高考物理一轮复习 精选题辑 课练38 波粒二象性-人教版高三全册物理试题.doc

课练38波粒二象性1(多选)下列说法正确的是()A一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关B黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射C带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍D普朗克最先提出了能量子的概念答案：BCD解析：考查基本概念和物理学史的相关知识，只要记住本部分概念，直接判断即可2下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()答案：A解析：随着温度的升高，黑体辐射强度与波长有这样的关系：一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动由此规律可知应选A.3.研究光电效应的电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流则在如图所示的光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是()答案：C解析：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此在入射光频率相同的情况下，遏止电压相同，在能发生光电效应的前提下，光电流随着光照强度增大而增大，C正确A、B表示入射光频率相同的情况下，遏止电压不相同，均错误D表示在发生光电效应时，光电流随着光照强度增大而减小，D错误4(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴的交点坐标为0.5)由图可知()A该金属的截止频率为4.27×1014 HzB该金属的截止频率为5.5×1014 HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为0.5 eV答案：AC解析：图线在横轴上的截距为截止频率，A正确、B错误；由光电效应方程EkhW0可知图线的斜率表示普朗克常量，C正确；金属的逸出功W0h0 eV1.76 eV，D错误5如图所示，真空中有一平行板电容器，两极板分别用锌板和铜板制成(锌板和铜板的截止频率分别为1和2，且1<2)，极板的面积为S，间距为d.锌板与灵敏静电计相连，锌板和铜板原来都不带电现用频率为(1<<2)的单色光持续照射两板内表面，假设光电子全部到达另一极板，则电容器的最终带电荷量Q正比于()A.(1)B.(12)C. D.(1)答案：D解析：现用频率为(1<<2)的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知该单色光照射锌板能发生光电效应，照射铜板不能发生光电效应通过光电效应方程知，光电子的最大初动能Ekmhh1.临界状态是电子减速到负极板时速度刚好为零根据动能定理有eUEkmhh1.平行板电容器的电容C，而QCU，所以Q(1)，故D正确6(多选)下列关于光电效应的说法中正确的是()A在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B只有入射光的频率大于所照射金属的极限频率时才能发生光电效应C对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应D用大于金属极限频率的光照射该金属时，入射光越强，饱和电流越大E光电效应的发生基本不需要时间积累，只需入射光的波长小于所照射金属的极限波长答案：BDE解析：在光电效应中，入射光的频率必须大于所照射金属的极限频率，逸出光电子的最大初动能与入射光的强度无关，它随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系，A、C错误，B正确；用大于极限频率的光照射金属时，入射光越强，饱和电流越大，光电子的发射一般不超过109 s，D、E正确7.(多选)如图所示在光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为0，现用频率为(>0)的光照射在阴极上，若在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，已知普朗克常数为h，电子电荷量为e，则()A阴极材料的逸出功为h0B有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为eUC有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为hh0D有光电子逸出，且光电子的最大初动能为零E无光电子逸出，因为光电流为零答案：ABC解析：由逸出功的意义知阴极材料的逸出功W0h0，A对；由于入射光的频率>0，所以能发生光电效应，有光电子逸出，E错；A、K间加的是反向电压，则电子飞出后要做减速运动，当速度最大的光电子到达阳极A时速度减为零，光电流恰好为零，由动能定理得EkmeU，B对、D错；由爱因斯坦光电效应方程EkmhW0，且W0h0，则有Ekmhh0，C对8.(多选)如图所示，电路中所有元件都是完好的，当光照射到光电管上时，灵敏电流计指针未发生偏转，可能的原因是()A入射光强度较弱 B入射光波长太长C光照射时间太短 D电源正负极接反E入射光频率太低答案：BDE解析：灵敏电流计指针未发生偏转，可能是未发生光电效应现象，即入射光的频率小于金属的截止频率(入射光的波长大于金属的极限波长)，与光照强度无关，A错，B、E对；光电效应的发生是瞬间的，与入射光的照射时间无关，C错；灵敏电流计指针未发生偏转，还可能是由于电源正、负极接反，光电子做减速运动，不能到达阳极，电路中不能形成电流，D对9下列说法中正确的是()A物质波属于机械波B只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性C德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波D宏观物体运动时，看不到它的波动性，所以宏观物体运动时不具有波动性答案：C10已知某种紫光的波长为440 nm，要使电子的德布罗意波长为这种紫光波长的万分之一，则电子的速度为_m/s，让此电子垂直射入磁感应强度B0.001 