2021届高考物理一轮复习课后限时集训41光电效应波粒二象性含解析

2021届高考物理一轮复习课后限时集训41光电效应波粒二象性含解析

光电效应　波粒二象性 建议用时：45分钟 ‎1．(多选)已知某金属发生光电效应的截止频率为νc，则(　　)‎ A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子 B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc C．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大 D．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 AB　[该金属的截止频率为νc，则可知逸出功W0＝hνc，逸出功由金属材料的性质决定，与照射光的频率无关，因此C错误；由光电效应的实验规律可知A正确；由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，将W0＝hνc代入可知B正确，D错误。]‎ ‎2．(2019·河南中原名校联考)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与频率关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是(　　)‎ A　　　　　　　B C　　　　　　　D B　[根据黑体辐射实验规律，黑体热辐射的强度与波长的关系为：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，则各种频率的辐射强度也都增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，即向频率较大的方向移动，分析图象，只有B项符合黑体辐射实验规律，故B项正确。]‎ ‎3．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的(　　)‎ A．波长 B．频率 C．能量 D．动量 7‎ A　[由爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋mv，又由W0＝hν0，可得光电子的最大初动能mv＝hν－hν0，由于钙的截止频率大于钾的截止频率，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因此它具有较小的能量、频率和动量，选项B、C、D错误；又由c＝λν可知光电子频率较小时，波长较大，选项A正确。]‎ ‎4．用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则 (　　)‎ A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变 B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小 C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小 D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了 A　[光的频率不变，表示光子能量不变，光的强度减弱，仍会有光电子从该金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能也不变；而减弱光的强度，逸出的光电子数就会减少，选项A正确。]‎ ‎5．(多选)(2019·西安检测)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是(　　)‎ A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性 B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的 D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 ABC　[波粒二象性是微观世界特有的规律，一切运动的微粒都具有波粒二象性，A正确。由于微观粒子的运动遵守不确定关系，所以运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔发生衍射时，都没有特定的运动轨道，B正确。波粒二象性适用于微观高速领域，C正确。宏观物体运动形成的德布罗意波的波长很小，很难被观察到，但它仍有波粒二象性，D错误。]‎ ‎6．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应。对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定相同的是(　　)‎ A．遏止电压 B．饱和光电流 C．光电子的最大初动能 D．逸出功 B　[同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，金属逸出功不同，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同。故选项B正确。]‎ 7‎ ‎7．(多选)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹。对于这个实验结果的认识正确的是(　　)‎ 甲　　　　乙　　　　丙　‎ A．单个光子的运动没有确定的轨道 B．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子 C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方 D．大量光子的行为表现为波动性 ACD　[由于光的传播不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，所以每次通过狭缝只有一个光子，当一个光子到达某一位置时该位置感光而留下痕迹，由于单个光子表现粒子性，即每一个光子所到达的区域是不确定的，但是大量光子表现出波动性，所以长时间曝光后最终形成了图丙中明暗相间的条纹，干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方，该实验说明了光具有波粒二象性，所以A、C、D项正确，B项错误。]‎ ‎8．(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．光子不仅具有能量，也具有动量 B．光有时表现为波动性，有时表现为粒子性 C．运动的实物粒子也有波动性，波长与粒子动量的关系为λ＝ D．