高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十八）波粒二象性（含解析）-人教版高三物理試題

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十八）波粒二象性對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：對(duì)光電效應(yīng)的理解1．[多選](2018·南菁高級(jí)中學(xué)期中)下列有關(guān)黑體輻射和光電效應(yīng)的說法中正確的是()A．在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度極大值向頻率較低的方向移動(dòng)B．普朗克在研究黑體輻射問題時(shí)提出了能量子假說C．用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)把這束綠光遮住一半，仍然可發(fā)生光電效應(yīng)D．在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，入射光的強(qiáng)度越大，光電子的最大初動(dòng)能越大解析：選BC在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度極大值向頻率較高的方向移動(dòng)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；普朗克在研究黑體輻射問題時(shí)提出了能量子假說，故B項(xiàng)正確；用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)把這束綠光遮住一半，光的頻率不變，仍然大于極限頻率，可發(fā)生光電效應(yīng)，故C項(xiàng)正確；在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動(dòng)能Ekm＝hν－W0，與光強(qiáng)無關(guān)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針就張開一個(gè)角度，如圖所示，這時(shí)()A．金屬內(nèi)的每個(gè)電子可以吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)它積累的動(dòng)能足夠大時(shí)，就能逸出金屬B．鋅板帶正電，指針帶正電C．鋅板帶負(fù)電，指針帶正電D．若僅減弱照射光的強(qiáng)度，則可能不再有光電子飛出解析：選B每個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子，只有當(dāng)入射光的能量大于逸出功，才會(huì)有電子飛出，故A錯(cuò)誤；鋅板在弧光燈照射下，發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子逸出，鋅板失去電子帶正電，驗(yàn)電器與鋅板相連，導(dǎo)致指針帶正電，故B正確，C錯(cuò)誤；是否有光電子飛出，與照射光的強(qiáng)度無關(guān)，故D錯(cuò)誤。3．(2019·江陰模擬)如圖所示，一驗(yàn)電器與鋅板相連，在A處用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角。(1)驗(yàn)電器指針帶________電(選填“正”或“負(fù)”)。(2)使驗(yàn)電器指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn)。那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗(yàn)電器指針________(選填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)。解析：(1)在A處用一紫外線燈照射鋅板，鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，光電子射出后，鋅板帶正電，則驗(yàn)電器也帶正電。(2)用黃光照射鋅板，驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn)，說明黃光不能使鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，紅外線的頻率比黃光低，紅外線也不能使鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，驗(yàn)電器指針無偏轉(zhuǎn)。答案：(1)正(2)無對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：愛因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用4．[多選](2017·全國卷Ⅲ)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(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解析：選BC設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動(dòng)能隨ν的增大而增大，B項(xiàng)正確；又Ek＝eU，則最大初動(dòng)能與遏止電壓成正比，C項(xiàng)正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增大，A項(xiàng)錯(cuò)誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.如圖所示，當(dāng)一束一定強(qiáng)度的某一頻率的黃光照射到光電管陰極K上時(shí)，此時(shí)滑片P處于A、B中點(diǎn)，電流表中有電流通過，則()A．若將滑動(dòng)觸頭P向B端移動(dòng)，電流表讀數(shù)有一定增大B．若用紅外線照射陰極K，電流表中一定沒有電流通過C．若用強(qiáng)度更弱的黃光照射陰極K，電流表讀數(shù)不變D．若用強(qiáng)度更弱的紫外線照射陰極K，光電子的最大初動(dòng)能一定變大解析：選D光電管所加的電壓，使光電子到達(dá)陽極，則電流表中有電流流過，且可能處于飽和電流，若將滑動(dòng)觸頭P向B端移動(dòng)，電流表讀數(shù)有可能不變，故A錯(cuò)誤；若用紅外線照射陰極K，因紅外線的頻率小于黃色光，因此可能不發(fā)生光電效應(yīng)，也可能會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，電流表不一定沒有電流通過，故B錯(cuò)誤；若用強(qiáng)度更弱的黃光照射陰極K，能發(fā)生光電效應(yīng)有光子飛出，但光強(qiáng)變?nèi)跏沟蔑w出的光電子數(shù)目減小，電流表讀數(shù)減小，故C錯(cuò)誤；紫外線的頻率大于黃色光的頻率，根據(jù)光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0可知，用一束紫外線照射陰極K時(shí)，出射光電子的最大初動(dòng)能一定變大，與光的強(qiáng)弱無關(guān)，故D正確。6．如圖甲所示是使用光電管的原理圖，當(dāng)頻率為ν的可見光照射到陰極K上時(shí)，電流表中有電流通過。