【物理】2020届一轮复习人教版选修3－5波粒二象性作业 4页

‎ (七十二) 波粒二象性 作业 ‎1．如图所示，当弧光灯射出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验(　　)‎ A．只能证明光具有波动性 B．只能证明光具有粒子性 C．只能证明光能够发生衍射 D．证明光具有波粒二象性 解析：选D　弧光灯射出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性；验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确。‎ ‎2．下表给出了一些金属材料的逸出功。现用波长为400 nm的单色光照射这些材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3×‎108 m/s)(　　)‎ 材料 铯 钙 镁 铍 钛 逸出功(×10－19 J)‎ ‎3.0‎ ‎4.3‎ ‎5.9‎ ‎6.2‎ ‎6.6‎ A．2种　　　　　　　　　　 B．3种 C．4种 D．5种 解析：选A　光电效应发生的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，入射光的能量大于金属的逸出功，单色光的能量为ε＝hν＝h，解得ε＝6.6×10－34× J＝4.95×10－19 J，由表中材料可知光子能量大于逸出功的金属有2种，所以A项正确，B、C、D项错误。‎ ‎3．两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，第一束光在某段时间内打到物体表面的光子数与第二束光在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5∶4，则这两束光的光子能量和波长之比分别为(　　)‎ A．4∶5　4∶5 B．5∶4　4∶5‎ C．5∶4　5∶4 D．4∶5　5∶4‎ 解析：选D　两束能量相同的色光，都垂直地照射到物体表面，在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5∶4，根据E＝NE0可得光子能量之比为4∶5，再根据E0＝hν＝h，可知光子能量与波长成反比，故光子波长之比为5∶4。故D正确。‎ ‎4．(2017·北京高考)2017年年初，我国研制的“大连光”‎ ‎——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”因其光子的能量大、密度高，可在能利用、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 解析：选B　光子的能量E＝hν，c＝λν，联立解得E≈2×10－18 J，B项正确。‎ ‎5.如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m，电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中不正确的是(　　)‎ A．该入射光的能量为h B．到达A板的光电子的最大动能为h－W＋eU C．若增大两板间电压，B板没有光电子逸出 D．若减小入射光的波长，一定会有光电子逸出 解析：选C　根据E＝hν，而ν＝，则该入射光的能量为h，故A正确；逸出光电子的最大动能Ekm＝h－W，根据动能定理，eU＝Ekm′－Ekm，则到达A板的光电子的最大动能为Ekm′＝h－W＋eU，故B正确；若增大两板间电压，不会影响光电效应现象，仍有光电子逸出，故C错误；若减小入射光的波长，那么入射光的频率增大，一定会有光电子逸出，故D正确。‎ ‎6.(多选)某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示。若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图像可以得到(　　)‎ A．该金属的逸出功为零 B．普朗克常量为，单位为J·Hz C．当入射光的频率为‎2a时，逸出光电子的最大初动能为b D．当入射光的频率为‎3a时，遏止电压为 解析：选CD　根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知Ekν图线的斜率表示普朗克常量h，即h＝＝，单位为J/Hz，图线与纵轴截距的绝对值表示金属的逸出功W0‎ ‎，由题图知W0＝b，选项A、B错误；当入射光的频率ν＝‎2a时，由Ek＝hν－W0，可得光电子的最大初动能Ek＝·‎2a－b＝b，当入射光的频率为‎3a时，光电子的最大初动能为Ek＝2b，由最大初动能Ek与遏止电压的关系式Ek＝eUc可知，遏止电压为Uc＝，选项C、D正确。‎ ‎7．(多选)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示。则可判断出(　　)‎ A．甲光的频率大于乙光的频率 B．乙光的波长大于丙光的波长 C．乙光的截止频率大于丙光的截止频率 D．甲光的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能 解析：选BD　因光电管不变，所以逸出功不变。由图像知甲光、乙光对应的遏止电压相等，且小于丙光对应的遏止电压，所以甲光和乙光的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能，故D正确；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知甲光和乙光的频率相等，且小于丙光的频率，光的频率越大，波长越小，故A错误，B正确；截止频率是由金属决定的，与入射光无关，故C错误。‎ ‎8．(多选)美国物理学家密立根利用如图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出如图乙所示的图像，由此算出普朗克常量h，电子电荷量用e表示，下列说法正确的是(　　)‎ A．入射光的频率增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向M端移动 B．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大 C．由Ucν图像可知，这种金属截止频率为νc D．由Ucν图像可求普朗克常量表达式为h＝ 解析：选CD　入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，故A错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故B错误；根据Ekm＝hν－W0＝eUc，解得Uc＝－，图线的斜率k＝＝，则h＝，当遏止电压为零时，ν＝νc，故C、D正确。‎ ‎9．(多选)分别用波长为λ和2λ 的光照射同一种金属，产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，下列说法正确的有(　　)‎ A．该种金属的逸出功为 B．该种金属的逸出功为 C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应 D．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应 解析：选AD　由hν＝W0＋Ek知h＝W0＋mv12，h＝W0＋mv22，又v1＝2v2，解得W0＝，故选项A正确，B错误；光的波长小于或等于3λ时才能发生光电效应，故选项C错误，D正确。‎ ‎10．(多选)在光的双缝干涉实验中，光屏前放上照相底片并设法减弱光子流的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，对于曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况，以下说法正确的是(　　)‎ A．若曝光时间不长，则底片上出现一些无规则的点 B．若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹 C．这一实验结果证明了光具有波粒二象性 D．这一实验结果否定了光具有粒子性 解析：选ABC　若曝光时间不长，可知光子数不多，往往表现为粒子性，在底片上出现一些不规则的点，A正确；若曝光时间足够长，可知光子数较多，往往表现为波动性，在底片上出现干涉条纹，B正确；该实验表明光具有波粒二象性，C正确，D错误。‎