（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測（三十八）波粒二象性（含解析）

（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測（三十八）波粒二象性（含解析）對點訓(xùn)練：對光電效應(yīng)的理解1多選(2018·南菁高級中學(xué)期中)下列有關(guān)黑體輻射和光電效應(yīng)的說法中正確的是()A在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強度都增加，輻射強度極大值向頻率較低的方向移動B普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說C用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)把這束綠光遮住一半，仍然可發(fā)生光電效應(yīng)D在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，入射光的強度越大，光電子的最大初動能越大解析：選BC在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強度都增加，輻射強度極大值向頻率較高的方向移動，故A項錯誤；普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說，故B項正確；用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)把這束綠光遮住一半，光的頻率不變，仍然大于極限頻率，可發(fā)生光電效應(yīng)，故C項正確；在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，光電子的最大初動能EkmhW0，與光強無關(guān)，故D項錯誤。2在演示光電效應(yīng)的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖所示，這時()A金屬內(nèi)的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當(dāng)它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬B鋅板帶正電，指針帶正電C鋅板帶負(fù)電，指針帶正電D若僅減弱照射光的強度，則可能不再有光電子飛出解析：選B每個電子只能吸收一個光子，只有當(dāng)入射光的能量大于逸出功，才會有電子飛出，故A錯誤；鋅板在弧光燈照射下，發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子逸出，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，導(dǎo)致指針帶正電，故B正確，C錯誤；是否有光電子飛出，與照射光的強度無關(guān)，故D錯誤。3(2019·江陰模擬)如圖所示，一驗電器與鋅板相連，在A處用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角。(1)驗電器指針帶_電(選填“正”或“負(fù)”)。(2)使驗電器指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)。那么，若改用強度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗電器指針_(選填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)。解析：(1)在A處用一紫外線燈照射鋅板，鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，光電子射出后，鋅板帶正電，則驗電器也帶正電。(2)用黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)，說明黃光不能使鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，紅外線的頻率比黃光低，紅外線也不能使鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)。答案：(1)正(2)無對點訓(xùn)練：愛因斯坦的光電效應(yīng)方程及應(yīng)用4多選(2017·全國卷)在光電效應(yīng)實驗中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是()A若a>b，則一定有Ua<UbB若a>b，則一定有Eka>EkbC若Ua<Ub，則一定有Eka<EkbD若a>b，則一定有haEka>hbEkb解析：選BC設(shè)該金屬的逸出功為W，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有EkhW，同種金屬的W不變，則逸出光電子的最大初動能隨的增大而增大，B項正確；又EkeU，則最大初動能與遏止電壓成正比，C項正確；根據(jù)上述有eUhW，遏止電壓U隨增大而增大，A項錯誤；又有hEkW，W相同，則D項錯誤。5.如圖所示，當(dāng)一束一定強度的某一頻率的黃光照射到光電管陰極K上時，此時滑片P處于A、B中點，電流表中有電流通過，則()A若將滑動觸頭P向B端移動，電流表讀數(shù)有一定增大B若用紅外線照射陰極K，電流表中一定沒有電流通過C若用強度更弱的黃光照射陰極K，電流表讀數(shù)不變D若用強度更弱的紫外線照射陰極K，光電子的最大初動能一定變大解析：選D光電管所加的電壓，使光電子到達(dá)陽極，則電流表中有電流流過，且可能處于飽和電流，若將滑動觸頭P向B端移動，電流表讀數(shù)有可能不變，故A錯誤；若用紅外線照射陰極K，因紅外線的頻率小于黃色光，因此可能不發(fā)生光電效應(yīng)，也可能會發(fā)生光電效應(yīng)，電流表不一定沒有電流通過，故B錯誤；若用強度更弱的黃光照射陰極K，能發(fā)生光電效應(yīng)有光子飛出，但光強變?nèi)跏沟蔑w出的光電子數(shù)目減小，電流表讀數(shù)減小，故C錯誤；紫外線的頻率大于黃色光的頻率，根據(jù)光電效應(yīng)方程：EkhW0可知，用一束紫外線照射陰極K時，出射光電子的最大初動能一定變大，與光的強弱無關(guān)，故D正確。