2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)54 波粒二象性.doc

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課時作業(yè)(五十四)　波粒二象性 [基礎(chǔ)訓(xùn)練] 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，而電子是帶負電的實物粒子，它們雖然都是微觀粒子，但有本質(zhì)區(qū)別．故上述選項中正確的是C. 2．如圖所示，當弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時與鋅板相連的驗電器鋁箔有張角，則該實驗(　　) 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，所以該實驗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，這種金屬的逸出功越小 D．入射光的光強一定時，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D錯誤． 5．(多選)如圖所示，電路中所有元件完好，但當光照射到光電管上的金屬材料上時，靈敏電流計中沒有電流通過，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＝6.610－34 Js，光速c＝3.0108 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 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＝4.9510－19 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驗．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P處 B．一定到達Q處 C．可能到達Q處 D．都不正確 答案：C　解析：單個光子的運動路徑是不可預(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能落在P處也可能落在Q處，選項C正確． 9．(多選)在光的雙縫干涉實驗中，光屏前放上照相底片并設(shè)法減弱光子流的強度，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，其實驗結(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 B．若曝光時間足夠長，則底片上出現(xiàn)干涉條紋 C．這一實驗結(jié)果證明了光具有波粒二象性 D．這一實驗結(jié)果否定了光具有粒子性 答案：ABC　解析：實驗表明，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，上述實驗表明光具有波粒二象性，故選項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)系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，當用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，因為光子頻率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＝h6a－W0，Ek＝h3a－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′＝h2a－W0＝ha＝Ek，故B項正確，A、C、D項錯誤． 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JHz C．當入射光的頻率為2a時，逸出光電子的最大初動能為b D．當入射光的頻率為3a時，遏止電壓為 答案：CD　解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，可知Ekν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A、B錯誤；當入射光的頻率ν＝2a時，光電子的最大初動能Ek＝2a－b＝b，選項C正確；由Ek＝hν－W0可知，當入射光的頻率為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，實驗裝置示意圖如圖甲所示．已知普朗克常量h＝6.6310－34 Js. 　 　　　 甲　　　　　 　　　　乙 (1)圖甲中電極A為光電管的________(填“陰極”或“陽極”)． (2)實驗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)如果實驗中入射光的頻率ν＝7.001014 Hz，則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ekmax＝________J. 答案：(1)陽極　(2)5.151014　3.4110－19　(3)1.2310－19 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＝5.151014 Hz，其逸出功W0＝hνc＝3.4110－19 J；(3)由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ekmax＝hν－W0＝1.2310－19 J. 13．某同學(xué)采用如圖所示的實驗電路研究光電效應(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＝.