（通用版）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練37 光電效應(yīng) 波粒二象性 新人教版

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1、考點(diǎn)規(guī)范練37　光電效應(yīng)　波粒二象性 一、單項(xiàng)選擇題 1.1927年戴維遜和革末完成了電子衍射實(shí)驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一。下圖是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖,下列說法不正確的是(　　) A.亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B.該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的 C.該實(shí)驗(yàn)再次說明光子具有波動(dòng)性 D.該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性 答案C 解析亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方,該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的,該實(shí)驗(yàn)說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性,不能說明光子具有波動(dòng)性。 2.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用單色光照射某種金屬表面,有光電子逸出。光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的(　　) 　　　　　

2、　　　　　　　　　　　　 A.頻率 B.強(qiáng)弱 C.照射時(shí)間 D.光子數(shù)目 答案A 解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,Ek只與頻率ν和逸出功W0有關(guān),故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)A正確。 3.用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng),可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖像,已知鎢的逸出功是3.28 eV,鋅的逸出功是3.34 eV,若將二者的圖線畫在同一個(gè)Ek-ν圖像中,如圖所示,用實(shí)線表示鎢的Ek-ν圖像,虛線表示鋅的Ek-ν圖像,則正確反映這一過程的是(　　) 答案A 解析依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,Ek-ν圖線的斜率代

3、表普朗克常量h,因此鎢和鋅的Ek-ν圖線應(yīng)該平行。圖線在橫軸的截距代表極限頻率ν0,而ν0=W0h,因此鎢的極限頻率ν0小些。綜上所述,A圖正確。 4.下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波的波長(zhǎng)和頻率為1 MHz的無線電波的波長(zhǎng),由表中數(shù)據(jù)可知(　　) 對(duì)象 質(zhì)量/kg 速度/(m·s-1) 波長(zhǎng)/m 彈子球 2.0×10-2 1.0×10-2 3.3×10-30 電子(100 eV) 9.1×10-31 5.0×106 1.2×10-10 無線電波(1 MHz) 3.0×106 3.0×102 ①要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能?、跓o線電波通

4、常情況下只能表現(xiàn)出波動(dòng)性?、垭娮诱丈涞浇饘倬w上能觀察到它的波動(dòng)性?、苤挥锌梢姽獠庞胁▌?dòng)性 　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.①④ B.②④ C.①② D.①②③ 答案D 解析①?gòu)椬忧虻牟ㄩL(zhǎng)為3.3×10-30m,遠(yuǎn)小于宏觀物質(zhì)和微觀物質(zhì)的尺寸,故要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能,故①正確;②無線電波的波長(zhǎng)為3.0×102m,大于普通物體的尺寸,很容易發(fā)生衍射,故通常情況下只能表現(xiàn)出波動(dòng)性,故②正確;③高速射出的電子的波長(zhǎng)為1.2×10-10m,與原子的尺寸相接近,故電子通過金屬晶體后能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象,故③正確;④根據(jù)德布羅意的物質(zhì)波理論,電磁波和實(shí)物粒子都具有波粒二象性,故④

5、錯(cuò)誤;所以正確選項(xiàng)為D。 5.現(xiàn)有a、b、c三束單色光,其波長(zhǎng)關(guān)系為λa∶λb∶λc=1∶2∶3。當(dāng)用a光束照射某種金屬板時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek,若改用b光束照射該金屬板,飛出的光電子最大動(dòng)能為13Ek,當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)(　　) A.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為16Ek B.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為19Ek C.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為112Ek D.由于c光束光子能量較小,該金屬板不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng) 答案B 解析對(duì)a光,由光電效應(yīng)方程有hcλa-W=Ek,對(duì)b光有hc2λa-W=13Ek,由以上兩式可得hcλa

6、=43Ek,則W=13Ek。當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí),有hc3λa-W=Ek'得Ek'=19Ek,故B正確。 6.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、頻率等的關(guān)系,A、K兩極間的電壓大小可調(diào),電源的正負(fù)極也可以對(duì)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(　　) A.單色光a和c的頻率相同,但a更強(qiáng)些 B.單色光a和c的頻率相同,但a更弱些 C.單色光b的頻率小于a的頻率 D.改變電源的極性不可能有光電流產(chǎn)生 答案A 解析由題圖乙可知,單色光a、c的遏止電壓相同,根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,單色光a和

