高考物理一輪復習第十四章近代物理初步第講光電效應波粒二象性練習含解析新人教版

第1講光電效應波粒二象性一、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，一大批物理學家做出了卓越的貢獻，下列有關說法正確的是(A)A．愛因斯坦提出光子說，并成功地解釋了光電效應現(xiàn)象B．德布羅意第一次將量子觀念引入原子領域，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，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物粒子，預言實物粒子也具有波動性[解析]愛因斯坦提出光子說，并成功地解釋了光電效應現(xiàn)象，選項A正確；玻爾第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，選項B錯誤；普朗克在1900年把能量子引入物理學，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，選項C錯誤；德布羅意把光的波粒二象性推廣到實物粒子，預言實物粒子也具有波動性，選項D錯誤。2．被譽為“中國天眼”的世界最大單口徑射電望遠鏡(簡稱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煅邸钡拇嬖?，使得深空通訊能力延伸至太陽系外緣行星，對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(106W)的發(fā)射機，其發(fā)射的無線電波波長為126厘米，那么該發(fā)射機每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)量的數(shù)量級約為(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]設發(fā)射機每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)量為n，則t0時間內發(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生光電流的電路圖，A、K是光電管的兩個電極，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．入射光強度不變，增加光的頻率B．入射光頻率不變，增加入射光強度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。入射光強度不變，增加光的頻率，則單位時間內入射光的光子數(shù)目減少，導致光電流的飽和值減小，選項A錯誤；入射光頻率不變，增加光強，則單位時間內入射光的光子數(shù)目增多，導致光電流的飽和值增大，選項B正確；增加A、K電極間的電壓，會導致光電流增大，但飽和值不變，選項C錯誤；減小A、K電極間的電壓，會導致光電流減小，但飽和值不變，選項D錯誤。4．(2023·河北衡水中學模擬)如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動能Ek與入射光的波長的倒數(shù)(1/λ)的關系圖像，由圖像可知(B)A．圖像中的λ0是發(fā)生光電效應的入射光的最小波長B．普朗克常量和光速的乘積hc＝Eλ0C．該金屬的逸出功等于－ED．若入射光的波長為λ0/3，產生的光電子的最大初動能為4E[解析]本題考查對Ek－1/λ圖像的理解。由光電效應方程可得Ek＝eq\f(hc,λ)－W逸出，則題圖像中的λ0是該金屬發(fā)生光電效應的入射光的最大波長，選項A錯誤；當Ek＝0時，eq\f(hc,λ0)＝W逸出且W逸出＝E，則hc＝Eλ0，選項B正確，C錯誤；若入射光的波長為λ0/3，產生的光電子的最大初動能為E′k＝eq\f(3hc,λ0)－W逸出＝2E，選項D錯誤。5．(2023·天津)如圖為a、b、c三種光在同一光電效應裝置中測得的光電流和電壓的關系。由a、b、c組成的復色光通過三棱鏡時，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方程Ek＝hν－W0和動能定理－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現(xiàn)象，用光子能量為2.5eV的某種光照射到光電管上時，電流表G示數(shù)不為零；移動滑動變阻器的觸點c，當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時，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．光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比D．當電壓表示數(shù)大于0.7V時，如果把入射光的強度增大到一定程度，電流表可能會有示數(shù)[解析]本題考查光電效應現(xiàn)象。根據(jù)Ek＝eUc和光電效應方程Ek＝hν－W0可知，eUc＝hν－W0，故W0＝hν－eUc＝1.8eV，A錯誤，B正確；根據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0可知光電子的最大初動能與入射光的頻率成線性關系，但不是正比關系，C錯誤；當電壓表示數(shù)大于0.7V時，電流表示數(shù)為零，說明此電壓為遏止電壓，此時增大入射光的強度并不能增大光電子的最大初動能，遏止電壓不變，逸出的光電子仍不能到達另一電極，電流表示數(shù)仍為零，D錯誤。7．近年來，數(shù)碼相機幾近家喻戶曉，用來衡量數(shù)碼相機性能的一個非常重要的指標就是像素，1像素可理解為光子打在光屏上的一個亮點，現(xiàn)知300萬像素的數(shù)碼相機拍出的照片比30萬像素的數(shù)碼相機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，它和物質的作用是一份一份的B．光的波動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)的波動性越強，照片越清晰，D項正確。