2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)54 波粒二象性

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1、2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)54 波粒二象性 1．下列有關(guān)光的波粒二象性的說法正確的是(　　) A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子與電子是同樣的一種粒子 C．光的波長越長，其波動性越顯著；波長越短，其粒子性越顯著 D．大量光子的行為往往顯示出粒子性 答案：C　解析：從光的波粒二象性可知，光是同時具有波粒二象性的，只不過在有的情況下波動性顯著，有的情況下粒子性顯著．光的波長越長，越容易觀察到其顯示波動特征．光子是一種不帶電的微觀粒子，而電子是帶負(fù)電的實(shí)物粒子，它們雖然都是微觀粒子，但有本質(zhì)區(qū)別．故上述選項(xiàng)中正確的是C. 2．如圖所示，當(dāng)弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上

2、形成明暗相間的條紋，同時與鋅板相連的驗(yàn)電器鋁箔有張角，則該實(shí)驗(yàn)(　　) A．只能證明光具有波動性 B．只能證明光具有粒子性 C．只能證明光能夠發(fā)生衍射 D．證明光具有波粒二象性 答案：D　解析：弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，這是光的衍射，證明了光具有波動性．驗(yàn)電器鋁箔有張角，說明鋅板發(fā)生了光電效應(yīng)，則證明了光具有粒子性，所以該實(shí)驗(yàn)證明了光具有波粒二象性，D正確． 3．關(guān)于光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．極限頻率越大的金屬，其逸出功越大 B．只要光照射的時間足夠長，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng) C．從金屬表面逸出的光電子的最大初動能越大，這種金屬

3、的逸出功越小 D．入射光的光強(qiáng)一定時，頻率越大，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多 答案：A　解析：逸出功W0＝hν0，ν0越大，W0越大，A正確．每種金屬都存在極限頻率，小于極限頻率的光照射時間再長也不會發(fā)生光電效應(yīng)，B錯誤．由Ek＝hν－W0知，在光照頻率不變的情況下，Ek越大，W0越小，C錯誤．入射光的光強(qiáng)一定時，頻率越大，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越少，D錯誤． 4．對于愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，下面的理解中正確的是(　　) A．只要是用同種頻率的光照射同一種金屬，那么從金屬中逸出的所有光電子都會具有相同的初動能Ek B．式中的W0表示每個光電子從金屬中逸出過程中克服

4、金屬中正電荷引力所做的功 C．逸出功W0和極限頻率νc之間應(yīng)滿足關(guān)系式W0＝hνc D．光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比 答案：C'解析：愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0中的W0表示從金屬表面直接逸出的光電子克服金屬中正電荷引力所做的功，因此是所有逸出的光電子中克服引力做功的最小值，對應(yīng)的光電子的初動能是所有光電子中最大的，其他光電子的初動能都小于這個值，選項(xiàng)A、B錯誤；若入射光的頻率恰好等于極限頻率，即剛好能有光電子逸出，可理解為逸出的光電子的最大初動能是0，因此有W0＝hνc，選項(xiàng)C正確；由Ek＝hν－W0可知Ek和ν之間是一次函數(shù)關(guān)系，但不是正比關(guān)系，選項(xiàng)D錯誤． 5．

5、(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，但當(dāng)光照射到光電管上的金屬材料上時，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，其原因可能是(　　) A．入射光太弱 B．入射光的波長太長 C．光照時間短 D．電源正、負(fù)極接反 答案：BD　解析：只要入射光的頻率小于極限頻率，就沒有光電子逸出；只要所加反向電壓大于遏止電壓，電子就不能到達(dá)陽極，也不會有光電流，故B、D正確． 6．(多選)用波長為λ和2λ的光照射同一種金屬，分別產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為2∶1，普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示，那么下列說法正確的有(　　) A．該種金屬的逸出功為 B．該種金屬的逸出功為 C．波長超過2λ的

6、光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) D．波長超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng) 答案：AD　解析：由hν＝W＋Ek知h＝W0＋mv，h＝W0＋mv，又v1＝2v2，所以W0＝，故選項(xiàng)A正確，B錯誤；光的波長小于或等于3λ時方能發(fā)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)C錯誤，D正確． 7．下表給出了一些金屬材料的逸出功，現(xiàn)用波長為400 nm 的單色光照射這些材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的最多有(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)(　　) 材料 銫 鈣 鎂 鈹 鈦 逸出功(×10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6 A.2種 B．3種

7、 C．4種 D．5種 答案：A　解析：波長為400 nm的單色光子的能量e＝hν＝h＝ J＝4.95×10－19 J，由題中表格可看出e大于銫、鈣的逸出功，小于鎂、鈹、鈦的逸出功，所以銫、鈣能產(chǎn)生光電效應(yīng)． 8．如圖所示，用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)．P處為亮條紋，Q處為暗條紋，不改變單色光的頻率，而調(diào)整光源使其極微弱，并把單縫調(diào)至只能使光子一個一個地過去，那么過去的某一光子(　　) A．一定到達(dá)P處 B．一定到達(dá)Q處 C．可能到達(dá)Q處 D．都不正確 答案：C　解析：單個光子的運(yùn)動路徑是不可預(yù)測的，只知道落在P處的概率大，落在Q處的概率小，因此，一個光子從狹縫通過后可

