2023版高考物理一輪復(fù)習(xí)課時跟蹤檢測（三十七）第十一章近代物理初步第1節(jié)波粒二象性（選修3-4）

PAGEPAGEPAGE2課時跟蹤檢測〔三十七〕波粒二象性對點(diǎn)訓(xùn)練：對光電效應(yīng)的理解1．(2022·茂名一模)用一束紫外線照射某金屬時不能發(fā)生光電效應(yīng)，可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的措施是()A．改用紅光照射B．改用X射線照射C．改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射D．延長原紫外線的照射時間解析：選B根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件ν＞ν0，必須用能量更大，即頻率更高的粒子。能否發(fā)生光電效應(yīng)與光的強(qiáng)度和照射時間無關(guān)。X射線的頻率大于紫外線的頻率。故A、C、D錯誤，B正確。2．關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，以下說法中正確的選項是()A．發(fā)生光電效應(yīng)時，不改變?nèi)肷涔獾念l率，增大入射光強(qiáng)度，那么單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多B．光電子的最大初動能跟入射光強(qiáng)度成正比C．發(fā)生光電效應(yīng)的反響時間一般都大于10－7sD．只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應(yīng)才能發(fā)生解析：選A發(fā)生光電效應(yīng)時，不改變?nèi)肷涔獾念l率，增大入射光強(qiáng)度，那么單位時間內(nèi)打到金屬上的光子個數(shù)增加，那么從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多，選項A正確；光電子的最大初動能跟入射光強(qiáng)度無關(guān)，隨入射光的頻率增大而增大，選項B錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)的反響時間一般都不超過10－9s，選項C錯誤；只有入射光的頻率大于該金屬的極限頻率時，即入射光的波長小于該金屬的極限波長時，光電效應(yīng)才能發(fā)生，選項D錯誤。3．(2022·邢臺模擬)用強(qiáng)度相同的紅光和藍(lán)光分別照射同一種金屬，均能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)。以下判斷正確的選項是()A．用紅光照射時，該金屬的逸出功小，用藍(lán)光照射時該金屬的逸出功大B．用紅光照射時，該金屬的截止頻率低，用藍(lán)光照射時該金屬的截止頻率高C．用紅光照射時，逸出光電子所需時間長，用藍(lán)光照射時逸出光電子所需時間短D．用紅光照射時，逸出的光電子最大初動能小，用藍(lán)光照射時逸出的光電子最大初動能大解析：選D同種金屬的逸出功是相同的，A錯誤；同種金屬的截止頻率是相同的，B錯誤；只要金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，逸出光電子的時間一樣，C錯誤；藍(lán)光的頻率比紅光大，由Ek＝hν－W知，用藍(lán)光照射時逸出的光電子最大初動能大，D正確。對點(diǎn)訓(xùn)練：愛因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用4．(2022·上海高考)某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強(qiáng)度如下圖。表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射表中材料材料鈉銅鉑極限波長(nm)541268196A．僅鈉能產(chǎn)生光電子 B．僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子C．僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子 D．都能產(chǎn)生光電子解析：選D當(dāng)光的波長小于金屬的極限波長時，被照射金屬發(fā)生光電效應(yīng)。又光源發(fā)出的光的波長約在25nm到425nm之間，故可使三種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，D項正確。5．(多項選擇)(2022·渭南質(zhì)檢)分別用波長為λ和2λ的光照射同一種金屬，產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為2∶1，普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示，那么以下說法正確的有()A．該種金屬的逸出功為eq\f(hc,3λ)B．該種金屬的逸出功為eq\f(hc,λ)C．波長超過2λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．波長超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)解析：選AD由hν＝W0＋Ek知heq\f(c,λ)＝W0＋eq\f(1,2)mv12，heq\f(c,2λ)＝W0＋eq\f(1,2)mv22，又v1＝2v2，得W0＝eq\f(hc,3λ)，A正確，B錯誤；光的波長小于或等于3λ時都能發(fā)生光電效應(yīng)，C錯誤，D正確。6．如圖甲所示，合上開關(guān)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表計數(shù)仍不為零，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零。把電路改為圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時，那么逸出功及電子到達(dá)陽極時的最大動能為()A．1.5eV0.6eV B．1.7eV1.9eVC．1.9eV2.6eV D．3.1eV4.5eV解析：選C光子能量hν＝2.5eV的光照射陰極，電流表讀數(shù)不為零，那么能發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.6V時，電流表讀數(shù)為零，那么電子不能到達(dá)陽極，由動能定理eU＝eq\f(1,2)mvm2知，最大初動能Ekm＝eU＝0.6eV，由光電效應(yīng)方程hν＝Ekm＋W0知W0＝1.9eV，對圖乙，當(dāng)電壓表讀數(shù)為2V時，電子到達(dá)陽極的最大動能Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6eV＋2eV＝2.6eV。故C正確。7．(多項選擇)(2022·黃岡中學(xué)模擬)如下圖為研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗電路，電源的兩個電極分別與接線柱c、d連接。用一定頻率的單色光a照射光電管時，靈敏電流計G的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的單色光b照射該光電管時，靈敏電流計G的指針不偏轉(zhuǎn)。