（江蘇專版）2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測（三十八）波粒二象性（含解析）

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1、（江蘇專版）2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測（三十八）波粒二象性（含解析） 對點訓練：對光電效應的理解 1．[多選](2018·南菁高級中學期中)下列有關黑體輻射和光電效應的說法中正確的是(　　) A．在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強度都增加，輻射強度極大值向頻率較低的方向移動 B．普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說 C．用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應，現(xiàn)把這束綠光遮住一半，仍然可發(fā)生光電效應 D．在光電效應現(xiàn)象中，入射光的強度越大，光電子的最大初動能越大 解析：選BC　在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強度都增加，輻射強度極大值向頻

2、率較高的方向移動，故A項錯誤；普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說，故B項正確；用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應，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，故C項正確；在光電效應現(xiàn)象中，光電子的最大初動能Ekm＝hν－W0，與光強無關，故D項錯誤。 2．在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示，這時(　　) A．金屬內(nèi)的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬 B．鋅板帶正電，指針帶正電 C．鋅板帶負電，指針帶正電 D．若僅減弱照射

3、光的強度，則可能不再有光電子飛出 解析：選B　每個電子只能吸收一個光子，只有當入射光的能量大于逸出功，才會有電子飛出，故A錯誤；鋅板在弧光燈照射下，發(fā)生光電效應，有光電子逸出，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，導致指針帶正電，故B正確，C錯誤；是否有光電子飛出，與照射光的強度無關，故D錯誤。 3．(2019·江陰模擬)如圖所示，一驗電器與鋅板相連，在A處用一紫外線燈照射鋅板，關燈后，指針保持一定偏角。 (1)驗電器指針帶________電(選填“正”或“負”)。 (2)使驗電器指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)。那么，若改用強度更大的紅外線燈照射

4、鋅板，可觀察到驗電器指針________(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，光電子射出后，鋅板帶正電，則驗電器也帶正電。 (2)用黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)，說明黃光不能使鋅板產(chǎn)生光電效應，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，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)。 答案：(1)正　(2)無 對點訓練：愛因斯坦的光電效應方程及應用 4．[多選](2017·全國卷Ⅲ)在光電效應實驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說

5、法正確的是(　　) A．若νa>νb，則一定有Uaνb，則一定有Eka>Ekb C．若Uaνb，則一定有hνa－Eka>hνb－Ekb 解析：選BC　設該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程有Ek＝hν－W，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨ν的增大而增大，B項正確；又Ek＝eU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項正確；根據(jù)上述有eU＝hν－W，遏止電壓U隨ν增大而增大，A項錯誤；又有hν－Ek＝W，W相同，則D項錯誤。 5.如圖所示，當一束一定強度的某一頻率的黃光照射到光電管陰極K上時，此時滑片P處于

6、A、B中點，電流表中有電流通過，則(　　) A．若將滑動觸頭P向B端移動，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．若用強度更弱的黃光照射陰極K，電流表讀數(shù)不變 D．若用強度更弱的紫外線照射陰極K，光電子的最大初動能一定變大 解析：選D　光電管所加的電壓，使光電子到達陽極，則電流表中有電流流過，且可能處于飽和電流，若將滑動觸頭P向B端移動，電流表讀數(shù)有可能不變，故A錯誤；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，也可能會發(fā)生光電效應，電流表不一定沒有電流通過，故B錯誤；若用強度更弱的黃光照射陰極K，能發(fā)生光電效應有光子

7、飛出，但光強變?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錯誤；紫外線的頻率大于黃色光的頻率，根據(jù)光電效應方程：Ek＝hν－W0可知，用一束紫外線照射陰極K時，出射光電子的最大初動能一定變大，與光的強弱無關，故D正確。 6．如圖甲所示是使用光電管的原理圖，當頻率為ν的可見光照射到陰極K上時，電流表中有電流通過。 (1)當滑動變阻器的滑片P向________滑動時(填“左”或“右”)，通過電流表的電流將會增大。 (2)當電流表電流剛減小到零時，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)肷涔獾膹姸?，而增大入射光?/p>

8、頻率，則光電子的最大初動能將________(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，測量金屬的遏止電壓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＝1.6×10－19 C) 解析：(1)當滑動變阻器的滑片P向左滑動時，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增大。 (2)當電流表電流剛減小到零時，電壓表的讀數(shù)為U，則光電子的最大初動能Ekm＝eU，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ekm＝hν－W0可得，逸出功W0＝hν－eU

9、。 (3)如果不改變?nèi)肷涔獾膹姸?，而增大入射光的頻率，根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ekm＝hν－W0可得，光電子的最大初動能變大。 (4)由Ekm＝hν－W0、Ekm＝eUc、W0＝hνc，可得eUc＝hν－h(huán)νc，則Uc＝ν－νc。 根據(jù)題給圖像可得該金屬的截止頻率νc＝5.0×1014 Hz， 據(jù)圖像斜率可得＝，則普朗克常量h＝6.4×10－34 J·s。 答案：(1)左　(2)hν－eU　(3)變大　 (4)5.0×1014　6.4×10－34 7.(2019·鹽城中學檢測)如圖所示電路可研究光電效應規(guī)律，圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極，理想電流計可檢測通過光

