2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 全程訓(xùn)練計劃 課練38 波粒二象性（含解析）.doc

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波粒二象性 小題狂練 小題是基礎(chǔ)　練小題　提分快 1.[2019云南省建水六中測試](多選)下列說法正確的是(　　) A．光的波粒二象性是用牛頓的微粒說加上惠更斯的波動的規(guī)律來描述的 B．光的波粒二象性徹底推翻了麥克斯韋的電磁理論 C．光子說并沒有否定電磁說，光子的能量E＝hν，ν表示波的特性，E表示粒子的特性 D．個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性 答案：CD 解析：愛因斯坦的“光子說”與惠更斯的波動說揭示了光具有波粒二象性，A錯誤；麥克斯韋根據(jù)他的電磁理論，認為光是一種電磁波，而赫茲證實了電磁波的存在，電磁波傳播速度跟光速相同，麥克斯韋提出光是一種電磁波，光子說并沒有否定光的電磁說，在光子能量公式E＝hν中，頻率ν表示波的特性，E表示粒子的特性，B錯誤，C正確；光波不同于宏觀概念中的那種連續(xù)的波，它是表明大量光子運動規(guī)律的一種概率波，個別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動性，D正確． 2．[2019江西省上饒一中模擬]某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h表示普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的能量子數(shù)為(　　) A. B. C. D. 答案：C 解析：每個光子的能量為E＝hν＝h，設(shè)每秒(t＝1 s)激光器發(fā)出的光子數(shù)是n，則Pt＝nE，即P＝nh，得n＝，C正確，A、B、D錯誤． 3．[2019安徽省合肥模擬]一單色光照到某金屬表面時，有光電子從金屬表面逸出，下列說法中錯誤的是(　　) A．無論增大入射光的頻率還是增加入射光的強度，金屬的逸出功都不變 B．只延長入射光的照射時間，光電子的最大初動能將增加 C．只增大入射光的頻率，光電子的最大初動能將增大 D．只增大入射光的強度，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目將增多 答案：B 解析：金屬的逸出功只與金屬本身有關(guān)，與照射光無關(guān)，選項A正確；增大入射光的頻率，入射光光子的能量變大，金屬的逸出功不變，故光電子的最大初動能增大，選項C正確；增大入射光的強度，則單位時間內(nèi)入射光的光子數(shù)目增大，逸出的光電子數(shù)目也將增多，選項D正確；延長入射光的照射時間，入射光光子的能量不變，光電子的最大初動能不變，選項B符合題意． 4．[2019安徽省六安一中模擬](多選)如圖所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點坐標為(4.31014 Hz,0)，與縱軸交點坐標為(5.51014 Hz,0.5 eV)．由圖可知(　　) A．該金屬的截止頻率為4.31014 Hz B．該金屬的截止頻率為5.51014 Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功為0.5 eV 答案：AC 解析：當最大初動能為零時，入射光的光子能量與逸出功相等，即入射光的頻率等于金屬的截止頻率，可知金屬的截止頻率為4.31014 Hz，A正確，B錯誤；根據(jù)Ekm＝hν－W0知，圖線的斜率表示普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為W0＝hν0＝6.6310－344.31014 J＝1.78 eV，故D錯誤． 5．[2019天津市耀華中學(xué)檢測]在光電效應(yīng)實驗中，飛飛同學(xué)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(guān)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．乙光的波長小于丙光的波長 C．乙光的頻率小于丙光的頻率 D．對于同種金屬，甲光對應(yīng)的光電子的最大初動能大于丙光對應(yīng)的光電子的最大初動能 答案：C 解析：甲、乙光截止電壓相同，故它們的頻率相同，A錯誤；乙光截止電壓比丙光低，故乙光頻率比丙光低，波長比丙光長，B錯誤；乙光截止電壓比丙光低，故乙光的頻率比丙光低，C正確；甲光截止電壓比丙光低，根據(jù)eU＝mv＝hν－W0，甲光對應(yīng)的光電子最大初動能小于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能，D錯誤． 6．[2019西藏林芝一中模擬]如圖所示是實驗室用來研究光電效應(yīng)原理的裝置圖，電表均為理想電表，當入射光的能量等于9 eV時，靈敏電流表檢測到有電流流過，當電壓表示數(shù)等于5.5 V時，靈敏電流表示數(shù)剛好等于0.則下列說法正確的是(　　) A．若增大入射光的強度，光電子的最大初動能將增大 B．若入射光光子的能量小于3.5 eV，改變電源的正、負極方向，則電流表示數(shù)可能會不等于0 C．光電管材料的逸出功等于3.5 eV D．增大入射光的波長，在電壓表示數(shù)不變的情況下，電流表示數(shù)會變大 答案：C 解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，可知光電子的最大初動能與光的強度無關(guān)，A錯誤；該裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)等于5.5 V時，電流表示數(shù)剛好為0，知光電子的最大初動能為5.5 eV，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，可得W0＝3.5 eV.若入射光光子的能量小于3.5 eV，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，電流表示數(shù)一定會等于0，B錯誤，C正確；增大入射光的波長，則光的頻率減小，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，則知光電子的最大初動能減小，在電壓表示數(shù)不變的情況下，電流表示數(shù)可能會變小，D錯誤． 