2025高考物理步步高同步練習(xí)選修3第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性第5節(jié)　粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立含答案

2025高考物理步步高同步練習(xí)選修3第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性第5節(jié)粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立[學(xué)習(xí)目標(biāo)要求]1.知道實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性。2.理解物質(zhì)波的概念，并掌握λ＝eq\f(h,p)的含義及應(yīng)用。3.了解量子力學(xué)的建立過程和量子力學(xué)的應(yīng)用。一、粒子的波動(dòng)性及物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1.粒子的波動(dòng)性(1)德布羅意波：每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系，這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波后來被稱為德布羅意波，也叫作物質(zhì)波。(2)物質(zhì)波的波長：λ＝eq\f(h,p)。(3)物質(zhì)波的頻率：ν＝eq\f(ε,h)。2.物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)實(shí)驗(yàn)探究思路：干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，則在一定條件下，也應(yīng)該發(fā)生干涉或衍射現(xiàn)象。(2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：1927年戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的實(shí)驗(yàn)，得到了電子的衍射圖樣，證實(shí)了電子的波動(dòng)性。(3)說明：人們陸續(xù)證實(shí)了中子、質(zhì)子以及原子、分子的波動(dòng)性，對(duì)于這些粒子，德布羅意給出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)的關(guān)系同樣正確。【判一判】(1)一切宏觀物體的運(yùn)動(dòng)都伴隨一種波，即物質(zhì)波。(√)(2)湖面上的水波就是物質(zhì)波。(×)(3)電子的衍射現(xiàn)象證實(shí)了實(shí)物粒子具有波動(dòng)性。(√)二、量子力學(xué)的建立及應(yīng)用1.早期量子論的創(chuàng)立(1)普朗克黑體輻射理論，能量子ε＝hν。(2)愛因斯坦光電效應(yīng)理論，光子ε＝hν。(3)康普頓散射理論：光子動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)。(4)玻爾氫原子理論：氫原子發(fā)光hν＝En－Em。(5)德布羅意物質(zhì)波假說，頻率：ν＝eq\f(ε,h)，波長λ＝eq\f(h,p)。2.現(xiàn)代量子論的創(chuàng)立20世紀(jì)中期，在以玻恩、海森堡、薛定諤以及英國的狄拉克和奧地利的泡利為代表的眾多物理學(xué)家的共同努力下，描述微觀世界行為的理論被逐步完善并最終完整地建立起來，它被稱為量子力學(xué)。3.量子力學(xué)的應(yīng)用(1)量子力學(xué)推動(dòng)了核物理和粒子物理的發(fā)展。人們認(rèn)識(shí)了原子、原子核、基本粒子等各個(gè)微觀層次的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。而粒子物理學(xué)的發(fā)展又促進(jìn)了天文學(xué)和宇宙學(xué)的研究。(2)量子力學(xué)推動(dòng)了原子、分子物理和光學(xué)的發(fā)展。人們認(rèn)識(shí)了原子的結(jié)構(gòu)，以及原子、分子和電磁場相互作用的方式。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了各式各樣的對(duì)原子和電磁場進(jìn)行精確操控和測量的技術(shù)，如激光、核磁共振、原子鐘，等等。(3)量子力學(xué)推動(dòng)了固體物理的發(fā)展。人們了解了固體中電子運(yùn)行的規(guī)律，并弄清了為什么固體有導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體之分。探究1實(shí)物粒子的波粒二象性1.任何物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽都存在波動(dòng)性，我們之所以觀察不到宏觀物體的波動(dòng)性，是因?yàn)楹暧^物體對(duì)應(yīng)的波長太小的緣故。2.德布羅意假說是光子的波粒二象性的一種推廣，使之包括了所有的物質(zhì)粒子，即光子與實(shí)物粒子都具有粒子性，又都具有波動(dòng)性，與光子對(duì)應(yīng)的波是電磁波，與實(shí)物粒子對(duì)應(yīng)的波是德布羅意波?！纠?】1924年德布羅意提出實(shí)物粒子(例如電子)也具有波動(dòng)性。以下不能支持這一觀點(diǎn)的物理事實(shí)是()A.利用晶體可以觀測到電子束的衍射圖樣B.電子束通過雙縫后可以形成干涉圖樣C.用紫外線照射某金屬板時(shí)有電子逸出D.