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1、課后限時(shí)集訓(xùn)34
光電效應(yīng) 波粒二象性
建議用時(shí):45分鐘
1.(多選)已知某金屬發(fā)生光電效應(yīng)的截止頻率為νc,則( )
A.當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時(shí),一定能產(chǎn)生光電子
B.當(dāng)用頻率為2νc的單色光照射該金屬時(shí),所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為hνc
C.當(dāng)照射光的頻率ν大于νc時(shí),若ν增大,則逸出功增大
D.當(dāng)照射光的頻率ν大于νc時(shí),若ν增大一倍,則光電子的最大初動能也增大一倍
AB [該金屬的截止頻率為νc,則可知逸出功W0=hνc,逸出功由金屬材料的性質(zhì)決定,與照射光的頻率無關(guān),因此C錯(cuò)誤;由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可知A正確;由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-
2、W0,將W0=hνc代入可知B正確,D錯(cuò)誤。]
2.(2019·河南中原名校聯(lián)考)下列描繪兩種溫度下黑體輻射強(qiáng)度與頻率關(guān)系的圖中,符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律的是( )
A B
C D
B [根據(jù)黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律,黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長的關(guān)系為:隨著溫度的升高,一方面,各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加,則各種頻率的輻射強(qiáng)度也都增加,另一方面,輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動,即向頻率較大的方向移動,分析圖象,只有B項(xiàng)符合黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律,故B項(xiàng)正確。]
3.已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz,在某種單色光的
3、照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng),比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子,鈣逸出的光電子具有較大的( )
A.波長 B.頻率 C.能量 D.動量
A [由愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν=W0+mv,又由W0=hν0,可得光電子的最大初動能mv=hν-h(huán)ν0,由于鈣的截止頻率大于鉀的截止頻率,所以鈣逸出的光電子的最大初動能較小,因此它具有較小的能量、頻率和動量,選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤;又由c=λν可知光電子頻率較小時(shí),波長較大,選項(xiàng)A正確。]
4.用光照射某種金屬,有光電子從金屬表面逸出,如果光的頻率不變,而減弱光的強(qiáng)度,則 ( )
A.逸出的光電子數(shù)減少,光電子的最大初動能不變
B.逸
4、出的光電子數(shù)減少,光電子的最大初動能減小
C.逸出的光電子數(shù)不變,光電子的最大初動能減小
D.光的強(qiáng)度減弱到某一數(shù)值,就沒有光電子逸出了
A [光的頻率不變,表示光子能量不變,光的強(qiáng)度減弱,仍會有光電子從該金屬表面逸出,逸出的光電子的最大初動能也不變;而減弱光的強(qiáng)度,逸出的光電子數(shù)就會減少,選項(xiàng)A正確。]
5.(多選)(2019·西安檢測)關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性,下列說法中正確的是( )
A.不僅光子具有波粒二象性,一切運(yùn)動的微粒都具有波粒二象性
B.運(yùn)動的微觀粒子與光子一樣,當(dāng)它們通過一個(gè)小孔時(shí),都沒有特定的運(yùn)動軌道
C.波動性和粒子性,在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的,但在微觀高
5、速運(yùn)動的現(xiàn)象中是統(tǒng)一的
D.實(shí)物的運(yùn)動有特定的軌道,所以實(shí)物不具有波粒二象性
ABC [波粒二象性是微觀世界特有的規(guī)律,一切運(yùn)動的微粒都具有波粒二象性,A正確。由于微觀粒子的運(yùn)動遵守不確定關(guān)系,所以運(yùn)動的微觀粒子與光子一樣,當(dāng)它們通過一個(gè)小孔發(fā)生衍射時(shí),都沒有特定的運(yùn)動軌道,B正確。波粒二象性適用于微觀高速領(lǐng)域,C正確。宏觀物體運(yùn)動形成的德布羅意波的波長很小,很難被觀察到,但它仍有波粒二象性,D錯(cuò)誤。]
6.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用同一種單色光,先后照射鋅和銀的表面,都能發(fā)生光電效應(yīng)。對于這兩個(gè)過程,下列四個(gè)物理過程中,一定相同的是( )
A.遏止電壓 B.飽和光電流
C.光電子的最
6、大初動能 D.逸出功