(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向________滑動(dòng)時(shí)(填“左”或“右”)，通過電流表的電流將會(huì)增大。(2)當(dāng)電流表電流剛減小到零時(shí)，電壓表的讀數(shù)為U，則陰極K的逸出功為________(已知電子電荷量為e，普朗克常量為h)。(3)如果不改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度，而增大入射光的頻率，則光電子的最大初動(dòng)能將________(選填“變大”“變小”或“不變”)。(4)用不同頻率的光照射某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，測(cè)量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，得到Uc-ν圖像如圖乙所示，根據(jù)圖像求出該金屬的截止頻率νc＝_______Hz，普朗克常量h＝________J·s。(已知電子電荷量e＝1.6×10－19C)解析：(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，光電管兩端的反向電壓減小，光電流增大，通過電流表的電流將會(huì)增大。(2)當(dāng)電流表電流剛減小到零時(shí)，電壓表的讀數(shù)為U，則光電子的最大初動(dòng)能Ekm＝eU，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可得，逸出功W0＝hν－eU。(3)如果不改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度，而增大入射光的頻率，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可得，光電子的最大初動(dòng)能變大。(4)由Ekm＝hν－W0、Ekm＝eUc、W0＝hνc，可得eUc＝hν－h(huán)νc，則Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(h,e)νc。根據(jù)題給圖像可得該金屬的截止頻率νc＝5.0×1014Hz，據(jù)圖像斜率可得eq\f(h,e)＝eq\f(5－0,17.5－5.0×1014)，則普朗克常量h＝6.4×10－34J·s。答案：(1)左(2)hν－eU(3)變大(4)5.0×10146.4×10－347.(2019·鹽城中學(xué)檢測(cè))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K為陰極，A為陽極，理想電流計(jì)可檢測(cè)通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5eV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6.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，則光電管陰極材料的逸出功為________，若增大入射光的強(qiáng)度，電流計(jì)的讀數(shù)________(填“為零”或“不為零”)。解析：光電效應(yīng)的最大初動(dòng)能Ekm＝eU＝6eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程得，Ekm＝hν－W0；則逸出功W0＝hν－Ekm＝10.5eV－6eV＝4.5eV。光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，增大入射光的強(qiáng)度時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能不變，電流仍然為零。答案：4.5eV為零8．(2018·如皋期中)如圖所示，陰極材料由鋁制成，已知鋁的逸出功為W0，現(xiàn)用波長為λ的光照射鋁的表面，使之產(chǎn)生光電效應(yīng)。已知電子的電荷量為e，普朗克常量為h，真空中光速為c。求：(1)光電子的最大初動(dòng)能；(2)電壓表示數(shù)至少為多大時(shí)電流表示數(shù)才為零。解析：(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0根據(jù)：ν＝eq\f(c,λ)最大初動(dòng)能Ek＝heq\f(c,λ)－W0。(2)電流表示數(shù)為零時(shí)，根據(jù)動(dòng)能定理有：eUc＝Ek代入：Ek＝heq\f(c,λ)－W0解得：Uc＝eq\f(hc,λe)－eq\f(W0,e)。答案：(1)heq\f(c,λ)－W0(2)eq\f(hc,λe)－eq\f(W0,e)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：與光電效應(yīng)有關(guān)的圖像問題9.(2018·蘭州模擬)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用同一光電管在不同實(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)，如圖所示。則可判斷出()A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的波長大于丙光的波長C．乙光對(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D．甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光的光電子對(duì)應(yīng)的最大初動(dòng)能解析：選B因光電管不變，所以逸出功不變。由圖像知甲光、乙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓相等，且小于丙光對(duì)應(yīng)的遏止電壓，所以甲光和乙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能相等且小于丙光的光電子最大初動(dòng)能，故D錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知甲光和乙光的頻率相等，且小于丙光的頻率，甲光和乙光的波長大于丙光的波長，故A錯(cuò)誤，B正確；截止頻率是由金屬?zèng)Q定的，與入射光無關(guān)，故C錯(cuò)誤。10．[多選](2018·金陵中學(xué)期末)圖甲是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖像。下列說法正確的是()A．由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大B．由圖線①、②、③可知對(duì)某種確定的金屬來說，其遏止電壓只由入射光的頻率決定C．只要增大電壓，光電流就會(huì)一直增大D．遏止電壓越大，說明從該金屬中逸出來的光電子的最大初動(dòng)能越大解析：選ABD由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0＝eUc，可知對(duì)于確定的金屬，入射光頻率越大，最大初動(dòng)能越大，遏止電壓越大，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，B正確；增大電壓，當(dāng)電壓增大到一定值，電流達(dá)到飽和電流，不再增大，C錯(cuò)誤；根據(jù)Ekm＝eUc知，遏止電壓越大，說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動(dòng)能越大，D正確。