波粒二象性 一、选择题（共 15 题） 1．下列说法正确的是( ) A．普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说 B．汤姆孙发现了电子，表明原子具有核式结构 C．卢瑟福的 α 粒子散射实验，揭示了原子核具有复杂的结构 D．玻尔对原子模型提出了三点假设，成功解释了各种原子发光现象 2．关于黑体辐射的实验规律叙述正确的有（　　） A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加 B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C．黑体辐射的强度与波长无关 D．黑体辐射无任何实验规律 3．光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下，某些金属内部的电 子会被光子激发出来而形成光电子。下列关于光电效应的说法正确的是（　　） A．光电效应是原子核吸收光子后向外释放电子的现象 B．光电子的最大初动能 Ek 与入射光的强度无关 C．相同强度的黄光和绿光照射同种金属材料时相同时间内逸出的光电子数相等 D．入射光的频率为原来的一半时，逸出的光电子数一定减半 4．下列关于近代物理知识，说法正确的是（　　） A．核衰变时放出的射线不都是由带电粒子所组成的 B．发生光电效应时，光电子来源于原子核外部 C．天然放射性元素 232 90 Th （钍）共经历 4 次 α 衰变和 6 次 β 衰变变成 204 82 Pb （铅） D．根据玻尔理论，一群处于 n＝4 的激发态的氢原子向 n＝2 的激发态跃迁时能辐射出 6 种频率的光 5．关于近代物理，下列说法正确的是（　　） A．α 射线是高速运动的氦原子 2 3 4 1 1 B．核聚变反应方程 1 H＋ 1 H→ 2 He＋ 0 n 中， 0 n 表示质子 C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征 6．在研究光电效应实验中，如果用某种单色光照射时没有产生光电子,为了产生光电子可采用下列哪种方 法 A．增加光照时间 B．增大入射光频率 C．增大入射光的强度 D．增大光电管上的正向加速电压 7．关于光电效应，下列说法正确的是 A．极限频率越大的金属材料逸出功越小 B．光电子的最大初动能与入射光频率成正比 C．入射光的频率低于金属的极限频率就不能发生光电效应 D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 ） 8．下列说法正确的是（ A．光和电子、质子等实物粒子都具有波粒二象性 B．微观粒子的动量和位置的不确定量同时变大，同时变小 C．爱因斯坦在对黑体辐射的研究中提出了能量子的观点 D．康普顿在研究石墨对 X 射线的散射中发现光具有波动性 9．以下说法正确的是（ ） A．黑体辐射的强度与频率的关系:随着温度的升高,各种频率的辐射强度都增加,辐射强度极大值向频率较 低的方向移动 B．结合能越大,原子核结构一定越稳定 C．光子不仅具有能量,而且也具有动量 D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时都可以被氢原子吸收 10．在某次实验中，用频率为 的一束绿光照射极限频率（也称“截止频率”）为ν 0 金属时发生了光电效应 现象，则下列说法正确的是（　　） A．该金属的逸出功为 W =h B．若改用红光来照射，则一定不能发生光电效应 C．若把这束绿光遮住一半，则逸出的光电子最大初动能将减小一半 h D．在本实验中，调节反向电压可使光电流恰好为零，此电压大小 U c  e    0  11．氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从 n  4 的能级向 n  2 的能级跃迁时辐射出可见光 a，从 n3 的能级向 n2 的能级跃迁时辐射出可见光 b，则（ ） A．在水中传播时，a 光较 b 光的速度小 B．氢原子从 n  4 的能级向 n  3 的能级跃迁时辐射出的光子的能量可能小于 0.66eV C．一群处于 n  4 能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种谱线 D．若 a 光照射某种金属能发生光电效应，则 b 光照射这种金属也一定能发生光电效应 12．如图为一玻璃球过球心 O 的横截面，两条可见光线 1、2 合在一起平行于横截面的直径从 A 点射入玻 璃球，分成光线 3、4。已知光线 1、2 与 OA 的夹角为 60°，3、4 与 OA 的夹角分别为 45°、30°，则这两束 光 n3  2 A．3、4 两种光对此种玻璃的折射率之比 n4 v3  2 B．3、4 两种光在此种玻璃中的速度之比 v4 C．光子动量 p3＞p4 D．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距 ΔΔ x3  x4 13．下列叙述不符合物理学史的是（　 　） A．汤姆逊通过研究阴极射线实验，首次发现了质子的存在 B．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构模型 C．卢瑟福通过对 α 粒子散射实验现象的分析，提出了原子核式结构模型 D．爱因斯坦因对光电效应的解释做出贡献获得诺贝尔物理学奖 14．氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长，玻尔的氢原子能级图如图乙所示，已知普朗克 常量 h＝6.63×10－34J·s，可见光的频率范围约为 4.2×1014～7.8×1014Hz，则（ ） A．Hα 谱线对应光子的能量小于 Hδ 谱线对应光子的能量 B．图甲所示 Hα、Hβ、Hγ、Hδ 四种光均属于可见光范畴 C．