2024高考物理一轮复习第十四章近代物理初步第1讲波粒二象性练习含解析新人教版

PAGEPAGE7第1讲波粒二象性一、单项选择题：在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．(2024·黑龙江大庆十中模拟)现用某一光电管进行光电效应试验，当用某一频率的光照耀时，有光电流产生。下列说法正确的是(A)A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流不变C．入射光的频率变高，光强不变，光电子的最大初动能不变D．不断减小入射光的频率，始终有光电流产生[解析]本题考查关于光电效应的基本描述。饱和光电流和入射光强度成正比，故入射光频率不变，入射光强度增大，饱和光电流变大，故A正确，B错误；入射光频率变高，则光电子的最大初动能变大，故C错误；入射光的频率小于金属的极限频率时将不会发生光电效应，不会有光电流产生，故D错误。2．(2024·四川宜宾月考)在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是(A)A．爱因斯坦提出光子说，并胜利地说明了光电效应现象B．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变更”的传统观念D．普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性[解析]爱因斯坦提出光子说，并胜利地说明了光电效应现象，选项A正确；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，选项B错误；普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变更”的传统观念，选项C错误；德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，选项D错误。3．(2024·北京西城区月考)被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)坐落在贵州省平塘县，用来接收来自宇宙深处的电磁波。“中国天眼”的存在，使得深空通讯实力延长至太阳系外缘行星，对探究宇宙的起源和地外文明具有重要意义。假如为天眼配备一部放射功率为百万瓦级(106W)的放射机，其放射的无线电波波长为126厘米，那么该放射机每秒钟放射的光子数量的数量级约为(取真空光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10A．1023 B．1027C．1031 D．1035[解析]设放射机每秒钟放射的光子数量为n，则t0时间内放射光子的总能量为E＝nt0ε，由ε＝hν和ν＝eq\f(c,λ)得E＝nt0heq\f(c,λ)，则有nt0heq\f(c,λ)＝Pt0，代入数据，最终可得n的数量级约为1031，故C正确。4．(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板和银板的表面，都能发生光电效应。对于这两个过程，可能相同的物理量是(B)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[解析]本题考查饱和光电流的影响因素。依据Ek＝eUc和光电效应方程Ek＝hν－W0可知，eUc＝hν－W0，因此当用同一种单色光照耀不同金属时，ν相同，但不同金属的逸出功不同，故遏止电压不同，光电子的最大初能也不同，故A、C、D错误；在光频率肯定时，饱和光电流的大小和光照强度有关，故B正确。5．(2024·广东珠海一模)如图所示，用紫外线灯照耀锌板，发觉验电器的指针偏转，以下说法正确的是(C)A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带负电，指针带正电C．锌板带正电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电[解析]本题考查光电效应。用紫外线灯照耀锌板，有电子逸出，所以锌板带正电，验电器指针与锌板连接，同样带正电。所以C正确，A、B、D错误。6．(2024·安徽师大附中月考)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，可得到光电子的最大初动能EK随入射光频率ν变更的EK－ν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EK－ν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(A)[解析]依据光电效应方程EK＝hν－W0可知，EK－ν图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的EK－ν图线应当平行。图线的横轴截距代表截止频率ν0，而ν0＝eq\f(W0,h)，因此钨的截止频率小些，综上所述，选项A图正确。7．(2024·河南许昌高级中学诊断)甲、乙光子的能量之比为2︰1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为E1、E2。该金属的逸出功为(D)A．E1＋E2 B．E1－E2C．E1＋2E2 D．E1－2E2[解析]本题考查光电效应方程的简洁应用。依据光电效应方程可知E1＝2E0－W0，E2＝E0－W0，则该金属的逸出功W0＝E1－2E2，D正确。8．(2024·山东泰安一模)如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则(D)A．若增加电路中电源电压，电路中光电流肯定增大B．若将电源极性反接，电路中肯定没有光电流产生C．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照耀阴极K时，电路中肯定没有光电流D．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照耀阴极K时，电路中肯定有光电流[解析]光电流的强度与入射光的强度有关，当光越强时，光电子数目会增多，初始时电压增加，光电流可能会增加，当达到饱和光电流后，再增大电压，则光电流也不会增大了，故A错误；将电路中电源的极性反接，电子受到电场阻力，到达A极的数目会削减，则电路中电流会减小，甚至没有电流，故B错误；若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光的频率有可能大于极限频率，电路中可能有光电流，故C错误；若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光的频率肯定大于极限频率，电路中肯定有光电流，故D正确。