2020高中物理第十七章波粒二象性高考真题集训含解析 人教版选修3-5

2020高中物理第十七章波粒二象性高考真题集训含解析 人教版选修3-5

第十七章　高考真题集训 一、选择题 ‎1．(2018·全国卷Ⅱ)用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J。已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(　　)‎ A．1×1014 Hz B．8×1014 Hz C．2×1015 Hz D．8×1015 Hz 答案　B 解析　由光电效应方程Ek＝hν－W0，得W0＝hν－Ek＝h－Ek。刚好发生光电效应的临界条件是最大初动能Ek＝0时，入射光的频率为ν0，则W0＝hν0，代入数据可得：ν0＝8×1014 Hz，故B正确。‎ ‎2．(2017·全国卷Ⅲ)(多选)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是(　　)‎ A．若νa>νb，则一定有Uaνb，则一定有Eka>Ekb C．若Uaνb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb 答案　BC 解析　光电效应中遏止电压与最大初动能之间的关系为eU＝Ek，根据光电效应方程可知Ek＝hν－W0，若νa>νb，则Eka>Ekb，Ua>Ub，选项A错误，选项B正确；若Uaνc>νa，由于光的频率越大，折射率越大，光的偏折角度越大，故C正确，A、B、D错误。‎ ‎4．(2017·北京高考)2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲，“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。‎ 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(　　)‎ A．10－21 J B．10－18 J C．10－15 J D．10－12 J 答案　B 解析　一个处于极紫外波段的光子所具有的能量E＝hν＝h＝6.6×10－34× J≈10－18 J，选项B正确。‎ ‎5．(2017·天津高考) 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是(　　)‎ A．若增大入射角i，则b光先消失 B．在该三棱镜中a光波长小于b光 C．a光能发生偏振现象，b光不能发生 D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低 答案　D 解析　A错：增大入射角i，a、b 6‎ 光都不会消失。B错：复色光通过三棱镜后分解成两束单色光，b光比a光的偏折角大，折射率大，频率高，波长短。即nb>na，νb>νa，λb<λa。C错：光波是横波，偏振现象是横波所特有的现象，a、b光都能发生偏振现象。D对：根据遏止电压Uc＝ν－及νb>νa可知，b光的遏止电压高。‎ ‎6．(2016·全国卷Ⅰ)(多选)现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是(　　)‎ A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大 B．入射光的频率变高，饱和光电流变大 C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大 D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生 E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关 答案　ACE 解析　保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，单位时间内逸出的光电子个数增加，则饱和光电流变大，故A正确；饱和光电流的大小与入射光的频率无直接关系，故B错误；由Ek＝hν－W，可知C正确。当入射光的频率小于金属的极限频率时，光电效应不能发生，故D错误；由eU＝mv2＝hν－W得eU＝hν－W，可见，遏止电压U随ν的增大而增大，与入射光的光强无关，故E正确。‎ ‎7．(2015·江苏高考)(多选)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有(　　)‎ A．光电效应现象揭示了光的粒子性 B．热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性 C．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 答案　AB 解析　光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A正确，选项C错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B正确；由德布罗意波长公式λ＝和p2＝2mEk知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D错误。‎ ‎8．(2019·北京高考)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流。表中给出了6次实验的结果。‎ 6‎ 由表中数据得出的论断中不正确的是(　　)‎ A．两组实验采用了不同频率的入射光 B．两组实验所用的金属板材质不同 C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大 答案　B 解析　光子的能量E＝hν，两组实验中入射光子的能量不同，故入射光的频率不同，A正确；由爱因斯坦的光电效应方程hν＝W＋Ek，可求出两组实验中金属板的逸出功W均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B错误；由hν＝W＋Ek，W＝3.1 eV，当hν＝5.0 eV时，Ek＝1.9 eV，C正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，D正确。‎ 二、填空题 ‎9．(2019·天津高考)第26届国际计量大会决定，质量单位“千克”用普朗克常量h定义，“国际千克原器”于2019年5月20日正式“退役”。h的数值为6.63×10－34，根据能量子定义，h的单位是________，该单位用国际单位制中的力学基本单位表示，则为________。‎ 答案　J·s　kg·m2/s 解析　普朗克常量h的单位为J·s；由W＝Fl及F＝ma可推导：1 J·s＝1 N·m·s＝1 kg·m·s－2·m·s＝1 kg·m2/s。‎ ‎10．(2018·江苏高考)光电效应实验中，用波长为λ0的单色光A照射某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为的单色光B照射该金属板时，光电子的最大初动能为________，A、B两种光子的动量之比为________。(已知普朗克常量为h、光速为c)‎ 答案　　1∶2‎ 6‎ 解析　根据光电效应方程Ek＝hν－W0，又ν＝，所以有0＝－W0，Ek＝－W0，解得Ek＝；又光子动量p＝，所以A、B两种光子的动量之比为1∶2。‎ ‎11．(2017·江苏高考)质子(H)和α粒子(He)被加速到相同动能时，质子的动量________(选填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为________。‎ 答案　小于　2∶1‎ 解析　由p＝mv，Ek＝mv2知，p＝，质子质量小于α粒子质量，动能相同时质子动量小。由λ＝知，＝＝＝2∶1。‎ ‎12．(2016·江苏高考)已知光速为c，普朗克常量为h，则频率为ν的光子的动量为________。用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为________。‎ 答案　　 解析　光子的动量p＝＝，垂直反射回去Δp＝－＝。‎ ‎13．(2015·全国卷Ⅰ)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________。‎ 答案　ek　－eb 解析　由光电效应方程，光电子的最大初动能mv2＝hν－Wc。根据动能定理，eUc＝mv2，联立解得：Uc＝ν－。对照题给遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系图象，可知：图象斜率k＝，解得普朗克常量h＝ek。图象在纵轴上的截距b＝－，解得所用材料的逸出功Wc＝－eb。‎ 三、计算题 ‎14．(2016·江苏高考)几种金属的逸出功W0见下表：‎ 金属 钨 钙 钠 钾 铷 W0(×10－19 J)‎ ‎7.26‎ ‎5.12‎ ‎3.66‎ ‎3.60‎ ‎3.41‎ 用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光的波长范围为4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。‎ 6‎ 答案　见解析 解析　光子的能量E＝，取λ＝4.0×10－7 m，则 E≈5.0×10－19 J 根据E>W0判断，钠、钾、铷能发生光电效应。‎ ‎15．(2019·江苏高考)在“焊接”视网膜的眼科手术中，所用激光的波长λ＝6.4×10－7 m，每个激光脉冲的能量E＝1.5×10－2 J。求每个脉冲中的光子数目。(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s。计算结果保留一位有效数字)‎ 答案　5×1016‎ 解析　光子能量ε＝，‎ 光子数目n＝，‎ 联立并代入数据得n≈5×1016。‎ 6‎