電子顯微鏡因減小衍射現(xiàn)象的影響而具有更高的分辨本領(lǐng)答案C解析利用晶體做電子衍射實(shí)驗(yàn)，得到了電子衍射圖樣，證明了電子的波動(dòng)性，故A正確；電子束通過雙縫后可以形成干涉圖樣，證明了電子的波動(dòng)性，故B正確；用紫外線照射某金屬板時(shí)有電子逸出，發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，說明光子具有粒子性，故C錯(cuò)誤；電子顯微鏡因減小衍射現(xiàn)象的影響而具有更高的分辨本領(lǐng)，利用了電子的衍射特性，證明了電子的波動(dòng)性，故D正確?！踞槍?duì)訓(xùn)練1】從光的波粒二象性出發(fā)，下列說法中正確的是()A.光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子，單個(gè)光子表現(xiàn)出波動(dòng)性B.光的波長越大，光子的能量越大C.在光的干涉中，暗條紋的地方是光子不會(huì)到達(dá)的地方D.在光的干涉中，亮條紋的地方是光子到達(dá)概率大的地方答案D解析光具有波粒二象性，單個(gè)光子既有粒子性，也有波動(dòng)性，由ε＝eq\f(hc,λ)知，光的波長越大，光子能量越小，故A、B錯(cuò)誤；在干涉條紋中亮紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗紋是光子到達(dá)概率小的地方，故C錯(cuò)誤，D正確。探究2物質(zhì)波的理解和計(jì)算求解物質(zhì)波波長的方法(1)根據(jù)已知條件，寫出宏觀物體或微觀粒子動(dòng)量的表達(dá)式p＝mv。(2)根據(jù)波長公式λ＝eq\f(h,p)求解。(3)注意區(qū)分光子和微觀粒子的能量和動(dòng)量的不同表達(dá)式。如光子的能量：ε＝hν，動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)；微觀粒子的動(dòng)能：Ek＝eq\f(1,2)mv2，動(dòng)量p＝mv。(4)一般宏觀物體物質(zhì)波的波長很短，波動(dòng)性很不明顯，難以觀察到其衍射現(xiàn)象，如只有利用金屬晶格中的狹縫才能觀察到電子的衍射圖樣?！纠?】任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之對(duì)應(yīng)，波長是λ＝eq\f(h,p)，式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h是普朗克常量，人們把這種波叫作德布羅意波。現(xiàn)有一個(gè)德布羅意波長為λ1的物體1和一個(gè)德布羅意波長為λ2的物體2，二者相向碰撞后粘在一起，已知|p1|＜|p2|，則粘在一起的物體的德布羅意波長為多少？答案eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)解析由動(dòng)量守恒定律得p2－p1＝(m1＋m2)v，又p＝eq\f(h,λ)，得eq\f(h,λ2)－eq\f(h,λ1)＝eq\f(h,λ)，所以λ＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)?！踞槍?duì)訓(xùn)練2】如果一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運(yùn)動(dòng)，則它們的德布羅意波的波長分別是多長(中子的質(zhì)量為1.67×10－27kg)?答案4.0×10－10m6.63×10－35m解析中子的動(dòng)量為p1＝m1v，子彈的動(dòng)量為p2＝m2v，據(jù)λ＝eq\f(h,p)知中子和子彈的德布羅意波長分別為λ1＝eq\f(h,p1)，λ2＝eq\f(h,p2)，聯(lián)立以上各式解得λ1＝eq\f(h,m1v)，λ2＝eq\f(h,m2v)。將m1＝1.67×10－27kg，v＝1×103m/s，h＝6.63×10－34J·s，m2＝1.0×10－2kg代入上面兩式可解得λ1＝4.0×10－10m，λ2＝6.63×10－35m。1.(實(shí)物粒子的波粒二象性)下列說法正確的是()A.概率波就是機(jī)械波B.物質(zhì)波是一種概率波C.概率波和機(jī)械波的本質(zhì)是一樣的，都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象D．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若只有一個(gè)光子，則更容易確定這個(gè)光子落在哪個(gè)點(diǎn)上答案B解析機(jī)械波是振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，而概率波是粒子所到達(dá)區(qū)域的概率大小可以通過波動(dòng)的規(guī)律來確定，故其本質(zhì)不同，故A、C錯(cuò)誤，B正確；由于光是一種概率波，光子落在哪個(gè)點(diǎn)上不能確定，故D錯(cuò)誤。2.(實(shí)物粒子的波粒二象性)下列哪組現(xiàn)象能說明光具有波粒二象性()A.光的色散和光的干涉 B.光的干涉和光的衍射C.光的反射和光電效應(yīng) D.光的干涉和光電效應(yīng)答案D解析光的色散表明不同顏色的光在同一介質(zhì)中折射率不同，光的干涉、衍射現(xiàn)象只說明了光的波動(dòng)性，光的反射說明光具有類似于實(shí)物粒子的特性，光電效應(yīng)說明光具有粒子性。故D正確。3.(物質(zhì)波的理解和計(jì)算)在中子衍射技術(shù)中，常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長與晶體中原子間距相近，已知中子質(zhì)量m＝1.67×10－27kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s?？