2024高考物理一輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)測(cè)評(píng)三十三波粒二象性含解析

PAGE9-波粒二象性(45分鐘100分)一、選擇題(本題共9小題，每小題6分，共54分，1～6題為單選題，7～9題為多選題)1.(2024·開封模擬)以“拓展亞歐光電市場(chǎng)，打造絲路光電核心區(qū)”為宗旨的第七屆亞歐光電展于2019年4月19日至A.極限頻率越大的金屬材料逸出功越小B.只要光照耀的時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何金屬都能產(chǎn)生光電效應(yīng)C.從金屬表面出來(lái)的光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比D.若發(fā)生了光電效應(yīng)且入射光的頻率肯定時(shí)，光強(qiáng)越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多【解析】選D。依據(jù)W0=hνc知，極限頻率越大的金屬材料逸出功越大，A錯(cuò)誤。發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于極限頻率，與入射光照耀的時(shí)間無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤。依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0知，最大初動(dòng)能與入射光的頻率成一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，C錯(cuò)誤。光的強(qiáng)度影響的是單位時(shí)間發(fā)出的光電子數(shù)目，若發(fā)生了光電效應(yīng)且入射光的頻率肯定時(shí)，光強(qiáng)越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)就越多，D正確。2.某光源發(fā)出的光由不同波長(zhǎng)的光組成，不同波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長(zhǎng)，用該光源發(fā)出的光照耀表中材料 ()材料鈉銅鉑極限波長(zhǎng)/nm541268196A.僅鈉能產(chǎn)生光電子B.僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子C.僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子D.都能產(chǎn)生光電子【解析】選D。依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，只要光源的波長(zhǎng)小于某金屬的極限波長(zhǎng)，就有光電子逸出，該光源發(fā)出的光的波長(zhǎng)最小的小于100nm，小于鈉、銅、鉑三種材料的極限波長(zhǎng)，三種材料都能產(chǎn)生光電子，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。3.用圖示裝置探討光電效應(yīng)現(xiàn)象，陰極K與滑動(dòng)變阻器的中心觸頭c相連，當(dāng)滑片P移到c點(diǎn)時(shí)，光電流為零。為了產(chǎn)生光電流，可實(shí)行的措施是()A.增大入射光的頻率B.把P向a移動(dòng)C.把P向b移動(dòng)D.增大入射光的強(qiáng)度【解析】選A。當(dāng)滑片P移到c點(diǎn)時(shí)，光電流為零，沒有發(fā)生光電效應(yīng)，只有入射光的頻率大于金屬的極限頻率時(shí)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，電路中才能產(chǎn)生光電流，所以增大入射光的頻率可以產(chǎn)生光電流，故選A。4.(2024·白城模擬)在光電效應(yīng)試驗(yàn)中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照耀到同種金屬上，測(cè)得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動(dòng)能分別為Eka和Ekb，h為普朗克常量。下列說(shuō)法正確的是 ()A.若νa>νb，則肯定有Ua<UbB.若νa>νb，則肯定有Eka>EkbC.若Ua<Ub，則肯定有Eka>EkbD.若νa>νb，則肯定有hνa-Eka>hνb-Ekb【解析】選B。依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0知，νa>νb，逸出功相同，則Eka>Ekb，又Ekm=eUc，則Ua>Ub，A錯(cuò)誤，B正確。依據(jù)Ekm=eUc知，若Ua<Ub，則肯定有Eka<Ekb，C錯(cuò)誤。逸出功W0=hν-Ekm，由于金屬的逸出功相同，則有：hνa-Eka=hνb-Ekb，故D錯(cuò)誤。【加固訓(xùn)練】用不同頻率的紫外線分別照耀鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變更的Ek-ν圖象。