2024高考物理一輪復習課時作業(yè)三十三波粒二象性含解析新人教版

PAGE10-波粒二象性(建議用時40分鐘)1．下列說法錯誤的是()A．動量相同的電子和質子，其德布羅意波波長相同B．光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性，光子具有能量C．康普頓效應說明光具有粒子性D．黑體輻射的試驗規(guī)律說明在宏觀世界里能量是連續(xù)的【解析】選D。依據物質波波長公式λ＝eq\f(h,p)可知，當質子和電子動量相同時，其德布羅意波波長相同，A正確；光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性，光子具有能量，B正確；康普頓效應說明光具有粒子性，C正確；黑體輻射的試驗規(guī)律說明在微觀世界里能量是分立的，D錯誤。2．光電效應試驗中，下列表述正確的是()A．光照時間越長，光電流越大B．入射光足夠強就可以有光電流C．遏止電壓與入射光的強度有關D．入射光頻率大于極限頻率時肯定能產生光電子【解析】選D。光電流的大小只與單位時間內通過單位面積的光電子數(shù)目有關，而與光照時間的長短無關，選項A錯誤；無論光照強度多大，光照時間多長，只要光的頻率小于極限頻率就不能產生光電效應，故選項B錯誤；eUc＝hν－W0，遏止電壓與入射光的頻率有關，超過極限頻率的入射光頻率越高，所產生的光電子的最大初動能就越大，則遏止電壓越大，故選項C錯誤；無論光照強度多小，光照時間多短，只要光的頻率大于極限頻率就能產生光電效應，即肯定能產生光電子，故選項D正確。3．已知鈣和銣的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.16×1014Hz，在某種單色光的照耀下兩種金屬均發(fā)生光電效應，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A．波長 B．頻率C．能量 D．動量【解析】選A。依據愛因斯坦光電效應方程：Ek＝hν－h(huán)ν0，因為鈣的ν0大，所以從鈣表面逸出的光電子的最大初動能Ekm較小，由p＝eq\r(2mEkm)知，鈣逸出的光電子的動量較小，依據λ＝eq\f(h,p)可知波長較大，依據E＝hν可知頻率較小，B、C、D錯誤，A正確?！炯庸逃柧殹吭诠怆娦囼炛?，用同一種單色光，先后照耀鋅和銀的表面，都能產生光電效應。對于這兩個過程，可能相同的物理量是()A.遏止電壓B.飽和光電流C.光電子的最大初動能 D.逸出功【解析】選B。同一束光照耀不同的金屬，由ε=hν可知，肯定相同的是入射光的光子能量，不同的金屬，逸出功W0不同，依據光電效應方程Ek=hν-W0知，光電子的最大初動能不同，則遏止電壓不同；同一束光照耀，光中的光子數(shù)目相等，所以飽和光電流可能是相同的，故A、C、D錯誤，B正確。4．在探討光電效應規(guī)律的試驗中，用頻率為ν的單色光照耀光電管，測得遏止電壓為U，則下列說法中正確的是()A．若僅增大該單色光的強度，則遏止電壓肯定大于UB．若改用頻率為2ν的單色光照耀，則遏止電壓肯定大于2UC．若改用頻率為2ν的單色光照耀，則飽和光電流肯定變?yōu)樵瓉淼?倍D．若改用頻率為0.5ν的單色光照耀，則肯定不行能產生光電子【解析】選B。依據光電效應的規(guī)律得出：eU＝hν－W0，故若僅增大該單色光的強度，則遏止電壓不變，仍為U，故A錯誤；依據光電效應的規(guī)律得出：eU＝hν－W0，若改用頻率為2ν的單色光照耀，則遏止電壓肯定大于2U，故B正確；光電效應中，一個光子激發(fā)出一個光電子，當照耀光的強度變?yōu)樵瓉淼?倍，單位時間內射向陰極的光子數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍，激發(fā)出的光電子數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍，電路中的光電流變?yōu)樵瓉淼?倍，若改用頻率為2ν的單色光照耀，飽和光電流不肯定變?yōu)樵瓉淼?倍，故C錯誤；若改用頻率為0.5ν的單色光照耀，若0.5ν大于金屬的極限頻率，則能產生光電效應，可能產生光電子，故D錯誤。故選B。5．(多選)(2024·南陽模擬)某愛好小組用如圖甲所示的電路探究光電效應的規(guī)律。依據試驗數(shù)據，小剛同學作出了光電子的最大初動能與入射光頻率的關系圖線如圖乙所示，小娜同學作出了遏止電壓與入射光頻率的關系圖線如圖丙所示。已知光電子的電荷量為e，則下列說法正確的是()A.假如圖乙、圖丙中探討的是同一金屬的光電效應規(guī)律，則a＝eq\f(c,e)B．假如探討不同金屬光電效應的規(guī)律，在圖乙中將得到經過(b，0)點的一系列直線C．假如探討不同金屬光電效應的規(guī)律，在圖丙中將得到一系列平行的傾斜直線D．普朗克常量h＝eq\f(a,b)＝eq\f(ce,d)【解析】選C、D。