【紅對勾 講與練】高考物理總復(fù)習(xí) 14.2波粒二象性課時(shí)作業(yè)

PAGEPAGE6課時(shí)作業(yè)38波粒二象性時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照射某種金屬外表，有光電子逸出，那么光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的()A．頻率 B．強(qiáng)度C．照射時(shí)間 D．光子數(shù)目解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，Ek只與頻率ν有關(guān)，A正確．答案：A2．關(guān)于光的本性，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，這是互相矛盾和對立的B．光的波動(dòng)性類似于機(jī)械波，光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)C．大量光子才具有波動(dòng)性，個(gè)別光子只具有粒子性D．由于光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，無法只用其中一種去說明光的一切行為，只能認(rèn)為光具有波粒二象性解析：光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，但不同于宏觀的機(jī)械波和機(jī)械粒子，波動(dòng)性和粒子性是光在不同的情況下的不同表現(xiàn)，是同一客體的兩個(gè)不同的側(cè)面、不同屬性，只能認(rèn)為光具有波粒二象性，A、B、C錯(cuò)誤，D正確．答案：D3．如下圖是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長為λ0的光照射到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，那么()A．假設(shè)換用波長為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒有光電流B．假設(shè)換用波長為λ2(λ2<λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定有光電流C．增加電路中電源兩極電壓，電路中光電流一定增大D．假設(shè)將電源極性反接，電路中一定沒有光電流產(chǎn)生解析：當(dāng)用波長為λ0的光照射陰極K時(shí)，電路中有光電流，只有換用頻率更大，也就是波長比λ0小的光照射陰極K時(shí)才一定有光電流，換用波長比λ0大的光時(shí)情況不確定，A錯(cuò)誤，B正確．電路中光電流由光電子數(shù)目決定，與光的強(qiáng)度有關(guān)，與電路中電源兩極電壓無關(guān)，C錯(cuò)誤．假設(shè)將電源極性反接，光電子做減速運(yùn)動(dòng)，假設(shè)接近A板時(shí)還沒有減速到零，電路中就可能有光電流產(chǎn)生，D錯(cuò)誤．答案：B4．現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為λaλbλc＝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，假設(shè)改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大動(dòng)能為eq\f(1,3)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eq\f(1,6)EkB．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為eq\f(1,9)EkC．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動(dòng)能為eq\f(1,12)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：對a、b、c三束光由光電效應(yīng)方程有：eq\f(hc,λa)－W＝Ek，eq\f(hc,2λa)－W＝eq\f(1,3)Ek，由以上兩式可得eq\f(hc,λa)＝eq\f(4,3)Ek，W＝eq\f(1,3)Ek.當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)eq\f(hc,3λa)－W＝eq\f(4,9)Ek－eq\f(1,3)Ek＝eq\f(1,9)Ek，故B正確．答案：B5．某光波射到一逸出功為W的光電材料外表，所產(chǎn)生的光電子在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑為r，設(shè)電子的質(zhì)量為m，帶電量為e，普朗克常量為h，那么該光波的頻率為()A.eq\f(W,h) B.eq\f(r2e2B2,2mh)C．W/h＋eq\f(r2e2B2,2mh) D．W/h－eq\f(r2e2B2,2mh)解析：由evB＝mv2/r可得所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(r2e2B2,2m).由愛因斯坦光電效應(yīng)方程，Ek＝hν－W，解得ν＝W/h＋eq\f(r2e2B2,2mh)，選項(xiàng)C正確．答案：C二、多項(xiàng)選擇題6．三種不同的入射光線甲、乙、丙分別照射在三種不同的金屬a、b、c上，均恰能使金屬中逸出光電子．已知三種光線的波長λ甲>λ乙>λ丙，那么()A．用入射光甲照射金屬b，可能發(fā)生光電效應(yīng)B．用入射光丙照射金屬b，一定發(fā)生光電效應(yīng)C．用入射光甲和乙同時(shí)照射金屬c，可能發(fā)生光電效應(yīng)D．用入射光乙和丙同時(shí)照射金屬a，一定發(fā)生光電效應(yīng)解析：由λ＝eq\f(c,ν)，λ甲>λ乙>λ丙可知，ν甲<ν乙<ν丙．用入射光甲、乙、丙照射金屬a、b、c均恰好發(fā)生光電效應(yīng)，說明a金屬極限頻率最小，c金屬的極限頻率最大，結(jié)合光電效應(yīng)發(fā)生條件可知，A、C錯(cuò)誤，B、D正確．答案：BD7．