2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核 課時(shí)分層作業(yè) 三十三 12.1 波粒二象性.doc

2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核 課時(shí)分層作業(yè) 三十三 12.1 波粒二象性選擇題(本題共16小題,共100分。112題為單選題,1316題為多選題,112題每小題6分,1316題每小題7分)1.(xx邢臺(tái)模擬)下列關(guān)于概率波的說(shuō)法中,正確的是()A.概率波就是機(jī)械波B.物質(zhì)波是一種概率波C.概率波和機(jī)械波的本質(zhì)是一樣的,都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象D.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若有一個(gè)粒子,則可以確定它從其中的哪一個(gè)縫中穿過(guò)【解析】選B。德布羅意波是概率波,它與機(jī)械波是兩個(gè)不同的概念,二者的本質(zhì)不同,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;物質(zhì)波也就是德布羅意波,指粒子在空間中某點(diǎn)某時(shí)刻可能出現(xiàn)的幾率符合一定的概率函數(shù)規(guī)律,故B項(xiàng)正確;概率波和機(jī)械波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象,但其本質(zhì)是不一樣的,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)測(cè)不準(zhǔn)原理,在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若有一個(gè)粒子,則不能確定它從其中的哪一個(gè)縫中穿過(guò),故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.如圖為黑體輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系圖象,從圖象可以看出,隨著溫度的升高,則()A.各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有減少B.只有波長(zhǎng)短的輻射強(qiáng)度增加C.輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)D.輻射電磁波的波長(zhǎng)先增大后減小【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)隨著溫度的升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加;(2)隨著溫度的升高,輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)?！窘馕觥窟xC。由圖象可以看出,隨著溫度的升高,各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加,且輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng),故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;隨著溫度的升高,黑體的輻射增強(qiáng),波長(zhǎng)變短,頻率增大,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.關(guān)于康普頓效應(yīng)下列說(shuō)法中正確的是()A.石墨對(duì)X射線散射時(shí),部分射線的波長(zhǎng)變短B.康普頓效應(yīng)僅出現(xiàn)在石墨對(duì)X射線的散射中C.康普頓效應(yīng)證明了光的波動(dòng)性D.光子具有動(dòng)量【解析】選D。在康普頓效應(yīng)中,當(dāng)X射線與晶體中的電子碰撞時(shí),把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子,則動(dòng)量減小,根據(jù)=,知波長(zhǎng)增大,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;康普頓效應(yīng)不僅出現(xiàn)在石墨對(duì)X射線的散射中,不同的光子都可以出現(xiàn),故B項(xiàng)錯(cuò)誤;康普頓效應(yīng)揭示了光具有粒子性,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;康普頓效應(yīng)進(jìn)一步表明光子具有動(dòng)量,故D項(xiàng)正確。4.(xx哈爾濱模擬)在如圖所示的光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)用一定頻率的單色光A照射光電管時(shí),電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),而用另一頻率的單色光B照射時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng),則下列說(shuō)法正確的是 ()A.增大B光光強(qiáng),電流表指針可能發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.延長(zhǎng)B光照時(shí)間,電流表指針可能發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.用A光照射光電管時(shí)流過(guò)電流表G的電流方向是a流向bD.用B光照射光電管時(shí),增大電源電壓電流表指針一定發(fā)生偏轉(zhuǎn)【解析】選C。用B單色光照射時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng),知B<0,能否產(chǎn)生光電效應(yīng),是看入射光的頻率,與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)、照射的時(shí)間都無(wú)關(guān),故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)錯(cuò)誤;發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),電子從光電管右端運(yùn)動(dòng)到左端,而電流的方向與電子定向移動(dòng)的方向相反,所以流過(guò)電流表G的電流方向是a流向b,故C項(xiàng)正確;用B單色光照射時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng),增大電源電壓仍然不能發(fā)生光電效應(yīng),電路中不能出現(xiàn)電流,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.