2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第十四章近代物理初步第1講波粒二象性練習(xí)含解析新人教版

PAGEPAGE7第1講波粒二象性一、單項(xiàng)選擇題：在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1．(2024·黑龍江大慶十中模擬)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)試驗(yàn)，當(dāng)用某一頻率的光照耀時，有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是(A)A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流變大B．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，飽和光電流不變C．入射光的頻率變高，光強(qiáng)不變，光電子的最大初動能不變D．不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生[解析]本題考查關(guān)于光電效應(yīng)的基本描述。飽和光電流和入射光強(qiáng)度成正比，故入射光頻率不變，入射光強(qiáng)度增大，飽和光電流變大，故A正確，B錯誤；入射光頻率變高，則光電子的最大初動能變大，故C錯誤；入射光的頻率小于金屬的極限頻率時將不會發(fā)生光電效應(yīng)，不會有光電流產(chǎn)生，故D錯誤。2．(2024·四川宜賓月考)在通往量子論的道路上，一大批物理學(xué)家做出了卓越的貢獻(xiàn)，下列有關(guān)說法正確的是(A)A．愛因斯坦提出光子說，并勝利地說明了光電效應(yīng)現(xiàn)象B．德布羅意第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念C．玻爾在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變更”的傳統(tǒng)觀念D．普朗克把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動性[解析]愛因斯坦提出光子說，并勝利地說明了光電效應(yīng)現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確；玻爾第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，選項(xiàng)B錯誤；普朗克在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變更”的傳統(tǒng)觀念，選項(xiàng)C錯誤；德布羅意把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動性，選項(xiàng)D錯誤。3．(2024·北京西城區(qū)月考)被譽(yù)為“中國天眼”的世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡(簡稱FAST)坐落在貴州省平塘縣，用來接收來自宇宙深處的電磁波?！爸袊煅邸钡拇嬖?，使得深空通訊實(shí)力延長至太陽系外緣行星，對探究宇宙的起源和地外文明具有重要意義。假如為天眼配備一部放射功率為百萬瓦級(106W)的放射機(jī)，其放射的無線電波波長為126厘米，那么該放射機(jī)每秒鐘放射的光子數(shù)量的數(shù)量級約為(取真空光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10A．1023 B．1027C．1031 D．1035[解析]設(shè)放射機(jī)每秒鐘放射的光子數(shù)量為n，則t0時間內(nèi)放射光子的總能量為E＝nt0ε，由ε＝hν和ν＝eq\f(c,λ)得E＝nt0heq\f(c,λ)，則有nt0heq\f(c,λ)＝Pt0，代入數(shù)據(jù)，最終可得n的數(shù)量級約為1031，故C正確。4．(2024·江蘇揚(yáng)州一模)在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，用同一種單色光先后照耀鋅板和銀板的表面，都能發(fā)生光電效應(yīng)。對于這兩個過程，可能相同的物理量是(B)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]本題考查飽和光電流的影響因素。依據(jù)Ek＝eUc和光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，eUc＝hν－W0，因此當(dāng)用同一種單色光照耀不同金屬時，ν相同，但不同金屬的逸出功不同，故遏止電壓不同，光電子的最大初能也不同，故A、C、D錯誤；在光頻率肯定時，飽和光電流的大小和光照強(qiáng)度有關(guān)，故B正確。5．(2024·廣東珠海一模)如圖所示，用紫外線燈照耀鋅板，發(fā)覺驗(yàn)電器的指針偏轉(zhuǎn)，以下說法正確的是(C)A．鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B．鋅板帶負(fù)電，指針帶正電C．鋅板帶正電，指針帶正電D．鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電[解析]本題考查光電效應(yīng)。用紫外線燈照耀鋅板，有電子逸出，所以鋅板帶正電，驗(yàn)電器指針與鋅板連接，同樣帶正電。所以C正確，A、B、D錯誤。6．(2024·安徽師大附中月考)用不同頻率的紫外線分別照耀鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子的最大初動能EK隨入射光頻率ν變更的EK－ν圖象，已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.34eV，若將二者的圖線畫在同一個EK－ν坐標(biāo)系中，如圖所示，用實(shí)線表示鎢，虛線表示鋅，則正確反映這一過程的是(A)[解析]依據(jù)光電效應(yīng)方程EK＝hν－W0可知，EK－ν圖線的斜率代表普朗克常量h，因此鎢和鋅的EK－ν圖線應(yīng)當(dāng)平行。圖線的橫軸截距代表截止頻率ν0，而ν0＝eq\f(W0,h)，因此鎢的截止頻率小些，綜上所述，選項(xiàng)A圖正確。7．(2024·河南許昌高級中學(xué)診斷)甲、乙光子的能量之比為2︰1，它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，且所產(chǎn)生的光電子最大初動能分別為E1、E2。該金屬的逸出功為(D)A．E1＋E2 B．E1－E2C．E1＋2E2 D．E1－2E2[解析]本題考查光電效應(yīng)方程的簡潔應(yīng)用。依據(jù)光電效應(yīng)方程可知E1＝2E0－W0，E2＝E0－W0，則該金屬的逸出功W0＝E1－2E2，D正確。8．(2024·山東泰安一模)如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長為λ0的光照到陰極K上時，電路中有光電流，則(D)A．若增加電路中電源電壓，電路中光電流肯定增大B．若將電源極性反接，電路中肯定沒有光電流產(chǎn)生C．若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光照耀陰極K時，電路中肯定沒有光電流D．若換用波長為λ2(λ2<λ0)的光照耀陰極K時，電路中肯定有光電流[解析]光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)光越強(qiáng)時，光電子數(shù)目會增多，初始時電壓增加，光電流可能會增加，當(dāng)達(dá)到飽和光電流后，再增大電壓，則光電流也不會增大了，故A錯誤；將電路中電源的極性反接，電子受到電場阻力，到達(dá)A極的數(shù)目會削減，則電路中電流會減小，甚至沒有電流，故B錯誤；若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光的頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故C錯誤；若換用波長為λ2(λ2<λ0)的光的頻率肯定大于極限頻率，電路中肯定有光電流，故D正確。9．(2024·湖北八校聯(lián)考)表中是依據(jù)密立根的方法進(jìn)行光電效應(yīng)試驗(yàn)時得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率ν的幾組數(shù)據(jù)。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878ν/×1014Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel描點(diǎn)連線，可得直線方程，如圖所示。則這種金屬的截止頻率約為(B)A．3.5×1014Hz B．4.3×1014HzC．5.5×1014Hz D．6.0×1014Hz[解析]遏止電壓為零時，入射光的頻率等于截止頻率，依據(jù)方程Uc＝0.3973eq\f(ν,1014)－1.7024，當(dāng)Uc＝0時，解得ν≈4.3×1014Hz，B正確。10．(2024·山東高考模擬)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(cè)極板上的小孔入射到兩極板間的勻強(qiáng)電場后，到達(dá)右側(cè)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(jì)電子的重力。關(guān)于電容器右側(cè)極板的帶電狀況和入射光的頻率ν，以下推斷正確的是(C)A．帶正電，ν0＋eq\f(Qe,Ch)B．帶正電，ν0＋eq\f(Qe,Chd)C．帶負(fù)電，ν0＋eq\f(Qe,Ch)D．帶負(fù)電，ν0＋eq\f(Qe,Chd)[解析]以最大初動能入射至電容器的電子經(jīng)板間電場到達(dá)右側(cè)極板速度剛好為0，說明電場力做負(fù)功，電場強(qiáng)度方向向右，右側(cè)極板所帶電荷為負(fù)電荷，且－eU＝0－Ek0，其中由電容器電壓與電荷量的關(guān)系知U＝eq\f(Q,C)，由最大初動能與單色光入射頻率的關(guān)系知Ek0＝hν－h(huán)ν0；代入化簡可得ν＝ν0＋eq\f(Qe,ch)。二、多項(xiàng)選擇題：在每小題給出的四個選項(xiàng)中，有多項(xiàng)是符合題目要求的。11．