2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 基礎(chǔ)課2 波粒二象性訓(xùn)練(含解析)教科版

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1、基礎(chǔ)課2 波粒二象性 選擇題(1~8題為單項(xiàng)選擇題,9~14題為多項(xiàng)選擇題) 1.如圖1所示,當(dāng)弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后,在鋅板上形成明暗相間的條紋,同時(shí)與鋅板相連的驗(yàn)電器鋁箔有張角,則該實(shí)驗(yàn)(  ) 圖1 A.只能證明光具有波動(dòng)性 B.只能證明光具有粒子性 C.只能證明光能夠發(fā)生衍射 D.證明光具有波粒二象性 解析 弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后,在鋅板上形成明暗相間的條紋,這是光的衍射,證明了光具有波動(dòng)性,驗(yàn)電器鋁箔有張角,說(shuō)明鋅板發(fā)生了光電效應(yīng),則證明了光具有粒子性,所以該實(shí)驗(yàn)證明了光具有波粒二象性,D正確。 答案 D 2.頻率為ν的光照射某金屬時(shí),產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)

2、能為Ekm。改為頻率為2ν的光照射同一金屬,所產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為(h為普朗克常量)(  ) A.Ekm-h(huán)ν B.2Ekm C.Ekm+hν D.Ekm+2hν 解析 根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程得:Ekm=hν-W0,若入射光頻率變?yōu)?ν,則Ekm′=h·2ν-W0=2hν-(hν-Ekm)=hν+Ekm,故選C。 答案 C 3.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用同一種單色光,先后照射鋅和銀的表面,都能發(fā)生光電效應(yīng)。對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程,下列四個(gè)物理過(guò)程中,一定相同的是(  ) A.遏止電壓 B.飽和光電流 C.光電子的最大初動(dòng)能 D.逸出功 解析 同一種單色光照射不同的金

3、屬,入射光的頻率和光子能量一定相同,金屬逸出功不同,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0知,最大初動(dòng)能不同,則遏止電壓不同;同一種單色光照射,入射光的強(qiáng)度相同,所以飽和光電流相同。故選B。 答案 B 4.當(dāng)具有5.0 eV的光子射到一金屬表面時(shí),從金屬表面逸出的電子具有的最大初動(dòng)能為1.5 eV,為了使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),入射光子的能量必須不小于(  ) A.1.5 eV B.2.5 eV C.3.5 eV D.5.0 eV 解析 根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W,得逸出功W=hν-Ek=5.0 eV-1.5 eV=3.5 eV,由光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知,入射光子的能

4、量必須不小于逸出功,故C正確。 答案 C 5.關(guān)于光電效應(yīng),下列說(shuō)法正確的是(  ) A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越大 B.只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng),任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng) C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能越大,這種金屬的逸出功越小 D.入射光的光強(qiáng)一定時(shí),頻率越高,單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 解析 逸出功W0=hν0,W0∝ν0,A正確;只有照射光的頻率ν大于金屬極限頻率ν0,才能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,B錯(cuò)誤;由光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0知,因ν不確定時(shí),無(wú)法確定Ekm與W0的關(guān)系,C錯(cuò)誤;光強(qiáng)E=nhν,ν越大,E一定,則光子數(shù)n越小,單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就

5、越少,D錯(cuò)誤。 答案 A 6.用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng),可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖象。已知鎢的逸出功是3.28 eV,鋅的逸出功是3.34 eV,若將二者的圖線畫(huà)在同一個(gè)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(guò)程的是(  ) 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)該平行。圖線的橫軸截距代表截止頻率ν0,而ν0=,因此鎢的截止頻率小些,綜上所述,A圖正確。 答案 A 7.當(dāng)加在光電管兩極間的正向電壓足夠高時(shí),光電流將達(dá)到飽和值,

6、若想增大飽和光電流,應(yīng)采取的有效辦法是 (  ) A.增大照射光的波長(zhǎng) B.增大照射光的頻率 C.增大照射光的光強(qiáng) D.繼續(xù)增高正向電壓 解析 當(dāng)某種頻率的光照射到光電管的陰極時(shí),發(fā)生光電效應(yīng)所產(chǎn)生的光電子全部被正極的高電壓吸引過(guò)去參加導(dǎo)電運(yùn)動(dòng),這時(shí)光電流達(dá)到了飽和,再繼續(xù)增大光電管的正向電壓也不會(huì)再增加光電流了,若想增大飽和光電流,有效的辦法是增大照射光的強(qiáng)度。光強(qiáng)增加,產(chǎn)生光電子數(shù)目增加。飽和光電流將增大,增大照射光的頻率,將使光電子的最大初動(dòng)能增加,若照射的光子數(shù)目不變,并不能顯著增多光電子的數(shù)量。而照射光的波長(zhǎng)增加,將使照射光的頻率減小,光子能量減小。將使光電子的