頻率為的光照到某金屬材料時(shí),產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm,改用頻率為3的光照射同一金屬材料,則所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為(h為普朗克常量)()A.3EkmB.Ekm+hC.Ekm-hD.Ekm+2h【解析】選D。根據(jù)光電效應(yīng)方程得,金屬的逸出功為W0=h-Ekm,改用頻率為3的光照射同一金屬材料,則所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能Ekm=3h-W0=Ekm+2h,故D項(xiàng)正確,A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。6.(xx新鄉(xiāng)模擬)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.731014 Hz和5.441014 Hz,在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng),比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子,鈣逸出的光電子具有較大的()A.波長(zhǎng)B.頻率C.能量D.動(dòng)量【解析】選A。根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程:Ekm=h-h0,因?yàn)殁}的0大,所以能量Ekm小,頻率小,波長(zhǎng)大,故B、C項(xiàng)錯(cuò)誤,A項(xiàng)正確;根據(jù)物質(zhì)波波長(zhǎng)=,所以鈣逸出的光電子動(dòng)量小,故D項(xiàng)錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】(xx福州模擬)用波長(zhǎng)為1和2的單色光A和B分別照射兩種金屬C和D的表面。單色光A照射兩種金屬時(shí)都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象:單色光B照射時(shí),只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,設(shè)兩種金屬的逸出功分別為WC和WD,則下列選項(xiàng)正確的是()A.1>2,WC>WDB.1>2,WC<WDC.1<2,WC>WDD.1<2,WC<WD【解析】選D。單色光A照射兩種金屬時(shí)都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象;單色光B照射時(shí),只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,根據(jù)光電效應(yīng)條件知,單色光A的頻率大于單色光B的頻率,則1<2;單色光B照射時(shí),只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。知金屬C的逸出功小于金屬D的逸出功,即WC<WD,故D項(xiàng)正確,A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。7.有a、b、c三束單色光,其波長(zhǎng)關(guān)系為abc=123,當(dāng)用a光束照射某種金屬板時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek,若改用b光束照射該金屬板,飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek,當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)()A.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為EkB.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為EkC.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為EkD.由于c光束光子能量較小,該金屬板不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)【解析】選B。a、b、c三束單色光,其波長(zhǎng)關(guān)系為abc=123,因?yàn)楣庾宇l率=,知光子頻率之比為632;設(shè)a光的頻率為6a,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=h-W0得,Ek=h6a-W0,Ek=h3a-W0,聯(lián)立兩式計(jì)算得出逸出功W0=ha,Ek=ha,c光的光子頻率為2a>a,能發(fā)生光電效應(yīng),最大初動(dòng)能Ekm=h2a-W0=ha=Ek,故B項(xiàng)正確,A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.(xx太原模擬)xx年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主威拉德博伊爾和喬治史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件(CCD)圖象傳感器。他們的發(fā)明利用了愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)原理。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A為陽(yáng)極,K為陰極。理想電流計(jì)可檢測(cè)通過(guò)光電管的電流,理想電壓表用來(lái)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(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng),電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小,當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零,讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為6.0 V;現(xiàn)保持滑片P位置不變,以下判斷錯(cuò)誤的是()A.