(2024·湖南長沙模擬)金屬鈣的逸出功為4.3×10－19J，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.0×108A．用波長為400nm的單色光照耀金屬鈣，其表面有光子逸出B．用波長為400nm的單色光照耀金屬鈣，不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象C．若某波長的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則增大光的強(qiáng)度將會使光電子的最大初動能增大D．若某波長的單色光能使金屬鈣產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則減小光的強(qiáng)度將會使單位時間內(nèi)放射的光電子數(shù)削減[解析]波長為400nm的單色光的光子能量為E＝heq\f(c,λ)＝4.95×10－19J，大于鈣的逸出功，可以產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。依據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，光電子的最大初動能確定于入射光的頻率而與其強(qiáng)度無關(guān)，但強(qiáng)度確定了單位時間內(nèi)放射的光電子數(shù)的多少，選項(xiàng)A、D正確。12．(2024·山東省青島月考)1927年戴維孫和革末完成了電子衍射試驗(yàn)，該試驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎的重大近代物理試驗(yàn)之一。如圖所示的是該試驗(yàn)裝置的簡化圖，下列說法正確的是(ABD)A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方B．該試驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的C．該試驗(yàn)再次說明光子具有波動性D．該試驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動性[解析]電子屬于實(shí)物粒子，電子衍射試驗(yàn)說明電子具有波動性，說明物質(zhì)波理論是正確的，與光的波動性無關(guān)，B、D正確，C錯誤；物質(zhì)波也是概率波，亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，A正確。13．(2024·安徽合肥段考)用如圖所示的裝置探討光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為2.5eV的光照耀到光電管上時，電流表G的示數(shù)為0.2mA。移動變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時，電流表示數(shù)為0。則(AC)A．光電管陰極的逸出功為1.8eVB．開關(guān)S斷開后，沒有電流流過電流表GC．光電子的最大初動能為0.7eVD．改用能量為1.5eV的光子照耀，電流表G也有電流，但電流較小[解析]該裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)覺當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時，電流表示數(shù)為0，則知光電子的最大初動能為0.7eV，依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，得逸出功W0＝1.8eV，故選項(xiàng)A、C正確；當(dāng)開關(guān)S斷開后，用光子能量為2.5eV的光照耀到光電管上時發(fā)生了光電效應(yīng)，有光電子逸出，則有電流流過電流表，故選項(xiàng)B錯誤；改用能量為1.5eV的光子照耀，由于光電子的能量小于逸出功，不能發(fā)生光電效應(yīng)，無光電流，選項(xiàng)D錯誤。三、非選擇題14．(2024·河北邢臺月考)光電效應(yīng)試驗(yàn)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(dāng)波長為eq\f(λ0,2)的單色光B照耀該金屬板時，光電子的最大初動能為eq\f(hc,λ0)，A、B兩種光子的動量之比為1︰2。(已知普朗克常量為h、光速為c)[解析]逸出功W0＝hνc＝eq\f(hc,λ0)，依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0＝eq\f(2hc,λ0)－eq\f(hc,λ0)＝eq\f(hc,λ0)，再由p＝eq\f(h,λ)，可得eq\f(pA,pB)＝eq\f(\f(h,λA),\f(h,λB))＝eq\f(1,2)。15．(2024·江蘇鹽城模擬)(1)已知光速為c，普朗克常數(shù)為h，則頻率為ν的光子的動量為eq\f(hν,c)。用該頻率的光垂直照耀平面鏡，光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動量變更量的大小為2eq\f(hν,c)。(2)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用一束可見光照耀上述