光波和物质波，本质上都是概率波 ABD　[光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量，选项A正确；波粒二象性指光同时具有波和粒子的双重性质，有时表现为波动性，有时表现为粒子性，选项B正确；物质波的波长与粒子动量的关系应为λ＝，选项C错误；光波中的光子和物质波中的实物粒子在空间出现的概率满足波动规律，因此二者均为概率波，选项D正确。]‎ ‎9．某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料(　　)‎ 材料 钠 铜 铂 极限波长(nm)‎ ‎541‎ ‎268‎ ‎196‎ A.仅钠能产生光电子 B．仅钠、铜能产生光电子 7‎ C．仅铜、铂能产生光电子 D．都能产生光电子 D　[根据爱因斯坦光电效应方程可知，只要光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长最小的小于100 nm，小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产生光电子，故D正确，A、B、C错误。]‎ ‎10．(多选)如图甲所示为实验小组利用100多个电子通过双缝后的干涉图样，可以看出每一个电子都是一个点；如图乙所示为该小组利用70 000多个电子通过双缝后的干涉图样，为明暗相间的条纹。则对本实验的理解正确的是(　　)‎ 甲　　　　　　乙 A．图甲体现了电子的粒子性 B．图乙体现了电子的粒子性 C．单个电子运动轨道是确定的 D．图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小 AD　[题图甲中的每一个电子都是一个点，说明少数电子体现粒子性。每个电子到达的位置不同，说明单个电子的运动轨道不确定，A正确，C错误；题图乙中明暗相间的条纹说明大量的电子表现为波动性，B错误；题图乙中暗条纹处仍有电子到达，只不过到达的概率小，D正确。]‎ ‎11.美国物理学家密立根通过测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以验证爱因斯坦光电效应方程的正确性。下图是某次试验中得到的两种金属的遏止电压Uc与入射光须率ν关系图象，两金属的逸出功分别为W甲、W乙，如果用ν0频率的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E甲、E乙，则下列关系正确的是(　　)‎ A．W甲E乙 B．W甲>W乙，E甲W乙，E甲>E乙 7‎ D．W甲E乙，A正确。]‎ ‎12．(2019·濮阳市第三次模拟)用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流与照射光的强弱、频率等物理量的关系。图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用a、b、c三束单色光照射，调节A、K间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知(　　)‎ 甲　　　　　　　　乙 A．单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最大 B．单色光a和c的频率相同，且a光更强些，b光频率最大 C．单色光a和c的频率相同，且a光更弱些，b光频率最小 D．单色光a和c的频率不同，且a光更强些，b光频率最小 B　[a、c两单色光照射后遏止电压相同，根据Ekm＝eUc，可知产生的光电子最大初动能相等，则a、c两单色光的频率相等，光子能量相等，由于a光的饱和光电流较大，则a光的强度较大，单色光b照射后遏止电压较大，根据Ekm＝eUc，可知b光照射后产生的光电子最大初动能较大，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0得，b光的频率大于a光的频率，故A、C、D错误，B正确。]‎ ‎13.(2019·邢台市调研)如图所示是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转。则以下说法正确的是(　　)‎ 7‎ A．将滑动变阻器滑片向右移动，电流表的示数一定增大 B．如果改用紫光照射该金属时，电流表无示数 C．将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，电流表的示数一定增大 D．将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑片向右移动一些，电流表的读数可能不为零 D　[将滑动变阻器滑片向右移动，电压虽然增大，但若已达到饱和光电流，则电流表的示数可能不变，故A错误。紫光的频率比绿光频率大，则改用紫光照射该金属时一定能发生光电效应，则电流表一定有示数，故B错误。将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，则光电子的最大初动能增加，但单位时间内通过金属表面的光子数没有变化，因而单位时间内从金属表面逸出的光电子数不变，饱和光电流不会变化，则电流表的示数不一定增大，故C错误。将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑片向右移动一些，若此时的电压仍小于遏止电压，则电流表有示数，故D正确。]‎ ‎14.(2019·四川省第二次“联测促改”)如图所示，用波长为λ0的单色光照射某金属，调节滑动变阻器，当电压表的示数为某值时，电流表的示数恰好减小为零；再用波长为的单色光重复上述实验，当电压表的示数增加到原来的3倍时，电流表的示数又恰好减小为零。已知普朗克常量为h，真空中光速为c。该金属的逸出功为(　　)‎ A. B． ‎ C. D． C　[当电压表读数大于或等于U时，电流表读数为零，则遏止电压为U。根据光电效应方程，则光电子的最大初动能为：Ekm＝eU＝h－W0；用波长为的单色光照射时，Ekm＝3eU＝h－W0；联立解得：W0＝，故C正确，A、B、D错误。]‎ ‎15．(2019·孝义市第一次模拟)从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量。他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出图乙所示的Ucν的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。已知电子的电荷量为e，则下列普朗克常量h的表达式正确的是(　　)‎ 7‎ 甲　　　　　　　　乙　‎ A．h＝ B．h＝ C．h＝ D．h＝ A　[根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理eUc＝Ek，得Uc＝ν－，所以图象的斜率k＝＝，则h＝，故A项正确。]‎ 7‎