高考物理一輪復(fù)習(xí)第十四章近代物理初步第講光電效應(yīng)波粒二象性練習(xí)含解析新人教版

第1講光電效應(yīng)波粒二象性一、選擇題(本題共12小題，1～7題為單選，8～12題為多選)1．在通往量子論的道路上，一大批物理學(xué)家做出了卓越的貢獻(xiàn)，下列有關(guān)說法正確的是(A)A．愛因斯坦提出光子說，并成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象B．德布羅意第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念C．玻爾在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念D．普朗克把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性[解析]愛因斯坦提出光子說，并成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確；玻爾第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；普朗克在1900年把能量子引入物理學(xué)，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；德布羅意把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子，預(yù)言實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．被譽(yù)為“中國(guó)天眼”的世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡(簡(jiǎn)稱FAST)坐落在貴州省平塘縣，用來接收來自宇宙深處的電磁波?！爸袊?guó)天眼”的存在，使得深空通訊能力延伸至太陽系外緣行星，對(duì)探索宇宙的起源和地外文明具有重要意義。如果為天眼配備一部發(fā)射功率為百萬瓦級(jí)(106W)的發(fā)射機(jī)，其發(fā)射的無線電波波長(zhǎng)為126厘米，那么該發(fā)射機(jī)每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)量的數(shù)量級(jí)約為(取真空光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s)(C)A．1023 B．1027C．1031 D．1035[解析]設(shè)發(fā)射機(jī)每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)量為n，則t0時(shí)間內(nèi)發(fā)射光子的總能量為E＝nt0ε，由ε＝hν和ν＝eq\f(c,λ)得E＝nt0heq\f(c,λ)，則有nt0heq\f(c,λ)＝Pt0，代入數(shù)據(jù)，最終可得n的數(shù)量級(jí)約為1031，故C正確。3．(2023·浙江溫州月考)如圖所示是研究光電管產(chǎn)生光電流的電路圖，A、K是光電管的兩個(gè)電極，已知該光電管陰極金屬的極限頻率為ν0，元電荷為e，普朗克常量為h?，F(xiàn)將頻率為ν(大于ν0)的光照射在陰極上，則下列方法一定能夠增加飽和光電流的是(B)A．入射光強(qiáng)度不變，增加光的頻率B．入射光頻率不變，增加入射光強(qiáng)度C．增加A、K電極間的電壓D．減小A、K電極間的電壓[解析]本題考查影響飽和光電流的條件。入射光強(qiáng)度不變，增加光的頻率，則單位時(shí)間內(nèi)入射光的光子數(shù)目減少，導(dǎo)致光電流的飽和值減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；入射光頻率不變，增加光強(qiáng)，則單位時(shí)間內(nèi)入射光的光子數(shù)目增多，導(dǎo)致光電流的飽和值增大，選項(xiàng)B正確；增加A、K電極間的電壓，會(huì)導(dǎo)致光電流增大，但飽和值不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；減小A、K電極間的電壓，會(huì)導(dǎo)致光電流減小，但飽和值不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4．(2023·河北衡水中學(xué)模擬)如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長(zhǎng)的倒數(shù)(1/λ)的關(guān)系圖像，由圖像可知(B)A．圖像中的λ0是發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最小波長(zhǎng)B．普朗克常量和光速的乘積hc＝Eλ0C．該金屬的逸出功等于－ED．若入射光的波長(zhǎng)為λ0/3，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為4E[解析]本題考查對(duì)Ek－1/λ圖像的理解。由光電效應(yīng)方程可得Ek＝eq\f(hc,λ)－W逸出，則題圖像中的λ0是該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最大波長(zhǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)Ek＝0時(shí)，eq\f(hc,λ0)＝W逸出且W逸出＝E，則hc＝Eλ0，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；若入射光的波長(zhǎng)為λ0/3，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為E′k＝eq\f(3hc,λ0)－W逸出＝2E，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5．(2023·天津)如圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測(cè)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(C) A B C D[解析]由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和動(dòng)能定理－eU＝0－Ek得eU＝hν－W0，知遏止電壓大，則光的頻率大，νb>νc>νa，由光的色散現(xiàn)象知頻率越大，折射率越大，光的偏折角越大。選項(xiàng)C正確。6．(2023·黑龍江牡丹江一中期末)用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，用光子能量為2.5eV的某種光照射到光電管上時(shí)，電流表G示數(shù)不為零；移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時(shí)，電流表示數(shù)為零。以下說法正確的是(B)A．光電管陰極的逸出功為0.7eVB．光電管陰極的逸出功為1.8eVC．光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比D．當(dāng)電壓表示數(shù)大于0.7V時(shí)，如果把入射光的強(qiáng)度增大到一定程度，電流表可能會(huì)有示數(shù)[解析]本題考查光電效應(yīng)現(xiàn)象。根據(jù)Ek＝eUc和光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知，eUc＝hν－W0，故W0＝hν－eUc＝1.8eV，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成線性關(guān)系，但不是正比關(guān)系，C錯(cuò)誤；當(dāng)電壓表示數(shù)大于0.7V時(shí)，電流表示數(shù)為零，說明此電壓為遏止電壓，此時(shí)增大入射光的強(qiáng)度并不能增大光電子的最大初動(dòng)能，遏止電壓不變，逸出的光電子仍不能到達(dá)另一電極，電流表示數(shù)仍為零，D錯(cuò)誤。7．近年來，數(shù)碼相機(jī)幾近家喻戶曉，用來衡量數(shù)碼相機(jī)性能的一個(gè)非常重要的指標(biāo)就是像素，1像素可理解為光子打在光屏上的一個(gè)亮點(diǎn)，現(xiàn)知300萬像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的照片比30萬像素的數(shù)碼相機(jī)拍出的等大的照片清晰得多，其原因可以理解為(D)A．光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是一份一份的B．光的波動(dòng)性是大量光子之間的相互作用引起的C．大量光子表現(xiàn)出光具有粒子性D．