专题13-3+光电效应+波粒二象性（押题专练）-2019年高考物理一轮复习精品资料 10页

‎1．爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说，从科学研究的方法来说，这属于 (　　)‎ A．等效替代 B．控制变量 C．科学假说 D．数学归纳 ‎【答案】　C ‎2．(多选)光电效应的实验结论是：对于某种金属 (　　)‎ A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应 C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小 D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大 ‎【解析】　根据光电效应规律可知，选项A正确；根据光电效应方程hν＝mv＋W0知，频率ν越高，初动能就越大，选项D正确．‎ ‎【答案】　AD ‎3．质量为m的粒子原来的速度为v，现将粒子的速度增大为2v，则该粒子的物质波的波长将(粒子的质量保持不变)(　　)‎ A．保持不变 B．变为原来波长的两倍 C．变为原来波长的一半 D．变为原来波长的倍 ‎【解析】　由题意知，粒子速度为v时，λ1＝；粒子速度为2v时，λ2＝，则λ2＝λ1，可知C正确，A、B、D错误．‎ ‎【答案】　C ‎4．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是(　　)‎ A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子与电子是同样的一种粒子 C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D．大量光子的行为往往显示出粒子性 ‎【答案】　C ‎5．(多选)下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波的波长和频率为1 MHz的无线电波的波长，由表中数据可知(　　)‎ 质量/kg 速度/(m·s－1)‎ 波长/m 弹子球 ‎2×10－2‎ ‎1.0×10－2‎ ‎3.3×10－30‎ 电子(100 eV)‎ ‎9.0×10－31‎ ‎5.0×106‎ ‎1.4×10－10‎ 无线电波(1 MHz)‎ ‎3.0×108‎ ‎3.3×102‎ A.要检测弹子球的波动性几乎不可能 B．无线电波通常情况下表现出波动性 C．电子照射到金属晶体(大小约为10－10 m)上能观察到波动性 D．只有可见光才有波动性 ‎【解析】　弹子球的波长相对太小，所以检测其波动性几乎不可能，A正确；无线电波波长较长，所以通常表现为波动性，B正确；电子波长与金属晶体尺度差不多，所以能利用金属晶体观察电子的波动性，C正确；由物质波理论知，D错误．‎ ‎【答案】　ABC ‎6.‎ 如图所示，近年来数码相机已经进入千家万户，用来衡量数码相机性能的一个重要的指标就是像素，1像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知300万像素的数码相机拍出的照片比30万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可解释为(　　)‎ A．像素的多少，与光的本质无关 B．像素少，光的波动性显著 C．像素多，说明大量光子表现光具有粒子性 D．像素的多少能说明光具有波粒二象性，像素多光的波动性显著 ‎【解析】　根据光的波粒二象性，当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质，少量或个别光子容易显示出光的粒子性；光在传播时，表现出波的性质，大量光子产生的效果往往显示出波动性．像素越多，光子与物质作用的个数越多，波动性越明显，照片越清晰，D正确．‎ ‎【答案】　D ‎7.‎ ‎(多选)如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照射时能够发射光电子．阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流．如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转．下列说法正确的是(　　)‎ A．a光的波长一定小于b光的波长 B．只增加a光的强度可能使通过电流表的电流增大 C．只增加a光的强度可使逸出的光电子最大初动能变大 D．阴极材料的逸出功与入射光的频率有关 ‎【答案】　AB ‎8．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的哪一个物理量也相等．(　　)‎ A．速度 B．动能 C．动量 D．总能量 ‎【解析】　由公式p＝可知，它们的动量相等，C项正确．‎ ‎【答案】　C ‎9．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置如图(a)在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图(b)所示，则正确的是(　　)‎ A．乙光的频率小于甲光的频率 B．甲光的波长大于丙光的波长 C．丙光的光子能量小于甲光的光子能量 D．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能 ‎【答案】　B ‎10．下表给出了一些金属材料的逸出功.‎ 材料 铯 钙 镁 铍 钛 逸出功(10－19 J)‎ ‎3.0‎ ‎4.3‎ ‎5.9‎ ‎6.2‎ ‎6.6‎ 现用波长为400 nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)(　　)‎ A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 ‎【解析】　要发生光电效应，则入射光的能量必须大于金属的逸出功，由题可算出波长为400 nm的光的能量为E＝hν＝h＝6.63×10－34× J＝4.97×10－19 J，大于铯和钙的逸出功．所以A选项正确．‎ ‎【答案】　A ‎11．(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 ‎【解析】　图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程知Ekm＝hν－W0，因此图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为W0＝hν0＝＝1.77 eV，D错误．‎ ‎【答案】　AC ‎12．如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，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 答案：　D ‎13．爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中ν0为极限频率。从图中可以确定的是(　　)‎ A．逸出功与ν有关 B．Ekm与入射光强度成正比 C．当ν＜ν0时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关 解析：　本题考查光电效应的逸出功，意在考查考生是否会根据图象分析光电子的最大初动能与入射光频率的关系或能否将Ekm＝hν－W与图象联系起来。‎ 答案：　D ‎14．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 解析：　由光电效应方程Ekm＝hν－W＝hν－hν0‎ 钙的截止频率大，因此钙中逸出的光电子的最大初动能小，因动量p＝，故动量小，由λ＝，可知波长较大，则频率较小，选项A正确。‎ 答案：　A ‎15.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。下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是(　　)‎ 答案：　C ‎16．一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为(　　)‎ A. B． C. D． 解析：　中子的动量p1＝，氘核的动量p2＝，对撞后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1‎ ‎，所以氚核的德布罗意波长λ3＝＝，A正确。‎ 答案：　A ‎17．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意图如图所示。用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)(　　)‎ A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 答案：　B ‎18．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 解析：　光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性。光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显。而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性。D项错误。‎ 答案：　ABC ‎19．根据物质波理论，以下说法中正确的是(　　)‎ A．只有微观粒子有波动性 B．宏观物体具有波动性 C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长 D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显 答案：　BD ‎20．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(直线与横轴的交点为4.27，与纵轴交点为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 解析：　由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项A正确，B错误；图线的斜率表示普朗克常量h，C正确；该金属的逸出功W0＝hνC＝6.63×10－34×4.27×1014 J≈1.77 eV或W0＝hν－Ek＝6.63×10－34×5.5×1014 J－0.5 eV≈1.78 eV，选项D错误。‎ 答案：　AC ‎21．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，那么下列说法正确的是(　　)‎ 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：　由hν＝W0＋Ek知h＝W0＋mv，h＝W0＋mv，又v1＝2v2，得W0＝，A正确，B错误。光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应，C错误，D正确。‎ 答案：　AD ‎22．利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．该实验说明了电子具有波动性 B．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝ C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显 D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显 答案：　AB ‎23．如图甲，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．由此可知，光电子的最大初动能为________．把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极时的最大动能为________．图乙中，电压表读数为2 V不变而照射光的强度增到原来的三倍，此时电子到达阳极时的最大动能是________．‎ ‎【解析】　光子能量hν＝2.5 eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，由光电效应方程hν＝mv＋W0，当电压表读数大于或等于0.6 V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，‎ 由动能定理eU＝mv知，‎ 最大初动能mv＝eU＝0.6 eV 对题图乙，当电压表读数为U′＝2 V时，电子到达阳极的最大动能Ek＝mv＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV 根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，电压为2 V不变，则电子到达阳极的最大动能不变，仍为2.6 eV.‎ ‎【答案】　0.6 eV　2.6 eV　2.6 eV ‎24．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ＝，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波的10－4倍．求：‎ ‎(1)电子的动量大小；‎ ‎(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．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＝6.6×10－34 J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字．‎ ‎ ‎