B [同一種單色光照射不同的金屬,入射光的頻率和光子能量一定相同,金屬逸出功不同,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0知,最大初動能不同,則遏止電壓不同;同一種單色光照射,入射光的強(qiáng)度相同,所以飽和光電流相同。故選項(xiàng)B正確。]
7.(多選)物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn):在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,在光屏處放上照相底片,若減小入射光的強(qiáng)度,使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過狹縫。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,如果曝光時(shí)間不太長,底片上只能出現(xiàn)一些如圖甲所示不規(guī)則的點(diǎn)子;如果曝光時(shí)間夠長,底片上就會出現(xiàn)如圖丙所示規(guī)則的干涉條紋。對于這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)識正確的是( )
甲 乙
7、丙
A.單個(gè)光子的運(yùn)動沒有確定的軌道
B.曝光時(shí)間不長時(shí),光的能量太小,底片上的條紋看不清楚,故出現(xiàn)不規(guī)則的點(diǎn)子
C.干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會較多的地方
D.大量光子的行為表現(xiàn)為波動性
ACD [由于光的傳播不是連續(xù)的而是一份一份的,每一份就是一個(gè)光子,所以每次通過狹縫只有一個(gè)光子,當(dāng)一個(gè)光子到達(dá)某一位置時(shí)該位置感光而留下痕跡,由于單個(gè)光子表現(xiàn)粒子性,即每一個(gè)光子所到達(dá)的區(qū)域是不確定的,但是大量光子表現(xiàn)出波動性,所以長時(shí)間曝光后最終形成了圖丙中明暗相間的條紋,干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會較多的地方,該實(shí)驗(yàn)說明了光具有波粒二象性,所以A、C、D項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。]
8
8、.(多選)下列說法正確的是( )
A.光子不僅具有能量,也具有動量
B.光有時(shí)表現(xiàn)為波動性,有時(shí)表現(xiàn)為粒子性
C.運(yùn)動的實(shí)物粒子也有波動性,波長與粒子動量的關(guān)系為λ=
D.光波和物質(zhì)波,本質(zhì)上都是概率波
ABD [光電效應(yīng)表明光子具有能量,康普頓效應(yīng)表明光子除了具有能量之外還具有動量,選項(xiàng)A正確;波粒二象性指光同時(shí)具有波和粒子的雙重性質(zhì),有時(shí)表現(xiàn)為波動性,有時(shí)表現(xiàn)為粒子性,選項(xiàng)B正確;物質(zhì)波的波長與粒子動量的關(guān)系應(yīng)為λ=,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;光波中的光子和物質(zhì)波中的實(shí)物粒子在空間出現(xiàn)的概率滿足波動規(guī)律,因此二者均為概率波,選項(xiàng)D正確。]
9.某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成,不同波長的光
9、的強(qiáng)度如圖所示,表中給出了一些材料的極限波長,用該光源發(fā)出的光照射表中材料( )
材料
鈉
銅
鉑
極限波長(nm)
541
268
196
A.僅鈉能產(chǎn)生光電子
B.僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子
C.僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子
D.都能產(chǎn)生光電子
D [根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知,只要光源的波長小于某金屬的極限波長,就有光電子逸出,該光源發(fā)出的光的波長最小的小于100 nm,小于鈉、銅、鉑三個(gè)的極限波長,都能產(chǎn)生光電子,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤。]
10.(多選)如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)小組利用100多個(gè)電子通過雙縫后的干涉圖樣,可以看出每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn);如圖乙所示為該
10、小組利用70 000多個(gè)電子通過雙縫后的干涉圖樣,為明暗相間的條紋。則對本實(shí)驗(yàn)的理解正確的是( )
甲 乙
A.圖甲體現(xiàn)了電子的粒子性
B.圖乙體現(xiàn)了電子的粒子性
C.單個(gè)電子運(yùn)動軌道是確定的
D.圖乙中暗條紋處仍有電子到達(dá),只不過到達(dá)的概率小
AD [題圖甲中的每一個(gè)電子都是一個(gè)點(diǎn),說明少數(shù)電子體現(xiàn)粒子性。每個(gè)電子到達(dá)的位置不同,說明單個(gè)電子的運(yùn)動軌道不確定,A正確,C錯(cuò)誤;題圖乙中明暗相間的條紋說明大量的電子表現(xiàn)為波動性,B錯(cuò)誤;題圖乙中暗條紋處仍有電子到達(dá),只不過到達(dá)的概率小,D正確。]
11.美國物理學(xué)家密立根通過測量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν,算