光具有波粒二象性，大量光子表現(xiàn)出光的波動(dòng)性[解析]由題意知像素越高形成照片的光子數(shù)越多，表現(xiàn)的波動(dòng)性越強(qiáng)，照片越清晰，D項(xiàng)正確。8．(2023·江蘇常州月考)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是(ACD)A．電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B．β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡C．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D．人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)[解析]電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，可以說明電子是一種波，故A正確；β射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡，可以說明β射線是一種粒子，故B錯(cuò)誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，中子衍射說明中子是一種波，故C正確；人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，利用了電子束的衍射現(xiàn)象，說明電子束是一種波，故D正確。9．關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法中正確的是(ABC)A．不僅光子具有波粒二象性，一切運(yùn)動(dòng)的微粒都具有波粒二象性B．運(yùn)動(dòng)的微觀粒子與光子一樣，當(dāng)它們通過一個(gè)小孔時(shí)，都沒有特定的運(yùn)動(dòng)軌道C．波動(dòng)性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對(duì)立的，但在微觀高速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D．實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道，所以實(shí)物不具有波粒二象性[解析]由德布羅意的理論可知A、C正確；運(yùn)動(dòng)的微觀粒子到達(dá)的位置具有隨機(jī)性，沒有特定的運(yùn)動(dòng)軌道，B正確；宏觀物體的德布羅意波的波長(zhǎng)太小，實(shí)際很難觀察到波動(dòng)性，不是不具有波粒二象性，D錯(cuò)誤。10．某種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示。已知該金屬的逸出功為W0，普朗克常量為h。下列說法正確的是(CD)A．入射光的頻率越高，金屬的逸出功越大B．Ek與入射光的頻率成正比C．圖中圖線的斜率為hD．圖線在橫軸上的截距為eq\f(W0,h)[解析]金屬的逸出功是由金屬自身決定的，與入射光頻率無關(guān)，其大小W0＝hνc，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率成線性關(guān)系，不是成正比，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知斜率k＝h，故選項(xiàng)C正確；由圖可知，圖線在橫軸上的截距為eq\f(W0,h)，故選項(xiàng)D正確。11．(2023·山西太原五中月考)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)的實(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(AC)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[解析]本題考查光電效應(yīng)及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，意在考查考生對(duì)光電效應(yīng)知識(shí)的理解能力。根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律，保持入射光的頻率不變，入射光的光強(qiáng)變大，則飽和光電流變大，選項(xiàng)A正確；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知，入射光的頻率變高，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能變大，而飽和光電流與入射光的頻率和光強(qiáng)都有關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；保持入射光的光強(qiáng)不變，不斷減小入射光的頻率，當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率時(shí)，就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，沒有光電流產(chǎn)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。12．(2023·廣東六校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為γa。的單色光a照射到光電管的陰極K上，光電子的最大初動(dòng)能為Eka，遏止電壓為Ua。下列說法正確的是(BD)A．若換用頻率小的單色光b做實(shí)驗(yàn)，一定不能發(fā)生光電效應(yīng)B．若換用頻率大的單色光b做實(shí)驗(yàn)，則光電子的最大初動(dòng)能滿足Ekb>EkaC．若實(shí)驗(yàn)中增大單色光a的強(qiáng)度，則遏止電壓也會(huì)增大D．增大單色光a的強(qiáng)度，保持滑片P不動(dòng)，光電流變大[解析]本題考查光電效應(yīng)的發(fā)生條件以及影響光電子的最大初動(dòng)能的因素。根據(jù)光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件可知，入射光的頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，若換用頻率小的單色光b做實(shí)驗(yàn)，可能發(fā)生光電效應(yīng)，也可能不發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若換用頻率大的單色光b做實(shí)驗(yàn)，根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ekm＝hν－W0，光電子的最大初動(dòng)能增大，滿足Ekb>Eka，選項(xiàng)B正確；根據(jù)動(dòng)能定理可知eUa＝Ekm，增大單色光a的強(qiáng)度，遏止電壓不變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；增大單色光的強(qiáng)度，保持滑片P不動(dòng)，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增多，光電流變大，選項(xiàng)D正確。二、非選擇題13．(2023·任丘市第一中學(xué)高三月考)如圖所示，用導(dǎo)線將驗(yàn)電器與潔凈鋅板連接，觸摸鋅板使驗(yàn)電器指針歸零。用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，接著用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針張角減小，此現(xiàn)象說明鋅板帶正電(選填寫“正”或“負(fù)”)；若改用紅外線重復(fù)上實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針根本不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明金屬鋅的極限頻率大于紅外線的頻率(選填“大于”或“小于”)。[解析]用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電，當(dāng)其接觸鋅板時(shí)發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針張角減小，這說明鋅板帶電量減小，故鋅板帶正電，部分電量被橡膠棒所帶負(fù)電中和；用紅外線照射驗(yàn)電器指針偏角不變，說明鋅板未發(fā)生光電效應(yīng)，說明鋅板的極限頻率大于紅外線的頻率。14．(2023·江蘇南通模擬)我國(guó)自行研制的一種大型激光器，能發(fā)出頻率為ν、功率為P0的高純度和高亮度激光。如圖所示，光電管的陰極K用某金屬制成，閉合開關(guān)S，當(dāng)該激光射向陰極，產(chǎn)生了光電流。移動(dòng)變阻器的滑片P，當(dāng)光電流恰