2024高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)作業(yè)三十三波粒二象性含解析新人教版

PAGE10-波粒二象性(建議用時(shí)40分鐘)1．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．動(dòng)量相同的電子和質(zhì)子，其德布羅意波波長(zhǎng)相同B．光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性，光子具有能量C．康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性D．黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律說(shuō)明在宏觀世界里能量是連續(xù)的【解析】選D。依據(jù)物質(zhì)波波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)可知，當(dāng)質(zhì)子和電子動(dòng)量相同時(shí)，其德布羅意波波長(zhǎng)相同，A正確；光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性，光子具有能量，B正確；康普頓效應(yīng)說(shuō)明光具有粒子性，C正確；黑體輻射的試驗(yàn)規(guī)律說(shuō)明在微觀世界里能量是分立的，D錯(cuò)誤。2．光電效應(yīng)試驗(yàn)中，下列表述正確的是()A．光照時(shí)間越長(zhǎng)，光電流越大B．入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C．遏止電壓與入射光的強(qiáng)度有關(guān)D．入射光頻率大于極限頻率時(shí)肯定能產(chǎn)生光電子【解析】選D。光電流的大小只與單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的光電子數(shù)目有關(guān)，而與光照時(shí)間的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；無(wú)論光照強(qiáng)度多大，光照時(shí)間多長(zhǎng)，只要光的頻率小于極限頻率就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；eUc＝hν－W0，遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)，超過(guò)極限頻率的入射光頻率越高，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能就越大，則遏止電壓越大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；無(wú)論光照強(qiáng)度多小，光照時(shí)間多短，只要光的頻率大于極限頻率就能產(chǎn)生光電效應(yīng)，即肯定能產(chǎn)生光電子，故選項(xiàng)D正確。3．已知鈣和銣的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.16×1014Hz，在某種單色光的照耀下兩種金屬均發(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。依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－h(huán)ν0，因?yàn)殁}的ν0大，所以從鈣表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能Ekm較小，由p＝eq\r(2mEkm)知，鈣逸出的光電子的動(dòng)量較小，依據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知波長(zhǎng)較大，依據(jù)E＝hν可知頻率較小，B、C、D錯(cuò)誤，A正確。【加固訓(xùn)練】在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照耀鋅和銀的表面，都能產(chǎn)生光電效應(yīng)。對(duì)于這兩個(gè)過(guò)程，可能相同的物理量是()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】選B。同一束光照耀不同的金屬，由ε=hν可知，肯定相同的是入射光的光子能量，不同的金屬，逸出功W0不同，依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0知，光電子的最大初動(dòng)能不同，則遏止電壓不同；同一束光照耀，光中的光子數(shù)目相等，所以飽和光電流可能是相同的，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。4．在探討光電效應(yīng)規(guī)律的試驗(yàn)中，用頻率為ν的單色光照耀光電管，測(cè)得遏止電壓為U，則下列說(shuō)法中正確的是()A．若僅增大該單色光的強(qiáng)度，則遏止電壓肯定大于UB．若改用頻率為2ν的單色光照耀，則遏止電壓肯定大于2UC．若改用頻率為2ν的單色光照耀，則飽和光電流肯定變?yōu)樵瓉?lái)的2倍D．若改用頻率為0.5ν的單色光照耀，則肯定不行能產(chǎn)生光電子【解析】選B。