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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)38 波粒二象性(含解析)
一、單項(xiàng)選擇題
1.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用單色光照射某種金屬表面,有光電子逸出,則光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的( )
A.頻率 B.強(qiáng)度
C.照射時(shí)間 D.光子數(shù)目
解析:由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,Ek只與頻率ν有關(guān),A正確.
答案:A
2.關(guān)于光的本性,下列說法正確的是( )
A.光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,這是互相矛盾和對(duì)立的
B.光的波動(dòng)性類似于機(jī)械波,光的粒子性類似于質(zhì)點(diǎn)
C.大量光子才具有波動(dòng)性,個(gè)別光子只具有粒子性
D.由于光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,無法只用其
2、中一種去說明光的一切行為,只能認(rèn)為光具有波粒二象性
解析:光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性,但不同于宏觀的機(jī)械波和機(jī)械粒子,波動(dòng)性和粒子性是光在不同的情況下的不同表現(xiàn),是同一客體的兩個(gè)不同的側(cè)面、不同屬性,只能認(rèn)為光具有波粒二象性,A、B、C錯(cuò)誤,D正確.
答案:D
3.如圖所示是光電管的原理圖,已知當(dāng)有波長(zhǎng)為λ0的光照射到陰極K上時(shí),電路中有光電流,則( )
A.若換用波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時(shí),電路中一定沒有光電流
B.若換用波長(zhǎng)為λ2(λ2<λ0)的光照射陰極K時(shí),電路中一定有光電流
C.增加電路中電源兩極電壓,電路中光電流一定增大
D.若將電源極性反接,電
3、路中一定沒有光電流產(chǎn)生
解析:當(dāng)用波長(zhǎng)為λ0的光照射陰極K時(shí),電路中有光電流,只有換用頻率更大,也就是波長(zhǎng)比λ0小的光照射陰極K時(shí)才一定有光電流,換用波長(zhǎng)比λ0大的光時(shí)情況不確定,A錯(cuò)誤,B正確.電路中光電流由光電子數(shù)目決定,與光的強(qiáng)度有關(guān),與電路中電源兩極電壓無關(guān),C錯(cuò)誤.若將電源極性反接,光電子做減速運(yùn)動(dòng),若接近A板時(shí)還沒有減速到零,電路中就可能有光電流產(chǎn)生,D錯(cuò)誤.
答案:B
4.現(xiàn)有a、b、c三束單色光,其波長(zhǎng)關(guān)系為λaλbλc=123.當(dāng)用a光束照射某種金屬板時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek,若改用b光束照射該金屬板,飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek,當(dāng)改用c光束
4、照射該金屬板時(shí)( )
A.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek
B.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek
C.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動(dòng)能為Ek
D.由于c光束光子能量較小,該金屬板不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)
解析:對(duì)a、b、c三束光由光電效應(yīng)方程有:-W=Ek,-W=Ek,由以上兩式可得=Ek,W=Ek.當(dāng)改用c光束照射該金屬板時(shí)-W=Ek-Ek=Ek,故B正確.
答案:B
5.某光波射到一逸出功為W的光電材料表面,所產(chǎn)生的光電子在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的最大半徑為r,設(shè)電子的質(zhì)量為m,帶電量為e,普朗克常量為h,則該光波的頻率為( )
A.
5、 B.
C.W/h+ D.W/h-
解析:由evB=mv2/r可得所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek=mv2=.由愛因斯坦光電效應(yīng)方程,Ek=hν-W,解得ν=W/h+,選項(xiàng)C正確.
答案:C
二、多項(xiàng)選擇題
6.三種不同的入射光線甲、乙、丙分別照射在三種不同的金屬a、b、c上,均恰能使金屬中逸出光電子.已知三種光線的波長(zhǎng)λ甲>λ乙>λ丙,則( )
A.用入射光甲照射金屬b,可能發(fā)生光電效應(yīng)
B.用入射光丙照射金屬b,一定發(fā)生光電效應(yīng)
C.用入射光甲和乙同時(shí)照射金屬c,可能發(fā)生光電效應(yīng)
D.用入射光乙和丙同時(shí)照射金屬a,一定發(fā)生光電效應(yīng)
解析:由λ=,λ甲>λ乙>λ丙
6、可知,ν甲<ν乙<ν丙.用入射光甲、乙、丙照射金屬a、b、c均恰好發(fā)生光電效應(yīng),說明a金屬極限頻率最小,c金屬的極限頻率最大,結(jié)合光電效應(yīng)發(fā)生條件可知,A、C錯(cuò)誤,B、D正確.
