2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第十二章近代物理第1課時課時作業(yè)含解析選修3-5

PAGEPAGE6課時作業(yè)【基礎(chǔ)練習(xí)】學(xué)問點一光電效應(yīng)現(xiàn)象和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用1．(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)試驗，當(dāng)用某一頻率的光入射時，有光電流產(chǎn)生．下列說法正確的是()A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，飽和光電流變大B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動能變大D．保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生AC解析：在發(fā)生光電效應(yīng)時，飽和光電流大小由光照強度來確定，與頻率無關(guān)，光照強度越大飽和光電流越大，因此A正確，B錯誤；依據(jù)Ekm＝hν－W0可知，對于同一光電管，逸出功W0不變，當(dāng)頻率變高，光電子的最大初動能Ekm變大，因此C正確；由光電效應(yīng)規(guī)律可知，當(dāng)頻率低于截止頻率時無論光照強度多大，都不會有光電流產(chǎn)生，因此D錯誤．2．(多選)如圖所示，電路中全部元件完好，但光照耀到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過，其緣由可能是()A．入射光太弱B．入射光波長太長C．光照時間短D．電源正、負(fù)極接反BD解析：入射光波長太長，入射光的頻率低于截止頻率時，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項B正確；電路中電源反接，對光電管加了反向電壓，若該電壓超過了遏止電壓，也沒有光電流產(chǎn)生，故選項D正確．3．(2024·西安長安區(qū)一中聯(lián)考)如圖所示，當(dāng)一束肯定強度某一頻率的黃光照耀到光電管陰極K上時，此時滑片P處于A、B中點，電流表中有電流通過，則()A．若將滑動觸頭P向B端移動時，電流表讀數(shù)有可能不變B．若將滑動觸頭P向A端移動時，電流表讀數(shù)肯定增大C．若用紅外線照耀陰極K時，電流表中肯定沒有電流通過D．若用一束強度相同的紫外線照耀陰極K時，電流表讀數(shù)不變A解析：所加的電壓，使光電子到達(dá)陽極，則靈敏電流表中有電流流過，且可能處于飽和電流，當(dāng)滑片向B端移動時，電流表讀數(shù)有可能不變；當(dāng)滑片向A端移動時，所加電壓減小，則光電流可能減小，也可能不變，故A正確，B錯誤．若用紅外線照耀陰極K時，因紅外線頻率小于可見光，但是不肯定不能發(fā)生光電效應(yīng)，電流表不肯定沒有電流，故C錯誤；若用一束強度相同的紫外線照耀陰極K時，紫外線的頻率大于紅外線的頻率，則光子數(shù)目減小，電流表讀數(shù)減小，故D錯誤．學(xué)問點二光電效應(yīng)的圖象問題4．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)，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν改變的Ekν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Ekv坐標(biāo)系中，如圖所示用實線表示鎢，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，Ekν圖線的斜率代表普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ekν圖線應(yīng)當(dāng)平行．圖線的橫軸截距代表頻率ν0，而ν0＝eq\f(W0,h)，因此鎢的截止頻率小些，綜上所述，A圖正確．5．(多選)在光電效應(yīng)試驗中，某同學(xué)用同一種材料在不同試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)，如圖所示，則可推斷出()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．甲光、乙光波長相等D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能BC解析：由eUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0，入射光的頻率越高，對應(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，則用甲光與用乙光照耀而逸出的光電子的最大初動能相等，A錯誤；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，B正確；甲光、乙光的頻率相等，則甲光、乙光波長相等，C正確；丙光的遏止電壓大于甲光的遏止電壓，所以甲光對應(yīng)的光電子最大初動能小于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能，D錯誤．學(xué)問點三對光的波粒二象性的理解6．(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()A．光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B．熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C．黑體輻射的試驗規(guī)律可用光的波動性說明D．動能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等答案：AB7．(多選)用極微弱的可見光做雙縫干涉試驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖(a)、(b)、(c)所示的圖象，則下列說法正確的是()A．圖象(a)表明光具有粒子性B．圖象(c)表明光具有波動性C．用紫外光視察不到類似的圖象D．試驗表明光是一種概率波ABD解析：圖象(a)曝光時間短，通過光子數(shù)很少，呈現(xiàn)粒子性．圖象(c)曝光時間長，通過了大量光子，呈現(xiàn)波動性，A、B正確；同時試驗也表明光波是一種概率波，D正確；紫外光本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同，也可以發(fā)生上述現(xiàn)象，C錯誤．【素能提升】8．(多選)如圖所示是用光照耀某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的改變圖線(直線與橫軸的交點坐標(biāo)4.27，與縱軸交點坐標(biāo)0.5)．由圖可知()A．該金屬的截止頻率為4.27×1014HzB．該金屬的截止頻率為5.5×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功約為1.8eVACD解析：由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，圖中橫軸的截距為該金屬的截止頻率，選項A正確，B錯誤；圖線的斜率表示普朗克常量h，C正確；該金屬的逸出功W0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014J＝1.8eV，選項D正確．9．