以下說法正確的選項是()A．a(chǎn)光的頻率一定大于b光的頻率B．電源正極可能與c接線柱連接C．用b光照射光電管時，一定沒有發(fā)生光電效應(yīng)D．假設(shè)靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么電流方向一定是由e→G→f解析：選ABD由于電源的接法不知道，所以有兩種情況：(1)c接負(fù)極，d接正極：用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知a光頻率大于金屬的極限頻率。用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知b光的頻率小于金屬的極限頻率，所以a光的頻率一定大于b光的頻率。(2)c接正極，d接負(fù)極：用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知a光產(chǎn)生的光電子能到達(dá)負(fù)極d端。用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，知b光產(chǎn)生的光電子不能到達(dá)負(fù)極d端，所以a光產(chǎn)生的光電子的最大初動能大，所以a光的頻率一定大于b光的頻率，故A、B正確；由以上的分析可知，不能判斷出用b光照射光電管時，一定沒有發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯誤；電流的方向與負(fù)電荷定向移動的方向相反，假設(shè)靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么電流方向一定是由e→G→f，故D正確。8．(2022·江蘇高考)幾種金屬的逸出功W0見下表：金屬鎢鈣鈉鉀銣W0(×10－19J)7.265.123.663.603.41用一束可見光照射上述金屬的外表，請通過計算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)。該可見光的波長范圍為4.0×10－7～7.6×10－7m，普朗克常數(shù)h＝6.63×10－34解析：光子的能量E＝eq\f(hc,λ)取λ＝4.0×10－7m，那么E≈5.0×10－19根據(jù)E＞W(wǎng)0判斷，鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)。答案：鈉、鉀、銣對點(diǎn)訓(xùn)練：與光電效應(yīng)有關(guān)的圖像問題9．(2022·蘭州模擬)在光電效應(yīng)實驗中，某同學(xué)用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如下圖。那么可判斷出()A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的波長大于丙光的波長C．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子對應(yīng)的最大初動能解析：選B因光電管不變，所以逸出功不變。由圖像知甲光、乙光對應(yīng)的遏止電壓相等，且小于丙光對應(yīng)的遏止電壓，所以甲光和乙光對應(yīng)的光電子最大初動能相等且小于丙光的光電子最大初動能，故D錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知甲光和乙光的頻率相等，且小于丙光的頻率，甲光和乙光的波長大于丙光的波長，故A錯誤，B正確；截止頻率是由金屬決定的，與入射光無關(guān)，故C錯誤。10.(多項選擇)研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗裝置如下圖，以頻率為v的光照射光電管陰極K時，有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運(yùn)動。光電流i由圖中電流計eq\a\vs4\al(,\o(G,\s\do4(,)))測出，反向電壓U由電壓表eq\a\vs4\al(,\o(V,\s\do4(,)))測出。當(dāng)電流計的示數(shù)恰好為零時，電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓Uc，在以下圖所表示光電效應(yīng)實驗規(guī)律的圖像中，正確的選項是()解析：選ACD當(dāng)反向電壓U與入射光頻率v一定時，光電流i與光強(qiáng)成正比，所以A圖正確；頻率為v的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動能為eq\f(1,2)mevmax2＝hv－W0，而截止電壓Uc與最大初動能的關(guān)系為eUc＝eq\f(1,2)mvmax2，所以截止電壓Uc與入射光頻率v的關(guān)系是eUc＝hv－W0，其函數(shù)圖像不過原點(diǎn)，所以B圖錯誤；當(dāng)光強(qiáng)與入射光頻率一定時，單位時間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動能是一定的，所形成的光電流強(qiáng)度會隨反向電壓的增大而減少，所以C圖正確；根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時性規(guī)律，不難確定D圖是正確的。11．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過?表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s。結(jié)合圖像，求：(結(jié)果保存兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大動能。(2)該陰極材料的極限波長。解析：(1)光電流到達(dá)飽和時，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個數(shù)n＝eq\f(Im,e)＝eq\f(0.64×10－6,1.6×10－19)(個)＝4.0×1012(個)光電子的最大初動能為：Ekm＝eU0＝1.6×10－19C×0.6V＝9.6×10－20(2)設(shè)陰極材料的極限波長為λ0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程：Ekm＝heq\f(c,λ)－h(huán)eq\f(c,λ0)，代入數(shù)據(jù)得λ0＝0.66μm。答案：(1)4.0×1012個9.6×10－20J(2)0.66μm對點(diǎn)訓(xùn)練：對波粒二象性的理解12．(多項選擇)美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發(fā)現(xiàn)光子除了具有能量之外還具有動量，被電子散射的X光子與入射的X光子相比()A．速度減小 B．頻率減小C．波長減小 D．能量減小解析：選BD光速不變，A錯誤；光子將一局部能量轉(zhuǎn)移到電子，其能量減小，隨之光子的頻率減小、波長變長，B、D正確，C錯誤。13．(多項選擇)以下關(guān)于波粒二象性的說法正確的選項是()A．光電效應(yīng)揭示了光的波動性B．使光子一個一個地通過單縫，假設(shè)時間足夠長，底片上也會出現(xiàn)衍