2025版高考物理全程一轮复习训练题课时分层精练六十八波粒二象性

这是一份2025版高考物理全程一轮复习训练题课时分层精练六十八波粒二象性，共6页。试卷主要包含了解析等内容，欢迎下载使用。
1．关于光的波粒二象性，下列说法正确的是( )
A．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的
B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点
C.大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性
D.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
2．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，是因为宏观物体的波长太大
3．德布罗意认为实物粒子也具有波动性，他给出了德布罗意波长的表达式λ＝ eq \f(h,p).现用同样的直流电压加速原来静止的一价氢离子H＋和二价钙离子Ca2＋，已知氢离子与钙离子的质量比为1∶40，加速后的氢离子和钙离子的德布罗意波的波长之比为( )
A．1∶4 eq \r(3) B．4 eq \r(3)∶1
C．1∶4 eq \r(5) D．4 eq \r(5)∶1
4.
[2024·合肥模拟]用光子能量为5.0 eV的一束光照射阴极P，如图，当开关K断开时，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.6 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于1.6 V时，电流表读数为零，由此可知阴极材料的逸出功为( )
A．1.6 eV B．2.2 eV
C．3.0 eV D．3.4 ev
5．[2023·新课标卷]铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10－5eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，元电荷e＝1.60×10－19C)( )
A．103 Hz B．106 Hz
C．109 Hz D．1012Hz
6．[2024·广东广州高三模拟]英国物理学家G·P·汤姆孙曾在实验中让静止的电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示衍射图样，则( )
A．该图样说明了电子具有粒子性
B．电子的位置和动量可以同时被确定
C．加速电压越大，电子的德布罗意波长越长
D．让静止的电子束和质子束通过相同的加速电场，电子的德布罗意波长更长
7．[2024·江苏苏锡常镇四市一模]用如图电路研究光电管的特性，入射光频率为ν，U为光电管K、A两极的电势差，取A端电势高时为正值．若光电管K极材料的极限频率为νc，普朗克常量为h，电子电量为e，则在U ­ν坐标系中，阴影部分表示能产生光电流的U和ν的取值范围，下列阴影标识完全正确的是( )
8．(多选)一定强度的激光(含有三种频率的复色光)沿半径方向入射到半圆形玻璃砖的圆心O点，如图甲所示．现让经过玻璃砖后的A、B、C三束光分别照射相同的光电管的阴极(如图乙所示)，其中C光照射时恰好有光电流产生，则( )
A．若用B光照射光电管的阴极，一定有光电子逸出
B．若用A光和C光分别照射光电管的阴极，A光照射时逸出的光电子的最大初动能较大
C．若入射光的入射角从0开始增大，C光比B光先消失
D．若是激发态的氢原子直接跃迁到基态辐射出B光、C光，则C光对应的能级较低
9．[2024·安徽合肥一中校考模拟]如图甲为氢原子的能级图，现用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为νa、νb、νc的三条谱线，现用这三种频率的光去照射图乙所示的光电效应的实验装置：其中只有a、b两种光能得到图丙所示的电流与电压的关系曲线：已知图乙中的阴极材料是图丁所给材料中的一种，图丁是几种金属的逸出功和截止频率．已知e＝1.6×10－19C.以下说法正确的是( )
A．一定有hν0＝hνa＋hνb＋hνc
B．a光可能是从n＝2能级跃迁到n＝1能级发出的光
C．图乙中的阴极材料一定是钾
D．图丙中的b光照射阴极时每秒射出的光电子数大约4×1013个
 素养提升练 
10．(多选)[2023·浙江6月]有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0.当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束．用该电子束照射间距为d的双缝，在与缝相距为L的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为Δx.已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则( )
A．电子的动量pe＝ eq \f(hL,dΔx)
B．电子的动能Ek＝ eq \f(hL2,2md2（Δx）2)
C．光子的能量E＝W0＋ eq \f(chL,dΔx)
D．光子的动量p＝ eq \f(W0,c)＋ eq \f(h2L2,2cmd2（Δx）2)
11．[2023·北京卷]在发现新的物理现象后，人们往往试图用不同的理论方法来解释，比如，当发现光在地球附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现象后，科学家分别用两种方法做出了解释．
现象：从地面P点向上发出一束频率为ν0的光，射向离地面高为H(远小于地球半径)的Q点处的接收器上，接收器接收到的光的频率为ν.
方法一：根据光子能量E＝hν＝mc2(式中h为普朗克常量，m为光子的等效质量，c为真空中的光速)和重力场中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的频率ν.