11.(2019·揚(yáng)州中學(xué)月考)用能量為50eV的光子照射到光電管陰極后，測(cè)得光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知電子的質(zhì)量m＝9.0×10－31kg、電荷量e＝－1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。試求：(1)光電管陰極金屬的逸出功W0；(2)光電子的最大動(dòng)量和對(duì)應(yīng)物質(zhì)波的波長λ。(保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)由題圖可知，遏止電壓Uc為－20V，由功能關(guān)系可知，eUc＝Ek由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可得W0＝hν－eUc代入數(shù)據(jù)解得：W0＝30eV。(2)由公式Ek＝eq\f(1,2)mv2，得最大動(dòng)量p＝mv＝eq\r(2meUc)＝eq\r(2×9.0×10－31×－1.6×10－19×－20)kg·m/s＝2.4×10－24kg·m/s；則對(duì)應(yīng)物質(zhì)波的波長λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(6.63×10－34,2.4×10－24)m≈2.8×10－10m。答案：(1)30eV(2)2.4×10－24kg·m/s2.8×10－10m對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：對(duì)波粒二象性的理解12．(2018·如皋期中)物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：在光屏處放上照相用的底片，若減弱光的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過狹縫。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時(shí)間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子；如果曝光時(shí)間足夠長，底片上就會(huì)出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋。對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有下列認(rèn)識(shí)，其中正確的是()A．曝光時(shí)間不太長時(shí)，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子，表現(xiàn)出光的波動(dòng)性B．單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)可以預(yù)測(cè)C．只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性D．干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會(huì)較多的地方解析：選D根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，單個(gè)光子表現(xiàn)為粒子性，而大量光子表現(xiàn)為波動(dòng)性，所以曝光時(shí)間不太長時(shí)，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子，說明了單個(gè)光子表現(xiàn)為粒子性，故A錯(cuò)誤；光子的粒子性并非宏觀實(shí)物粒子的粒子性，故單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)無法預(yù)測(cè)，故B錯(cuò)誤；如果曝光時(shí)間足夠長，底片上就會(huì)出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋，說明了大量光子表現(xiàn)為波動(dòng)性，故C錯(cuò)誤；光子到達(dá)多的區(qū)域表現(xiàn)為亮條紋，而光子到達(dá)少的區(qū)域表現(xiàn)為暗條紋，故D正確。13．下列說法不正確的是()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．黑體是一種理想化模型，其輻射強(qiáng)度與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度升高時(shí)，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)D．在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，會(huì)把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長變短解析：選D光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性，A正確；衍射現(xiàn)象是波特有的性質(zhì)，故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，B正確；黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布與黑體的溫度有關(guān)，黑體輻射隨著波長越短、溫度越高輻射越強(qiáng)，C正確；康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子能量減小，根據(jù)E＝hν＝heq\f(c,λ)可得光子散射后波長變長，D錯(cuò)誤。14．[多選](2019·南京調(diào)研)下列說法中正確的是()A．圖甲反映了黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布與黑體的溫度的關(guān)系B．圖乙的放射性同位素應(yīng)選擇衰變時(shí)放出α粒子的同位素C．圖丙中A、B兩球質(zhì)量相等，當(dāng)A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后，B的速度未必是vD．圖丁中電子束通過鋁箔產(chǎn)生的衍射圖樣，證實(shí)了物質(zhì)波的存在解析：選CD黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，溫度升高時(shí)，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長減小的方向移動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因γ射線的穿透本領(lǐng)較強(qiáng)，則圖乙的放射性同位素應(yīng)選擇衰變時(shí)放出γ射線，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；圖丙中A、B兩球質(zhì)量相等，當(dāng)A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后，若發(fā)生彈性碰撞，B的速度才是v，選項(xiàng)C正確；圖丁中電子束通過鋁箔產(chǎn)生的衍射圖樣，說明電子具有波動(dòng)性，證實(shí)了