9．(2024·湖北八校联考)表中是依据密立根的方法进行光电效应试验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878ν/×1014Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上数据应用Excel描点连线，可得直线方程，如图所示。则这种金属的截止频率约为(B)A．3.5×1014Hz B．4.3×1014HzC．5.5×1014Hz D．6.0×1014Hz[解析]遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率，依据方程Uc＝0.3973eq\f(ν,1014)－1.7024，当Uc＝0时，解得ν≈4.3×1014Hz，B正确。10．(2024·山东高考模拟)如图所示，有一束单色光入射到极限频率为ν0的金属板K上，具有最大初动能的某出射电子，沿垂直于平行板电容器极板的方向，从左侧极板上的小孔入射到两极板间的匀强电场后，到达右侧极板时速度刚好为零。已知电容器的电容为C，带电量为Q，极板间距为d，普朗克常量为h，电子电量的肯定值为e，不计电子的重力。关于电容器右侧极板的带电状况和入射光的频率ν，以下推断正确的是(C)A．带正电，ν0＋eq\f(Qe,Ch)B．带正电，ν0＋eq\f(Qe,Chd)C．带负电，ν0＋eq\f(Qe,Ch)D．带负电，ν0＋eq\f(Qe,Chd)[解析]以最大初动能入射至电容器的电子经板间电场到达右侧极板速度刚好为0，说明电场力做负功，电场强度方向向右，右侧极板所带电荷为负电荷，且－eU＝0－Ek0，其中由电容器电压与电荷量的关系知U＝eq\f(Q,C)，由最大初动能与单色光入射频率的关系知Ek0＝hν－hν0；代入化简可得ν＝ν0＋eq\f(Qe,ch)。二、多项选择题：在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。11．(2024·湖南长沙模拟)金属钙的逸出功为4.3×10－19J，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，光速c＝3.0×108A．用波长为400nm的单色光照耀金属钙，其表面有光子逸出B．用波长为400nm的单色光照耀金属钙，不能产生光电效应现象C．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则增大光的强度将会使光电子的最大初动能增大D．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会使单位时间内放射的光电子数削减[解析]波长为400nm的单色光的光子能量为E＝heq\f(c,λ)＝4.95×10－19J，大于钙的逸出功，可以产生光电效应现象。依据光电效应规律，光电子的最大初动能确定于入射光的频率而与其强度无关，但强度确定了单位时间内放射的光电子数的多少，选项A、D正确。12．(2024·山东省青岛月考)1927年戴维孙和革末完成了电子衍射试验，该试验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理试验之一。如图所示的是该试验装置的简化图，下列说法正确的是(ABD)A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该试验说明物质波理论是正确的C．该试验再次说明光子具有波动性D．该试验说明实物粒子具有波动性[解析]电子属于实物粒子，电子衍射试验说明电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，与光的波动性无关，B、D正确，C错误；物质波也是概率波，亮条纹是电子到达概率大的地方，A正确。13．(2024·安徽合肥段考)用如图所示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的示数为0.2mA。移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0。则(AC)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[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0.7V时，电流表示数为0，则知光电子的最大初动能为0.7eV，依据光电效应方程Ekm＝hν－W0，得逸出功W0＝1.8eV，故选项A、C正确；当开关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，故选项B错误；改用能量为1.5eV的光子照耀，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，选项D错误。三、非选择题14．(2024·河北邢台月考)光电效应试验中，用波长为λ0的单色光A照耀某金属板时，刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为eq\f(λ0,2)的单色光B照耀该金属板时，光电子的最大初动能为eq\f(hc,λ0)，A、B两种光子的动量之比为1︰2。(已知普朗克常量为h、光速为c)[解析]逸出功W0＝hνc＝eq\f(hc,λ0)，依据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν－W0＝eq\f(2hc,λ0)－eq\f(hc,λ0)＝eq\f(hc,λ0)，再由p＝eq\f(h,λ)，可得eq\f(pA,pB)＝eq\f(\f(h,λA),\f(h,λB))＝eq\f(1,2)。15．(2024·江苏盐城模拟)(1)已知光速为c，普朗克常数为h，则频率为ν的光子的动量为eq\f(hν,c)。用该频率的光垂直照耀平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量变更量的大小为2eq\f(hν,c)。(2)几种金属的逸出功W0见下表：金属钨钙钠钾铷W0(×10－19J)7.265.123.663.603.41用一束可见光照耀上述