8．(2023·江蘇常州月考)實物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是(ACD)A．電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣B．β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡C．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構D．人們利用電子顯微鏡觀測物質的微觀結構[解析]電子束通過雙縫實驗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留下清晰的徑跡，可以說明β射線是一種粒子，故B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構，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物質的微觀結構，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．關于物質的波粒二象性，下列說法中正確的是(ABC)A．不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微粒都具有波粒二象性B．運動的微觀粒子與光子一樣，當它們通過一個小孔時，都沒有特定的運動軌道C．波動性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀高速運動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的D．實物的運動有特定的軌道，所以實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；運動的微觀粒子到達的位置具有隨機性，沒有特定的運動軌道，B正確；宏觀物體的德布羅意波的波長太小，實際很難觀察到波動性，不是不具有波粒二象性，D錯誤。10．某種金屬逸出光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關系如圖所示。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，其大小W0＝hνc，故選項A錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0，可知光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率成線性關系，不是成正比，故選項B錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0，可知斜率k＝h，故選項C正確；由圖可知，圖線在橫軸上的截距為eq\f(W0,h)，故選項D正確。11．(2023·山西太原五中月考)現(xiàn)用某一光電管進行光電效應的實驗，當用某一頻率的光入射時，有光電流產生。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，光電子的最大初動能變大D．保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，始終有光電流產生[解析]本題考查光電效應及其相關的知識點，意在考查考生對光電效應知識的理解能力。根據(jù)光電效應規(guī)律，保持入射光的頻率不變，入射光的光強變大，則飽和光電流變大，選項A正確；由愛因斯坦光電效應方程知，入射光的頻率變高，產生的光電子最大初動能變大，而飽和光電流與入射光的頻率和光強都有關，選項B錯誤，C正確；保持入射光的光強不變，不斷減小入射光的頻率，當入射光的頻率小于極限頻率時，就不能產生光電效應，沒有光電流產生，選項D錯誤。12．(2023·廣東六校聯(lián)盟聯(lián)考)如圖所示，在光電效應實驗中，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做實驗，一定不能發(fā)生光電效應B．若換用頻率大的單色光b做實驗，則光電子的最大初動能滿足Ekb>EkaC．若實驗中增大單色光a的強度，則遏止電壓也會增大D．增大單色光a的強度，保持滑片P不動，光電流變大[解析]本題考查光電效應的發(fā)生條件以及影響光電子的最大初動能的因素。根據(jù)光電效應的產生條件可知，入射光的頻率大于極限頻率才能發(fā)生光電效應，若換用頻率小的單色光b做實驗，可能發(fā)生光電效應，也可能不發(fā)生光電效應，選項A錯誤；若換用頻率大的單色光b做實驗，根據(jù)光電效應方程可知Ekm＝hν－W0，光電子的最大初動能增大，滿足Ekb>Eka，選項B正確；根據(jù)動能定理可知eUa＝Ekm，增大單色光a的強度，遏止電壓不變，選項C錯誤；增大單色光的強度，保持滑片P不動，則單位時間內逸出的光電子數(shù)增多，光電流變大，選項D正確。二、非選擇題13．(2023·任丘市第一中學高三月考)如圖所示，用導線將驗電器與潔凈鋅板連接，觸摸鋅板使驗電器指針歸零。用紫外線照射鋅板，驗電器指針發(fā)生明顯偏轉，接著用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器指針張角減小，此現(xiàn)象說明鋅板帶正電(選填寫“正”或“負”)；若改用紅外線重復上實驗，結果發(fā)現(xiàn)驗電器指針根本不會發(fā)生偏轉，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電，當其接觸鋅板時發(fā)現(xiàn)驗電器指針張角減小，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電中和；用紅外線照射驗電器指針偏角不變，說明鋅板未發(fā)生光電效應，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S，當該激光射向陰極，產生了光電流。移動變阻器的滑片P，當光電流恰