答案:BD
7.用波長(zhǎng)為λ和2λ的光照射同一種金屬,分別產(chǎn)生的速度最快的光電子速度之比為21,普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示,那么下列說法正確的有( )
A.該種金屬的逸出功為hc/3λ
B.該種金屬的逸出功為hc/λ
C.波長(zhǎng)超過2λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)
D.波長(zhǎng)超過4λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)
解析:由hν=W+Ek知h=W+mv,h=W+mv,又v1=2v2,所以W=.光
7、的波長(zhǎng)小于或等于3λ時(shí)方能發(fā)生光電效應(yīng),故A、D項(xiàng)正確.
答案:AD
8.如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率變化的圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)4.27,與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)0.5).由圖可知( )
A.該金屬的截止頻率為4.27×1014 Hz
B.該金屬的截止頻率為5.5×1014 Hz
C.該圖線的斜率表示普朗克常量
D.該金屬的逸出功為0.5 eV
解析:圖線在橫軸上的截距為截止頻率,A正確,B錯(cuò)誤;
由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0,
可知圖線的斜率為普朗克常量,C正確;
金屬的逸出功為W0=hν0= eV=1.77 eV,D錯(cuò)誤.
答案
8、:AC
三、非選擇題
9.
如圖所示,當(dāng)電鍵S斷開時(shí),用光子能量為3.6 eV的一束光照射陰極P,發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零.合上電鍵,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于1.6 V時(shí),電流表的讀數(shù)仍不為零;當(dāng)電壓表的讀數(shù)大于或等于1.6 V時(shí),電流表讀數(shù)為零.
(1)求此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能的大?。?
(2)求該陰極材料的逸出功.
解析:(1)設(shè)用光子能量為3.6 eV的光照射時(shí),光電子的最大初動(dòng)能為Ekm,陰極材料逸出功為W0.當(dāng)反向電壓達(dá)到U=1.6 V以后,具有最大初動(dòng)能的光電子恰好達(dá)不到陽極,因此eU=Ekm,解得Ekm=1.6 eV
(2)由光電效應(yīng)方程得Ekm=hν-W
9、0
解得W0=2.0 eV.
答案:(1)1.6 eV (2)2.0 eV
10.
某同學(xué)采用如右圖所示的實(shí)驗(yàn)電路研究光電效應(yīng),用某單色光照射光電管的陰極K時(shí),會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.閉合開關(guān)S,在陽極A和陰極K之間加上反向電壓,通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓,直至電流計(jì)中電流恰為零,此時(shí)電壓的示數(shù)U稱為反向
遏止電壓.根據(jù)反向遏止電壓,可以計(jì)算出光電子的最大初動(dòng)能.現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極,測(cè)量到反向遏止電壓分別為U1和U2,設(shè)電子的比荷為,求:
(1)陰極K所用金屬的極限頻率;
(2)用題目中所給條件表示普朗克常量h.
解析:(1)設(shè)陰極所用金屬的逸出
10、功為W0,極限頻率為νc,由于陽極A和陰極K之間所加電壓為反向電壓,根據(jù)動(dòng)能定理得-eU1=0-mv
-eU2=0-mv
根據(jù)光電效應(yīng)方程得mv=hν1-W0
mv=hν2-W0
其中W0=hνc
解以上各式得νc=
(2)由以上各式得eU1=hν1-W0
eU2=hν2-W0
解得h=.
答案:(1) (2)
11.德布羅意認(rèn)為,任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,都有一種波與它對(duì)應(yīng),波長(zhǎng)是λ=,式中p是運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)量,h是普朗克常量.已知某種紫光的波長(zhǎng)是440 nm,若將電子加速,使它的德布羅意波長(zhǎng)是這種紫光波長(zhǎng)的10-4倍.求:
(1)電子的動(dòng)量大小.
(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長(zhǎng)的關(guān)系,并計(jì)算加速電壓的大?。娮淤|(zhì)量m=9.1×10-31 kg,電子電荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,加速電壓的計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字.
解析:(1)由λ=
得p== kg·m/s
=1.5×10-23 kg·m/s;
(2)eU=Ek=,又λ=
聯(lián)立解得U=,代入數(shù)據(jù)解得U=8×102 V.
答案:(1)1.5×10-23 kg·m/s (2)U= 8×102 V