梢怨浪愕虏剂_意波長λ＝1.82×10－10m的熱中子動(dòng)能的數(shù)量級(jí)為()A.10－17J B.10－19JC.10－21J D.10－24J答案C解析由λ＝eq\f(h,p)，又p2＝2mEk，所以熱中子動(dòng)能Ek＝eq\f(p2,2m)＝4×10－21J，故選項(xiàng)C正確。課時(shí)定時(shí)訓(xùn)練(限時(shí)20分鐘)1.下列關(guān)于物質(zhì)波說法中正確的是()A.實(shí)物粒子具有粒子性，在任何條件下都不可能表現(xiàn)出波動(dòng)性B.宏觀物體不存在對(duì)應(yīng)波的波長C.電子在任何條件下都能表現(xiàn)出波動(dòng)性D.微觀粒子在一定條件下能表現(xiàn)出波動(dòng)性答案D解析任何物體都存在波動(dòng)性，但波長太小不易觀察到。因此A、B、C錯(cuò)誤，D正確。2．下列物理實(shí)驗(yàn)中，能說明粒子具有波動(dòng)性的是()A．通過研究金屬的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系，證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性B．通過測試多種物質(zhì)對(duì)X射線的散射，發(fā)現(xiàn)散射射線中有波長變大的成分C．通過電子雙縫實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電子的干涉現(xiàn)象D．光電效應(yīng)現(xiàn)象證實(shí)了電子的波動(dòng)性答案C解析通過研究金屬的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系，證明了愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性，證明了光具有粒子性，干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，由于X射線本身就是一種電磁波，而不是實(shí)物粒子，故X射線散射中有波長變大的成分，并不能證實(shí)物質(zhì)波理論的正確性，即A、B不能說明粒子的波動(dòng)性，光電效應(yīng)現(xiàn)象，證實(shí)光具有粒子性，證明粒子的波動(dòng)性只能是C。3.下列說法正確的是()A.黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)B.康普頓效應(yīng)有力地證明了光具有波動(dòng)性C.光的波動(dòng)性是由于光子之間的相互作用引起的D.普朗克提出了物質(zhì)波的概念，認(rèn)為一切物體都具有波粒二象性答案A解析黑體輻射隨著溫度的升高，一方面各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加，另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)，所以黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，故A正確；康普頓效應(yīng)揭示了光具有粒子性，故B錯(cuò)誤；波粒二象性是光的根本屬性，與光子之間的相互作用無關(guān)，故C錯(cuò)誤；德布羅意提出物質(zhì)波，認(rèn)為一切物體均有波粒二象性，故D錯(cuò)誤。4.如果一個(gè)電子的德布羅意波的波長和一個(gè)中子的相等，則下列物理量中相等的是()A.速度 B.動(dòng)能C.動(dòng)量 D.總能量答案C解析根據(jù)德布羅意波的波長公式λ＝eq\f(h,p)，可得其動(dòng)量相等，故選項(xiàng)C正確。5．下列關(guān)于實(shí)物粒子的說法中正確的是()A．向前飛行的子彈不具有波動(dòng)性B．射擊運(yùn)動(dòng)員之所以很難射中靶子，是因?yàn)樽訌椌哂胁▌?dòng)性C．子彈既具有粒子性，又具有波動(dòng)性D．子彈表現(xiàn)出了波動(dòng)性答案C解析運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波粒二象性，對(duì)子彈來說，其德布羅意波長很短，很難表現(xiàn)出波動(dòng)性，子彈的波動(dòng)性對(duì)射擊的準(zhǔn)確性沒有任何影響，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。6．(2021·浙江寧波市月考)下列物理事實(shí)說法正確的是()A．康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量，不具有動(dòng)量B．玻爾根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．按照愛因斯坦的理論，在光電效應(yīng)中，金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動(dòng)能EkD．普朗克提出：實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，而且粒子的能量ε和動(dòng)量p跟它所對(duì)應(yīng)的波的頻率ν和波長λ之間，遵從關(guān)系ε＝hν和p＝eq\f(h,λ)答案C解析康普頓效應(yīng)表明光子不僅具有能量還具有動(dòng)量，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；按照愛因斯坦的理論，在光電效應(yīng)中，金屬中的電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功W0，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的初動(dòng)能Ek，選項(xiàng)C正確；德布羅意提出：實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，而且粒子的能量ε和動(dòng)量p跟它所對(duì)應(yīng)的波的頻率ν和波長λ之間，遵從關(guān)系ε＝hν和p＝eq\f(h,λ)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。