7．[2019天津市靜海六中檢測](多選)大量處于基態(tài)的氫原子吸收了某種單色光的能量后能發(fā)出3種不同頻率的光子，分別用它們照射一塊逸出功為W0的金屬板時，只有頻率為ν1和ν2(ν1>ν2)的兩種光能發(fā)生光電效應(yīng)．下列說法正確的是(　　) A．金屬板的極限頻率為 B．光電子的最大初動能為h(ν1＋ν2)－W0 C．吸收光子的能量為h(ν1＋ν2) D．另一種光的光子能量為h(ν1－ν2) 答案：AD 解析：金屬板的極限頻率滿足hν0＝W0，得ν0＝，A正確；頻率為ν1的光照射到金屬板時逸出的光電子初動能最大，則光電子的最大初動能為Ek＝hν1－W0，B錯誤；吸收光子的能量為hν1，C錯誤；逸出的三種光子能量關(guān)系為：hν1＝hν2＋hν3，所以另一種光的光子能量為h(ν1－ν2)，D正確． 8．[2014廣東卷](多選)在光電效應(yīng)實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．增大入射光的強度，光電流增大 B．減小入射光的強度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng) D．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大 答案：AD 解析：根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，增大入射光的強度，光電流增大，A項正確；減小入射光的強度，光電流減小，光電效應(yīng)現(xiàn)象并不消失，B項錯誤；改用小于ν的入射光照射，如果入射光的頻率仍然大于光電管陰極材料的極限頻率，仍能發(fā)生光電效應(yīng)，C項錯誤；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，增大入射光的頻率，光電子的最大初動能增大，D項正確． 9．[2013北京卷]以往我們認識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出．強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實驗證實． 光電效應(yīng)實驗裝置示意如圖．用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應(yīng)．換用同樣頻率ν的強激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負極，在K、A之間就形成了使光電子減速的電場．逐漸增大U，光電流會逐漸減??；當光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電荷量)(　　) A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 答案：B 解析：用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)．由題意知最大初動能Ek＝eU，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有：nhν＝W＋Ek＝W＋eU(n≥2)，得：U＝(n≥2)，則B項正確，其他選項錯誤． 10．[名師原創(chuàng)]關(guān)于波粒二象性，下列說法中正確的是(　　) A．圖1中紫光照射到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng)，則其他可見光照射到鋅板上也一定可以發(fā)生光電效應(yīng) B．圖2中入射光的強度越大，則在陰極板上產(chǎn)生的光電子的最大初動能越大 C．圖3說明光子既有粒子性也有波動性 D．戴維孫和G.P.湯姆孫利用圖4證明了電子具有波動性 答案：D 解析：在可見光中，紫光的頻率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng)，但其他可見光照射到鋅板上不一定發(fā)生光電效應(yīng)，A錯誤；入射光的強度只能改變單位時間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量，但不能增大逸出光電子的最大初動能，B錯誤；光的散射揭示了光的粒子性，沒有揭示光的波動性，C錯誤；衍射是波特有的現(xiàn)象，故電子束衍射實驗證明了電子具有波動性，D正確． 11. [名師原創(chuàng)]在用不同頻率的光分別照射鎢(W)和鋅(Zn)做光電效應(yīng)實驗時，得到了如圖所示的光電子最大初動能與入射光頻率的關(guān)系圖象．由此可知(　　) A．圖象斜率表示普朗克常量的倒數(shù) B．鋅的逸出功大于鎢的逸出功 C．光電子最大初動能與入射光的頻率成正比 D．若增加光照強度，產(chǎn)生的光電子最大初動能增大 答案：B 解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0，其中W0為金屬的逸出功，W0＝hνc，由此可知在Ek—ν圖象中，圖象斜率表示普朗克常量h，橫軸截距大小表示該金屬的極限頻率νc的大小，由題圖可知鋅的極限頻率大于鎢的極限頻率，鋅的逸出功大于鎢的逸出功，選項A錯誤，B正確；光電子最大初動能與入射光的頻率成線性關(guān)系，但不是成正比，選項C錯誤；若增加光照強度，產(chǎn)生的光電子數(shù)目增多，但光電子的最大初動能不變，選項D錯誤． 12．[2019湖南省湘潭一中摸底]如圖所示，是某次實驗中得到的甲、乙兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，兩金屬的逸出功分別為W甲、W乙，如果用ν1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>W乙 B．W甲E乙 D．E甲＝E乙 答案：A 解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：Ekm＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0，又Ekm＝eUc；解得：eUc＝hν－h(huán)ν0；由Uc－ν圖線可知，當Uc＝0，ν＝ν1，金屬甲的極限頻率大于金屬乙的，則金屬甲的逸出功大于乙的，即W甲>W乙．