8、能落在P處也可能落在Q處，選項(xiàng)C正確． 9．(多選)在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏前放上照相底片并設(shè)法減弱光子流的強(qiáng)度，盡可能使光子一個一個地通過狹縫，在曝光時間不長和曝光時間足夠長的兩種情況下，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果是(　　) A．若曝光時間不長，則底片上出現(xiàn)一些無規(guī)則的點(diǎn) B．若曝光時間足夠長，則底片上出現(xiàn)干涉條紋 C．這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了光具有波粒二象性 D．這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果否定了光具有粒子性 答案：ABC　解析：實(shí)驗(yàn)表明，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性，個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，上述實(shí)驗(yàn)表明光具有波粒二象性，故選項(xiàng)A、B、C正確，D錯誤． [能力提升] 10．有a、b、c三束單色光，其波長關(guān)

9、系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，當(dāng)用a光束照射某種金屬板時能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為Ek，若改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大動能為Ek，當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(　　) A．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為Ek B．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為Ek C．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為Ek D．由于c光束光子能量較小，該金屬板不會發(fā)生光電效應(yīng) 答案：B　解析：a、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，因?yàn)楣庾宇l率ν＝，知光子頻率之此為6∶3∶2，設(shè)a光的頻率為6a，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0得Ek＝h·6a－

10、W0，Ek＝h·3a－W0，聯(lián)立兩式解得逸出功W0＝ha，Ek＝ha，c光的光子頻率為2a，能量為2ha>W0，能發(fā)生光電效應(yīng)，最大初動能Ekm′＝h·2a－W0＝ha＝Ek，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯誤． 11．(多選)某同學(xué)在研究某金屬的光電效應(yīng)現(xiàn)象時，發(fā)現(xiàn)該金屬逸出光電子的最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系如圖所示．若圖線在橫、縱坐標(biāo)軸上的截距分別為a和－b，已知電子所帶電荷量為e，由圖象可以得到(　　) A．該金屬的逸出功為零 B．普朗克常量為，單位為J·Hz C．當(dāng)入射光的頻率為2a時，逸出光電子的最大初動能為b D．當(dāng)入射光的頻率為3a時，遏止電壓為 答案：CD　

11、解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知Ek-ν圖線的斜率表示普朗克常量h，即h＝＝，單位為J/Hz，縱軸截距的絕對值表示金屬的逸出功W0，W0＝b，選項(xiàng)A、B錯誤；當(dāng)入射光的頻率ν＝2a時，光電子的最大初動能Ek＝·2a－b＝b，選項(xiàng)C正確；由Ek＝hν－W0可知，當(dāng)入射光的頻率為3a時，光電子的最大初動能為Ek＝2b，由最大初動能Ek與遏止電壓的關(guān)系式Ek＝eUc可知，遏止電壓為Uc＝，選項(xiàng)D正確． 12．小明用金屬銣為陰極的光電管，觀測光電效應(yīng)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s. 　 　　　 甲　　　　　 　　

12、　　乙 (1)圖甲中電極A為光電管的________(填“陰極”或“陽極”)． (2)實(shí)驗(yàn)中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，則銣的截止頻率ν0＝________Hz，逸出功W0＝________J. (3)如果實(shí)驗(yàn)中入射光的頻率ν＝7.00×1014 Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ekmax＝________J. 答案：(1)陽極　(2)5.15×1014　3.41×10－19　(3)1.23×10－19 解析：(1)光束照射陰極，打到陽極A上；(2)讀出銣的截止頻率νc＝5.15×1014 Hz，其逸出功W0＝hνc＝3.41×10－19 J；(3)由愛因

13、斯坦光電效應(yīng)方程得Ekmax＝hν－W0＝1.23×10－19 J. 13．某同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路研究光電效應(yīng)，用某單色光照射光電管的陰極K時，會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象．閉合開關(guān)S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計(jì)中電流恰為零，此時電壓表的示數(shù)U稱為反向遏止電壓．根據(jù)反向遏止電壓，可以計(jì)算出光電子的最大初動能．現(xiàn)分別用ν1和ν2的單色光照射陰極，測量到反向遏止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子的比荷為，求： (1)陰極K所用金屬的極限頻率． (2)用題目中所給條件表示普朗克常量h. 答案：(1)　(2) 解析：(1)由于陽極A和陰極K之間所加電壓為反向電壓，根據(jù)動能定理有 －eU1＝0－mv －eU2＝0－mv 根據(jù)光電效應(yīng)方程 mv＝hν1－W0 mv＝hν2－W0 其中W0＝hνc 解以上各式得νc＝. (2)由以上各式得 eU1＝hν1－W0 eU2＝hν2－W0 解得h＝.