7、最大初動(dòng)能減小,甚至不能發(fā)生光電效應(yīng)。選項(xiàng)C正確。 答案 C 8.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)裝置示意圖如圖2。用頻率為ν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ν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K、A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;

8、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)(  ) 圖2 A.U=- B.U=- C.U=2hν-W D.U=- 解析 假設(shè)電子吸收光子個(gè)數(shù)為n(n>1),則nhν=Ek+W,又Ek=eU,解得U=-,B正確。 答案 B 9.關(guān)于光電效應(yīng)的產(chǎn)生以及現(xiàn)象,下列描述正確的是(  ) A.逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大 B.對(duì)某金屬來(lái)說(shuō),入射光波長(zhǎng)必須大于一極限值,才能產(chǎn)生光電效應(yīng) C.產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)從金屬表面逸出的所有光電子的動(dòng)能都相同 D.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),一定是入

9、射光的光子能量太小 解析 根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0可知,逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大,A正確;由光電效應(yīng)方程可知入射光波長(zhǎng)必須小于一極限值,才能產(chǎn)生光電效應(yīng),B錯(cuò)誤;光電子的動(dòng)能與入射光的頻率和金屬的種類以及逸出的方式有關(guān),因此光電子的動(dòng)能不一定都相同,C錯(cuò)誤;能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),與入射光的光子頻率、光子能量有關(guān),D正確。 答案 AD 10.如圖3所示,電路中所有元件完好,但光照射到光電管上,靈敏電流計(jì)中沒(méi)有電流通過(guò),其原因可能是(  ) 圖3 A.入射光太弱 B.入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng) C.光照時(shí)間短 D.電源正、負(fù)極

10、接反 解析 入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng),入射光的頻率低于截止頻率時(shí),不能發(fā)生光電效應(yīng),故選項(xiàng)B正確;電路中電源反接,對(duì)光電管加了反向電壓,若該電壓超過(guò)了遏止電壓,也沒(méi)有光電流產(chǎn)生,故選項(xiàng)D正確。 答案 BD 11.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用頻率為ν的光照射光電管陰極,發(fā)生了光電效應(yīng),下列說(shuō)法正確的是(  ) A.增大入射光的強(qiáng)度,光電流增大 B.減小入射光的強(qiáng)度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C.改用頻率小于ν的光照射,一定不發(fā)生光電效應(yīng) D.改用頻率大于ν的光照射,光電子的最大初動(dòng)能變大 解析  用頻率為ν的光照射光電管陰極,發(fā)生光電效應(yīng),改用頻率較小的光照射時(shí),有可能發(fā)生光電效應(yīng),故C錯(cuò)誤;據(jù)hν-W逸

11、=mv2可知增加照射光頻率,光電子最大初動(dòng)能增大,故D正確;增大入射光強(qiáng)度,單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加,則光電流將增大,故A正確;光電效應(yīng)是否發(fā)生與照射光頻率有關(guān)而與照射光強(qiáng)度無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤。 答案 AD 12.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)用同一種材料在不同實(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4所示。則可判斷出(  ) 圖4 A.甲光的頻率大于乙光的頻率 B.乙光的波長(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng) C.甲光、乙光波長(zhǎng)相等 D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能 解析 由eUc=mv=hν-W,入射光的頻率越高,對(duì)應(yīng)的遏止電

12、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射而逸出的光電子的最大初動(dòng)能相等,A錯(cuò)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(zhǎng)大于丙光的波長(zhǎng),B正確;甲光、乙光的頻率相等,則甲光、乙光波長(zhǎng)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(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能,D錯(cuò)誤。 答案 BC 13.在探究光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí),某小組的同學(xué)分別用波長(zhǎng)為λ、2λ的單色光照射某金屬,逸出的光電子最大速度之比為2∶1,普朗克常量用h表示,光在真空中的速度用c表示。則(  ) A.光電子的最大初動(dòng)能之比為

13、2∶1 B.該金屬的截止頻率為 C.該金屬的截止頻率為 D.用波長(zhǎng)為λ的單色光照射該金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng) 解析 由于兩種單色光照射下,逸出的光電子的最大速度之比為2∶1,由Ek=mv2可知,光電子的最大初動(dòng)能之比為4∶1,A錯(cuò)誤;又由hν=W+Ek知,h=W+mv,h=W+mv,又v1=2v2,解得W=h,則該金屬的截止頻率為,B正確,C錯(cuò)誤;光的波長(zhǎng)小于或等于3λ時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng),D正確。 答案 BD 14.如圖5所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)4.27,與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)0.5)。由圖可知(  ) 圖5 A.該金屬的截止頻率為4.27×1014Hz B.該金屬的截止頻率為5.5×1014Hz C.該圖線的斜率表示普朗克常量 D.該金屬的逸出功約為1.78 eV 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(xiàng)A正確、B錯(cuò)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=1.77 eV或W0=hν-Ek=6.63×10-34×5.5×1014J-0.5 eV=1.78 eV,選項(xiàng)D正確。 答案 ACD 7

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