如果用ν1頻率的光照射兩種金屬，根據(jù)光電效應(yīng)方程，當相同頻率的入射光照射時，則逸出功越大，其光電子的最大初動能越小，因此E甲ν0)的光照射在陰極上，若在A、K之間加一數(shù)值為U的反向電壓時，光電流恰好為零，已知普朗克常數(shù)為h，電子電荷量為e，則(　　) A．陰極材料的逸出功為hν0 B．有光電子逸出，且光電子的最大初動能可表示為eU C．有光電子逸出，且光電子的最大初動能可表示為hν－h(huán)ν0 D．有光電子逸出，且光電子的最大初動能為零 E．無光電子逸出，因為光電流為零 答案：ABC 解析：由逸出功的意義知陰極材料的逸出功W0＝hν0，A對；由于入射光的頻率ν>ν0，所以能發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子逸出，E錯；A、K間加的是反向電壓，則電子飛出后要做減速運動，當速度最大的光電子到達陽極A時速度減為零，光電流恰好為零，由動能定理得Ekm＝eU，B對、D錯；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，且W0＝hν0，則有Ekm＝hν－h(huán)ν0，C對． 8．(多選)如圖所示，電路中所有元件都是完好的，當光照射到光電管上時，靈敏電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可能的原因是(　　) A．入射光強度較弱 B．入射光波長太長 C．光照射時間太短 D．電源正負極接反 E．入射光頻率太低 答案：BDE 解析：靈敏電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可能是未發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即入射光的頻率小于金屬的截止頻率(入射光的波長大于金屬的極限波長)，與光照強度無關(guān)，A錯，B、E對；光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬間的，與入射光的照射時間無關(guān)，C錯；靈敏電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，還可能是由于電源正、負極接反，光電子做減速運動，不能到達陽極，電路中不能形成電流，D對． 9．下列說法中正確的是(　　) A．物質(zhì)波屬于機械波 B．只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性 C．德布羅意認為，任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波和它對應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波 D．宏觀物體運動時，看不到它的波動性，所以宏觀物體運動時不具有波動性 答案：C 10．[2019湖北八校聯(lián)考](多選)如圖甲所示，在光電效應(yīng)實驗中，某同學(xué)用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)．圖乙為其中一個光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖象．對于這兩個光電管，下列判斷正確的是(　　) A．因為材料不同逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同 B．光電子的最大初動能不同 C．因為光強不確定，所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同 D．兩個光電管的Uc－ν圖象的斜率可能不同 答案：ABC 解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和Uce＝Ek得，頻率相同，逸出功不同，則遏止電壓也不同，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得，頻率相同，逸出功不同，則光電子的最大初動能也不同，B正確；雖然光的頻率相同，但 光的強度不確定，所以單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同，C正確；由Uc＝－知圖線的斜率為，即只與h和e有關(guān)，斜率為常數(shù)，一定相同，D錯誤． 二、非選擇題 11．用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)，當用光子能量為5 eV的光照射光電管時，測得電流表的示數(shù)隨電壓變化的圖象如圖乙所示．則光電子的最大初動能為________J，陰極所用材料的逸出功為__________J．(電子電荷量e＝1.610－19 C) 答案：3.210－19　4.810－19 解析：由題圖乙可知，當該裝置所加的電壓為反向電壓且此電壓為－2 V時，電流表示數(shù)為0，即光電子的最大初動能為Ekm＝2 eV＝3.210－19 J，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程知Ekm＝hν－W0，代入數(shù)值得W0＝3 eV＝4.810－19 J. 12．光具有波粒二象性，光子能量E0＝hν(ν為光子頻率)，在愛因斯坦提出光子說后，法國物理學(xué)家德布羅意提出了光子動量與光波波長的關(guān)系p＝，若某激光管以功率PW＝60 W發(fā)射波長λ＝663 nm的光束，則該激光管在1 s內(nèi)發(fā)射出的光子數(shù)為________，若光束全部被某黑體表面吸收，則該光束對黑體表面的作用力大小為______．(光在真空中傳播速度c＝3108 m/s，普朗克常量h＝6.6310－34 Js) 答案：21020　210－7 N 解析：令在時間Δt＝1 s內(nèi)發(fā)射出的光子數(shù)為n，由能量守恒知PWΔt＝nhν，而ν＝，聯(lián)立得n＝，代入數(shù)值得n＝21020；由題意知在時間Δt內(nèi)全部被黑體表面吸收的光子的總動量為p總＝np＝n，由動量定理知FΔt＝p總，聯(lián)立得F＝＝＝，代入數(shù)值得F＝210－7 N，由牛頓第三定律知該光束對黑體表面的作用力大小為210－7 N.