2018届高考物理第一轮总复习全程训练课练39波粒二象性

2018届高考物理第一轮总复习全程训练课练39波粒二象性

课练39　波粒二象性 ‎1.(多选)下列说法正确的是(　　)‎ A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关 B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射 C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍 D．普朗克最先提出了能量子的概念 ‎2．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是(　　)‎ ‎3.‎ 研究光电效应的电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．则在如图所示的光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是(　　)‎ ‎4.‎ ‎(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴的交点坐标为0.5)．由图可知(　　)‎ A．该金属的截止频率为4.27×1014 Hz B．该金属的截止频率为5.5×1014 Hz C．该图线的斜率表示普朗克常量 D．该金属的逸出功为0.5 eV ‎5.‎ 如图所示，真空中有一平行板电容器，两极板分别用锌板和铜板制成(锌板和铜板的截止频率分别为ν1和ν2，且ν1<ν2)，极板的面积为S，间距为d.锌板与灵敏静电计相连，锌板和铜板原来都不带电．现用频率为ν(ν1<ν<ν2)的单色光持续照射两板内表面，假设光电子全部到达另一极板，则电容器的最终带电荷量Q正比于(　　)‎ A.(ν1－ν) B.(ν1－ν2)‎ C. D.(ν－ν1)‎ ‎6．(多选)下列关于光电效应的说法中正确的是(　　)‎ A．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B．只有入射光的频率大于所照射金属的极限频率时才能发生光电效应 C．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应 D．用大于金属极限频率的光照射该金属时，入射光越强，饱和电流越大 E．光电效应的发生基本不需要时间积累，只需入射光的波长小于所照射金属的极限波长 ‎7.‎ ‎(多选)如图所示在光电效应现象中，光电管阴极K的极限频率为ν0，现用频率为ν(ν>ν0)的光照射在阴极上，若在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，已知普朗克常数为h，电子电荷量为e，则(　　)‎ A．阴极材料的逸出功为hν0‎ B．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为eU C．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为hν－hν0‎ D．有光电子逸出，且光电子的最大初动能为零 E．无光电子逸出，因为光电流为零 ‎8.‎ ‎(多选)如图所示，电路中所有元件都是完好的，当光照射到光电管上时，灵敏电流计指针未发生偏转，可能的原因是(　　)‎ A．入射光强度较弱 B．入射光波长太长 C．光照射时间太短 D．电源正负极接反 E．入射光频率太低 ‎9．下列说法中正确的是(　　)‎ A．物质波属于机械波 B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波 D．宏观物体运动时，看不到它的波动性，所以宏观物体运动时不具有波动性 ‎10．已知某种紫光的波长为440 nm，要使电子的德布罗意波长为这种紫光波长的万分之一，则电子的速度为________m/s，让此电子垂直射入磁感应强度B＝0.001 T的弱匀强磁场中，且电子仅受洛伦兹力作用而做匀速圆周运动，则运行的轨道半径为________m．(电子质量m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，不考虑相对论效应)‎ ‎11．用如图甲所示的装置研究光电效应，当用光子能量为5 eV的光照射光电管时，测得电流表的示数随电压变化的图象如图乙所示．则光电子的最大初动能为________J，阴极所用材料的逸出功为________J．(电子电荷量e＝1.6×10－19 C)‎ ‎12．光具有波粒二象性，光子能量E0＝hν(ν为光子频率)，在爱因斯坦提出光子说后，法国物理学家德布罗意提出了光子动量与光波波长的关系p＝，若某激光管以功率PW＝60 W发射波长λ＝663 nm的光束，则该激光管在1 s内发射出的光子数为________，若光束全部被某黑体表面吸收，则该光束对黑体表面的作用力大小为________．(光在真空中传播速度c＝3×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s ‎　 　 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．(多选)(2016·课标Ⅰ)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 ‎2．(多选)(2015·课标Ⅱ)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是________．