2024年高考物理一轮复习第15章近代物理初步第1讲光电效应波粒二象性课后作业含解析

PAGE1-第1讲光电效应波粒二象性时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共13小题，每小题6分，共78分。其中1～9题为单选，10～13题为多选)1．(2024·辽宁葫芦岛一模)普朗克在探讨黑体辐射的基础上，提出了量子理论，下列关于描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体试验规律的是()答案D解析黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射强度越大，故A、C错误。黑体辐射的波长分布状况也随温度而变，温度越高，辐射强度的极大值对应的波长越短，故B错误，D正确。2．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的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波D．宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性答案C解析物质波是描述实物粒子运动的概率波，而机械波是由组成物体的质点做周期性机械运动形成的，故A错误；不论是微观粒子，还是宏观物体，只要它们运动，就有与之对应的物质波，故B、D均错误，C正确。3．用图甲所示的电路探讨光电效应中电子放射的状况与照耀光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系，电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变更如图乙所示，则()A．通过电流计G的电流方向由d到cB．电压U增大，光电流I肯定增大C．用同频率的光照耀K极，光电子的最大初动能与光的强弱无关D．光电管两端电压U为零时肯定不发生光电效应答案C解析电流方向与逸出来的光电子运动方向相反，所以通过电流计G的电流方向由c到d，故A错误；在光照条件不变的状况下，随着所加电压U增大，光电流先增大，最终趋于饱和值不变，故B错误；用同频率的光照耀K极，依据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能与光的频率有关，与光的强弱无关，故C正确；光电管两端电压U为零时，光电效应照样可以发生，故D错误。4．(2024·黑龙江齐齐哈尔一模)用频率为ν的单色光照耀阴极K时，能发生光电效应，变更光电管两端的电压，测得光电流随电压变更的图象如图所示，U0为遏止电压，已知电子的电荷量肯定值为e，普朗克常量为h，则阴极K的极限频率为()A．ν＋eq\f(eU0,h) B.ν－eq\f(eU0,h)C.eq\f(eU0,h) D.ν答案B解析依据光电效应方程Ek＝hν－W0，eU0＝hν－hν0，得出ν0＝ν－eq\f(eU0,h)，B正确。5．(2024·江苏扬州一模)在光电效应试验中，用同一种单色光先后照耀锌和银的表面，都能产生光电效应。对于这两个过程，可能相同的物理量是()A．遏止电压 B.饱和光电流C．光电子的最大初动能 D.逸出功答案B解析同一束单色光照耀不同的金属，由ε＝hν可知，肯定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功W0不同，依据光电效应方程Ek＝hν－W0知，光电子的最大初动能不同，则遏止电压不同；同一束单色光照耀，单位时间发出的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的，故A、C、D错误，B正确。6．(2024·湖北省七市州教科研协作体高三联考)在探究光电效应现象时，某小组的同学分别用频率为ν、2ν的单色光照耀某金属，逸出的光电子最大速度之比为1∶2，普朗克常量用h表示，则()A．光电子的最大初动能之比为1∶2B．该金属的逸出功为eq\f(2hν,3)C．该金属的截止频率为eq\f(ν,3)D．用频率为eq\f(ν,2)的单色光照耀该金属时能发生光电效应答案B解析逸出的光电子最大速度之比为1∶2，光电子的最大初动能之比为Ekm1∶Ekm2＝1∶4，故A错误；光子能量分别为：E1＝hν和E2＝2hν，依据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：Ekm1＝hν－W0，Ekm2＝2hν－W0，联立可得逸出功为eq\f(2hν,3)，故B正确；逸出功为eq\f(2hν,3)，那么金属的截止频率为eq\f(2,3)ν，故C错误；用频率为eq\f(ν,2)的单色光照耀，因eq\f(ν,2)＜eq\f(2,3)ν，不满意光电效应的发生条件，因此不能发生光电效应，故D错误。7．(2024·天津重点中学联合二模)用波长为300nm的光照耀锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19J。已知普朗克常量为6.63×10－34J·s，真空中的光速为3.00×108m·sA．1×1014Hz B.8×1014HzC．2×1015Hz D.8×1015Hz答案B解析由光电效应方程式得：Ek＝hν－W0得：W0＝hν－Ek＝heq\f(c,λ)－Ek刚好发生光电效应的最低频率为ν0则W0＝hν0代入数据可得：ν0＝8×1014Hz，故B正确。8．用不同频率的紫外线分别照耀钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率ν变更的Ek­ν图象，已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将二者的图线画在同一个Ek­ν坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是()答案A解析依据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，Ek­ν图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的Ek­ν图线应当平行。图线的横轴截距代表截止频率νc，而νc＝eq\f(W0,h)，因此钨的截止频率小些，综上所述，A正确。9．(2024·河北衡水中学高三第一次联考)如图所示为探讨光电效应的电路图。开关闭合后，当用波长为λ0的单色光照耀光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是()A．若只让滑片P向D端移动，则电流表的示数肯定增大B．若只增加该单色光的强度，则电流表示数肯定增大C．若改用波长小于λ0的单色光照耀光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变大D．若改用波长大于λ0的单色光照耀光电管的阴极K，则电流表的示数肯定为零答案B解析电路所加电压为正向电压，假如光电流达到饱和值，增大电压，光电流也不会增大，A错误；只增加单色光的强度，单位时间逸出的光电子数增多，光电流增大，B正确；金属的逸出功与入射光无关，C错误；改用波长大于λ0的光照耀，虽然光子的能量变小，但也可能发生光电效应，可能有电流，D错误。