2021优化方案高三物理复习课时作业-光电效应-波粒二象性-物质波2

1．人类对光的本性认识经历了曲折的过程．以下关于光的本性的陈述正确的选项是()A．牛顿的“微粒说〞与爱因斯坦的“光子说〞本质上都是一样的B．任何一个运动着的物体，都具有波动性C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波D．光波是概率波答案：BCD图15－1－52．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图15－1－5所示，这时()图15－1－5A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电解析：选B.验电器的指针张开一个角度说明锌板带电，锌板在弧光灯照射下发生光电效应失去电子而带正电，验电器也带正电．3．某单色光照射某金属时不能产生光电效应，那么下述措施中可能使金属产生光电效应的是()A．延长光照时间B．增大光的强度C．换用波长较短的光照射D．换用频率较低的光照射解析：选C.对某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，所以选项A、B错误．没有发生光电效应，说明入射光的频率小于极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，减小波长，所以选项C正确，D错误．4．(创新应用题)物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干预实验中，在光屏处放上照相底片，假设减弱光流的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果说明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规那么的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规那么的干预条纹，对这个实验结果有以下认识，正确的选项是()A．曝光时间不长时，出现不规那么的点子，表现出光的波动性B．单个光子通过双缝后的落点无法预测C．干预条纹中明亮的局部是光子到达时机较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性解析：选BC.由于光波是一种概率波，故B、C正确．A中的现象说明了光的粒子性；个别光子的行为才通常表现出粒子性，故A、D错误．5．(2021年高考上海卷)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：选AD.根据光电效应规律可知A正确，B、C错误．根据光电效应方程eq\f(1,2)mvm2＝hν－W，频率ν越高，初动能就越大，D正确．6．A和B两种单色光均垂直照射到同一条直光纤的端面上，A光穿过光纤的时间比B光穿过的时间长，现用A和B两种光照射同种金属，都能发生光电效应，那么以下说法正确的选项是()A．光纤对B光的折射率大B．A光打出的光电子的最大初动能一定比B光的大C．A光在单位时间内打出的电子数一定比B光的多D．B光的波动性一定比A光显著解析：选BD.穿过光纤的时间长的速度小，其折射率较大，频率也较大，波动性弱，粒子性强．所以B、D正确．7．一束可见光a是由m、n、p三种单色光组成的．检测发现三种单色光中，n、p两种色光的频率都大于m色光；n色光能使某金属发生光电效应，而p色光不能使该金属发生光电效应．那么，光束a通过三棱镜的情况是以下图中的()图15－1－6解析：选A.n色光能使某金属发生光电效应，而p色光不能使该金属发生光电效应，这说明n色光的频率大于该金属的极限频率，p色光频率小于该金属的极限频率，即n色光的频率大于p色光频率．三种色光的频率按m、p、n的顺序逐渐增大．同一种介质对频率越大的单色光的折射率也越大，所以经棱镜后偏折角度也越大，选A.8．如图15－1－7所示是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．由图象可知()图15－1－7A．该金属的逸出功等于E图15－1－7B．该金属的逸出功等于hν0C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED．入射光的频率为ν0/2时，产生的光电子的最大初动能为E/2答案：ABC9．分别用波长为λ和eq\f(3,4)λ的单色光照射同一金属板，发出光电子的最大初动能之比为1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，那么此金属板的逸出功为()A.eq\f(hc,2λ)B.eq\f(2hc,3λ)C.eq\f(3,4)hcλD.eq\f(4hλ,5c)解析：选B.由Ek1＝hν1－W①Ek2＝hν2－W②eq\f(①,②)得eq\f(1,2)＝eq\f(h\f(c,λ1)－W,h\f(c,λ2)－W)，所以W＝eq\f(2hc,3λ).10.一种X射线，每个光子具有4×104eV的能量，此X射线的波长是多少？一个电子具有多少电子伏特能量时，其德布罗意波长与上述X射线的波长相等？(电子的质量m＝9.1×10－31kg)解析：由E＝heq\f(c,λ)得λ＝eq\f(hc,E)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,4×104×1.6×10－19)m≈3.1×10－11m.电子的能量就是电子的动能，由德布罗意物质波长公式得：由λ′＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2mEk))，由λ＝λ′得eq\f(h,\r(2mEk))＝eq\f(hc,E)将数据代入：eq\f(1,\r(2×9.1×10－31Ek))＝eq\f(3×108,4×104×1.6×10－19)解之得Ek＝2.5×10－16J≈1.6×103eV.答案：3.1×10－11m1.6×103eV11．波长为λ＝0.17μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子，光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中，做最大半径为r的匀速圆周运动，r·B＝5.6×10－6T·m，光电子质量m＝9.1×10－31kg，电荷量e＝1.6×10－19C，求：(1)光电子的最大动能；(2)金属筒的逸出功．解析：光电子做半径最大的匀速圆周运动时，它的动能即是最大动能．(1)由eBv＝eq\f(mv2,r)得v＝eq\f(eBr,m)所以eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m·(eq\f(eBr,m))2＝eq\f((eBr)2,2m)代入数据得eq\f(1,2)mv2≈4.41×10－19J.(2)由爱因斯坦光电效应方程得W＝hν－eq\f(1,2)mv2＝heq\f(c,λ)－eq\f(1,2)mv2代入数据得W≈7.3×10－19J.答案：(1)4.41×10－19J(2)7.3×10－19J图15－1－812．(2021年西安模拟)如图15－1－8所示，一伦琴射线管，K为阴极可产生电子，阴极K与对阴极A外加电压UAK＝30kV.设电子离开K极时速度为零，通过电压加速后而以极大的速度撞到对阴极A上而产生X射线，假定电子的全部动能转为X射线的能量．求：图15－1－8(1)电子到达A极时的速度是多大？(2)从A极发出的X射线的最短波长是多少？(3)假设电路中的毫安表的示数为10mA，那么每秒从A极最多能辐射出多少个X光子？(电子的质量me＝9.1×10－31kg，电子的电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s)解析：电子在电场力作用下的末速度可以由动能定理求出．电子的动能假设全部转变成X射线光子的能量，可根据光子说E＝hν，求出X光子的频率和波长．每个光子的能量都是由冲向A极的电子来提供的，即可根据电流值求出每秒到达A板的电子数，可推知每秒由A极发射的X射线的光子数．(1)设电子被加速后的动能为Ek，由动能定理知，Ek＝eUAK＝30000eV＝4.8×10－15J.由于Ek＝eq\f(1,2)mev2，所以v＝eq\r(2Ek/me)≈1.0×108m/s.(2)X射线光子的能量E＝hν＝Ek，所以ν＝eq\f(E,h)＝eq\f(4.8×10－15,6.6×10－34)Hz＝7.3×1018Hz.由于λ＝eq\f(c,v)，所以λ＝eq