2023版高考物理一轮复习第12章波粒二象性综合过关规范限时检测新人教版选修3-5

PAGEPAGE2第十二章综合过关标准限时检测总分值100分，考试时间60分钟。一、选择题(此题共12小题，每题5分，共计60分。1～5题为单项选择，6～12题为多项选择，全都选对的得5分，选对但不全的得2分，错选或不选的得0分)1．在双缝干预实验中，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的某处，那么该处eq\x(导学号51343259)(C)A．出现亮条纹B．出现暗条纹C．可能出现亮条纹，也可能出现暗条纹D．出现明暗相间的条纹[解析]100个光子也属于少量的光子，只能表达粒子性，出现的位置不一定是概率大的地方，所以就算有96个打在观察屏上的某处，也不能确定此处是明条纹还是暗条纹。所以C正确。2．关于光电效应，以下说法中正确的选项是eq\x(导学号51343260)(D)A．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大B．不同金属产生光电效应的入射光的最低频率是相同的C．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能发生光电效应D．如果入射光子的能量小于金属外表的电子克服原子核的引力而逸出时所需做的最小功，便不能发生光电效应[解析]光子的能量与入射光强度无关，只与入射光的频率有关，故A错误；每种金属都有自己的极限频率，故B错误；金属内的每个电子一次只能吸收一个光子，而且是不能积累的，故C错误；根据光电效应产生的条件可知，当入射光子的能量小于金属的逸出功时，不能发生光电效应，故D正确。3．(2022·河北衡水中学四调)钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比拟它们外表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eq\x(导学号51343261)(A)A．波长 B．频率C．能量 D．动量[解析]根据爱因斯坦质能方程Ek＝hν－W0可得Ek＝hν－hνc，因为钙的截止频率较大，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小，因为Ek＝eq\f(1,2)mv2，p＝mv，联立可得p＝eq\r(2mEk)，故钙逸出的光电子的动量较小，根据公式λ＝eq\f(h,p)可得波长较长，那么频率较小，故A正确。4．现有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3。当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek，假设改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为eq\f(1,3)Ek，当改用c光束照射该金属板时eq\x(导学号51343262)(B)A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为eq\f(1,6)EkB．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为eq\f(1,9)EkC．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为eq\f(1,12)EkD．由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应[解析]对a、b、c三束光由光电效应方程有：eq\f(hc,λa)－W0＝Ek，eq\f(hc,2λa)－W0＝eq\f(1,3)Ek，由以上两式可得eq\f(hc,λa)＝eq\f(4,3)Ek，W0＝eq\f(1,3)Ek。当改用c光束照射该金属板时eq\f(hc,3λa)－W0＝eq\f(4,9)Ek－eq\f(1,3)Ek＝eq\f(1,9)Ek，故B正确。5．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的外表而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ek－ν图象，钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，假设将两者的图象分别用实线与虚线画在同一个Ek－ν图上，那么以下图中正确的选项是eq\x(导学号51343263)(A)[解析]根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0＝hν－hν0，可得图象的横截距表示极限频率，锌的逸出功大于钨的逸出功，故由νc＝eq\f(W0,h)可知锌的极限频率大于钨的极限频率，即锌的横截距大于钨的横截距，斜率表示普朗克常量h，所以两图线是平行的，故A正确。6．以下说法中正确的有eq\x(导学号51343264)(CD)A．用同种频率的光照射同一种金属，发生光电效应，那么金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能EkB．发生光电效应时，光电子的最大初动能和入射光的频率成正比C．只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振D．用单色光做双缝干预实验，只减小双缝间的距离，相邻明条纹间的距离将增大[解析]选项A中，逸出的所有光电子都会具有同样的最大初动能Ekm，A错误；由光电效应方程Ekm＝hν－W0可知B错误；只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振，C正确；用单色光做双缝干预实验，由Δx＝eq\f(L,d)λ可知，只减小双缝间的距离d，相邻明条纹间的距离Δx将增大，D正确。7．关于黑体辐射的实验规律表达正确的有eq\x(导学号51343265)(AB)A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加B．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．黑体辐射的强度与波长无关D．黑体辐射无任何实验规律[解析]黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，故A正确；随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确；黑体辐射的强度与波长有关，故C错误；黑体辐射有实验规律，故D错误。8．(2022·宁夏大学附中月考)以下有关黑体辐射和光电效应的说法中正确的选项是eq\x(导学号51343266)(ACD)A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说B．在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射都增加，辐射强度极大值的光向频率较低的方向移动C．用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，现把这束绿光遮住一半，仍然能产生光电效应D．在光电效应现象中，极限频率越大的金属材料逸出功越大E．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[解析]普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，故A正确；黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B错误；光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，故C正确；逸出功W0＝hνc，知极限频率越大，逸出功越大，故D正确；在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而入射光越强，光电流的饱和值越大，故E错误。9．