高考物理一輪規(guī)范特訓(xùn)12波粒二象性

板塊三限時規(guī)范特訓(xùn)時間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共11小題，每小題6分，共66分。其中1～6為單選，7～11為多選)1．[2017·東城區(qū)模擬]下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與波長關(guān)系的圖中，符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是()答案A解析隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度增加，輻射強(qiáng)度的極大值向著波長較短的方向移動，A正確。2．下列說法中正確的是()A．物質(zhì)波屬于機(jī)械波B．只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性C．德布羅意認(rèn)為任何一個運(yùn)動的物體，小到電子、質(zhì)子、中子，大到行星、太陽都有一種波與之相對應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波D．宏觀物體運(yùn)動時，看不到它的衍射和干涉現(xiàn)象，所以宏觀物體運(yùn)動時不具有波動性答案C解析物質(zhì)波是由實(shí)物粒子的運(yùn)動形成，而機(jī)械波是由組成物體的質(zhì)點(diǎn)做周期性運(yùn)動形成，故A錯誤；不論是微觀粒子，還是宏觀物體，只要它們運(yùn)動，就有與之對應(yīng)的物質(zhì)波，故B、D均錯誤，C正確。3．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動能取決于入射光的()A．頻率 B．強(qiáng)度C．照射時間 D．光子數(shù)目答案A解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可知Ek只與頻率ν有關(guān)，故選項(xiàng)B、C、D錯誤，選項(xiàng)A正確。4．入射光照射到某金屬表面上發(fā)生光電效應(yīng)，若入射光的強(qiáng)度減弱，而頻率保持不變，那么()A．從光照至金屬表面到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B．逸出的光電子的最大初動能減小C．單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少D．有可能不發(fā)生光電效應(yīng)答案C解析根據(jù)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律知，從光照至金屬表面到發(fā)射出光電子的時間間隔極短，這與光的強(qiáng)度無關(guān)，故選項(xiàng)A錯誤。實(shí)驗(yàn)規(guī)律還指出，逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，飽和光電流與入射光的強(qiáng)度成正比，由此可知，B、D錯誤，C正確。5.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，先后用兩束光照射同一個光電管，若實(shí)驗(yàn)所得光電流I與光電管兩端所加電壓U間的關(guān)系曲線如圖所示，則下列說法中正確的是()A．a(chǎn)光頻率大于b光頻率B．a(chǎn)光波長大于b光波長C．a(chǎn)光強(qiáng)度高于b光強(qiáng)度D．a(chǎn)光照射光電管時產(chǎn)生光電子的最大初動能較大答案C解析對同一光電管，不論對哪種光，極限頻率和金屬的逸出功相同，由題圖可知，對a、b兩種光，反向截止電壓相同，說明光的頻率、波長相同，A、B兩項(xiàng)錯誤；a光照射時的飽和電流比b光照射時的飽和電流大，說明a光強(qiáng)度高于b光強(qiáng)度，C項(xiàng)正確；金屬的逸出功及照射光的頻率相同，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，光照射光電管時產(chǎn)生光電子的最大初動能相同，故D項(xiàng)錯誤。6.[2017·河北衡水模擬]研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，閉合開關(guān)，滑片P處于滑動變阻器中央位置，當(dāng)一束單色光照到此裝置的堿金屬表面K時，電流表有示數(shù)。下列說法正確的是()A．若僅增大該單色光入射的強(qiáng)度，則光電子的最大初動能增大，電流表示數(shù)也增大B．無論增大入射光的頻率還是增加入射光的強(qiáng)度，堿金屬的逸出功都不變C．保持頻率不變，當(dāng)光強(qiáng)減弱時，發(fā)射光電子的時間將明顯增加D．若滑動變阻器滑片左移，則電壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)減小答案B解析若僅增大該單色光入射的強(qiáng)度，由于每個光子的能量不變，因此光電子的最大初動能不變，但單位時間內(nèi)射出的光電子數(shù)增多，因此光電流增大，故A錯誤；逸出功由金屬材料自身決定，與是否有光照無關(guān)，故B正確；發(fā)生光電效應(yīng)不需要時間積累，只要入射光的頻率大于極限頻率即可，故C錯誤；若滑動變阻器滑片左移，則電壓表的示數(shù)減小，因電壓是反向電壓，所以電壓減小時，光電子更容易到達(dá)A極形成電流，電流表示數(shù)增大，故D錯誤。