2020-2021高二物理3-5課后作業(yè)：第十七章 波粒二象性 真題集訓(xùn)含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年高二物理人教版選修3-5課后作業(yè)：第十七章波粒二象性高考真題集訓(xùn)含解析第十七章高考真題集訓(xùn)一、選擇題1．（2018·全國卷Ⅱ）用波長為300nm的光照射鋅板，電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1。28×10－19J。已知普朗克常量為6.63×10－34J·s，真空中的光速為3.00×108m·s－1，能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為（）A．1×1014HzB．8×1014HzC．2×1015HzD．8×1015Hz答案B解析由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0,得W0＝hν－Ek＝heq\f（c,λ）－Ek。剛好發(fā)生光電效應(yīng)的臨界條件是最大初動(dòng)能Ek＝0時(shí),入射光的頻率為ν0,則W0＝hν0，代入數(shù)據(jù)可得：ν0＝8×1014Hz，故B正確。2．(2017·全國卷Ⅲ）(多選）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(dòng)能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是（)A．若νa>νb，則一定有Ua<UbB．若νa〉νb，則一定有Eka>EkbC．若Ua<Ub，則一定有Eka<EkbD．若νa〉νb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb答案BC解析光電效應(yīng)中遏止電壓與最大初動(dòng)能之間的關(guān)系為eU＝Ek,根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ek＝hν－W0,若νa>νb，則Eka〉Ekb,Ua>Ub，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；若Ua<Ub,則Eka<Ekb，選項(xiàng)C正確；由光電效應(yīng)方程可得W0＝hν－Ek，則hνa－Eka＝hνb－Ekb，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.3．(2019·天津高考）如圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系。由a、b、c組成的復(fù)色光通過三棱鏡時(shí)，下述光路圖中正確的是(）答案C解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和動(dòng)能定理－eUc＝0－Ek得ν＝eq\f（eUc,h）＋eq\f（W0,h），知遏止電壓大，則光的頻率大,故νb>νc>νa，由于光的頻率越大，折射率越大，光的偏折角度越大,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。4．(2017·北京高考)2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100nm（1nm＝10－9m）附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖，“大連光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子,但又不會(huì)把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為（取普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108m/s)()A．10－21JB．10－18JC．10－15JD．10－12J答案B解析一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量E＝hν＝heq\f(c，λ)＝6.6×10－34×eq\f（3×108，10－7)J≈10－18J，選項(xiàng)B正確.5．(2017·天津高考）明代學(xué)者方以智在《陽燧倒影》中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱則必有一面五色"，表明白光通過多棱晶體折射會(huì)發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示,一束復(fù)色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光a、b，下列說法正確的是（）A．若增大入射角i，則b光先消失B．在該三棱鏡中a光波長小于b光C．a(chǎn)光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能發(fā)生D．若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應(yīng)，則a光的遏止電壓低答案D解析A錯(cuò)：增大入射角i,a、b光都不會(huì)消失.B錯(cuò)：復(fù)色光通過三棱鏡后分解成兩束單色光，b光比a光的偏折角大，折射率大，頻率高，波長短。即nb>na，νb〉νa，λb〈λa.C錯(cuò)：光波是橫波，偏振現(xiàn)象是橫波所特有的現(xiàn)象，a、b光都能發(fā)生偏振現(xiàn)象。D對：根據(jù)遏止電壓Uc＝eq\f(h，e)ν－eq\f(W,e）及νb〉νa可知，b光的遏止電壓高.6．（2016·全國卷Ⅰ)（多選）現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光入射時(shí)，有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是（）A．保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大B．入射光的頻率變高，飽和光電流變大C．入射光的頻率變高，光電子的最大初動(dòng)能變大D．保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產(chǎn)生E．遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的光強(qiáng)無關(guān)答案ACE解析保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子個(gè)數(shù)增加，則飽和光電流變大，故A正確；飽和光電流的大小與入射光的頻率無直接關(guān)系，故B錯(cuò)誤；由Ek＝hν－W，可知C正確。當(dāng)入射光的頻率小于金屬的極限頻率時(shí),光電效應(yīng)不能發(fā)生，故D錯(cuò)誤；由eU＝eq\f（1，2）mv2＝hν－W得eU＝hν－W，可見,遏止電壓U隨ν的增大而增大，與入射光的光強(qiáng)無關(guān)，故E正確。7．