10、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10.5 eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0 V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，則光電管陰極材料的逸出功為________，若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)________(填“為零”或“不為零”)。 解析：光電效應的最大初動能Ekm＝eU＝6 eV， 根據(jù)光電效應方程得，Ekm＝hν－W0； 則逸出功W0＝hν－Ekm＝10.5 eV－6 eV＝4.5 eV。 光電子的最大初動能與入射光的強度無關

11、，增大入射光的強度時，光電子的最大初動能不變，電流仍然為零。 答案：4.5 eV　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。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)光電子的最大初動能； (2)電壓表示數(shù)至少為多大時電流表示數(shù)才為零。 解析：(1)根據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0 根據(jù)：ν＝ 最大初動能Ek＝h－W0。 (2)電流表示數(shù)為零時，根據(jù)動能定理有：eUc＝Ek 代入：Ek＝h－W0 解得：Uc＝－。 答案：(1)h－W0　(2)－ 對點訓練：與光電

12、效應有關的圖像問題 9.(2018·蘭州模擬)在光電效應實驗中，某同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(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．乙光對應的截止頻率大于丙光的截止頻率 D．甲光對應的光電子最大初動能大于丙光的光電子對應的最大初動能 解析：選B　因光電管不變，所以逸出功不變。由圖像知甲光、乙光對應的遏止電壓相等，且小于丙光對應的遏止電壓，所以甲光和乙光對應的光電子最大初動能相等且小于丙光的光電子最大初動能，故D錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0知甲光和乙

13、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錯誤，B正確；截止頻率是由金屬決定的，與入射光無關，故C錯誤。 10．[多選](2018·金陵中學期末)圖甲是光電效應的實驗裝置圖，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，飽和電流越大 B．由圖線①、②、③可知對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，

14、入射光越強，飽和電流越大，A正確；根據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0＝eUc，可知對于確定的金屬，入射光頻率越大，最大初動能越大，遏止電壓越大，遏止電壓只與入射光的頻率有關，B正確；增大電壓，當電壓增大到一定值，電流達到飽和電流，不再增大，C錯誤；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能越大，D正確。 11.(2019·揚州中學月考)用能量為50 eV的光子照射到光電管陰極后，測得光電流與電壓的關系如圖所示。已知電子的質(zhì)量m＝9.0×10－31 kg、電荷量e＝－1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。試求： (1)光電管陰極

15、金屬的逸出功W0； (2)光電子的最大動量和對應物質(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－20 V，由功能關系可知，eUc＝Ek 由愛因斯坦光電效應方程Ek＝hν－W0，可得 W0＝hν－eUc 代入數(shù)據(jù)解得：W0＝30 eV。 (2)由公式Ek＝mv2， 得最大動量p＝mv＝ ＝ kg·m/s ＝2.4×10－24 kg·m/s； 則對應物質(zhì)波的波長 λ＝＝ m≈2.8×10－10 m。 答案：(1)30 eV (2)2.4×10－24 kg·m/s　2.8×10－10 m 對點訓練：對波粒二象性的理解 12．(2018

16、·如皋期中)物理學家做了一個有趣的雙縫干涉實驗：在光屏處放上照相用的底片，若減弱光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫。實驗結果表明，如果曝光時間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋。對這個實驗結果有下列認識，其中正確的是(　　) A．曝光時間不太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子，表現(xiàn)出光的波動性 B．單個光子通過雙縫后的落點可以預測 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機會較多的地方 解析：選D　根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，單個光子表現(xiàn)為粒子性，而大量光子表現(xiàn)為波動性，所以曝光時間不

17、太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子，說明了單個光子表現(xiàn)為粒子性，故A錯誤；光子的粒子性并非宏觀實物粒子的粒子性，故單個光子通過雙縫后的落點無法預測，故B錯誤；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋，說明了大量光子表現(xiàn)為波動性，故C錯誤；光子到達多的區(qū)域表現(xiàn)為亮條紋，而光子到達少的區(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性 C．黑體是一種理想化模型，其輻射強度與溫度有關，當溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動 D．在康普頓效應中，當入射光子與晶體中的

18、電子碰撞時，會把一部分動量轉(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性，B正確；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布與黑體的溫度有關，黑體輻射隨著波長越短、溫度越高輻射越強，C正確；康普頓效應中，當入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子能量減小，根據(jù)E＝hν＝h可得光子散射后波長變長，D錯誤。 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度按波長的分布與黑體的溫度的關系 B．圖乙的放射性同位素

19、應選擇衰變時放出α粒子的同位素 C．圖丙中A、B兩球質(zhì)量相等，當A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后，B的速度未必是v D．圖丁中電子束通過鋁箔產(chǎn)生的衍射圖樣，證實了物質(zhì)波的存在 解析：選CD　黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長減小的方向移動，選項A錯誤；因γ射線的穿透本領較強，則圖乙的放射性同位素應選擇衰變時放出γ射線，選項B錯誤；圖丙中A、B兩球質(zhì)量相等，當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，說明電子具有波動性，證實了物質(zhì)波的存在，選項D正確。 15．(2017·江蘇高考)質(zhì)子(H)和α粒子(He)被加速到相同動能時，質(zhì)子的動量________(選填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的動量，質(zhì)子和α粒子的德布羅意波波長之比為________。 解析：由p＝可知，動能相同時，質(zhì)子的質(zhì)量比α粒子的質(zhì)量小，因此動量??；由λ＝可知，質(zhì)子和α粒子的德布羅意波波長之比為＝＝ ＝ ＝。 答案：小于　2∶1