m —.（2）若太阳帆是黑色的，光子垂直打到太阳帆上不再反射 （被太阳帆吸收），光子动量变2-Sh -S 答案：（1）n — (2) n —化量为p ,故太阳帆上受到的光压力为F'-—,飞船的加速度 a ' —-Shn — •。

第十七章 波粒二象性第2节 光的粒子性1．下列关于光的说法中正确的是 A ．在真空中红光波长比紫光波长短 B ．红光光子能量比紫光光子能量小 C ．红光和紫光相遇时产生干涉现象D ．红光照射某金属时有电子向外发射，紫光照射该金属时一定也有电子向外发射 【答案】BD【解析】本题应掌握红光与紫光真空中波长关系、光子能量公式h εν=、产生干涉的条件：两束光的频率相等；产生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率。

光的颜色是由光的频率决定的，红光频率小于紫光频率。

各种色光在真空中的传播速度都为c=3.00×108m/s ，据光的传播规律cλν=，所以λλ>红紫，A 错误；只有频率相同的两束光才能发生干涉现象，C 错误；据光子说h εν=得E E <红紫，B 正确；由光电效应实验规律，红光照射某金属发生光电效应时，因νν>红紫，所以紫光照射该金属一定能发生光电效应，D 正确。

2．关于光电效应，下列说法中正确的是A ．光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大B ．只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应C ．在光电效应中，饱和电流的大小与入射光的频率无关D ．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能使它发生光电效应 【答案】D【解析】由光电效应的实验规律可知，选项D 正确；由光电效应方程可以推出光电子的最大初动能应随着入射光频率的增大而增大，选项A 错误；饱和光电流的大小与光强有关，入射光频率一定时，饱和光电流大小与光强成正比，若是光强一定，入射光的频率越高，则光子数就少，饱和光电流就小了，所以选项C 错误；能否发生光电效应，与照射的时间长短及入射光的强度无关，选项B 错误。

3．某种金属逸出功为2.3电子伏，这意味着A ．在这种金属内部的电子，克服原子核引力做2.3电子伏的功即可脱离表面B ．在这种金属表层的电子，克服原子核引力至少做2.3电子伏的功即可脱离表面C ．要使这种金属有电子逸出，入射光子的能量必须大于2.3电子伏D ．这种金属受到光照时若有电子逸出，则电子离开金属表面时的动能至少等于2.3电子伏。