‎ A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构 D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构 E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关 ‎3.‎ ‎(2015·课标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________．‎ ‎4．(2016·江苏单科)(1)贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用．下列属于放射性衰变的是________．‎ A.C→N＋e B.U＋n→I＋Y＋2n C.H＋H→He＋n D.He＋Al→P＋n ‎(2)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________．‎ ‎(3)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.‎ ‎5．(多选)(2017·湖北黄冈质检)以下有关近代物理内容的若干叙述，正确的是(　　)‎ A．紫外线照射到金属锌板表面时能发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 B．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的 C．β射线是原子核外电子高速运动形成的 D．光子不仅具有能量，也具有动量 E．根据玻尔能级理论，氢原子辐射出一个光子后，将由高能级向较低能级跃迁，核外电子的动能增加 ‎6．(2017·湖南十三校联考)关于光电效应现象，下列说法中正确的是(　　)‎ A．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大 B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能发生光电效应 D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应 ‎7．(多选)‎ ‎(2017·河北保定模拟)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．只调换电源的极性，移动滑片P，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U0的数值 B．保持光照条件不变，滑片P向右滑动的过程中，电流表示数将一直增大 C．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大 D．阴极K需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流 E．图中入射光束的频率减小到某一数值f0时，无论滑片P怎样滑动，电流表示数都为零，则f0是阴极K的极限频率 ‎8．(多选)(2017·安徽蚌埠月考)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是(　　)‎ A．光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子 B．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光能频率小于金属的截止频率 C．对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关 D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应 E．康普顿效应说明光具有粒子性 ‎9.‎ ‎(多选)(2017·黑龙江哈尔滨一模)某种金属在光的照射下产生光电效应，其遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图象如图所示，则由图象可知(　　)‎ A．任何频率的入射光照射到该金属表面都能产生光电效应 B．若已知普朗克常量为h，则该金属的逸出功为hν0‎ C．若已知电子电荷量e，就可以求出普朗克常量h D．若已知普朗克常量为h，入射光的频率为3ν0，则产生的光电子的最大初动能为2hν0‎ ‎10．(多选)‎ ‎(2017·广州二测)用某单色光照射金属钛表面，发生光电效应．从钛表面放出光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线如图．则下列说法正确的是(　　)‎ A．钛的逸出功为6.67×10－19 J B．钛的极限频率为1.0×1015 Hz C．光电子的最大初动能为1.0×10－18 J D．由图线可求得普朗克常量为6.67×10－34 J·s E．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 ‎11．(多选)(2017·江西新余二模)下列说法中正确的是(　　)‎ A．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的初动能大 B．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大 C．