依據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律得出：eU＝hν－W0，故若僅增大該單色光的強(qiáng)度，則遏止電壓不變，仍為U，故A錯(cuò)誤；依據(jù)光電效應(yīng)的規(guī)律得出：eU＝hν－W0，若改用頻率為2ν的單色光照耀，則遏止電壓肯定大于2U，故B正確；光電效應(yīng)中，一個(gè)光子激發(fā)出一個(gè)光電子，當(dāng)照耀光的強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，單位時(shí)間內(nèi)射向陰極的光子數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，激發(fā)出的光電子數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，電路中的光電流變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，若改用頻率為2ν的單色光照耀，飽和光電流不肯定變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，故C錯(cuò)誤；若改用頻率為0.5ν的單色光照耀，若0.5ν大于金屬的極限頻率，則能產(chǎn)生光電效應(yīng)，可能產(chǎn)生光電子，故D錯(cuò)誤。故選B。5．(多選)(2024·南陽(yáng)模擬)某愛(ài)好小組用如圖甲所示的電路探究光電效應(yīng)的規(guī)律。依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，小剛同學(xué)作出了光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率的關(guān)系圖線如圖乙所示，小娜同學(xué)作出了遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系圖線如圖丙所示。已知光電子的電荷量為e，則下列說(shuō)法正確的是()A.假如圖乙、圖丙中探討的是同一金屬的光電效應(yīng)規(guī)律，則a＝eq\f(c,e)B．假如探討不同金屬光電效應(yīng)的規(guī)律，在圖乙中將得到經(jīng)過(guò)(b，0)點(diǎn)的一系列直線C．假如探討不同金屬光電效應(yīng)的規(guī)律，在圖丙中將得到一系列平行的傾斜直線D．普朗克常量h＝eq\f(a,b)＝eq\f(ce,d)【解析】選C、D。依據(jù)愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，在題圖乙中有a＝W0，b＝ν0，斜率為普朗克常量h＝eq\f(a,b)，對(duì)于遏止電壓有：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，在題圖丙中有d＝ν0，c＝eq\f(W0,e)，斜率k＝eq\f(c,d)＝eq\f(h,e)，結(jié)合兩個(gè)圖線可得：h＝eq\f(a,b)＝eq\f(ce,d)，故D正確；假如題圖乙、丙中探討的是同一金屬的光電效應(yīng)規(guī)律，則逸出功相同，W0＝a＝ce，故A錯(cuò)誤；普朗克常量為定值，假如探討不同金屬光電效應(yīng)的規(guī)律，在題圖乙、丙中得到的將是一系列平行的傾斜直線，故B錯(cuò)誤，C正確?！绢}后反思】解決圖象問(wèn)題要用到的關(guān)系式(1)光電效應(yīng)方程：Ek=hν-W0。(2)發(fā)生光電效應(yīng)的臨界條件：Ek=0，νc=。(3)遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系：-eUc=0-Ek，Uc=ν-。6.(2024·合肥模擬)用光子能量為5.0eV的一束光照耀陰極P，如圖，當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，發(fā)覺(jué)電流表讀數(shù)不為零。合上開(kāi)關(guān)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，發(fā)覺(jué)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于1.60V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于1.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零，由此可知陰極材料的逸出功為()A．1.6eVB．2.2eVC．3.0eVD．3.4eV【解析】選D。設(shè)用光子能量為5.0eV的光照耀時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ekm，當(dāng)反向電壓達(dá)到U＝1.60V以后，電流表讀數(shù)為零，因此Ekm＝eU＝1.60eV。依據(jù)光電效應(yīng)方程有Ekm＝hν－W0，陰極材料的逸出功為W0＝hν－Ekm＝3.40eV，D正確。7.(創(chuàng)新題)如圖所示，陰極K用極限波長(zhǎng)λ0＝0.66μm的金屬銫制成，用波長(zhǎng)λ＝0.50μm的綠光照耀陰極K并調(diào)整兩個(gè)極板間的電壓，當(dāng)A板電壓比陰極高出2.5V時(shí)，光電流達(dá)到飽和，電流表示數(shù)為0.80μA，求：(1)每秒鐘陰極放射的光電子數(shù)為多少？