(2015·江蘇高考）（多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()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(dòng)性C．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D．動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長也相等答案AB解析光電效應(yīng)現(xiàn)象、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律都可以用光的粒子性解釋，選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性，選項(xiàng)B正確；由德布羅意波長公式λ＝eq\f（h,p)和p2＝2mEk知?jiǎng)幽芟嗟鹊馁|(zhì)子和電子動(dòng)量不同，德布羅意波長不相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8．（2019·北京高考）光電管是一種利用光照射產(chǎn)生電流的裝置，當(dāng)入射光照在管中金屬板上時(shí)，可能形成光電流.表中給出了6次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果.由表中數(shù)據(jù)得出的論斷中不正確的是（)A．兩組實(shí)驗(yàn)采用了不同頻率的入射光B．兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)不同C．若入射光子的能量為5.0eV，逸出光電子的最大動(dòng)能為1。9eVD．若入射光子的能量為5.0eV，相對光強(qiáng)越強(qiáng)，光電流越大答案B解析光子的能量E＝hν，兩組實(shí)驗(yàn)中入射光子的能量不同，故入射光的頻率不同，A正確;由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程hν＝W＋Ek,可求出兩組實(shí)驗(yàn)中金屬板的逸出功W均為3。1eV,故兩組實(shí)驗(yàn)所用的金屬板材質(zhì)相同,B錯(cuò)誤；由hν＝W＋Ek，W＝3。1eV，當(dāng)hν＝5.0eV時(shí)，Ek＝1.9eV，C正確；相對光強(qiáng)越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)射出的光子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，形成的光電流越大，D正確.二、填空題9．(2019·天津高考)第26屆國際計(jì)量大會(huì)決定,質(zhì)量單位“千克”用普朗克常量h定義，“國際千克原器”于2019年5月20日正式“退役”。h的數(shù)值為6.63×10－34,根據(jù)能量子定義，h的單位是________，該單位用國際單位制中的力學(xué)基本單位表示，則為________。答案J·skg·m2/s解析普朗克常量h的單位為J·s；由W＝Fl及F＝ma可推導(dǎo)：1J·s＝1N·m·s＝1kg·m·s－2·m·s＝1kg·m2/s。10．(2018·江蘇高考）光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用波長為λ0的單色光A照射某金屬板時(shí)，剛好有光電子從金屬表面逸出。當(dāng)波長為eq\f（λ0，2)的單色光B照射該金屬板時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為________，A、B兩種光子的動(dòng)量之比為________。（已知普朗克常量為h、光速為c)答案eq\f（hc,λ0)1∶2解析根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0,又ν＝eq\f(c,λ），所以有0＝eq\f（hc,λ0)－W0，Ek＝eq\f（2hc，λ0）－W0，解得Ek＝eq\f(hc，λ0);又光子動(dòng)量p＝eq\f（h,λ），所以A、B兩種光子的動(dòng)量之比為1∶2。11．（2017·江蘇高考)質(zhì)子(eq\o\al(1,1）H）和α粒子(eq\o\al(4，2)He)被加速到相同動(dòng)能時(shí)，質(zhì)子的動(dòng)量________(選填“大于"“小于"或“等于”）α粒子的動(dòng)量，質(zhì)子和α粒子的德布羅意波波長之比為________。答案小于2∶1解析由p＝mv，Ek＝eq\f(1，2)mv2知，p＝eq\r(2mEk)，質(zhì)子質(zhì)量小于α粒子質(zhì)量，動(dòng)能相同時(shí)質(zhì)子動(dòng)量小.由λ＝eq\f(h,p）知，eq\f(λ質(zhì),λα）＝eq\f(pα，p質(zhì)）＝eq\f（\r(mα）,\r（m質(zhì))）＝2∶1。12．（2016·江蘇高考）已知光速為c，普朗克常量為h,則頻率為ν的光子的動(dòng)量為________。用該頻率的光垂直照射平面鏡,光被鏡面全部垂直反射回去，則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為________。答案eq\f(hν,c）eq\f（2hν,c)解析光子的動(dòng)量p＝eq\f（E，c)＝eq\f(hν，c），垂直反射回去Δp＝eq\f(hν，c）－eq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(－\f(hν,c）))＝eq\f（2hν,c).13．(2015·全國卷Ⅰ)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e,則普朗克常量可表示為________，所用材料的逸出功可表示為________。答案ek－eb解析由光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能eq\f（1，2）mv2＝hν－Wc。根據(jù)動(dòng)能定理,eUc＝eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立解得:Uc＝eq\f(h，e）ν－eq\f（Wc,e)。對照題給遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系圖象,可知：圖象斜率k＝eq\f(h,e),解得普朗克常量h＝ek。圖象在縱軸上的截距b＝－eq\f(Wc，e）,解得所用材料的逸出功Wc＝－eb。三、計(jì)算題14．(2016·江蘇高考)幾種金屬的逸出功W0見下表:金屬鎢鈣鈉鉀銣W0（×10－19J）7.265。123.663.603.41用一束可見光照射上述金屬的表面，請通過計(jì)算說明哪些能發(fā)生光電效應(yīng).已知該可見光的波長范圍為4.0×10－7～7.6×10－7m，普朗克常量h＝6。63×10－34J·s。答案見解析解析光子的能量E＝eq\f（hc，λ）,取λ＝4.0×10－7m，則E≈5.0×10－19J根據(jù)E〉W0判斷，鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)。15．（2019·江蘇高考)在“焊接”視網(wǎng)膜的眼科手術(shù)中，所用激光的波長λ＝6.4×10－7m，每個(gè)激光脈沖