7．下列敘述中正確的是()A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)D．黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波答案ACD解析根據(jù)熱輻射的定義，A正確；根據(jù)熱輻射和黑體輻射的特點(diǎn)知一般物體輻射電磁波的情況除與溫度有關(guān)外，還與材料種類和表面狀況有關(guān)，而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)，B錯誤，C正確；由黑體的定義知D正確。8．關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下面說法中正確的是()A．當(dāng)某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的頻率越高，產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大B．當(dāng)某種色光照射金屬表面時，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則入射光的強(qiáng)度越大，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多C．同一頻率的光照射不同金屬，如果都能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則逸出功大的金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能也越大D．對于某金屬，入射光波長必須小于某一極限波長，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)答案ABD解析由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0知，逸出功W0一定時，入射光頻率ν越大，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大，A正確；當(dāng)某種色光照射金屬表面能產(chǎn)生光電效應(yīng)時，入射光的強(qiáng)度越大，相同時間照射到金屬表面的光子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，B正確；由光電效應(yīng)方程可知，入射光頻率ν一定時，逸出功W0越大，則光電子的最大初動能Ek越小，C錯誤；對于某金屬，入射光的頻率必須大于該金屬的極限頻率，即入射光的波長必須小于某一極限波長，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，D正確。9．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個光強(qiáng)的95%以上。假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫，那么該光子()A．一定落在中央亮紋處B．一定落在亮紋處C．可能落在暗紋處D．落在中央亮紋處的可能性最大答案CD解析一個光子通過單縫落在何處，是不可確定的，但是落在中央亮紋處的概率最大，可達(dá)95%以上，當(dāng)然也可能落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，只是落在暗紋處的概率很小，C、D正確。10.[2017·山東濰坊二模]如圖所示，真空中金屬板M上方存在一垂直紙面向里的矩形有界磁場，邊界ON到M板的距離為d。用頻率為ν的紫外線照射M板(接地)，只要磁感應(yīng)強(qiáng)度不大于B0，就有電子越過邊界ON。已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，普朗克常量為h。以下說法正確的是()A．若增大紫外線的照射強(qiáng)度，單位時間從M板逸出的電子增多B．若減小紫外線的照射強(qiáng)度，電子從M板逸出的最大初動能減小C．從M板逸出電子的最大初動能為eq\f(e2B\o\al(2,0)d2,2m)D．該金屬的逸出功為hν－eq\f(e2B\o\al(2,0)d2,8m)答案AD解析增大照射光強(qiáng)度，即單位時間光子數(shù)增多，照射M板，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加，A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能與照射光的強(qiáng)度無關(guān)，B錯誤；由題意可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0時，沿水平方向射出的電子運(yùn)動軌跡會與NO相切，即r＝eq\f(d,2)，結(jié)合qvB0＝meq\f(v2,r)和Ek＝eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立可得Ek＝eq\f(e2B\o\al(2,0)d2,8m)，逸出功W0＝hν－eq\f(e2B\o\al(2,0)d2,8m)，C錯誤，D正確。