(2)光電子飛出陰極時(shí)的最大初動(dòng)能為多大？(3)假如把照耀陰極的綠光的光強(qiáng)增大為原來(lái)的2倍，每秒鐘陰極放射的光電子數(shù)是多少？光電子的最大初動(dòng)能是多少？【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)留意兩點(diǎn)：(1)當(dāng)陰極放射的光電子全部到達(dá)陽(yáng)極A時(shí)，光電流達(dá)到飽和。由電流與電子的關(guān)系可知，每秒到達(dá)陽(yáng)極的電子數(shù)即為每秒放射的電子數(shù)。由光電效應(yīng)方程計(jì)算最大初動(dòng)能。(2)光強(qiáng)加倍，每秒鐘放射的光電子數(shù)目加倍，但入射光的頻率不變，光電子的最大初動(dòng)能不變。【解析】(1)光電流達(dá)到飽和時(shí)，陰極放射的光電子全部到達(dá)陽(yáng)極A，陰極每秒鐘放射的光電子的個(gè)數(shù)n＝eq\f(Im,e)＝5.0×1012(2)依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能為eq\f(1,2)mveq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(m))＝hν－W0＝heq\f(c,λ)－h(huán)eq\f(c,λ0)＝hc(eq\f(1,λ)－eq\f(1,λ0))＝6.63×10－34×3×108(eq\f(1,0.5×10－6)－eq\f(1,0.66×10－6))J＝9.6×10－20J(3)假如照耀光的頻率不變，光強(qiáng)加倍，依據(jù)光電效應(yīng)試驗(yàn)規(guī)律，陰極每秒放射的光電子數(shù)n′＝2n＝2×5.0×1012＝1.0×1013，光電子的最大初動(dòng)能仍舊是9.6×10－20J答案：(1)5.0×1012(2)9.6×10－20J(3)1.0×10139.6×10－20J【加固訓(xùn)練】(2024·江蘇高考)光電效應(yīng)試驗(yàn)中，用波長(zhǎng)為λ0的單色光A照耀某金屬板時(shí)，剛好有光電子從金屬表面逸出。當(dāng)波長(zhǎng)為的單色光B照耀該金屬板時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為_(kāi)_____，A、B兩種光子的動(dòng)量之比為_(kāi)_____。(已知普朗克常量為h、光速為c)

【解析】逸出功W0=hνc=依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0=再由p=，可得=1∶2。答案：1∶28．(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．相同動(dòng)能的電子和質(zhì)子，質(zhì)子的德布羅意波波長(zhǎng)較長(zhǎng)B．在光的雙縫干涉試驗(yàn)中，暗條紋的地方是光子恒久不能到達(dá)的地方C．在光的雙縫干涉試驗(yàn)中，大量光子打在光屏上的落點(diǎn)是有規(guī)律的，暗條紋處落下光子的概率小D．低頻電磁波的波動(dòng)性顯著，而高頻電磁波的粒子性顯著【解析】選C、D。德布羅意波波長(zhǎng)λ＝eq\f(h,p)，而Ek＝eq\f(p2,2m)，所以λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，Ek相同，而me<mp，所以電子的德布羅意波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，A錯(cuò)誤；在雙縫干涉試驗(yàn)中，暗條紋的地方是光子到達(dá)概率小的地方，并非恒久不能到達(dá)，B錯(cuò)誤，C正確；低頻率的電磁波波長(zhǎng)長(zhǎng)，簡(jiǎn)單發(fā)生明顯的衍射、干涉現(xiàn)象，波動(dòng)性顯著，高頻率的電磁波則相反，從能量的角度來(lái)分析，低頻電磁波的光子能量小，少數(shù)光子很難在干涉或衍射亮紋處留下感光點(diǎn)跡，大量光子照耀時(shí)出現(xiàn)規(guī)則的明暗條紋，即波動(dòng)性顯著，高頻率電磁波的光子能量大，少數(shù)幾個(gè)光子就能引起感光膠片感光，出現(xiàn)不規(guī)則的點(diǎn)跡，即粒子性顯著，D正確?！炯庸逃?xùn)練】2002年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中的一項(xiàng)是嘉獎(jiǎng)美國(guó)科學(xué)家賈科尼和日本科學(xué)家小柴昌俊發(fā)覺(jué)了宇宙X射線源。X射線是一種高頻電磁波，若X射線在真空中的波長(zhǎng)為λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以ε和p分別表示X射線每個(gè)光子的能量和動(dòng)量，則()A.ε=，p=0 B.ε=，p=C.ε=，p=0 D.ε=，p=【解析】選D。依據(jù)ε=hν，且λ=，c=λν可得X射線每個(gè)光子的能量為ε=，每個(gè)光子的動(dòng)量為p=。9．從1907年起，美國(guó)物理學(xué)家密立根起先以精湛的技術(shù)測(cè)量光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量。