已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.34eV，若將二者的圖線畫在同一個(gè)Ek-ν坐標(biāo)系中，用實(shí)線表示鎢、虛線表示鋅，則正確反映這一過(guò)程的圖是 ()【解析】選A。依據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知，Ek-ν圖線的斜率代表普朗克常量h，因此鎢和鋅的Ek-ν圖線應(yīng)當(dāng)平行。圖線的橫軸截距代表截止頻率ν0，而ν0=W0h，因此鎢的截止頻率小些，綜上所述5.如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長(zhǎng)為λ0的光照到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則()A.若增大電路中電源電壓，電路中光電流肯定增大B.若將電源極性反接，電路中肯定沒有光電流產(chǎn)生C.若換用波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ0)的光照耀陰極K時(shí)，電路中肯定沒有光電流D.若換用波長(zhǎng)為λ2(λ2<λ0)的光照耀陰極K時(shí)，電路中肯定有光電流【解析】選D。光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)光增加時(shí)，光電子數(shù)目會(huì)增加，增大電路中電源電壓，光電流可能會(huì)增大，當(dāng)達(dá)到飽和光電流后，再增大電壓，則光電流不會(huì)增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；將電路中電源的極性反接，電子受到電場(chǎng)阻力，到達(dá)A極的電子數(shù)目會(huì)削減，則電路中電流會(huì)減小，甚至沒有電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若換用波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ0)的光，其頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若換用波長(zhǎng)為λ2(λ2<λ0)的光，其頻率肯定大于極限頻率，電路中肯定有光電流，選項(xiàng)D正確。6.從1907年起，美國(guó)物理學(xué)家密立根起先以精湛的技術(shù)測(cè)量光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量。他通過(guò)如圖甲所示的試驗(yàn)裝置測(cè)量某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，作出Uc-ν的圖象如圖乙所示，由此算出普朗克常量h，并與普朗克依據(jù)黑體輻射測(cè)出的h相比較，以檢驗(yàn)愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。已知電子的電荷量e，則下列普朗克常量h的表達(dá)式正確的是 ()A.h=e(UcC.h=ν2-ν【解析】選A。依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0及動(dòng)能定理eUc=Ek，得Uc=heν-W0e，所以圖象的斜率k=Uc2-Uc1ν7.下列說(shuō)法中正確的是 ()A.光的波粒二象性學(xué)說(shuō)，就是由牛頓的微粒說(shuō)和惠更斯的波動(dòng)說(shuō)組成的B.光的波粒二象性徹底推翻了麥克斯韋的光的電磁說(shuō)C.光子說(shuō)并沒有否定光的電磁說(shuō)，在光子能量公式ε=hν中，頻率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征D.光波不同于宏觀概念中那種連續(xù)的波，它是表明大量光子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種概率波【解析】選C、D。愛因斯坦的“光子說(shuō)”與惠更斯的波動(dòng)說(shuō)揭示了光具有波粒二象性，A錯(cuò)誤；麥克斯韋依據(jù)他的電磁理論，認(rèn)為光是一種電磁波，而赫茲證明了電磁波的存在，電磁波傳播速度跟光速相同。光子說(shuō)并沒有否定光的電磁說(shuō)，在光子能量公式ε=hν中，頻率ν表示波的特征，ε表示粒子的特征，B錯(cuò)誤，C正確；光波不同于宏觀概念中那種連續(xù)的波，它是表明大量光子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種概率波，D正確。8.(2024·唐山模擬)用如圖所示的裝置演示光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)用某種頻率的光照耀到光電管上時(shí)，電流表G的讀數(shù)為i。則下列說(shuō)法不正確的是 ()A.若將電源的正負(fù)極性反轉(zhuǎn)，則電流表G示數(shù)肯定變?yōu)?B.若將開關(guān)S斷開，也肯定會(huì)有電流流過(guò)電流表GC.若將變阻器的滑片由c點(diǎn)向b端略微移動(dòng)一些，則這一過(guò)程中電流表示數(shù)肯定會(huì)減小一些D.若換用頻率更高的光照耀到光電管上，電流表G的讀數(shù)肯定比原來(lái)大【解析】選A、C、D。