（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測（三十八）波粒二象性（含解析）

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1、（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測（三十八）波粒二象性（含解析） 對點(diǎn)訓(xùn)練：對光電效應(yīng)的理解 1．[多選](2018·南菁高級中學(xué)期中)下列有關(guān)黑體輻射和光電效應(yīng)的說法中正確的是(　　) A．在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度極大值向頻率較低的方向移動 B．普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說 C．用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)把這束綠光遮住一半，仍然可發(fā)生光電效應(yīng) D．在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，入射光的強(qiáng)度越大，光電子的最大初動能越大 解析：選BC　在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度極大值向頻

2、率較高的方向移動，故A項(xiàng)錯誤；普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說，故B項(xiàng)正確；用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)把這束綠光遮住一半，光的頻率不變，仍然大于極限頻率，可發(fā)生光電效應(yīng)，故C項(xiàng)正確；在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動能Ekm＝hν－W0，與光強(qiáng)無關(guān)，故D項(xiàng)錯誤。 2．在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗(yàn)電器的指針就張開一個角度，如圖所示，這時(　　) A．金屬內(nèi)的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當(dāng)它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬 B．鋅板帶正電，指針帶正電 C．鋅板帶負(fù)電，指針帶正電 D．若僅減弱照射

3、光的強(qiáng)度，則可能不再有光電子飛出 解析：選B　每個電子只能吸收一個光子，只有當(dāng)入射光的能量大于逸出功，才會有電子飛出，故A錯誤；鋅板在弧光燈照射下，發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子逸出，鋅板失去電子帶正電，驗(yàn)電器與鋅板相連，導(dǎo)致指針帶正電，故B正確，C錯誤；是否有光電子飛出，與照射光的強(qiáng)度無關(guān)，故D錯誤。 3．(2019·江陰模擬)如圖所示，一驗(yàn)電器與鋅板相連，在A處用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角。 (1)驗(yàn)電器指針帶________電(選填“正”或“負(fù)”)。 (2)使驗(yàn)電器指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn)。那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射

4、鋅板，可觀察到驗(yàn)電器指針________(選填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)。 解析：(1)在A處用一紫外線燈照射鋅板，鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，光電子射出后，鋅板帶正電，則驗(yàn)電器也帶正電。 (2)用黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn)，說明黃光不能使鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，紅外線的頻率比黃光低，紅外線也不能使鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn)。 答案：(1)正　(2)無 對點(diǎn)訓(xùn)練：愛因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用 4．[多選](2017·全國卷Ⅲ)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)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

5、法正確的是(　　) A．若νa>νb，則一定有Uaνb，則一定有Eka>Ekb C．若Uaνb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb 解析：選BC　設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨ν的增大而增大，B項(xiàng)正確；又Ek＝eU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項(xiàng)正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增大，A項(xiàng)錯誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則D項(xiàng)錯誤。 5.如圖所示，當(dāng)一束一定強(qiáng)度的某一頻率的黃光照射到光電管陰極K上時，此時滑片P處于

6、A、B中點(diǎn)，電流表中有電流通過，則(　　) A．若將滑動觸頭P向B端移動，電流表讀數(shù)有一定增大 B．若用紅外線照射陰極K，電流表中一定沒有電流通過 C．若用強(qiáng)度更弱的黃光照射陰極K，電流表讀數(shù)不變 D．若用強(qiáng)度更弱的紫外線照射陰極K，光電子的最大初動能一定變大 解析：選D　光電管所加的電壓，使光電子到達(dá)陽極，則電流表中有電流流過，且可能處于飽和電流，若將滑動觸頭P向B端移動，電流表讀數(shù)有可能不變，故A錯誤；若用紅外線照射陰極K，因紅外線的頻率小于黃色光，因此可能不發(fā)生光電效應(yīng)，也可能會發(fā)生光電效應(yīng)，電流表不一定沒有電流通過，故B錯誤；若用強(qiáng)度更弱的黃光照射陰極K，能發(fā)生光電效應(yīng)有光子