7．(2021·石首市一中高二月考)現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為，光和實(shí)物粒子都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)粒子性的是()A．一定頻率的光照射到鋅板上，光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)鋅板上發(fā)射的光電子就越多B．肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的C．質(zhì)量為10－3kg、速度為10－2m/s的小球，其德布羅意波長約為10－28mD．人們常利用熱中子研究晶體的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闊嶂凶拥牡虏剂_意波長與晶體中原子間距大致相同答案A解析只有當(dāng)入射光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)，故如果入射光的頻率小于金屬的極限頻率，無論怎樣增大光的強(qiáng)度，也不會(huì)有光電子逸出，如能發(fā)生光電效應(yīng)，則證明了光的粒子性，故A正確；肥皂液是無色的，吹出的肥皂泡卻是彩色的，是由于光線在肥皂膜的表面發(fā)生干涉造成的，而干涉是波特有的性質(zhì)，故證明了光具有波動(dòng)性，故B錯(cuò)誤；實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，C錯(cuò)誤；晶體中相鄰原子之間的距離大致與熱中子的德布羅意波長相同，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，而衍射是波特有的性質(zhì)，故D錯(cuò)誤。8.關(guān)于物質(zhì)波，下列說法中正確的是()A.實(shí)物粒子與光子一樣都具有波粒二象性，所以實(shí)物粒子與光子是本質(zhì)相同的物質(zhì)B.物質(zhì)波和光波都是機(jī)械波C.粒子的動(dòng)量越大，其波動(dòng)性越易觀察D.粒子的動(dòng)量越小，其波動(dòng)性越易觀察答案D解析實(shí)物粒子雖然與光子具有某些相同的性質(zhì)，但粒子是實(shí)物，而光則是傳播著的電磁波，其本質(zhì)不同。物質(zhì)波和光波不是機(jī)械波。根據(jù)λ＝eq\f(h,p)知，動(dòng)量越大，波長越短，波動(dòng)性越不明顯，動(dòng)量越小，波長越長，波動(dòng)性越明顯，故選D。9.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子，由靜止開始經(jīng)加速電場加速后(加速電壓為U)，該粒子的德布羅意波長為()A.eq\r(\f(h,2mqU)) B.eq\f(h,2mqU)C.eq\f(h,\r(2mqU)) D.eq\f(h,\r(mqU))答案C解析加速后粒子的速度設(shè)為v，根據(jù)動(dòng)能定理可得qU＝eq\f(1,2)mv2，所以v＝eq\r(\f(2Uq,m))，由德布羅意波的波長公式可得λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,mv)＝eq\f(h,\r(2mqU))，故C正確。章末核心素養(yǎng)提升章末自測卷(四)(時(shí)間：45分鐘滿分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(共10小題，每小題6分，共60分)1.關(guān)于黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律敘述正確的有()A.隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加B.隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移動(dòng)C.黑體輻射的強(qiáng)度與波長無關(guān)D.黑體輻射無任何實(shí)驗(yàn)規(guī)律答案A解析黑體輻射規(guī)律為隨著溫度的升高各種波長的輻射強(qiáng)度都增加，同時(shí)輻射的極大值隨溫度的升高向波長較短的方向移動(dòng)(紫移)。故選項(xiàng)A正確。2.下列說法正確的是()A.聲波是概率波 B.地震波是概率波C.水波是概率波 D.光波是概率波答案D解析聲波、地震波和水波屬于機(jī)械波，故A、B、C錯(cuò)誤；光波是一種概率波，故D正確。3.(2021·河南安陽市五一中學(xué)高二月考)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：對(duì)于某種金屬()A.無論光強(qiáng)多強(qiáng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)B.無論光的頻率多低，只要光照時(shí)間足夠長就能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.超過極限頻率的入射光強(qiáng)度越弱，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越小D.