6如圖甲所示是使用光電管的原理圖，當(dāng)頻率為的可見光照射到陰極K上時，電流表中有電流通過。(1)當(dāng)滑動變阻器的滑片P向_滑動時(填“左”或“右”)，通過電流表的電流將會增大。(2)當(dāng)電流表電流剛減小到零時，電壓表的讀數(shù)為U，則陰極K的逸出功為_(已知電子電荷量為e，普朗克常量為h)。(3)如果不改變?nèi)肷涔獾膹姸?，而增大入射光的頻率，則光電子的最大初動能將_(選填“變大”“變小”或“不變”)。(4)用不同頻率的光照射某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，測量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率，得到Uc­圖像如圖乙所示，根據(jù)圖像求出該金屬的截止頻率c_Hz，普朗克常量h_J·s。(已知電子電荷量e1.6×1019 C)解析：(1)當(dāng)滑動變阻器的滑片P向左滑動時，光電管兩端的反向電壓減小，光電流增大，通過電流表的電流將會增大。(2)當(dāng)電流表電流剛減小到零時，電壓表的讀數(shù)為U，則光電子的最大初動能EkmeU，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkmhW0可得，逸出功W0heU。(3)如果不改變?nèi)肷涔獾膹姸?，而增大入射光的頻率，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkmhW0可得，光電子的最大初動能變大。(4)由EkmhW0、EkmeUc、W0hc，可得eUchhc，則Ucc。根據(jù)題給圖像可得該金屬的截止頻率c5.0×1014 Hz，據(jù)圖像斜率可得，則普朗克常量h6.4×1034 J·s。答案：(1)左(2)heU(3)變大(4)5.0×10146.4×10347.(2019·鹽城中學(xué)檢測)如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律，圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極，理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源，用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0 V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，則光電管陰極材料的逸出功為_，若增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)_(填“為零”或“不為零”)。解析：光電效應(yīng)的最大初動能EkmeU6 eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程得，EkmhW0；則逸出功W0hEkm10.5 eV6 eV4.5 eV。光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，增大入射光的強度時，光電子的最大初動能不變，電流仍然為零。答案：4.5 eV為零8(2018·如皋期中)如圖所示，陰極材料由鋁制成，已知鋁的逸出功為W0，現(xiàn)用波長為的光照射鋁的表面，使之產(chǎn)生光電效應(yīng)。已知電子的電荷量為e，普朗克常量為h，真空中光速為c。求：(1)光電子的最大初動能；(2)電壓表示數(shù)至少為多大時電流表示數(shù)才為零。解析：(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhW0根據(jù)：最大初動能EkhW0。(2)電流表示數(shù)為零時，根據(jù)動能定理有：eUcEk代入：EkhW0解得：Uc。答案：(1)hW0(2)對點訓(xùn)練：與光電效應(yīng)有關(guān)的圖像問題9.(2018·蘭州模擬)在光電效應(yīng)實驗中，某同學(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乙光的波長大于丙光的波長C乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光的光電子對應(yīng)的最大初動能解析：選B因光電管不變，所以逸出功不變。由圖像知甲光、乙光對應(yīng)的遏止電壓相等，且小于丙光對應(yīng)的遏止電壓，所以甲光和乙光對應(yīng)的光電子最大初動能相等且小于丙光的光電子最大初動能，故D錯誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0知甲光和乙光的頻率相等，且小于丙光的頻率，甲光和乙光的波長大于丙光的波長，故A錯誤，B正確；截止頻率是由金屬決定的，與入射光無關(guān)，故C錯誤。10多選(2018·金陵中學(xué)期末)圖甲是光電效應(yīng)的實驗裝置圖，圖乙是光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓的關(guān)系圖像。下列說法正確的是()A由圖線、可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大B由圖線、可知對某種確定的金屬來說，其遏止電壓只由入射光的頻率決定C只要增大電壓，光電流就會一直增大D遏止電壓越大，說明從該金屬中逸出來的光電子的最大初動能越大解析：選ABD由圖線、可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0eUc，可知對于確定的金屬，入射光頻率越大，最大初動能越大，遏止電壓越大，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，B正確；增大電壓，當(dāng)電壓增大到一定值，電流達(dá)到飽和電流，不再增大，C錯誤；根據(jù)EkmeUc知，遏止電壓越大，說明從該金屬中逃出來的光電子的最大初動能越大，D正確。