用波長為λ和2λ的光照射同一種金屬，分別產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為21，普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示，那么以下說法正確的有()A．該種金屬的逸出功為hc/3λB．該種金屬的逸出功為hc/λC．波長超過2λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．波長超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)解析：由hν＝W＋Ek知heq\f(c,λ)＝W＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，heq\f(c,2λ)＝W＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，又v1＝2v2，所以W＝eq\f(hc,3λ).光的波長小于或等于3λ時(shí)方能發(fā)生光電效應(yīng)，故A、D項(xiàng)正確．答案：AD8．如下圖是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率變化的圖線(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()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．該金屬的逸出功為0.5eV解析：圖線在橫軸上的截距為截止頻率，A正確，B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知圖線的斜率為普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為W0＝hν0＝eq\f(6.63×10－34×4.27×1014,1.6×10－19)eV＝1.77eV，D錯(cuò)誤．答案：AC三、非選擇題9.如下圖，當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，用光子能量為3.6eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于1.6V時(shí)，電流表的讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表的讀數(shù)大于或等于1.6V時(shí)，電流表讀數(shù)為零．(1)求此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能的大?。?2)求該陰極材料的逸出功．解析：(1)設(shè)用光子能量為3.6eV的光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ekm，陰極材料逸出功為W0.當(dāng)反向電壓到達(dá)U＝1.6V以后，具有最大初動(dòng)能的光電子恰好達(dá)不到陽極，因此eU＝Ekm，解得Ekm＝1.6eV(2)由光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0解得W0＝2.0eV.答案：(1)1.6eV(2)2.0eV10.某同學(xué)采用如右圖所示的實(shí)驗(yàn)電路研究光電效應(yīng)，用某單色光照射光電管的陰極K時(shí)，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．閉合開關(guān)S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計(jì)中電流恰為零，此時(shí)電壓的示數(shù)U稱為反向遏止電壓．根據(jù)反向遏止電壓，可以計(jì)算出光電子的最大初動(dòng)能．現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測量到反向遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子的比荷為eq\f(e,m)，求：(1)陰極K所用金屬的極限頻率；(2)用題目中所給條件表示普朗克常量h.解析：(1)設(shè)陰極所用金屬的逸出功為W0，極限頻率為νc，由于陽極A和陰極K之間所加電壓為反向電壓，根據(jù)動(dòng)能定理得－eU1＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eU2＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)根據(jù)光電效應(yīng)方程得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝hν1－W0eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝hν2－W0其中W0＝hνc解以上各式得νc＝eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2)(2)由以上各式得eU1＝hν1－W0eU2＝hν2－W0解得h＝eq\f(eU1－U2,ν1－ν2).答案：(1)eq\f(U1ν2－U2ν1,U1－U2)(2)eq\f(eU1－U2,ν1－ν2)11．德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，都有一種波與它對應(yīng)，波長是λ＝eq\f(h,p)，式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量，h是普朗克常量．已知某種紫光的波長是440nm，假設(shè)將電子加速，使它的德布羅意波長是這種紫光波長的10－4倍．求：(1)電子的動(dòng)量大?。?2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系，并計(jì)算加速電壓的大?。娮淤|(zhì)量m＝9.1×10－31kg，電子電荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.6×10解析：(1)由λ＝eq\f(h,p)得p＝e