10．(2024·石家庄模拟)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是()A．黑体辐射规律可用光的波动性说明B．光电效应现象揭示了光的粒子性C．电子束射到晶体上产生衍射图样说明电子具有波动性D．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波波长也相等答案BC解析黑体辐射的试验规律不能用光的波动性说明，而普朗克借助于能量子假说，完备地说明白黑体辐射规律，破除了“能量连续变更”的传统观念，故A错误；光子既有波动性又有粒子性，光电效应现象揭示了光的粒子性，故B正确；德布罗意提出了实物粒子同样具有波动性，电子束射到晶体上产生的衍射图样是波的特征，证明白电子具有波动性，故C正确；依据德布罗意波长公式λ＝eq\f(h,p)，又p＝eq\r(2mEk)，则λ＝eq\f(h,\r(2mEk))，故若一个电子和一个质子的动能Ek相等，则由于质子质量比电子质量大得多，其波长不相等，故D错误。11．用极微弱的可见光做双缝干涉试验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图a、b、c所示的图象，则()A．图象a表明光具有粒子性B．图象c表明光具有波动性C．用紫外光视察不到类似的图象D．试验表明光是一种概率波答案ABD解析图a只有分散的亮点，表明光具有粒子性；图c呈现干涉条纹，表明光具有波动性，A、B正确；用紫外光也可以视察到类似的图象，试验表明光是一种概率波，故C错误，D正确。12．(2024·湖南长沙第一中学高三下学期模拟卷一)用如图的装置探讨光电效应现象，当用光子能量为2.5eV的光照耀到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA，移动变阻器的滑片C，当电压表的示数大于或等0.7V时，电流表读数为0。则()\A．光电管阴极的逸出功为1.8eVB．开关S断开后，没有电流流过电流表GC．光电子的最大初动能为0.7eVD．改用能量为1.5eV的光子照耀，电流表G也有电流，但电流较小答案AC解析该装置所加的电压为反向电压，由电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为0.7eV，依据光电效应方程Ek＝hν－W0，可得W0＝1.8eV，故A、C正确；开关S断开后，用光子能量为2.5eV的光照耀到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误；改用能量为1.5eV的光子照耀，由于光子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，故D错误。13.2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是独创了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的独创利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可探讨光电效应规律。图中标有A和K的为光电管的两个电极，其中A为阳极，K为阴极。志向电流计可检测通过光电管的电流，志向电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子的能量为10.5eV的光照耀阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数渐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，以下推断正确的是()A．光电管阴极材料的逸出功为4.5eVB．若增大入射光的强度，电流计的读数为零C．若用光子能量为12eV的光照耀阴极K，光电子的最大初动能肯定变大D．若用光子能量为9.5eV的光照耀阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数肯定不为零答案ABC解析该装置所加的电压为反向电压，发觉当电压表的示数大于或等于6.0V时，电流计示数为0，则光电子的最大初动能为6.0eV，依据光电效应方程Ek＝hν－W0，W0＝10.5eV－6.0eV＝4.5eV，故A正确；现保持滑片P位置不变，增大光的强度时虽然发生了光电效应，但光电子的最大初动能不变，没有光电子能到达阳极，所以不会有电流流过电流计，故B正确；若用光子能量为12eV的光照耀阴极K，入射光的频率增大，依据光电效应方程可知，光电子的最大初动能肯定增大，故C正确；改用能量为9.5eV的光子照耀，入射光的频率减小，依据光电效应方程可知，光电子的最大初动能肯定减小，此时的遏止电压小于6V，若把滑片P向左移动少许时，光电子仍旧可能不能到达A极，所以电流计的读数可能为零，故D错误。二、非选择题(本题共3小题，共22分)14.(6分)(2015·全国卷Ⅰ)在某次光电效应试验中，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，电子电荷量的肯定值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________。答案ek－eb解析由光电效应方程可知，光电子的最大初动能eq\f(1,2)mv2＝hν－W0。依据动能定理可知，eUc＝eq\f(1,2)mv2，联立解得：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)。比照题给遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系图象，可知：图象斜率k＝eq\f(h,e)，解得普朗克常量h＝ek。图象在纵轴上的截距b＝－eq\f(W0,e)，解得所用材料的逸出功W0＝－eb。15．(8分)(2024·江苏苏州、无锡、常德、镇江四市联合一模)在图示装置中，阴极K在光子动量为p0的单色光1的照耀下发生了光电效应，调整滑片P至某一位置，使电流表的示数恰好为零；在保持上述滑片P的位置不变的状况下，改用光子动量为0.5p0的单色光2照耀阴极K，则电流表的示数将________(选填“为0”或“不为0”)，单色光1、2的波长之比为________。答案为01∶2解析依据p＝eq\f(h,λ)＝eq\f(hν,c)可知单色光2的频率比单色光1的频率小，结合爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，用单色光2照耀时，若仍能发生光电效应，则光电子的最大初动能Ek减小，所以光电子不能到达A极板，故电流表的示数为零；若用单色光2照耀时不能发生光电效应，则电流表示数也为零。由光子的动量公式p＝eq\f(h,λ)，可知波长λ和动量p成反比，所以eq\f(λ1,λ2)＝eq\f(p2,p1)＝eq\f(0.5p0