依據愛因斯坦的光電效應方程Ek＝hν－W0，在題圖乙中有a＝W0，b＝ν0，斜率為普朗克常量h＝eq\f(a,b)，對于遏止電壓有：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，在題圖丙中有d＝ν0，c＝eq\f(W0,e)，斜率k＝eq\f(c,d)＝eq\f(h,e)，結合兩個圖線可得：h＝eq\f(a,b)＝eq\f(ce,d)，故D正確；假如題圖乙、丙中探討的是同一金屬的光電效應規(guī)律，則逸出功相同，W0＝a＝ce，故A錯誤；普朗克常量為定值，假如探討不同金屬光電效應的規(guī)律，在題圖乙、丙中得到的將是一系列平行的傾斜直線，故B錯誤，C正確。【題后反思】解決圖象問題要用到的關系式(1)光電效應方程：Ek=hν-W0。(2)發(fā)生光電效應的臨界條件：Ek=0，νc=。(3)遏止電壓與入射光頻率的關系：-eUc=0-Ek，Uc=ν-。6.(2024·合肥模擬)用光子能量為5.0eV的一束光照耀陰極P，如圖，當開關K斷開時，發(fā)覺電流表讀數(shù)不為零。合上開關，調整滑動變阻器，發(fā)覺當電壓表讀數(shù)小于1.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當電壓表讀數(shù)大于或等于1.60V時，電流表讀數(shù)為零，由此可知陰極材料的逸出功為()A．1.6eVB．2.2eVC．3.0eVD．3.4eV【解析】選D。設用光子能量為5.0eV的光照耀時，光電子的最大初動能為Ekm，當反向電壓達到U＝1.60V以后，電流表讀數(shù)為零，因此Ekm＝eU＝1.60eV。依據光電效應方程有Ekm＝hν－W0，陰極材料的逸出功為W0＝hν－Ekm＝3.40eV，D正確。7.(創(chuàng)新題)如圖所示，陰極K用極限波長λ0＝0.66μm的金屬銫制成，用波長λ＝0.50μm的綠光照耀陰極K并調整兩個極板間的電壓，當A板電壓比陰極高出2.5V時，光電流達到飽和，電流表示數(shù)為0.80μA，求：(1)每秒鐘陰極放射的光電子數(shù)為多少？(2)光電子飛出陰極時的最大初動能為多大？(3)假如把照耀陰極的綠光的光強增大為原來的2倍，每秒鐘陰極放射的光電子數(shù)是多少？光電子的最大初動能是多少？【解題指導】解答本題應留意兩點：(1)當陰極放射的光電子全部到達陽極A時，光電流達到飽和。由電流與電子的關系可知，每秒到達陽極的電子數(shù)即為每秒放射的電子數(shù)。由光電效應方程計算最大初動能。(2)光強加倍，每秒鐘放射的光電子數(shù)目加倍，但入射光的頻率不變，光電子的最大初動能不變?！窘馕觥?1)光電流達到飽和時，陰極放射的光電子全部到達陽極A，陰極每秒鐘放射的光電子的個數(shù)n＝eq\f(Im,e)＝5.0×1012(2)依據愛因斯坦光電效應方程，光電子的最大初動能為eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－h(huán)eq\f(c,λ0)＝hc(eq\f(1,λ)－eq\f(1,λ0))＝6.63×10－34×3×108(eq\f(1,0.5×10－6)－eq\f(1,0.66×10－6))J＝9.6×10－20J(3)假如照耀光的頻率不變，光強加倍，依據光電效應試驗規(guī)律，陰極每秒放射的光電子數(shù)n′＝2n＝2×5.0×1012＝1.0×1013，光電子的最大初動能仍舊是9.6×10－20J答案：(1)5.0×1012(2)9.6×10－20J(3)1.0×10139.6×10－20J【加固訓練】(2024·江蘇高考)光電效應試驗中，用波長為λ0的單色光A照耀某金屬板時，剛好有光電子從金屬表面逸出。當波長為的單色光B照耀該金屬板時，光電子的最大初動能為______，A、B兩種光子的動量之比為______。(已知普朗克常量為h、光速為c)

【解析】逸出功W0=hνc=依據愛因斯坦光電效應方程Ekm=hν-W0=再由p=，可得=1∶2。答案：1∶28．(多選)下列說法中正確的是()A．相同動能的電子和質子，質子的德布羅意波波長較長B．在光的雙縫干涉試驗中，暗條紋的地方是光子恒久不能到達的地方C．在光的雙縫干涉試驗中，大量光子打在光屏上的落點是有規(guī)律的，暗條紋處落下光子的概率小D．低頻電磁波的波動性顯著，而高頻電磁波的粒子性顯著【解析】選C、D。德布羅意波波長λ＝eq\f(h,p)，而Ek＝eq\f(p2,2m)，所以λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，Ek相同，而me<mp，所以電子的德布羅意波波長較長，A錯誤；在雙縫干涉試驗中，暗條紋的地方是光子到達概率小的地方，并非恒久不能到達，B錯誤，C正確；低頻率的電磁波波長長，簡單發(fā)生明顯的衍射、干涉現(xiàn)象，波動性顯著，高頻率的電磁波則相反，從能量的角度來分析，低頻電磁波的光子能量小，少數(shù)光子很難在干涉或衍射亮紋處留下感光點跡，大量光子照耀時出現(xiàn)規(guī)則的明暗條紋，即波動性顯著，高頻率電磁波的光子能量大，少數(shù)幾個光子就能引起感光膠片感光，出現(xiàn)不規(guī)則的點跡，即粒子性顯著，D正確?！