一個德布羅意波波長為λ1的中子和另一個德布羅意波波長為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個氚核，該氚核的德布羅意波波長為()A.eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2) B.eq\f(λ1λ2,λ1-λ2)C.eq\f(λ1＋λ2,2) D.eq\f(λ1－λ2,2)A解析：中子的動量p1＝eq\f(h,λ1)，氘核的動量p2＝eq\f(h,λ2)，同向正碰后形成的氚核的動量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布羅意波波長λ3＝eq\f(h,p3)＝eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2)，A正確．10．已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照耀下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，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A解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν＝W0＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，又由W0＝hν0，可得光電子的最大初動能eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－h(huán)ν0，由于鈣的截止頻率大于鉀的截止頻率，所以鈣逸出的光電子的最大初動能較小，因此它具有較小的能量、頻率和動量，B、C、D錯；又由c＝λf可知光電子頻率較小時，波長較大，A對．11．(多選)(2024·西安長安區(qū)一中模擬)2009年諾貝爾物理學(xué)獎得主威拉德·博伊爾和喬治·史密斯主要成就是獨創(chuàng)了電荷耦合器件(CCD)圖象傳感器．他們的獨創(chuàng)利用了愛因斯坦的光電效應(yīng)原理．如圖所示電路可探討光電效應(yīng)規(guī)律．圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中A為陰極，K為陽極．志向電流計可檢測通過光電管的電流，志向電壓表用來指示光電管兩端的電壓．現(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV的光照耀陰極A，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)漸漸減小，當(dāng)滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，以下推斷正確的是()A．光電管陰極材料的逸出功為4.5eVB．若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)不為零C．若用光子能量為12eV的光照耀陰極A，光電子的最大初動能肯定變大D．若用光子能量為9.5eV的光照耀陰極A，同時把滑片P向左移動少許，電流計的讀數(shù)肯定不為零AC解析：由電路圖可知，圖中所加電壓為反向減速電壓，依據(jù)題意可知遏止電壓為6V，由Ek＝hν－W0＝eUc得W0＝4.5eV，選項A正確；當(dāng)電壓達(dá)到遏止電壓時，全部電子都不能到達(dá)A極，無論光強如何改變，電流計示數(shù)仍為零，選項B錯誤；若光子能量增大，依據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動能肯定變大，選項C正確；若光子能量為9.5eV的光照耀陰極K，則遏止電壓為5V，滑片P向左移動少許，電流計的讀數(shù)可能仍為零，選項D錯誤．12．(多選)1905年，愛因斯坦把普朗克的量子化概念進(jìn)一步推廣，勝利地說明白光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說．在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個圖象中，下列說法正確的是()A．圖1中，當(dāng)紫外線照耀鋅板時，發(fā)覺驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗電器帶負(fù)電B．圖2中，從光電流與電壓的關(guān)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(guān)C．圖3中，若電子電量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Ucν圖象可求得普朗克常量的表達(dá)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(guān)系圖象可知該金屬的逸出功為E或hνcCD解析：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；由圖可知電壓相同時，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(guān)，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，故選項B錯誤；依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)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\f(h,e)，即eq\f(h,e)＝eq\f(U1,ν1－νc)，解得h＝eq\f(U1e,ν1－νc)，故選項C正確；依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知Ek－ν圖線的縱軸截距的肯定值表示逸出功，則逸出功為E，當(dāng)最大初動能為零，入射光的頻率等于金屬的極限頻率，則金屬的逸出功等于hνc，故選項D正確．13．(多選)(2024·成都一診)如圖所示為光電管的工作電路圖，分別用波長為λ0、λ1、λ2的單色光做試驗，已知λ1＞λ0＞λ2.當(dāng)開關(guān)閉合后，用波長為λ0的單色光照耀光電管的陰極K時，電流表有示數(shù)．則下列說法正確的是()A．光電管陰極材料的逸出功與入射光無關(guān)B．若用波長為λ1的單色光進(jìn)行試驗，則電流表的示數(shù)肯定為零C．若僅增大電源的電動勢，則電流表的示數(shù)肯定增大D．若僅將電源的正負(fù)極對調(diào)，則電流表的示數(shù)可能為零AD解析：光電管陰極材料的逸出功只與材料有關(guān)，而與入射光的頻率、入射光的強度無關(guān)，A正確；用波長為λ0的光照耀陰極K時，電路中有光電流，可知波長為λ0的光照耀陰極K時，發(fā)生了光電效應(yīng)；若用波長為λ1(λ1＞λ0)的光照耀陰極K時，雖然入射光的頻率變小，但仍可能大于陰極的極限頻率，仍可能發(fā)生光電效應(yīng)，因此電流表的示數(shù)可能不為零，B錯誤；僅增大電路中電源的電動勢，光電管兩端電壓增大，當(dāng)達(dá)到飽和電流后，電流表的示數(shù)不再增大，C錯誤；將電路中電源的正負(fù)極對調(diào)，光電子做減速運動，若電子到達(dá)不了陽極，則此時電流表的示數(shù)為零，D正確．14．如圖甲所示是探討光電效應(yīng)規(guī)律的光電管．用波長λ＝0.50μm的綠光照耀陰極K，試驗測得流過電流表G的電流I與AK之間的電勢差UAK滿意如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s.結(jié)合圖象，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極放射的光電子數(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)光電流達(dá)到飽和