11．[2017·汕頭模擬]如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線，由圖可知()A．該金屬的極限頻率為4.27×1014HzB．該金屬的極限頻率為5.5×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功為0.5eV答案AC解析由光電效應(yīng)方程可知：Ek＝hν－W0，斜率表示普朗克常量，C選項(xiàng)正確。當(dāng)Ek＝0時，入射光的頻率就是該金屬的極限頻率，νc＝4.27×1014Hz，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯誤。該金屬的逸出功W0＝hνc≈1.77eV，D選項(xiàng)錯誤。二、非選擇題(本題共3小題，共34分)12.(10分)在如圖所示的裝置中，K為一個金屬板，A為一個金屬電極，都密封在真空玻璃管中，單色光可通過玻璃殼照在K上，E為可調(diào)直流電源。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用某種頻率的單色光照射K時，K會發(fā)出電子(光電效應(yīng))，這時，即使A、K間的電壓等于零，回路中也有電流，當(dāng)A的電勢低于K時，電流仍不為零。A的電勢比K低得越多，電流越小，當(dāng)A比K的電勢低到某一值Uc(遏止電壓)時，電流消失。當(dāng)改變照射光的頻率ν時，遏止電壓Uc也將隨之改變。如果某次實(shí)驗(yàn)根據(jù)測出的一系列數(shù)據(jù)作出的Uc-ν圖象如圖所示，若知道電子的電荷量e，則根據(jù)圖象可求出該金屬的截止頻率為________，該金屬的逸出功W0為________，普朗克常量h為________。答案νceU0eq\f(eU0,νc)解析由圖可知，數(shù)據(jù)對應(yīng)的點(diǎn)幾乎落在一條直線上，直線與ν軸的交點(diǎn)νc即為該金屬的截止頻率。因此當(dāng)照射光的頻率為νc時，遏止電壓Uc＝0，說明在此頻率下，金屬板剛好發(fā)生光電效應(yīng)。設(shè)光電子的最大初動能為Ek，根據(jù)光電效應(yīng)方程有hν＝W0＋Ek，當(dāng)A比K的電勢低到某一值Uc時，電流消失，光電子的最大初動能全部用來克服電場力做功，由動能定理有eUc＝Ek，聯(lián)立以上兩式可得：Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)。由上式可知，Uc-ν圖象斜率k＝eq\f(h,e)，在Uc軸上的截距為－eq\f(W0,e)。而由圖可得，截距為－U0。故有eq\f(h,e)＝eq\f(U0,νc)，－U0＝－eq\f(W0,e)，解得h＝eq\f(eU0,νc)，W0＝eU0。13．[2016·江蘇高考](6分)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由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的范圍為4.0×10－7～7.6×10－6m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。答案鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)解析光子的能量E＝eq\f(hc,λ)，當(dāng)λ＝4.0×10－7m時，E＝4.97×10－19J。根據(jù)E>W0判斷，鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng)。14．(18分)電子和光一樣具有波動性和粒子性，它表現(xiàn)出波動的性質(zhì)，就像X射線穿過晶體時會產(chǎn)生衍射一樣，這一類物質(zhì)粒子的波動叫德布羅意波。質(zhì)量為m的電子以速度v運(yùn)動時，這種德布羅意波的波長可表示為λ＝eq\f(h,p)。已知電子質(zhì)量m＝9.1×10－31kg，電子電荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s。(1)計(jì)算具有100eV動能的電子的動量p和波長λ；(2)若一個靜止的電子經(jīng)2500V電壓加速，求能量和這個電子動能相同的光子的波長，并求該光子的波長和這個電子的波長之比。答案(1)5.4×10－24kg·m/s1.2×10－10m(2)5.0×10－10m20∶1解析(1)電子的動量：p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)＝eq\r(2×9.1×10－31×100×1.6×10－19)kg·m/s≈5.4×10－24kg·m/s德布羅意波波長λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(6.63×10－34,5.4×10－24)m≈1.2×10－10m。(2)電子的能量E＝eU′＝2500eV＝4.0×10－16J根據(jù)E＝eq\f(hc,λ)，得光子波長λ′＝eq\f(hc,E)＝eq\f(6.63×1