炯庸逃柧殹?002年諾貝爾物理學獎中的一項是嘉獎美國科學家賈科尼和日本科學家小柴昌俊發(fā)覺了宇宙X射線源。X射線是一種高頻電磁波，若X射線在真空中的波長為λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以ε和p分別表示X射線每個光子的能量和動量，則()A.ε=，p=0 B.ε=，p=C.ε=，p=0 D.ε=，p=【解析】選D。依據ε=hν，且λ=，c=λν可得X射線每個光子的能量為ε=，每個光子的動量為p=。9．從1907年起，美國物理學家密立根起先以精湛的技術測量光電效應中幾個重要的物理量。他通過如圖甲所示的試驗裝置測量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，作出Uc-ν的圖象如圖乙所示，由此算出普朗克常量h，并與普朗克依據黑體輻射測出的h相比較，以檢驗愛因斯坦光電效應方程的正確性。已知電子的電荷量e，則下列普朗克常量h的表達式正確的是()A．h＝eq\f(e（Uc2－Uc1）,ν2－ν1)B．h＝eq\f(Uc2－Uc1,e（ν2－ν1）)C．h＝eq\f(ν2－ν1,e（Uc2－Uc1）)D．h＝eq\f(e（ν2－ν1）,Uc2－Uc1)【解析】選A。依據愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0及動能定理eUc＝Ek，得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，所以圖象的斜率k＝eq\f(Uc2－Uc1,ν2－ν1)＝eq\f(h,e)，得h＝eq\f(e（Uc2－Uc1）,ν2－ν1)，故選項A正確。10．(2024·德州模擬)如圖所示，有一束單色光入射到極限頻率為ν0的金屬板K上，具有最大初動能的某出射電子，沿垂直于平行板電容器極板的方向，從左側極板上的小孔入射到兩極板間的勻強電場后，到達右側極板時速度剛好為零。已知電容器的電容為C，帶電量為Q，極板間距為d，普朗克常量為h，電子電量的肯定值為e，不計電子的重力。關于電容器右側極板的帶電狀況和入射光的頻率ν，以下推斷正確的是()A.帶正電，ν0＋eq\f(Qe,Ch)B．帶正電，ν0＋eq\f(Qe,Chd)C．帶負電，ν0＋eq\f(Qe,Ch)D．帶負電，ν0＋eq\f(Qe,Chd)【解析】選C。因為光電子帶負電，而到達右板時速度為零，說明右板帶負電，選項A、B錯誤；依據愛因斯坦光電效應方程和動能定理有hν0＝W0，Ek＝hν－W0，Ek＝eq\f(Q,C)e，聯(lián)立解得C正確?！炯庸逃柧殹?多選)在光電效應試驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照耀到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是 ()A.若νa>νb，則肯定有Ua<UbB.若νa>νb，則肯定有Eka>EkbC.若Ua<Ub，則肯定有Eka<EkbD.若νa>νb，則肯定有hνa-Eka>hνb-Ekb【解析】選B、C。由愛因斯坦光電效應方程hν=Ekm+W0，由動能定理可得Ekm=eU，故當νa>νb時，Ua>Ub，Eka>Ekb，故A錯誤，B正確；若Ua<Ub，則肯定有Eka<Ekb，故C正確；由光電效應方程可得：金屬的逸出功W0=hνa-Eka=hνb-Ekb，故D錯誤。11．(多選)(2024·洛陽模擬)1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣，勝利地說明了光電效應現(xiàn)象，提出了光子說。在給出與光電效應有關的四個圖象中，下列說法正確的是()A.圖1中，當紫外線照耀鋅板時，發(fā)覺驗電器指針發(fā)生了偏轉，說明鋅板帶正電，驗電器帶負電B．圖2中，從光電流與電壓的關系圖象中可以看出，電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關C．圖3中，若電子電荷量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Uc-ν圖象可求得普朗克常量的表達式為h＝eq\f(U1e,ν1－νc)D．圖4中，由光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系圖象可知該金屬的逸出功為E或hν0【解析】選C、D。用紫外線燈發(fā)出的紫外線照耀鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，則驗電器的金屬球和金屬指針帶正電，故選項A錯誤；由題圖2可知電壓相同時，光照越強，光電流越大，只能說明光電流強度與光的強度有關，遏止電壓只與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，故選項B錯誤；依據愛因斯坦光電效應方程Uce＝hν－W0，可知Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，圖象Uc-ν的斜率表示eq\