方法二：根据广义相对论，光在有万有引力的空间中运动时，其频率会发生变化，将该理论应用于地球附近，可得接收器接收到的光的频率ν＝ν0 eq \f(\r(1－\f(2GM,c2R)),\r(1－\f(2GM,c2（R＋H）)))，式中G为引力常量，M为地球质量，R为地球半径．
下列说法正确的是( )
A．由方法一得到ν＝ν0 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1＋\f(gH,c2)))，g为地球表面附近的重力加速度
B．由方法二可知，接收器接收到的光的波长大于发出时光的波长
C．若从Q点发出一束光照射到P点，从以上两种方法均可知，其频率会变小
D．通过类比，可知太阳表面发出的光的频率在传播过程中变大
课时分层精练（六十八） 波粒二象性
1．解析：光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，A错误．光是概率波，不同于机械波；光的粒子性也不同于质点；即单个光子既具有粒子性也具有波动性，B错误．单个光子既具有粒子性也具有波动性，只是大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，C错误．由于光既具有波动性，又具有粒子性，即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性，故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正确．
答案：D
2．解析：只有运动的物体才具有波动性，A错误；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错误；电子是实物粒子，它的衍射能证实物质波的存在，C正确；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，D错误．
答案：C
3．解析：离子加速后的动能Ek＝qU；离子的德布罗意波波长λ＝ eq \f(h,p)＝ eq \f(h,\r(2mEk))＝ eq \f(h,\r(2mqU))
所以 eq \f(λH,λCa)＝ eq \r(\f(mCaqCa,mHqH))＝ eq \r(\f(40×2,1×1))＝ eq \f(4\r(5),1)
故选D.
答案：D
4．解析：设用光子能量为5.0 eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ekm，当反向电压达到U＝1.6 V以后，电流表读数为零，因此Ekm＝eU＝1.6 eV.根据光电效应方程有Ekm＝hν－W0，阴极材料的逸出功为W0＝hν－Ekm＝3.4 eV，D正确．
答案：D
5．解析：铯原子利用的两能极的能量差量级，对应的能量为ε＝10－5eV＝10－5×1.6×10－19J＝1.6×10－24J
由光子能量的表达式ε＝hν可得，跃迁发射的光子的频率量级为ν＝ eq \f(ε,h)＝ eq \f(1.6×10－24,6.63×10－34)Hz≈2.4×109Hz，跃迁发射的光子的频率量级为109Hz.故选C.
答案：C
6．解析：图为电子束通过多晶薄膜的衍射图样，因为衍射是波所特有的现象，所以说明了电子具有波动性，故A错误；
根据不确定性关系，不可能同时准确地知道电子的位置和动量，故B错误；
由德布罗意波长公式可得λ＝ eq \f(h,p)
又eU＝ eq \f(1,2)mv2，p＝mv＝ eq \r(2mEk)
联立可得λ＝ eq \f(h,\r(2meU))
可知加速电压越大，电子的德布罗意波的波长越短，故C错误；
根据λ＝ eq \f(h,\r(2meU))
让静止的电子束和质子束通过相同的加速电场，由于电子的质量比质子的质量更小，可知电子的德布罗意波长更长，故D正确．故选D.
答案：D
7．解析：当光电流恰好为0时，根据动能定理有
－eUc＝Ek（Ucνb
可得hνa＝E3－E1，hνb＝E2－E1
则有hν0＝hνa＝hνb＋hνc，故A、B错误；
由光电效应方程有hνb－W0＝Ek，由图丙可知，Ek＝7.95 eV，联立解得W0＝E2－E1－Ek＝2.25 eV，可知，图乙中的阴极材料一定是钾，故C正确；
由图丙可知，b光照射阴极时，饱和电流为Im＝0.64 μA
设每秒射出的光电子数为N，由电流定义式可得Im＝ eq \f(Nte,t)
解得N＝4×1012个，故D错误．故选C.
答案：C
10．解析：根据条纹间距公式
Δx＝ eq \f(L,d)λ，
可得λ＝ eq \f(Δxd,L)，
根据pe＝ eq \f(h,λ)，
可得pe＝ eq \f(hL,dΔx)，
故A正确；
根据动能和动量的关系Ek＝ eq \f(p2,2m)，
结合A选项可得Ek＝ eq \f(h2L2,2md2（Δx）2)，
故B错误；
光子的能量E＝W0＋Ek＝W0＋ eq \f(h2L2,2md2（Δx）2)，
故C错误；
光子的动量p＝mc，
光子的能量E＝mc2，
联立可得p＝ eq \f(E,c)，
则光子的动量p＝ eq \f(W0,c)＋ eq \f(h2L2,2cmd2（Δx）2)，
故D正确．故选AD.
答案：AD
11．解析：由能量守恒定律可得
hν＋mgH＝hν0
hν0＝mc2
解得ν＝ν0（1－ eq \f(gH,c2)）
选项A错误；
由表达式ν＝ν0 eq \f(\r(1－\f(2GM,c2R)),\r(1－\f(2GM,c2（R＋H）)))
可知ν