超過極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電流就越大答案A解析每種金屬都有它的極限頻率，只有入射光子的頻率大于極限頻率時(shí)，才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，低于極限頻率的光無論光照強(qiáng)度多強(qiáng)，都不能發(fā)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤，A正確；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0可知入射光子的頻率越大，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能也越大，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，C錯(cuò)誤；在光強(qiáng)一定時(shí)，入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電流越小，D錯(cuò)誤。4.(2021·東莞市光明中學(xué)高二月考)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)歷程，下列說法正確的有()A.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后猜想出原子內(nèi)的正電荷集中在很小的核內(nèi)B.玻爾提出了原子能級(jí)結(jié)構(gòu)假說，成功地解釋了各種原子的光譜C.盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好的解釋光譜的分立特征和原子的穩(wěn)定性D.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)是盧瑟福猜想原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)答案D解析湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后猜想出原子核內(nèi)的正電荷是均勻分布的，故A錯(cuò)誤；玻爾提出了原子能級(jí)結(jié)構(gòu)假說，成功地解釋了氫原子的光譜，但不能解釋其他原子光譜，故B錯(cuò)誤；盧瑟福提出的原子的核式結(jié)構(gòu)模型，無法解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜的分立特征，故C錯(cuò)誤；α粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)是盧瑟福猜想原子的核式結(jié)構(gòu)模型的主要依據(jù)，故D正確。5.如圖甲、乙所示是a、b兩種單色光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣，則()A.a光的頻率比b光的低B.a、b兩種單色光的顏色可能分別是紅色和藍(lán)色C.兩光照射在同一金屬板上，如果a光能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，b光也一定能D.若兩光均是氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷至基態(tài)發(fā)出的，則產(chǎn)生a光的激發(fā)態(tài)能級(jí)更高答案D解析根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ可知，在其他條件不變的情況下，條紋間距越大，說明光的波長越大，由題圖可知b光的波長大于a光的波長，由c＝λf可知，波長越長，頻率越低，故a光的頻率比b光的高，A錯(cuò)誤；b光的波長大于a光的波長，若a光為紅光，則b光不可能是藍(lán)光，B錯(cuò)誤；因a光的頻率比b光的高，若a光照在某金屬上能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知b光照在該金屬上不一定能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，C錯(cuò)誤；因a光的頻率大，若兩光均是由氫原子躍遷至基態(tài)產(chǎn)生的，則產(chǎn)生a光的能級(jí)差大，產(chǎn)生a光的激發(fā)態(tài)能級(jí)高，故D正確。6.用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。所用光子能量為2.75eV的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，電流表G的示數(shù)不為零，移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7V時(shí)，電流表示數(shù)為零，則在該實(shí)驗(yàn)中()A.光電子的最大初動(dòng)能為1.05eVB.光電管陰極的逸出功為1.7eVC.開關(guān)S斷開，電流表G示數(shù)為零D.當(dāng)滑動(dòng)觸頭向a端滑動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)增大答案D解析由題目可知，遏止電壓Uc＝1.7V，最大初動(dòng)能Ek＝eUc＝1.7eV，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，逸出功W0＝E－Ek＝1.05eV，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；斷開開關(guān)S，光電效應(yīng)依然發(fā)生，有光電流，光電管、電流表、滑動(dòng)變速器構(gòu)成閉合回路，電流表中電流不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電源電壓為反向電壓，當(dāng)滑動(dòng)觸頭向a端滑動(dòng)時(shí)，反向電壓增大，電壓表示數(shù)增大，電流表中電流減小，選項(xiàng)D正確。