电子云说明电子并非在一个特定的圆轨道上运动 D．“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体动量的矢量和保持不变 E．在光照条件不变的情况下，对发射出来的光电子加上正向电压对光电子加速，所加电压不断增大，光电流也不断增大 ‎12．(2017·安徽怀远高三联考)‎ 如图所示是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：‎ ‎(1)用频率为ν1的光照射光电管，此时微安表中有电流．调节滑动变阻器，将触头P向________端滑动(选填“a”或“b”)，使微安表示数恰好变为零，记下电压表示数U1.‎ ‎(2)用频率为ν2的光照射光电管，重复(1)中的步骤，记下电压表示数U2.已知电子的电荷量为e，由上述实验可知，普朗克常量为h＝________(用上述已知量和测量量表示)．‎ 课练39　波粒二象性 ‎1．BCD　考查基本概念和物理学史的相关知识，只要记住本部分概念，直接判断即可．‎ ‎2．A　随着温度的升高，黑体辐射强度与波长有这样的关系：一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．由此规律可知应选A.‎ ‎3．C　光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此在入射光频率相同的情况下，遏止电压相同，在能发生光电效应的前提下，光电流随着光照强度增大而增大，C正确．A、B表示入射光频率相同的情况下，遏止电压不相同，均错误．D表示在发生光电效应时，光电流随着光照强度增大而减小，D错误．‎ ‎4．AC　图线在横轴上的截距为截止频率，A正确、B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0可知图线的斜率表示普朗克常量，C正确；金属的逸出功W0＝hν0＝ eV＝1.76 eV，D错误．‎ ‎5．D　现用频率为ν(ν1<ν<ν2‎ ‎)的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知该单色光照射锌板能发生光电效应，照射铜板不能发生光电效应．通过光电效应方程知，光电子的最大初动能Ekm＝hν－hν1.临界状态是电子减速到负极板时速度刚好为零．根据动能定理有eU＝Ekm＝hν－hν1.平行板电容器的电容C∝，而Q＝CU，所以Q∝(ν－ν1)，故D正确．‎ ‎6．BDE　在光电效应中，入射光的频率必须大于所照射金属的极限频率，逸出光电子的最大初动能与入射光的强度无关，它随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系，A、C错误，B正确；用大于极限频率的光照射金属时，入射光越强，饱和电流越大，光电子的发射一般不超过10－9 s，D、E正确．‎ ‎7．ABC　由逸出功的意义知阴极材料的逸出功W0＝hν0，A对；由于入射光的频率ν>ν0，所以能发生光电效应，有光电子逸出，E错；A、K间加的是反向电压，则电子飞出后要做减速运动，当速度最大的光电子到达阳极A时速度减为零，光电流恰好为零，由动能定理得Ekm＝eU，B对、D错；由爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0，且W0＝hν0，则有Ekm＝hν－hν0，C对．‎ ‎8．BDE　灵敏电流计指针未发生偏转，可能是未发生光电效应现象，即入射光的频率小于金属的截止频率(入射光的波长大于金属的极限波长)，与光照强度无关，A错，B、E对；光电效应的发生是瞬间的，与入射光的照射时间无关，C错；灵敏电流计指针未发生偏转，还可能是由于电源正、负极接反，光电子做减速运动，不能到达阳极，电路中不能形成电流，D对．‎ ‎9．答案：C ‎10．解题思路：由德布罗意波长公式λ＝＝，得电子速度v＝，代入数值得v＝1.66×107 m/s；由洛伦兹力提供向心力有Bev＝m得R＝＝，代入数值得R＝0.094 m.‎ 答案：1.66×107　0.094‎ ‎11．解题思路：由题图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压且此电压为－2 V时，电流表示数为0，即光电子的最大初动能为Ekm＝2 eV＝3.2×10－19 J，根据爱因斯坦光电效应方程知Ekm＝hν－W0，代入数值得W0＝3 eV＝4.8×10－19 J.‎ 答案：3.2×10－19　4.8×10－19‎ ‎12．解题思路：令在时间Δt＝1 s内发射出的光子数为n ‎，由能量守恒知PWΔt＝nhν，而ν＝，联立得n＝，代入数值得n＝2×1020；由题意知在时间Δt内全部被黑体表面吸收的光子的总动量为p总＝np＝n，由动量定理知FΔt＝p总，联立得F＝＝＝，代入数值得F＝2×10－7 N，由牛顿第三定律知该光束对黑体表面的作用力大小为2×10－7 N.‎ 答案：2×1020　2×10－7 N 加餐练 ‎1．ACE　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．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．由eU＝mν2＝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．‎ ‎2．