T的弱匀强磁场中，且电子仅受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，则运行的轨道半径为_m(电子质量m9.1×1031 kg，电子电荷量e1.6×1019 C，普朗克常量h6.63×1034 J·s，不考虑相对论效应)答案：1.66×1070.094解析：由德布罗意波长公式，得电子速度v，代入数值得v1.66×107 m/s；由洛伦兹力提供向心力有Bevm得R，代入数值得R0.094 m.11用如图甲所示的装置研究光电效应，当用光子能量为5 eV的光照射光电管时，测得电流表的示数随电压变化的图象如图乙所示则光电子的最大初动能为_J，阴极所用材料的逸出功为_J(电子电荷量e1.6×1019 C)答案：3.2×10194.8×1019解析：由题图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压且此电压为2 V时，电流表示数为0，即光电子的最大初动能为Ekm2 eV3.2×1019 J，根据爱因斯坦光电效应方程知EkmhW0，代入数值得W03 eV4.8×1019 J.12光具有波粒二象性，光子能量E0h(为光子频率)，在爱因斯坦提出光子说后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量与光波波长的关系p，若某激光管以功率PW60 W发射波长663 nm的光束，则该激光管在1 s内发射出的光子数为_，若光束全部被某黑体表面吸收，则该光束对黑体表面的作用力大小为_(光在真空中传播速度c3×108 m/s，普朗克常量h6.63×1034 J·s)答案：2×10202×107 N解析：令在时间t1 s内发射出的光子数为n，由能量守恒知PWtnh，而，联立得n，代入数值得n2×1020；由题意知在时间t内全部被黑体表面吸收的光子的总动量为p总npn，由动量定理知Ftp总，联立得F，代入数值得F2×107 N，由牛顿第三定律知该光束对黑体表面的作用力大小为2×107 N.刷题加餐练1(2016·新课标全国卷)(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生下列说法正确的是()A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关答案：ACE解析：保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内逸出的光电子个数增加，则饱和光电流变大，故A正确饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系，故B错由EkhW，可知C正确当入射光的频率小于金属的极限频率时，光电效应不能发生，故D错由eUm2hW得eUhW，可见，遏止电压U随的增大而增大，与入射光的光强无关，故E正确2(2015·新课标全国卷)(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性下列事实中突出体现波动性的是()A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关答案：ACD解析：电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A正确；射线在云室中留下清晰的径迹，不能体现波动性，B错误；衍射体现的是波动性，C正确；电子显微镜利用了电子束波长短的特性，D正确；光电效应体现的是光的粒子性，E错误3.(2015·新课标全国卷)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc.与入射光的频率的关系如图所示若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_答案：ekeb解析：根据爱因斯坦光电效应方程有EkmhW0，又因为EkmeUc，得到Uc，所以k，hek；b，W0eb.4(2016·江苏卷)(1)贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用下列属于放射性衰变的是_A.CNeB.UnIY2nC.HHHenD.HeAlPn(2)已知光速为c，普朗克常量为h，则频率为的光子的动量为_用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为_(3)几种金属的逸出功W0见下表：金属钨钙钠钾铷W0(×1019 J)7.265.123.663.603.41用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应已知该可见光的波长范围为4.0×1077.6×107 m，普朗克常量h6.63×1034 J·s.答案：(1)A(2)2(3)见解析解析：(1)A是衰变，B是核裂变，C是核聚变，D是原子核的人工转变，所以A符合题意(2)光子的动量p，垂直反射回去p.(3)光子的能量E，取4.0×107 m，则E5.0×1019 J根据E>W0判断，钠、钾、铷能发生光电效应5(2018·天津红桥区期末)(多选)下列说法正确的是()A动量相同的电子和质子，其德布罗意波长相同B光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量C康普顿效应说明光具有粒子性，光子具有动量D黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是连续的答案：ABC解析：根据物质波波长公式可知，当质子和电子动量相同时，则德布罗意波长相同，A正确；光电效应现象说明光具有粒子性，光子具有能量，光子的能量h，B正确；康普顿效应说明光具有粒子性和光子具有动量，光子的动量p，C正确；黑体辐射的实验规律说明在宏观世界里能量是分立的，D错误6(2018·湖北八校联考)(多选)如图甲所示，在光电效应实验中，某同学用相同频率的单色光，分别照射阴极材料为锌和铜的两个不同的光电管，结果都能发生光电效应图乙为其中一个光电管的遏止电压Uc随入射光频率变化的函数关系图象对于这两个光电管，下列判断正确的是()A因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同B光电子的最大初动能不同C因