7.(2021·南京師大高二月考)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)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)，如圖所示。則可判斷出()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.甲、乙兩種光的強(qiáng)度相等D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能答案B解析根據(jù)光電效應(yīng)方程可得eUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0，入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc越大。甲光、乙光的遏止電壓相等，所以甲光、乙光的頻率相等，故A錯(cuò)誤；丙光的遏止電壓大于乙光的遏止電壓，所以丙光的頻率大于乙光的頻率，則乙光的波長大于丙光的波長，故B正確；甲光的飽和光電流大于乙光的飽和光電流，可知甲光的強(qiáng)度大于乙光的強(qiáng)度，故C錯(cuò)誤；丙光的遏止電壓大于甲光的遏止電壓，所以甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光的光電子最大初動(dòng)能，故D錯(cuò)誤。8.一束復(fù)色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光a、b，如圖所示。下列說法正確的是()A.若增大入射角i，則b光先消失B.在該三棱鏡中a光波長小于b光波長C.a光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能發(fā)生偏振現(xiàn)象D.若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光的遏止電壓低答案D解析根據(jù)折射率定義公式n＝eq\f(sini,sinr)，從空氣斜射向玻璃時(shí)，入射角相同，光線a對(duì)應(yīng)的折射角較大，故光線a的折射率較小，即na＜nb，則在該三棱鏡中a光波長大于b光波長；若增大入射角i，在第二折射面上，則兩光的入射角減小，依據(jù)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，且入射角大于或等于臨界角時(shí)，才能發(fā)生光的全反射，因此它們不會(huì)發(fā)生光的全反射，故A、B錯(cuò)誤；只要是橫波，均能發(fā)生偏振現(xiàn)象，若a光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光也一定能發(fā)生，故C錯(cuò)誤；a光折射率較小，則頻率較小，根據(jù)E＝hν，則a光光子能量較小，由愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν＝W逸＋Ekm，可判斷得，若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光束照射逸出光電子的最大初動(dòng)能較小，根據(jù)qUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，則a光的遏止電壓低，故D正確。9.已知?dú)湓拥哪芗?jí)規(guī)律為En＝eq\f(E1,n2)(其中E1＝－13.6eV，n＝1，2，3…)，現(xiàn)用光子能量為12.75eV的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則下列說法正確的是()A.照射時(shí)不能被基態(tài)的氫原子吸收B.可能觀測到氫原子發(fā)射不同波長的光有3種C.氫原子發(fā)射不同頻率的光，可見光有2種D.可能觀測到氫原子發(fā)射不同波長的光有4種答案C解析由題可知，E41＝12.75eV，故基態(tài)氫原子吸收12.75eV的能量躍遷到n＝4的能級(jí)，可發(fā)射6種波長的光，其中從n＝4、n＝3躍遷到n＝2的能級(jí)發(fā)出可見光，故選項(xiàng)C正確。10.氫原子的能級(jí)如圖所示，下列說法正確的是()A.處于n＝3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的光子B.氫原子從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出的光子能量為1.89eVC.大量處于n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能發(fā)出2種不同頻率的光D.處于n＝1能級(jí)的氫原子可以吸收能量為10eV的電子的能量答案B解析當(dāng)原子向高能級(jí)躍遷時(shí)，只能吸收特定頻率的光子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氫原子從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出的光子能量為E3－E2＝－1.51eV－(－3.40eV)＝1.89eV，選項(xiàng)B正確；大量處于n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出光子頻率的數(shù)量可以由公式Ceq\o\al(2,3)來計(jì)算，Ceq\o\al(2,3)＝3，選項(xiàng)C