他通過(guò)如圖甲所示的試驗(yàn)裝置測(cè)量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，作出Uc-ν的圖象如圖乙所示，由此算出普朗克常量h，并與普朗克依據(jù)黑體輻射測(cè)出的h相比較，以檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。已知電子的電荷量e，則下列普朗克常量h的表達(dá)式正確的是()A．h＝eq\f(e（Uc2－Uc1）,ν2－ν1)B．h＝eq\f(Uc2－Uc1,e（ν2－ν1）)C．h＝eq\f(ν2－ν1,e（Uc2－Uc1）)D．h＝eq\f(e（ν2－ν1）,Uc2－Uc1)【解析】選A。依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0及動(dòng)能定理eUc＝Ek，得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，所以圖象的斜率k＝eq\f(Uc2－Uc1,ν2－ν1)＝eq\f(h,e)，得h＝eq\f(e（Uc2－Uc1）,ν2－ν1)，故選項(xiàng)A正確。10．(2024·德州模擬)如圖所示，有一束單色光入射到極限頻率為ν0的金屬板K上，具有最大初動(dòng)能的某出射電子，沿垂直于平行板電容器極板的方向，從左側(cè)極板上的小孔入射到兩極板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，到達(dá)右側(cè)極板時(shí)速度剛好為零。已知電容器的電容為C，帶電量為Q，極板間距為d，普朗克常量為h，電子電量的肯定值為e，不計(jì)電子的重力。關(guān)于電容器右側(cè)極板的帶電狀況和入射光的頻率ν，以下推斷正確的是()A.帶正電，ν0＋eq\f(Qe,Ch)B．帶正電，ν0＋eq\f(Qe,Chd)C．帶負(fù)電，ν0＋eq\f(Qe,Ch)D．帶負(fù)電，ν0＋eq\f(Qe,Chd)【解析】選C。因?yàn)楣怆娮訋ж?fù)電，而到達(dá)右板時(shí)速度為零，說(shuō)明右板帶負(fù)電，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程和動(dòng)能定理有hν0＝W0，Ek＝hν－W0，Ek＝eq\f(Q,C)e，聯(lián)立解得C正確?！炯庸逃?xùn)練】(多選)在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照耀到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說(shuō)法正確的是 ()A.若νa>νb，則肯定有Ua<UbB.若νa>νb，則肯定有Eka>EkbC.若Ua<Ub，則肯定有Eka<EkbD.若νa>νb，則肯定有hνa-Eka>hνb-Ekb【解析】選B、C。由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程hν=Ekm+W0，由動(dòng)能定理可得Ekm=eU，故當(dāng)νa>νb時(shí)，Ua>Ub，Eka>Ekb，故A錯(cuò)誤，B正確；若Ua<Ub，則肯定有Eka<Ekb，故C正確；由光電效應(yīng)方程可得：金屬的逸出功W0=hνa-Eka=hνb-Ekb，故D錯(cuò)誤。11．(多選)(2024·洛陽(yáng)模擬)1905年，愛(ài)因斯坦把普朗克的量子化概念進(jìn)一步推廣，勝利地說(shuō)明了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說(shuō)。在給出與光電效應(yīng)有關(guān)的四個(gè)圖象中，下列說(shuō)法正確的是()A.圖1中，當(dāng)紫外線照耀鋅板時(shí)，發(fā)覺(jué)驗(yàn)電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明鋅板帶正電，驗(yàn)電器帶負(fù)電B．圖2中，從光電流與電壓的關(guān)系圖象中可以看出，電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，說(shuō)明遏止電壓和光的強(qiáng)度有關(guān)C．圖3中，若電子電荷量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Uc-ν圖象可求得普朗克常量的表達(dá)式為h＝eq\f(U1e,ν1－νc)D．圖4中，由光電子最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象可知該金屬的逸出功為E或hν0【解析】選C、D。用紫外線燈發(fā)出的紫外線照耀鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗(yàn)電器與鋅板相連，則驗(yàn)電器的金屬球和金屬指針帶正電，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖2可知電壓相同時(shí)，光照越強(qiáng)，光電流越大，只能說(shuō)明光電流強(qiáng)度與光的強(qiáng)度有關(guān)，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程Uce＝hν－W0，可知Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，圖象Uc-ν的斜率表示eq\