光電管陰極材料的逸出功為4.5 eVB.若增大入射光的強(qiáng)度,電流計(jì)的讀數(shù)為零C.若用光子能量為12 eV的光照射陰極K,光電子的最大初動(dòng)能一定變大D.若用光子能量為9.5 eV的光照射陰極K,同時(shí)把滑片P向左移動(dòng)少許,電流計(jì)的讀數(shù)一定不為零【解析】選D。該裝置所加的電壓為反向電壓,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于6.0 V時(shí),電流表示數(shù)為0,知道光電子的最大初動(dòng)能為6.0 eV,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=h-W0,W0=10.5 eV-6.0 eV=4.5 eV,故A項(xiàng)正確;現(xiàn)保持滑片P位置不變,增大光的強(qiáng)度時(shí)仍然發(fā)生了光電效應(yīng),但光電子的最大初動(dòng)能不變,所以不會(huì)有電流流過(guò)電流表,故B項(xiàng)正確;若用光子能量為12 eV的光照射陰極K,入射光的頻率增大,根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,光電子的最大初動(dòng)能一定增大,故C項(xiàng)正確;改用能量為9.5 eV的光子照射,入射光的頻率減小,根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,光電子的最大初動(dòng)能一定減小,此時(shí)的額定電壓小于6 V,若把滑片P向左移動(dòng)少許時(shí),電子仍然可能不能到達(dá)A極,所以電流計(jì)的讀數(shù)可能為零,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。9.(xx銀川模擬)如圖甲所示是研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的電路。當(dāng)用強(qiáng)度一定的黃光照射到光電管上時(shí),測(cè)得電流表的示數(shù)隨電壓變化的圖象如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是()A.若改用紅光照射光電管,一定不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)B.若照射的黃光越強(qiáng),飽和光電流將越大C.若用頻率更高的光照射光電管,則光電管中金屬的逸出功越大D.若改用藍(lán)光照射光電管,圖象與橫軸交點(diǎn)在黃光照射時(shí)的右側(cè)【解析】選B。根據(jù)光電效應(yīng)方程知,Ekm=h-W0,紅光的頻率小于黃光的頻率,紅光照射不一定發(fā)生光電效應(yīng),但不是一定不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng),故A項(xiàng)錯(cuò)誤;增加入射光的強(qiáng)度,則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目增加,飽和光電流將越大,故B項(xiàng)正確;光電管中金屬的逸出功的大小是由材料本身決定的,與入射光的頻率無(wú)關(guān),故C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程知,Ekm=h-W0,藍(lán)光的頻率大于黃光的頻率,則光電子的最大初動(dòng)能增大,所以反向遏止電壓增大,圖象與橫軸交點(diǎn)在黃光照射時(shí)的左側(cè),故D項(xiàng)錯(cuò)誤。10.(xx黃石模擬)用波長(zhǎng)為2.010-7 m的紫外線照射鎢的表面,釋放出來(lái)的光電子中最大的動(dòng)能是4.710-19 J。由此可知,鎢的極限頻率是(普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3.0108 m/s,結(jié)果取兩位有效數(shù)字)()A.5.51014 HzB.7.91014 HzC.9.81014 HzD.1.21015 Hz【解析】選B。據(jù)Ekm=h-W,W=h0,=,可得:0=-,代入數(shù)據(jù)得: 0=7.91014 Hz,故B項(xiàng)正確。11.(xx洛陽(yáng)模擬)一個(gè)德布羅意波波長(zhǎng)為1的中子和另一個(gè)德布羅意波波長(zhǎng)為2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個(gè)氚核,該氚核的德布羅意波波長(zhǎng)為 ()A.B.C.D.【解析】選A。中子的動(dòng)量p1=,氘核的動(dòng)量p2=,根據(jù)動(dòng)量守恒定律得對(duì)撞后形成的氚核的動(dòng)量p3=p2+p1,所以氚核的德布羅意波波長(zhǎng)為3=,故A項(xiàng)正確。12.以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng),即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出。強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí),用強(qiáng)激光照射金屬,由于其光子密度極大,一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能,從而形成多光子光電效應(yīng),這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖。用頻率為的普通光源照射陰極K,沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)。換用同樣頻率的強(qiáng)激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng);此時(shí),若加上反向電壓U,即將陰極K接電源正極,陽(yáng)極A接電源負(fù)極,在KA之間就形成了使光電子減速的電場(chǎng)。