用光照射某种金属时，从该金属逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线如下图，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图可知eq\x(导学号51343267)(ACE)A．该金属的极限频率为4.2×1014HzB．该金属的极限频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5eVE．光电子的最大初动能随入射光频率增大而增大[解析]根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，Ek－ν图象的横轴的截距大小等于极限频率，由图知该金属的极限频率为4.2×1014Hz，故A正确，B错误。由Ek＝hν－W0得知，该图线的斜率表示普朗克常量h，故C正确。当Ek＝hν－W0＝0时，逸出功为W0＝hνC＝6.63×10－34J·s×4.2×1014Hz＝2.7846×10－19J＝1.74eV，故D错误。根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能随入射光频率增大而增大，故E正确。10．用频率为ν的光照射在某金属外表时产生了光电子，当光电子垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动时，其最大半径为R，假设以W表示逸出功，m、e表示光电子的质量和电荷量，h表示普朗克常数，那么光电子的最大初动能是eq\x(导学号51343268)(CD)A．hν＋W B．eq\f(BeR,m)C．hν－W D．eq\f(B2e2R2,2m)[解析]根据光电效应方程得Ek＝hν－W，应选项C正确；光电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得evB＝eq\f(mv2,R)，那么v＝eq\f(eBR,m)，具有最大初动能的光电子垂直进入匀强磁场，半径最大，所以最大初动能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(B2e2R2,2m)，应选项D正确。11．在光电效应实验中，某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)，如下图，那么可判断出eq\x(导学号51343269)(ABD)A．甲光的频率等于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止频率大于丙光对应的截止频率D．甲光对应的饱和光电流大于丙光对应的饱和光电流E．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能[解析]根据eUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0，入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大。甲光、乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，故A正确；丙光对应的遏止电压大于乙光的遏止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，那么乙光的波长大于丙光的波长，故B正确。同一金属遏止频率是相同的，故C错误。由图知，甲光对应的饱和光电流大于丙光对应的饱和光电流，D正确。丙光的遏止电压大于甲光的遏止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，故E错误。12．在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光分别照射锌和银的外表，结果都能发生光电效应，如图甲，并记录相关数据。对于这两组实验，以下判断正确的选项是eq\x(导学号51343270)(BCD)A．饱和光电流一定不同B．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压Uc不同C．光电子的最大初动能不同D．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同E．分别用不同频率的光照射之后绘制Uc－ν图象(ν为照射光频率，图乙为其中一小组绘制的图象)，图象的斜率可能不同[解析]虽然光的频率相同，但光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流可能相同，故A错误，D正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm得出，频率相同，逸出功不同，那么遏止电压不同，光电子的最大初动能也不同，故B、C正确；由Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)知图象的斜率等于eq\f(h,e)，从图象上可以得出斜率的大小，电子的电荷量，可以求出斜率与普朗克常量有关，故E错误。二、非选择题(共4小题，共40分。计算题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分。)13．(8分)(2022·广东茂名高州二中月考)某同学采用如下图的实验装置来研究光电效应现象。当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象。闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为反向遏止电压，根据反向遏止电压可以计算光电子的最大初动能Ekm。现分别用频率为ν1、ν2的单色光照射阴极，测量的反向遏止电压分别为U1与U2，设电子质量为m，电荷量为e，那么用频率为ν1的单色光照射阴极时光电子的最大初速度为eq\r(\f(2eU1,m))，用上述符号表示普朗克常量为eq\f(eU1－U2,ν1－ν2)。eq\x(导学号51343271)[解析]根据爱因斯坦光电效应方程求金属的逸出功和普朗克常量h，根据动能定理求光电子的最大初速度。根据爱因斯坦光电效应方程得：hν1＝eU1＋W①hν2＝eU2＋W②联立①②得h＝eq\f(eU1－U2,ν1－ν2)；光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得－eU1＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，那么得光电子的最大初速度为vm＝eq\r(\f(2eU1,m))。14．(8分)在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为eq\f(hc,λ0)。假设用波长为λ(λ<λ0)的单色光做实验，那么其遏止电压为eq\f(hc,e)·eq\f(λ0－λ,λ0λ)。电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h。eq\x(导学号51343272)[解析]由题可知，该金属的截止频率νc＝eq\f(c,λ0)，因此该金属的逸出功W0＝hνc＝eq\f(hc,λ0)。假设用波长为λ的单色光照射，那么逸出电子的最大初动能Ekm＝hν－W0＝eq\f(hc,λ)－eq\f(hc,λ0)。根据动能定理，可知Uce＝Ekm，因此遏止电压Uc＝eq\f(hc,e)·eq\f(λ0－λ,λ0λ)。15．(8分)(2022·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的关系如下图。假设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，那么普朗克常量可表示为__ek__，所用材料的逸出功可表示为__－eb__。eq\x(导学号51343273)[解析]光电效应中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，反向遏制电压eUc＝hν－W0；整理得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，斜率即eq\f(h,e)＝k，所以普朗克常量h＝ek，截距为b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb。16．(16分)