Hβ 对应光子的能量约为 10.2eV D．Hα 谱线对应的跃迁是从 n＝3 能级到 n＝2 能级 15．新冠病毒疫情防控工作中，额温枪在医院、车站、小区、学校等地方被广泛使用，成为重要的防疫装 备之一。某一种额温枪的工作原理是：任何物体温度高于绝对零度（-273℃）时都会向外发出红外线，额 温枪通过红外线照射到温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，从而显示出物体的温度。已 知人的体温正常时能辐射波长为 10μm 的红外线，如图甲所示，用该红外光线照射光电管的阴极 K 时，电 路中有光电流产生，光电流随电压变化的图像如图乙所示，已知 （　　） h  6.63 �1034 J � s e  1.6 �10 19 C ， ，则 A．波长 10μm 的红外线在真空中的频率为 3 �1013 Hz B．将图甲中的电源正负极反接，将不会产生电信号 C．由图乙可知，该光电管的阴极金属逸出功约为 0.1eV D．若人体温度升高，辐射红外线的强度增大，光电流减小 二、非选择题 16．光子说是__________提出的，他认为光是_________，每一个光子的能量是_________． 17．如图所示，一块铜板暴露在紫外线中，观测到有电子 e 从铜板下表面逸出。当在铜板所在空间加一方 向垂直于板面、大小为 E 的匀强电场时，电子能运动到距板面的最大距离为 d，则电场对电子所做的功是_ _________；若紫外线的频率为 ，普朗克常量为 h，则铜板的截止频率为___________。 18．推动了原子、分子物理和光学的发展： 人们认识了原子的结构，以及原子、分子和电磁场相互作用的方式，发展了各式各样的对原子和电磁场进 行________和________的技术。 19．利用金属晶格做为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束射到金属 晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为 m，电量为 e，初速度为零，加速电压为 U，普朗克 常量为 h，则电子的德布罗意波长 λ=_________________． 20．用如图所示的装置研究光电效应现象．用光子能量为 2.75eV 的光照射到光电管上时发生了光电效应， 电流表 G 的示数不为零；移动变阻器的触点 c，发现当电压表的示数大于或等于 1.7V 时，电流表示数为 0，求： （1）光电子的最大初动能； （2）光电管阴极的逸出功．（以 eV 为单位） 21．在某次光电效应实验中，用波长为 λ1 的单色光照射金属板，能使金属板发出光电子，测得光电子的最 大初动能为 E1， 改用波长为 λ2 的单色光照射金属板，也能使金属板发出光电子，测得光电子的最大初动 能为 E2， 求该金属板的逸出功 Wo 和普朗克常量 h．（已知真空中的光速为 c） 22．在 β 衰变中常伴有一种称为“中微子（ ）”的粒子放出、中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探 测，1953 年，科学家们建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中 1 1 H 的核反应， 间接地证实了中微子的存在。 （1）中微子与水中的   11 H � 01 n  01 e 1 1 H 发生核反应，产生中子（ 1 0 n ）和正电子（ 0 1 e ），即核反应方程式为 ，则中微子的质量数和电荷数分别是多少？ （2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子 γ （ ），即 0 1 e  01 e � 2γ 。已知正电子和电子的质量都为 9.1�1031 kg ，反应中产生的每个光子的能量约为 多少？正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，请解释其原因。 （3）试通过分析比较具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。 23．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为： ① H＋ C―→ N ② H＋ N―→ C＋X （1）写出原子核 X 的元素符号、质量数和核电荷数； （2）已知原子核 H、 C、 N 的质量分别为 mH=1.0078u、mC=12.0000u、mN=13.0057u，1u 相当于 931MeV．试求每发生一次上述聚变反应①所释放的核能；（结果保留三位有效数字） （3）用上述辐射中产生的波长为 λ=4×10-7m 的单色光去照射逸出功为 W=3.0×10-19J 金属材料铯时，通过计 算判断能否产生光电效应？若能，试求出产生的光电子的最大初动能．（普朗克常量 h=6.63×10-34J·s，光在 空气中的速度 c=3×108m/s）（结果保留三位有效数字）参考答案： 1．A 【详解】 普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说，故 A 正确；汤姆孙发现了电子，说明原子还可以再分； 卢瑟福的 α 粒子散射实验，揭示了原子的核式结构，而天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构，故 BC 错误；玻尔对原子模型提出了三点假设，成功解释了氢原子发光现象，故 D 错误． 2．A 【详解】 黑体辐射规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加，同时辐射的极大值随温度的升高向波长较短 的方向移动（紫移）。 故选 A。 3．B 【详解】 A．光电效应是原子的核外电子吸收光子后从金属表面逸出