7、飛出，但光強(qiáng)變?nèi)跏沟蔑w出的光電子數(shù)目減小，電流表讀數(shù)減小，故C錯誤；紫外線的頻率大于黃色光的頻率，根據(jù)光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0可知，用一束紫外線照射陰極K時，出射光電子的最大初動能一定變大，與光的強(qiáng)弱無關(guān)，故D正確。 6．如圖甲所示是使用光電管的原理圖，當(dāng)頻率為ν的可見光照射到陰極K上時，電流表中有電流通過。 (1)當(dāng)滑動變阻器的滑片P向________滑動時(填“左”或“右”)，通過電流表的電流將會增大。 (2)當(dāng)電流表電流剛減小到零時，電壓表的讀數(shù)為U，則陰極K的逸出功為________(已知電子電荷量為e，普朗克常量為h)。 (3)如果不改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度，而增大入射光的

8、頻率，則光電子的最大初動能將________(選填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)用不同頻率的光照射某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，測量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，得到Uc-ν圖像如圖乙所示，根據(jù)圖像求出該金屬的截止頻率νc＝_______Hz，普朗克常量h＝________J·s。(已知電子電荷量e＝1.6×10－19 C) 解析：(1)當(dāng)滑動變阻器的滑片P向左滑動時，光電管兩端的反向電壓減小，光電流增大，通過電流表的電流將會增大。 (2)當(dāng)電流表電流剛減小到零時，電壓表的讀數(shù)為U，則光電子的最大初動能Ekm＝eU，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可得，逸出功W0＝hν－eU

9、。 (3)如果不改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度，而增大入射光的頻率，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可得，光電子的最大初動能變大。 (4)由Ekm＝hν－W0、Ekm＝eUc、W0＝hνc，可得eUc＝hν－h(huán)νc，則Uc＝ν－νc。 根據(jù)題給圖像可得該金屬的截止頻率νc＝5.0×1014 Hz， 據(jù)圖像斜率可得＝，則普朗克常量h＝6.4×10－34 J·s。 答案：(1)左　(2)hν－eU　(3)變大　 (4)5.0×1014　6.4×10－34 7.(2019·鹽城中學(xué)檢測)如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律，圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極，理想電流計(jì)可檢測通過光

10、電管的電流，理想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10.5 eV的光照射陰極K，電流計(jì)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(jì)的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0 V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，則光電管陰極材料的逸出功為________，若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)________(填“為零”或“不為零”)。 解析：光電效應(yīng)的最大初動能Ekm＝eU＝6 eV， 根據(jù)光電效應(yīng)方程得，Ekm＝hν－W0； 則逸出功W0＝hν－Ekm＝10.5 eV－6 eV＝4.5 eV。 光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)

11、，增大入射光的強(qiáng)度時，光電子的最大初動能不變，電流仍然為零。 答案：4.5 eV　為零 8．(2018·如皋期中)如圖所示，陰極材料由鋁制成，已知鋁的逸出功為W0，現(xiàn)用波長為λ的光照射鋁的表面，使之產(chǎn)生光電效應(yīng)。已知電子的電荷量為e，普朗克常量為h，真空中光速為c。求： (1)光電子的最大初動能； (2)電壓表示數(shù)至少為多大時電流表示數(shù)才為零。 解析：(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0 根據(jù)：ν＝ 最大初動能Ek＝h－W0。 (2)電流表示數(shù)為零時，根據(jù)動能定理有：eUc＝Ek 代入：Ek＝h－W0 解得：Uc＝－。 答案：(1)h－W0　(2)－ 對點(diǎn)訓(xùn)練：與光電

12、效應(yīng)有關(guān)的圖像問題 9.(2018·蘭州模擬)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(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．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子對應(yīng)的最大初動能 解析：選B　因光電管不變，所以逸出功不變。由圖像知甲光、乙光對應(yīng)的遏止電壓相等，且小于丙光對應(yīng)的遏止電壓，所以甲光和乙光對應(yīng)的光電子最大初動能相等且小于丙光的光電子最大初動能，故D錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知甲光和乙

13、光的頻率相等，且小于丙光的頻率，甲光和乙光的波長大于丙光的波長，故A錯誤，B正確；截止頻率是由金屬決定的，與入射光無關(guān)，故C錯誤。 10．[多選](2018·金陵中學(xué)期末)圖甲是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖像。下列說法正確的是(　　) A．由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大 B．由圖線①、②、③可知對某種確定的金屬來說，其遏止電壓只由入射光的頻率決定 C．只要增大電壓，光電流就會一直增大 D．遏止電壓越大，說明從該金屬中逸出來的光電子的最大初動能越大 解析：選ABD　由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，