7、c的頻率相同,但a產(chǎn)生的光電流大,說明a光的強(qiáng)度大,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;單色光b的遏止電壓大于單色光a、c的遏止電壓,所以單色光b的頻率大于a的頻率,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;光的頻率不變,改變電源的極性,只要所加反向電壓沒達(dá)到遏止電壓,可能有光電流產(chǎn)生,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 二、多項(xiàng)選擇題 7.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,若減弱光的強(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(zhǎng),底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn);如果曝光時(shí)間足夠長(zhǎng),底片上就會(huì)出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋。對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)識(shí),下列正確的是(　　) A.曝光時(shí)間不長(zhǎng)時(shí),光的能量太小,底片上的條紋

8、看不清楚,故出現(xiàn)不規(guī)則的點(diǎn) B.單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)沒有確定的軌道 C.干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會(huì)較多的地方 D.只有大量光子的行為才表現(xiàn)出波動(dòng)性 答案BCD 解析單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)無法預(yù)測(cè),大量光子的落點(diǎn)出現(xiàn)一定的規(guī)律性,落在某些區(qū)域的可能性較大,這些區(qū)域正是波通過雙縫后發(fā)生干涉時(shí)振幅加強(qiáng)的區(qū)域。光具有波粒二象性,少數(shù)光子的行為表現(xiàn)為粒子性,大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性。所以正確選項(xiàng)為B、C、D。 8.在X射線管中,由陰極發(fā)射的電子(不計(jì)初速度)被加速后打到陽(yáng)極,會(huì)產(chǎn)生包括X光在內(nèi)的各種能量的光子,其中光子能量的最大值等于電子的動(dòng)能。已知陽(yáng)極與陰極之間的電勢(shì)差U、普朗克常量

9、h、電子電荷量e和光速c,則可知該X射線管發(fā)出的X光的(　　) A.最短波長(zhǎng)為hceU B.最長(zhǎng)波長(zhǎng)為cheU C.最小頻率為eUh D.最大頻率為eUh 答案AD 解析根據(jù)動(dòng)能定理eU=12mv2、光速與波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系公式c=λν、光子能量E=hν,依題意有eU≥E,則可得λ≥hceU,ν≤eUh,所以A、D正確。 9.頻率為ν的光照射某金屬時(shí),產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm,則(　　) A.若改用頻率為2ν的光照射,該金屬產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為2Ekm B.若改用頻率為2ν的光照射,該金屬產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm+hν C.若改用頻率為12ν的光照射,該金屬產(chǎn)

10、生光電子的最大初動(dòng)能為Ekm+12hν D.若改用頻率為12ν的光照射,該金屬可能不發(fā)生光電效應(yīng) 答案BD 解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程hν=W+Ekm,用頻率為2ν的光照射時(shí)h·2ν=W+Ekm',聯(lián)立得Ekm'=Ekm+hν,所以A錯(cuò)誤,B正確;若改用頻率為12ν的光照射,可能發(fā)生光電效應(yīng),也可能不發(fā)生光電效應(yīng),若發(fā)生,則h·12ν=W+Ekm″,可得Ekm″=Ekm-12hν,所以C錯(cuò)誤,D正確。 10.下圖為用光照射鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)的裝置示意圖。光電子的最大初動(dòng)能用Ek表示、入射光的強(qiáng)度用C表示、入射光的波長(zhǎng)用λ表示、入射光的照射時(shí)間用t表示、入射光的頻率用ν表示。則下列說法正確

11、的是(　　) A.Ek與C無關(guān) B.Ek與λ成反比 C.Ek與t成正比 D.Ek與ν成線性關(guān)系 答案AD 解析由Ek=hν-W0知,Ek與照射光的強(qiáng)度及照射時(shí)間無關(guān),與ν成線性關(guān)系,A、D正確,C錯(cuò)誤;由Ek=hcλ-W0可知,Ek與λ并不成反比關(guān)系,B錯(cuò)誤。 11.某半導(dǎo)體激光器發(fā)射波長(zhǎng)為1.5×10-6 m、功率為5.0×10-3 W的連續(xù)激光。已知可見光波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)為10-7 m,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,則該激光器發(fā)出的(　　) A.是紫外線 B.是紅外線 C.光子能量約為1.3×10-18 J D.光子數(shù)約為每秒3.8×1016個(gè) 答