ACD　电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A正确；β射线在云室中留下清晰的径迹，不能体现波动性，B错误；衍射体现的是波动性，C正确；电子显微镜利用了电子束波长短的特性，D正确；光电效应体现的是光的粒子性，E错误．‎ ‎3．解题思路：根据爱因斯坦光电效应方程有Ekm＝hν－W0，又因为Ekm＝eUc，得到Uc＝ν－，所以＝k，h＝ek；－＝b，‎ W0＝－eb.‎ 答案：ek　－eb ‎4．解题思路：(1)A是β衰变，B是核裂变，C是核聚变，D是原子核的人工转变，所以A符合题意．‎ ‎(2)光子的动量p＝＝，垂直反射回去Δp＝－＝.‎ ‎(3)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．‎ 答案：(1)A　(2)　2　(3)见解析 ‎5．BDE　最大初动能只与入射光的频率有关，与光强无关，故A错误，β射线是原子核中的中子变成质子和电子，同时将电子释放出来，即n→H＋e，故C错误．‎ ‎6．C　由光电效应方程Ek＝hν－W0知光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，不是正比关系，与入射光的强度无关，对于任何一种金属都存在一个对应的极限频率，由E＝hν＝知存在一个对应的极限波长，只有入射光的频率大于极限频率或者说其波长小于极限波长时才能发生光电效应，故只有C正确．‎ ‎7．ACE　当只调换电源的极性时，电子从K到A减速运动，到A恰好速度为零时对应电压为遏止电压，所以A项正确；当其他条件不变，P向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I＝得电流表读数变大，但当光电流达到饱和后，光电流即不再随光电管两端电压发生变化，故B错误．只改变光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C项正确．因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K不需要预热，所以D项错．当光束的频率为f0时，无论P怎样滑动，电流表示数都为零，说明未飞出光电子，则有W＝hf0，所以f0为阴极K的极限频率，E项正确．‎ ‎8．BDE　光电效应中，金属板向外发射的电子叫光电子，光子是光量子的简称，A错误；用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率，B正确；根据光电效应方程hν＝W0＋eUc可知，对于同种金属而言(逸出功一样)，入射光的频率越大，遏止电压也越大，即遏止电压与入射光的频率有关，C错误；在石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长的现象称为康普顿效应，康普顿效应说明光具有粒子性，D、E正确．‎ ‎9．BD　只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光效应现象，A错；由题图可知该金属的极限频率为ν0，所以该金属的逸出功为hν0，B对；根据爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋eUc可知，入射光的频率不同，遏止电压不同，C错；由Ek＝hν－hν0知，入射光的频率为3ν0时，产生的光电子的最大初动能为2hν0，D对．‎ ‎10．ABD　本题考查光电效应的分析计算．‎ 由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0结合题中图象可知，图象纵截距绝对值表示金属的逸出功，由题图中两三角形相似可知，纵截距绝对值为×10－18 J≈6.67×10－19 J，A项正确；图象的横截距表示金属的极限频率，B项正确；光电子最大初动能随入射光子频率的升高而增大，C项错；图象的斜率表示普朗克常量，即h＝ J·s＝6.67×10－34‎ ‎ J·s、D项正确；光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，由于常数项不为零，所以不能说成二者成正比关系，E项错．‎ ‎11．BCD　不可见光的频率可能大于也可能小于可见光的频率，所以当用不可见光照射金属时产生的光电子的初动能不一定比可见光照射时的大，故选项A错误；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，库仑力做负功，电势能增加，但电子的动能减小，原子的总能量是增大的，故选项B正确；电子在核外运动时并非在一个特定的圆轨道上运动，故选项C正确；在“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体动量的矢量和保持不变，即系统动量是守恒的，故选项D正确；在光照条件不变的情况下，随着所加电压不断增大，光电流趋于一个饱和值，之后，即使电压再增大，光电流也不会再增大，故选项E错误．‎ ‎12．解题思路：(1)有光照射到光电管上时，微安表有示数，说明发生了光电效应现象，现要使电流为零，则光电子从阴极K飞出后向阳极A做减速运动，即K接高电势，P向a端滑动．(2)由动能定理得光电子的最大初动能为Ekm＝eU1，由爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν1－W0，即eU1＝hν1－W0，同理有eU2＝hν2－W0，联立解得h＝.‎ 答案：(1)a　(2)