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同D两个光电管的Uc图象的斜率可能不同答案：ABC解析：根据光电效应方程EkhW0和UceEk得，频率相同，逸出功不同，则遏止电压也不同，A正确；根据光电效应方程EkhW0得，频率相同，逸出功不同，则光电子的最大初动能也不同，B正确；虽然光的频率相同，但光的强度不确定，所以单位时间内逸出的光电子数可能相同，饱和光电流也可能相同，C正确；由Uc知图线的斜率为，即只与h和e有关，斜率为常数，一定相同，D错误7(2018·云南联考)(多选)用图甲所示实验装置研究光电效应现象，分别用a、b、c三束光照射光电管阴极，得到光电管两端的电压与相应的光电流的关系如图乙所示，其中a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，均为Uc2，则下列论述正确的是()Aa、c两束光的光强相同Ba、c两束光的频率相同Cb光的波长最短D用a光照射时光电管发出的光电子的最大初动能最大答案：BC解析：根据题图乙所示光电管两端的电压与相应的光电流的关系可知，a、c两束光照射时对应的遏止电压相同，说明a、c两束光的频率相同，a、c两束光产生的饱和光电流不同，说明光强不同，选项A错误，B正确b光照射时对应的遏止电压最大，说明b光的频率最大，波长最短，照射光电管时发出的光电子的最大初动能最大，选项C正确，D错误8(2018·湖南长沙一模)有人设想在探测遥远的宇宙时，给探测器安上面积极大、反射率极高(可认为100%)的薄膜，并让它正对太阳，用光压为动力推动探测器加速已知探测器在某轨道上运行时，每秒每平方米面积获得的太阳光能为E1.5×104 J，薄膜面积为S6.0×102 m2，若探测器总质量为M60 kg，光速c3.0×108 m/s，那么探测器得到的加速度大小最接近(根据量子理论，光子不但有能量，而且有动量，光子动量的计算式为p，其中h是普朗克常量，是光子的波长)()A1.0×103 m/s2B1.0×102 m/s2C1.0×101 m/s2 D1.0 m/s2答案：A解析：设探测器每秒每平方米薄膜面积上有n个光子被反射，则有nhE，设面积为S的薄膜受到光子的压力为F，由动量定理可知Ft2Np2N，其中总光子数NnS，t1.0 s，加速度为a，由以上各式可得a1.0×103 m/s2，选项A正确9(2018·山东临沂一模)(多选)如图所示，N为金属板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知金属板的逸出功为4.8 eV.现分别用不同频率的光照射金属板(各光子的能量已在图上标出)，则下列说法正确的是()AA图中无光电子射出BB图中光电子到达金属网时的动能大小为1.5 eVCC图中的光电子能到达金属网DD图中光电子到达金属网时的最大动能为3.5 eV答案：AB解析：A图中，因为入射光子的能量小于金属的逸出功，所以不会发生光电效应，A正确；B图中，恰好发生光电效应，光电子的最大初动能为零，再由eUEk，解得光电子到达金属网时的动能为1.5 eV，B正确；C图中，从N板飞出的光电子的最大初动能为EkhW01 eV，而要到达M需要的最小动能为1.5 eV，所以C图中的光电子不能到达金属，C错误；D图中，由EkhW0知从N板飞出的光电子的最大初动能为2 eV，在M、N间，UeEkEk，光电子到达金属网时的最大动能为0.5 eV，D错误对反向遏止电压不理解引起错解10(2018·湖南十三校联考)如图所示为光电管工作原理图，闭合开关，当有波长(均指真空中的波长，下同)为的光照射阴极K时，电路中有光电流，则()A换用波长为1(1>)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流B换用波长为2(2<)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流C增大电路中电源两端电压，电路中的光电流一定增大D将电路中电源的极性反接，电路中一定没有光电流答案：B解析：因为1>，则1<，所以用波长为1的光照射阴极K，不一定发生光电效应，A错误；因为2<，则2>，所以用波长为2的光照射阴极K，一定发生光电效应，B正确；饱和光电流的大小与入射光的强度有关，与电压无关，所以只增大电路中电源两端的电压，光电流不一定增大，C错误；将电路中的电源反接，若电压小于遏止电压，仍然会有光电流产生，D错误光电子的最大初动能与到达阳极的动能的区别认识不清引发错误11(2018·湖北恩施一中月考)(多选)用如图所示的装置演示光电效应现象当用某种频率的光照射到光电管上时，电流表G的读数为I.若改用更高频率的光照射，此时()A将电池的极性反转，则光电管中没有光电子产生B将开关S断开，则有电流流过电流表GC将变阻器的触点c向b移动，光电子到达阳极时的速度可能变小D只要电源的电动势足够大，将变阻器的触点c向a端移动，电流表G的读数必将变大答案：BC解析：电流表有示数说明发生了光电效应，有光电子产生，光电管左侧是正极，右侧是负极，电场强度方向向右，产生的光电子受向左的电场力，逸出后做加速运动，将电池的极性反转，光电子逸出后做减速运动，也可能到达正极，选项A错误；将开关S断开，产生的光电子匀速运动到左侧，有电流流过电流表G，选项B正确；将变阻器的触点c向b移动，光电管两端电压减小，光电子到达阳极时的速度可能变小，选项C正确；当光强一定，光电流达到饱和时，即使再增大光电管两端的电压，光电流也不会增大，故即使电源的电动势足够大，将变阻器的触点c向a移动，电流表G的读数不一定变大，选项D错误12(2018·安徽怀远高三联考)如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：(1)用频率为1的光照射光电管，此时微安表中有电流调节滑动变阻器，将触头P向_端滑动(选填“a”或“b”)，使微安表示数恰好变为零，记下电压表示数U1.(2)用频率为2的光照射光电管，重复(1)中的步骤，记下电压表示数U2.已知电子的电荷量为e，由上述实验可知，普朗克常量为h_(用上述已知量和测量量表示)答案：(1)a(2)解析：(1)有光照射到光电管上时，微安表有示数，说明发生了光电效应现象，现要使电流为零，则光电子从阴极K飞出后向阳极A做减速运动，即K接高电势，P向a端滑动(2)由动能定理得光电子的最大初动能为EkmeU1，由爱因斯坦光电效应方程得Ekmh1W0，即eU1h1W0，同理有eU2h2W0，联立解得h.