2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第十五章波粒二象性原子結(jié)構(gòu)原子核第1講波粒二象性練習(xí)含解析魯科版

PAGE8-第1講波粒二象性考點(diǎn)一光電效應(yīng)規(guī)律光電效應(yīng)現(xiàn)象的理解【典例1】(多選)(2024·黃岡模擬)如圖所示為探討光電效應(yīng)規(guī)律的試驗(yàn)電路,電源的兩個(gè)電極分別與接線柱c、d連接。用肯定頻率的單色光a照耀光電管時(shí),靈敏電流計(jì)G的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),而用另一頻率的單色光b照耀該光電管時(shí),靈敏電流計(jì)G的指針不偏轉(zhuǎn)。下列說法正確的是 ()A.a光的頻率肯定大于b光的頻率B.電源正極可能與c接線柱連接C.用b光照耀光電管時(shí),肯定沒有發(fā)生光電效應(yīng)D.若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),則電流方向肯定是e→G→f【解析】選A、B、D。由于電源的接法不知道,所以有兩種狀況:(1)c接負(fù)極,d接正極。用肯定頻率的單色光a照耀光電管陰極K,電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),知a光頻率大于金屬的極限頻率。用另一頻率的單色光b照耀光電管陰極K時(shí),電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),知b光的頻率小于金屬的極限頻率,所以a光的頻率肯定大于b光的頻率。(2)c接正極,d接負(fù)極。用肯定頻率的單色光a照耀光電管陰極K,電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),知a光產(chǎn)生的光電子能到達(dá)負(fù)極d端。用另一頻率的單色光b照耀光電管陰極K時(shí),電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),知b光產(chǎn)生的光電子不能到達(dá)負(fù)極d端,所以a光產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能大,所以a光的頻率肯定大于b光的頻率,故選項(xiàng)A、B正確;由以上的分析可知,不能推斷出用b光照耀光電管時(shí),肯定沒有發(fā)生光電效應(yīng),故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電流的方向與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反,若靈敏電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),則電流方向肯定是e→G→f,故選項(xiàng)D正確。光電效應(yīng)方程的應(yīng)用【典例2】(2024·全國卷Ⅱ)用波長為300nm的光照耀鋅板,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。能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為 ()A.1×1014Hz B.8×1014HzC.2×1015Hz D.8×1015Hz【解析】選B。依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,當(dāng)ν最小時(shí)hν0=W0,代入數(shù)值可得ν0≈8×1014Hz,選項(xiàng)B正確。1.光電效應(yīng)的探討思路:(1)兩條線索。(2)兩條對(duì)應(yīng)關(guān)系:①光強(qiáng)大→光子數(shù)目多→放射光電子多→光電流大。②光子頻率高→光子能量大→光電子的最大初動(dòng)能大。2.深化理解三個(gè)關(guān)系:(1)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0。(2)光電子的最大初動(dòng)能Ek可以利用光電管用試驗(yàn)的方法測(cè)得,即Ek=eUc,其中Uc是遏止電壓。(3)光電效應(yīng)方程中的W0為逸出功,它與極限頻率νc的關(guān)系是W0=hνc?！炯庸逃?xùn)練】(多選)(2024·長沙模擬)用如圖的裝置探討光電效應(yīng)現(xiàn)象,當(dāng)用光子能量為2.5eV的光照耀到光電管上時(shí),電流表G的讀數(shù)為0.2mA。移動(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),電流表讀數(shù)為0。則 ()A.光電管陰極的逸出功為1.8eVB.電鍵K斷開后,沒有電流流過電流表GC.光電子的最大初動(dòng)能為0.7eVD.改用能量為1.5eV的光子照耀,電流表G也有電流,但電流較小【解析】選A、C。該裝置所加的電壓為反向電壓,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0,可知光電子的最大初動(dòng)能為0.7eV,依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0,得W0=1.8eV,A、C正確。電鍵K斷開后,用光子能量為2.5eV的光照耀到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng),有光電子逸出,則有電流流過電流表,B錯(cuò)誤。改用能量為1.5eV的光子照耀,由于光電子的能量小于逸出功,不能發(fā)生光電效應(yīng),無光電流,D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二光電效應(yīng)的圖象分析Ek-ν圖象【典例3】用如圖甲所示的裝置探討光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S,用頻率為ν的光照耀光電管時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)間電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象,圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(a,0),與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0,-b)。下列說法正確的是 ()A.普朗克常量為h=aB.斷開開關(guān)S后,電流表G的示數(shù)不為零C.僅增加照耀光的強(qiáng)度,光電子的最大初動(dòng)能將增大D.保持照耀光強(qiáng)度不變,僅提高照耀光頻率,電流表G的示數(shù)保持不變【解析】選B。由Ek=hν-W0,可知圖線的斜率為普朗克常量,即h=ba,故A錯(cuò)誤;斷開開關(guān)S后,仍有光電子產(chǎn)生,所以電流表G的示數(shù)不為零,故B正確;只有增大入射光的頻率,才能增大光電子的最大初動(dòng)能,與光的強(qiáng)度無關(guān),故C錯(cuò)誤;保持照耀光強(qiáng)度不變,僅提高照耀光頻率,單個(gè)光子的能量增大,而光的強(qiáng)度不變,那么光子數(shù)肯定削減,放射出的光電子數(shù)也削減,電流表G的示數(shù)要減小,故DI-U圖象【典例4】(多選)(2024·長沙模擬)在圖甲所示光電效應(yīng)試驗(yàn)中,將a、b、c三種色光照耀同一光電管后得到三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線,如圖乙所示。