逐漸增大U,光電流會(huì)逐漸減小;當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí),所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功,h為普朗克常量,e為電子電量)()A.U=-B.U=-C.U=-D.U=2h-W【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程、最大初動(dòng)能與遏止電壓的關(guān)系寫(xiě)出U與的關(guān)系;(2)入射光子的能量需為h的整數(shù)倍。【解析】選B。根據(jù)題意知,一個(gè)電子吸收一個(gè)光子不能發(fā)生光電效應(yīng),換用同樣頻率為的強(qiáng)激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng),即吸收的光子能量為nh, n=2,3,4,則有:eU=nh-W,解得:U=-;n=2,3,4;故B項(xiàng)正確,A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。13.(xx石家莊模擬)波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說(shuō)法正確的是()A.黑體輻射規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋B.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性C.電子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說(shuō)明電子具有波動(dòng)性D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波波長(zhǎng)也相等【解析】選B、C。黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律不能使用光的波動(dòng)性解釋,而普朗克借助于能量子假說(shuō),完美的解釋了黑體輻射規(guī)律,破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;光子既有波動(dòng)性又有粒子性,光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性,故B項(xiàng)正確;德布羅意提出了實(shí)物粒子同樣具有波動(dòng)性,戴維孫和湯姆孫用實(shí)驗(yàn)得到了電子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣,證明了電子具有波動(dòng)性,故C項(xiàng)正確;根據(jù)德布羅意波波長(zhǎng)公式=,若一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)質(zhì)子的波長(zhǎng)相等,則動(dòng)量p也相等,但是質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多,因此動(dòng)能Ek=不相等,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。14.(xx武漢模擬)光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性。如果一個(gè)光子的能量等于一個(gè)電子的靜止能量,且電子質(zhì)量me=0.9010-30 kg,光速c=3.0108 m/s,普朗克常量h=6.6310-34 Js。則()A.光子的能量為2.710-22 JB.光子的頻率為6.110-19 HzC.光子的波長(zhǎng)為2.410-12 mD.光子的動(dòng)量為2.710-22 kgm/s【解析】選C、D。由題意,h=mec2,光子的能量為=8.110-14 J,光子的頻率=1.21020 Hz,光子的波長(zhǎng)=2.410-12 m,光子的動(dòng)量p=2.710-22 kgm/s。所以,正確答案為C、D選項(xiàng)。15.如圖所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的甲、乙兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖象,兩金屬的逸出功分別為W甲、W乙,如果用0頻率的光照射兩種金屬,光電子的最大初動(dòng)能分別為E甲、E乙,則下列關(guān)系正確的是()A.W甲>W乙B.W甲<W乙C.E甲<E乙D.E甲=E乙【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程得出遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系,通過(guò)圖線的斜率求出普朗克常量。(2)遏止電壓為零時(shí),入射光的頻率等于截止頻率?！窘馕觥窟xA、C。根據(jù)光電效應(yīng)方程得:Ekm=h-W0=h-h0,又Ekm=qUc,解得: Uc=-,知Uc-圖線,當(dāng)Uc=0時(shí),=c,由圖象可知,金屬甲的極限頻率大于金屬乙,則金屬甲的逸出功大于乙的,即W甲>W乙。如果用0頻率的光照射兩種金屬,根據(jù)光電效應(yīng)方程,當(dāng)相同頻率的光入射時(shí),則逸出功越大的,其光電子的最大初動(dòng)能越小,因此E甲<E乙,故A、C項(xiàng)正確,B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選A、C。16.如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長(zhǎng)=0.50 m的綠光照射陰極K,實(shí)驗(yàn)測(cè)得流過(guò)G表的電流I與AK之間的電勢(shì)差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律,取h=6.6310-34 Js。結(jié)合圖象,下列說(shuō)法正確的是()A.每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)為4.01012個(gè)B.光電子飛出陰極K時(shí)的最大動(dòng)能為9.610-20 JC.光電子飛出陰極K時(shí)的最大動(dòng)能為6.010-20 JD.該陰極材料的極限頻率為4.61014 Hz【解析】選A、B、D。每秒發(fā)射光電子個(gè)數(shù)n=4.01012個(gè),故A項(xiàng)正確;根據(jù)能量守恒定律得Ekm=eU0=0.6 eV=9.610-20 J,故B項(xiàng)正確、C項(xiàng)錯(cuò)誤;由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程:Ekm=h-h0,解得0=4.61014 Hz,故D項(xiàng)正確。