14、入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0＝eUc，可知對于確定的金屬，入射光頻率越大，最大初動能越大，遏止電壓越大，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，B正確；增大電壓，當(dāng)電壓增大到一定值，電流達(dá)到飽和電流，不再增大，C錯誤；根據(jù)Ekm＝eUc知，遏止電壓越大，說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動能越大，D正確。 11.(2019·揚(yáng)州中學(xué)月考)用能量為50 eV的光子照射到光電管陰極后，測得光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知電子的質(zhì)量m＝9.0×10－31 kg、電荷量e＝－1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。試求： (1)光電管陰極

15、金屬的逸出功W0； (2)光電子的最大動量和對應(yīng)物質(zhì)波的波長λ。(保留兩位有效數(shù)字) 解析：(1)由題圖可知，遏止電壓Uc為－20 V，由功能關(guān)系可知，eUc＝Ek 由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可得 W0＝hν－eUc 代入數(shù)據(jù)解得：W0＝30 eV。 (2)由公式Ek＝mv2， 得最大動量p＝mv＝ ＝ kg·m/s ＝2.4×10－24 kg·m/s； 則對應(yīng)物質(zhì)波的波長 λ＝＝ m≈2.8×10－10 m。 答案：(1)30 eV (2)2.4×10－24 kg·m/s　2.8×10－10 m 對點(diǎn)訓(xùn)練：對波粒二象性的理解 12．(2018

16、·如皋期中)物理學(xué)家做了一個有趣的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：在光屏處放上照相用的底片，若減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個一個地通過狹縫。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋。對這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果有下列認(rèn)識，其中正確的是(　　) A．曝光時間不太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子，表現(xiàn)出光的波動性 B．單個光子通過雙縫后的落點(diǎn)可以預(yù)測 C．只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性 D．干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會較多的地方 解析：選D　根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，單個光子表現(xiàn)為粒子性，而大量光子表現(xiàn)為波動性，所以曝光時間不

17、太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子，說明了單個光子表現(xiàn)為粒子性，故A錯誤；光子的粒子性并非宏觀實(shí)物粒子的粒子性，故單個光子通過雙縫后的落點(diǎn)無法預(yù)測，故B錯誤；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋，說明了大量光子表現(xiàn)為波動性，故C錯誤；光子到達(dá)多的區(qū)域表現(xiàn)為亮條紋，而光子到達(dá)少的區(qū)域表現(xiàn)為暗條紋，故D正確。 13．下列說法不正確的是(　　) 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．黑體是一種理想化模型，其輻射強(qiáng)度與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度升高時，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動 D．在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的

18、電子碰撞時，會把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長變短 解析：選D　光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性，A正確；衍射現(xiàn)象是波特有的性質(zhì)，故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，B正確；黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布與黑體的溫度有關(guān)，黑體輻射隨著波長越短、溫度越高輻射越強(qiáng)，C正確；康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子能量減小，根據(jù)E＝hν＝h可得光子散射后波長變長，D錯誤。 14．[多選](2019·南京調(diào)研)下列說法中正確的是(　　) A．圖甲反映了黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布與黑體的溫度的關(guān)系 B．圖乙的放射性同位素

19、應(yīng)選擇衰變時放出α粒子的同位素 C．圖丙中A、B兩球質(zhì)量相等，當(dāng)A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后，B的速度未必是v D．圖丁中電子束通過鋁箔產(chǎn)生的衍射圖樣，證實(shí)了物質(zhì)波的存在 解析：選CD　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)，溫度升高時，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長減小的方向移動，選項(xiàng)A錯誤；因γ射線的穿透本領(lǐng)較強(qiáng)，則圖乙的放射性同位素應(yīng)選擇衰變時放出γ射線，選項(xiàng)B錯誤；圖丙中A、B兩球質(zhì)量相等，當(dāng)A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后，若發(fā)生彈性碰撞，B的速度才是v，選項(xiàng)C正確；圖丁中電子束通過鋁箔產(chǎn)生的衍射圖樣，說明電子具有波動性，證實(shí)了物質(zhì)波的存在，選項(xiàng)D正確。 15．(2017·江蘇高考)質(zhì)子(H)和α粒子(He)被加速到相同動能時，質(zhì)子的動量________(選填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的動量，質(zhì)子和α粒子的德布羅意波波長之比為________。 解析：由p＝可知，動能相同時，質(zhì)子的質(zhì)量比α粒子的質(zhì)量小，因此動量??；由λ＝可知，質(zhì)子和α粒子的德布羅意波波長之比為＝＝ ＝ ＝。 答案：小于　2∶1