11、出普朗克常量h,并與普朗克根據(jù)黑體輻射得出的h相比較,以驗(yàn)證愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。下圖是某次試驗(yàn)中得到的兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光須率ν關(guān)系圖象,兩金屬的逸出功分別為W甲、W乙,如果用ν0頻率的光照射兩種金屬,光電子的最大初動能分別為E甲、E乙,則下列關(guān)系正確的是( )
A.W甲E乙
B.W甲>W乙,E甲W乙,E甲>E乙
D.W甲
12、 則金屬甲的逸出功小于乙的, 即W甲E乙,A正確。]
12.(2019·濮陽市第三次模擬)用如圖甲所示的電路研究光電效應(yīng)中光電流與照射光的強(qiáng)弱、頻率等物理量的關(guān)系。圖中A、K兩極間的電壓大小可調(diào),電源的正負(fù)極也可以對調(diào),分別用a、b、c三束單色光照射,調(diào)節(jié)A、K間的電壓U,得到光電流I與電壓U的關(guān)系如圖乙所示,由圖可知( )
甲 乙
A.單色光a和c的頻率相同,且a光更弱些,b光頻率最大
B.單色光a和c的頻率相同,且a光更強(qiáng)些,b光
13、頻率最大
C.單色光a和c的頻率相同,且a光更弱些,b光頻率最小
D.單色光a和c的頻率不同,且a光更強(qiáng)些,b光頻率最小
B [a、c兩單色光照射后遏止電壓相同,根據(jù)Ekm=eUc,可知產(chǎn)生的光電子最大初動能相等,則a、c兩單色光的頻率相等,光子能量相等,由于a光的飽和光電流較大,則a光的強(qiáng)度較大,單色光b照射后遏止電壓較大,根據(jù)Ekm=eUc,可知b光照射后產(chǎn)生的光電子最大初動能較大,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0得,b光的頻率大于a光的頻率,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。]
13.(2019·邢臺市調(diào)研)如圖所示是研究光電效應(yīng)的電路圖,對于某金屬用綠光照射時(shí),電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則
14、以下說法正確的是( )
A.將滑動變阻器滑片向右移動,電流表的示數(shù)一定增大
B.如果改用紫光照射該金屬時(shí),電流表無示數(shù)
C.將K極換成逸出功小的金屬板,仍用相同的綠光照射時(shí),電流表的示數(shù)一定增大
D.將電源的正負(fù)極調(diào)換,仍用相同的綠光照射時(shí),將滑動變阻器滑片向右移動一些,電流表的讀數(shù)可能不為零
D [將滑動變阻器滑片向右移動,電壓雖然增大,但若已達(dá)到飽和光電流,則電流表的示數(shù)可能不變,故A錯(cuò)誤。紫光的頻率比綠光頻率大,則改用紫光照射該金屬時(shí)一定能發(fā)生光電效應(yīng),則電流表一定有示數(shù),故B錯(cuò)誤。將K極換成逸出功小的金屬板,仍用相同的綠光照射時(shí),則光電子的最大初動能增加,但單位時(shí)間內(nèi)通
15、過金屬表面的光子數(shù)沒有變化,因而單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)不變,飽和光電流不會變化,則電流表的示數(shù)不一定增大,故C錯(cuò)誤。將電源的正負(fù)極調(diào)換,仍用相同的綠光照射時(shí),將滑動變阻器滑片向右移動一些,若此時(shí)的電壓仍小于遏止電壓,則電流表有示數(shù),故D正確。]
14.(2019·四川省第二次“聯(lián)測促改”)如圖所示,用波長為λ0的單色光照射某金屬,調(diào)節(jié)滑動變阻器,當(dāng)電壓表的示數(shù)為某值時(shí),電流表的示數(shù)恰好減小為零;再用波長為的單色光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),當(dāng)電壓表的示數(shù)增加到原來的3倍時(shí),電流表的示數(shù)又恰好減小為零。已知普朗克常量為h,真空中光速為c。該金屬的逸出功為( )
A. B. C. D
16、.
C [當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于U時(shí),電流表讀數(shù)為零,則遏止電壓為U。根據(jù)光電效應(yīng)方程,則光電子的最大初動能為:Ekm=eU=h-W0;用波長為的單色光照射時(shí),Ekm=3eU=h-W0;聯(lián)立解得:W0=,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。]
15.(2019·孝義市第一次模擬)從1907年起,美國物理學(xué)家密立根就開始以精湛的技術(shù)測量光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量。他通過如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν,作出圖乙所示的Uc-ν的圖象,由此算出普朗克常量h,并與普朗克根據(jù)黑體輻射測出的h相比較,以檢驗(yàn)愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。已知電子的電荷量為e,則下列普朗克常量h的表達(dá)式正確的是( )
甲 乙
A.h= B.h=
C.h= D.h=
A [根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0及動能定理eUc=Ek,得Uc=ν-,所以圖象的斜率k==,則h=,故A項(xiàng)正確。]
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