下列說法正確的是 ()A.當(dāng)開關(guān)S扳向2時(shí),可得到圖乙中U>0的圖線B.a光的頻率低于b光的頻率C.a光的強(qiáng)度大于c光的強(qiáng)度D.a光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于c光的光電子最大初動(dòng)能【解析】選B、C。開關(guān)S扳到1時(shí),光電管兩端電壓為正向電壓,可得到圖乙中U>0的圖線,S扳到2時(shí),光電管兩端電壓為反向電壓,可得到圖乙中U<0的圖線,A錯(cuò)誤;同一光電管的逸出功W相同,而b光對(duì)應(yīng)的遏止電壓最大,由eUc=12m=hν-W可知,b光的頻率最高,B正確;由題圖乙可知,a、c光對(duì)應(yīng)的遏止電壓相等,故a、c光的頻率相同,由于a光對(duì)應(yīng)的飽和光電流較大,說明a光的強(qiáng)度較大,C正確;由eUc=12mvm2可知,a、c光對(duì)應(yīng)的遏止電壓相等,Uc-ν圖象【典例5】如圖為密立根探討某金屬的遏止電壓Uc和入射光頻率ν的關(guān)系圖象,則下列說法正確的是 ()A.圖象的斜率為普朗克常量B.該金屬的截止頻率約為5.5×1014HzC.由圖象可得該金屬的逸出功為0.5eVD.由圖象可知,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系【解析】選D。依據(jù)光電效應(yīng)方程得,Ekm=hν-W0,又Ekm=eUc,解得Uc=hνe-W0e,可知圖線的斜率k=he,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)遏止電壓為零時(shí),入射光的頻率等于金屬的截止頻率,大約為4.2×1014Hz,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;圖線的斜率k=he,則逸出功keν0=0.5(5.5-4.2)×1014×4.2×1014eV≈1.6eV,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖象可知Uc與光電效應(yīng)圖象的分析圖象名稱圖線形態(tài)由圖線干脆(間接)得到的物理量最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖線(1)極限頻率:ν0(2)逸出功:W0=|-E|=E(3)普朗克常量:圖線的斜率k=h遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖線(1)截止(極限)頻率:ν0(2)遏止電壓Uc:隨入射光頻率的增大而增大(3)普朗克常量:h=ke(k為斜率,e為電子電量)頻率相同、光強(qiáng)不同時(shí),光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓Uc(2)飽和光電流Im(電流的最大值)(3)最大初動(dòng)能Ekm=eUc頻率不同、光強(qiáng)相同時(shí),光電流與電壓的關(guān)系(1)遏止電壓:Uc1、Uc2(2)飽和光電流:電流最大值(3)最大初動(dòng)能:Ek1=eUc1,Ek2=eUc2【加固訓(xùn)練】在光電效應(yīng)試驗(yàn)中,飛飛同學(xué)用同一光電管在不同試驗(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。則可推斷出()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.乙光的頻率大于丙光的頻率D.甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能【解析】選B。依據(jù)eUc=12mvm2=hν-W0,入射光的頻率越高,對(duì)應(yīng)的遏止電壓Uc越大,甲光、乙光的遏止電壓相等,所以甲光、乙光的頻率相等,故A錯(cuò)誤。丙光的遏止電壓大于乙光的遏止電壓,所以丙光的頻率大于乙光的頻率,則乙光的波長大于丙光的波長,故B正確,C錯(cuò)誤。丙光的遏止電壓大于甲光的遏止電壓,所以甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能,考點(diǎn)三光的波粒二象性物質(zhì)波【典例6】(多選)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 ()A.β射線在云室中穿過會(huì)留下清楚的徑跡B.人們利用慢中子衍射來探討晶體的結(jié)構(gòu)C.人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)D.光電效應(yīng)試驗(yàn)中,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān)【解析】選B、C。β射線在云室中穿過會(huì)留下清楚的徑跡,可以說明β射線是一種粒子,故A錯(cuò)誤;人們利用慢中子衍射來探討晶體的結(jié)構(gòu),慢中子衍射說明中子是一種波,故B正確;人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),利用了電子束的德布羅意波長短,提高顯微鏡的辨別本事,說明電子是一種波,故C正確;光電效應(yīng)試驗(yàn)中,光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān),說明光是一種粒子,故D錯(cuò)誤。1.對(duì)光的粒子性和波動(dòng)性的理解:項(xiàng)目內(nèi)容說明光的粒子性(1)當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí),這種作用是“一份一份”進(jìn)行的,表現(xiàn)出粒子性(2)少量或個(gè)別光子簡單顯示出光的粒子性粒子的含義是“不連續(xù)的”“一份一份的”,光的粒子即光子光的波動(dòng)性(1)足夠能量的光在傳播時(shí),表現(xiàn)出波動(dòng)的性質(zhì)(2)光是一種概率波,即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率)可用波動(dòng)規(guī)律來描述光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性,不是光子之間相互作用產(chǎn)生的,光的波動(dòng)性不同于宏觀概念的波波和粒子的對(duì)立與統(tǒng)一宏觀世界:波和粒子是相互對(duì)立的概念微觀世界:波和粒子是統(tǒng)一的。光子說并未否定波動(dòng)性,光子能量E=hν=hcλ,其中,ν和λ2.物質(zhì)波:德布羅意波是概率波,衍射圖樣中的亮圓是電子落點(diǎn)概率大的地方,但概率的大小受波動(dòng)規(guī)律的支配?！炯庸逃?xùn)練】下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中,正確的