11.(2019·揚州中學(xué)月考)用能量為50 eV的光子照射到光電管陰極后，測得光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知電子的質(zhì)量m9.0×1031 kg、電荷量e1.6×1019 C，普朗克常量h6.63×1034 J·s。試求：(1)光電管陰極金屬的逸出功W0；(2)光電子的最大動量和對應(yīng)物質(zhì)波的波長。(保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)由題圖可知，遏止電壓Uc為20 V，由功能關(guān)系可知，eUcEk由愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0，可得W0heUc代入數(shù)據(jù)解得：W030 eV。(2)由公式Ekmv2，得最大動量pmv kg·m/s2.4×1024 kg·m/s；則對應(yīng)物質(zhì)波的波長 m2.8×1010 m。答案：(1)30 eV (2)2.4×1024 kg·m/s2.8×1010 m對點訓(xùn)練：對波粒二象性的理解12(2018·如皋期中)物理學(xué)家做了一個有趣的雙縫干涉實驗：在光屏處放上照相用的底片，若減弱光的強度，使光子只能一個一個地通過狹縫。實驗結(jié)果表明，如果曝光時間不太長，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋。對這個實驗結(jié)果有下列認(rèn)識，其中正確的是()A曝光時間不太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子，表現(xiàn)出光的波動性B單個光子通過雙縫后的落點可以預(yù)測C只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出光的粒子性D干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機會較多的地方解析：選D根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知，單個光子表現(xiàn)為粒子性，而大量光子表現(xiàn)為波動性，所以曝光時間不太長時，底片上只能出現(xiàn)一些不規(guī)則的點子，說明了單個光子表現(xiàn)為粒子性，故A錯誤；光子的粒子性并非宏觀實物粒子的粒子性，故單個光子通過雙縫后的落點無法預(yù)測，故B錯誤；如果曝光時間足夠長，底片上就會出現(xiàn)規(guī)則的干涉條紋，說明了大量光子表現(xiàn)為波動性，故C錯誤；光子到達(dá)多的區(qū)域表現(xiàn)為亮條紋，而光子到達(dá)少的區(qū)域表現(xiàn)為暗條紋，故D正確。13下列說法不正確的是()A光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C黑體是一種理想化模型，其輻射強度與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動D在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時，會把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長變短解析：選D光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性，A正確；衍射現(xiàn)象是波特有的性質(zhì)，故熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性，B正確；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布與黑體的溫度有關(guān)，黑體輻射隨著波長越短、溫度越高輻射越強，C正確；康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子能量減小，根據(jù)Ehh可得光子散射后波長變長，D錯誤。14多選(2019·南京調(diào)研)下列說法中正確的是()A圖甲反映了黑體輻射電磁波的強度按波長的分布與黑體的溫度的關(guān)系B圖乙的放射性同位素應(yīng)選擇衰變時放出粒子的同位素C圖丙中A、B兩球質(zhì)量相等，當(dāng)A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后，B的速度未必是vD圖丁中電子束通過鋁箔產(chǎn)生的衍射圖樣，證實了物質(zhì)波的存在解析：選CD黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)，溫度升高時，黑體輻射強度的極大值向波長減小的方向移動，選項A錯誤；因射線的穿透本領(lǐng)較強，則圖乙的放射性同位素應(yīng)選擇衰變時放出射線，選項B錯誤；圖丙中A、B兩球質(zhì)量相等，當(dāng)A以速度v與靜止的B發(fā)生正碰后，若發(fā)生彈性碰撞，B的速度才是v，選項C正確；圖丁中電子束通過鋁箔產(chǎn)生的衍射圖樣，說明電子具有波動性，證實了物質(zhì)波的存在，選項D正確。15(2017·江蘇高考)質(zhì)子(H)和粒子(He)被加速到相同動能時，質(zhì)子的動量_(選填“大于”“小于”或“等于”)粒子的動量，質(zhì)子和粒子的德布羅意波波長之比為_。解析：由p可知，動能相同時，質(zhì)子的質(zhì)量比粒子的質(zhì)量小，因此動量??；由可知，質(zhì)子和粒子的德布羅意波波長之比為 。答案：小于21