12、案BD 解析由于該激光器發(fā)出的光波波長(zhǎng)比可見光還要長(zhǎng),所以發(fā)出的是紅外線,A錯(cuò)誤,B正確;光子能量E=hν=hcλ=1.3×10-19J,C錯(cuò)誤;每秒發(fā)射的光子數(shù)n=P×1E=3.8×1016,D正確。 12.下圖是光控繼電器的示意圖,K是光電管的陰極。下列說法正確的是(　　) A.圖中a端應(yīng)是電源的正極 B.只要有光照射K,銜鐵就被電磁鐵吸引 C.只要照射K的光足夠強(qiáng),銜鐵就被電磁鐵吸引 D.只有照射K的光頻率足夠大,銜鐵才被電磁鐵吸引 答案AD 解析電路中要產(chǎn)生電流,則a端接電源的正極,使從陰極K中逸出的光電子在光電管中加速,放大器的作用是將光電管中產(chǎn)生的電流放大,使鐵

13、芯磁化,將銜鐵吸住,A正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程知,能否發(fā)生光電效應(yīng)由金屬的逸出功和入射光的頻率決定,與入射光的強(qiáng)弱無關(guān),故B、C錯(cuò)誤,D正確。 13.如圖所示,真空中金屬板M上方存在一垂直紙面向里的矩形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),邊界ON到M板的距離為d。用頻率為ν的紫外線照射M板(接地),只要磁感應(yīng)強(qiáng)度不大于B0,就有電子越過邊界ON。已知電子的電荷量為e,質(zhì)量為m,普朗克常量為h。以下說法正確的是(　　) A.若增強(qiáng)紫外線,單位時(shí)間從M板逸出的電子增多 B.若減弱紫外線,電子從M板逸出的最大初動(dòng)能減小 C.從M板逸出電子的最大初動(dòng)能為e2B02d22m D.該金屬的逸出功為hν-e2B02d

14、28m 答案AD 解析增強(qiáng)照射光,即單位時(shí)間射到M板的光子數(shù)增多,則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加,A正確;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,可知光電子的最大初動(dòng)能與照射光的強(qiáng)弱無關(guān),B錯(cuò)誤;由題意可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0時(shí),沿水平方向向左射出的電子運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)與ON相切,即r=d2,結(jié)合qvB0=mv2r和Ek=12mv2,聯(lián)立可得Ek=e2B02d28m,逸出功W0=hν-e2B02d28m,C錯(cuò)誤,D正確。 14.下圖是某金屬在光的照射下產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像。由圖像可知(　　) A.該金屬的逸出功等于E B.該金屬的逸出功等于hν0 C.入射光的

15、頻率為2ν0時(shí),產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為E D.由該圖像可得出普朗克常量h=ν0E 答案ABC 解析由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可知,Ek=hν-W,對(duì)應(yīng)圖線可得該金屬的逸出功W=E=hν0,A、B均正確;若入射光的頻率為2ν0,則產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek'=2hν0-W=hν0=E,故C正確;由E=hν0可得h=Eν0,D錯(cuò)誤。 15.研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,以頻率為ν的光照射光電管電極K時(shí),有光電子產(chǎn)生。光電管K、A極間所加的電壓U可由圖中的電壓表測(cè)出,光電流I由圖中電流計(jì)測(cè)出,下列關(guān)于光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的說法正確的是(　　) A.降低入射光的頻率光電管電極K上有

16、可能無光電子放出 B.當(dāng)滑片P位于P'右端時(shí),電極K、A間所加電壓使從電極K發(fā)出的光電子加速 C.保持入射光頻率不變,當(dāng)增大入射光光強(qiáng)時(shí),圖中電流計(jì)示數(shù)不變 D.保持入射光頻率、光強(qiáng)不變,若只增大光電管K、A極間所加的加速電壓,光電流會(huì)趨于一個(gè)飽和值 答案AD 解析降低入射光的頻率,有可能不發(fā)生光電效應(yīng),則光電管電極K上無光電子放出,故A正確。當(dāng)滑片P位于P'右端時(shí),電極K、A間所加電壓,使從電極K發(fā)出的光電子減速,故B錯(cuò)誤。保持入射光頻率不變,當(dāng)增大入射光光強(qiáng)時(shí),電流計(jì)示數(shù)增大,故C錯(cuò)誤。保持入射光頻率、光強(qiáng)不變,若只增大光電管K、A極間所加的加速電壓,光電流會(huì)達(dá)到最大值,即趨于一個(gè)飽和值,故D正確。 8