將電源的正負(fù)極性反轉(zhuǎn)，為反向電壓，但由于光電子射出時(shí)有肯定動(dòng)能，所以仍可能有電子通過(guò)，形成電流，A錯(cuò)誤；因?yàn)榘l(fā)生了光電效應(yīng)，即使斷開開關(guān)，也會(huì)有光電子到達(dá)陽(yáng)極，并且電流表、電壓表組成閉合回路，仍能形成電流，B正確；變阻器的滑片由c點(diǎn)向b端略微移動(dòng)一些，正向電壓減小，但可能移動(dòng)后電流仍飽和，則移動(dòng)過(guò)程中，電流表示數(shù)不變，C錯(cuò)誤；換用頻率更高的光照耀到光電管上，由于光強(qiáng)未知，所以電流表讀數(shù)無(wú)法確定，D錯(cuò)誤。9.如圖所示為光電管的工作電路圖，分別用波長(zhǎng)為λ0、λ1、λ2的單色光做試驗(yàn)，已知λ2<λ0<λ1。當(dāng)開關(guān)閉合后，用波長(zhǎng)為λ0的單色光照耀光電管的陰極K時(shí)，電流表有示數(shù)。下列說(shuō)法正確的是 ()A.光電管陰極材料的逸出功與入射光無(wú)關(guān)B.若用波長(zhǎng)為λ1的單色光進(jìn)行試驗(yàn)，則電流表的示數(shù)肯定為零C.若僅增大電源的電動(dòng)勢(shì)，則電流表的示數(shù)肯定增大D.若僅將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，則電流表的示數(shù)可能為零【解析】選A、D。光電管陰極材料的逸出功只與材料有關(guān)，而與入射光的頻率、入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，A正確；用波長(zhǎng)為λ0的光照耀陰極K時(shí)，電路中有光電流，可知波長(zhǎng)為λ0的光照耀陰極K時(shí)，發(fā)生了光電效應(yīng)；若用波長(zhǎng)為λ1(λ1>λ0)的光照耀陰極K，雖然入射光的頻率變小，但仍可能大于陰極的極限頻率，仍可能發(fā)生光電效應(yīng)，因此電流表的示數(shù)可能不為零，B錯(cuò)誤；當(dāng)達(dá)到飽和電流后，僅增大電路中電源的電動(dòng)勢(shì)，光電管兩端電壓增大，電流表的示數(shù)不再增大，C錯(cuò)誤；將電路中電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，光電子做減速運(yùn)動(dòng)，若電子到達(dá)不了陽(yáng)極，則此時(shí)電流表的示數(shù)為零，D正確。二、試驗(yàn)題(16分)10.圖甲是探討光電效應(yīng)現(xiàn)象的裝置。某同學(xué)用該裝置探究遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系，得到圖乙Uc-ν圖象。圖甲中電源___________端為正極(選填“左”或“右”)。該裝置陰極K的逸出功為___________J。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

【解析】因?yàn)槭翘接懚糁闺妷篣c的裝置，所以所加電壓應(yīng)為反向電壓，阻擋光電子到達(dá)A極板形成光電流，所以A極板接電源負(fù)極，K極板接電源正極，電源右端為正極；依據(jù)圖象乙可知，當(dāng)頻率為5.1×1014Hz時(shí)，所需遏止電壓為零，說(shuō)明此時(shí)對(duì)應(yīng)頻率為截止頻率νc，所以逸出功：W0=hνc=6.63×10-34×5.1×1014J=3.38×10-19J答案：右3.38×10-1911.(10分)某同學(xué)采納如圖所示的試驗(yàn)裝置來(lái)探討光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)用某一頻率的光照耀光電管的陰極K時(shí)，會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，電流計(jì)中有電流通過(guò)。閉合電鍵S，在陽(yáng)極A和陰極K之間加上反向電壓，通過(guò)調(diào)整滑動(dòng)變阻器的滑片漸漸增大電壓，直至電流計(jì)中電流恰好為零，此時(shí)電壓表的電壓值稱為反向截止電壓。現(xiàn)用頻率為ν的綠光照耀陰極，測(cè)量到反向截止電壓為U，設(shè)電子電量為e，普朗克常量為h，則下列說(shuō)法中不正確的是 ()A.逸出的光電子的最大初動(dòng)能為eUB.陰極K的逸出功W0=hν-eUC.若改用紫光照耀，則光電子的最大初動(dòng)能肯定增大D.若改用紫光照耀，則陰極K的逸出功肯定增大【解析】選D。由于反向截止電壓為U，電子逸出后，依據(jù)動(dòng)能定理可得eU=Ek，即逸出的電子的最大初動(dòng)能為eU，A正確；依據(jù)公式hν=W0+Ek可得，陰極K的逸出功W0=hν-Ek，由于eU=Ek，則逸出功W0=hν-eU，B正確；由于紫光的頻率大于綠光的頻率，逸出功不變，依據(jù)公式hν=W0+Ek可得改用紫光照耀，光電子的最大初動(dòng)能Ek肯定增加，C正確；由于金屬的逸出功由金屬本身確定，與照耀光的頻率無(wú)關(guān)，所以改用紫光照耀，則陰極K的逸出功不變，D錯(cuò)誤。12.(20分)可利用如圖1所示的電路探討光電效應(yīng)中電子的放射狀況與光照的強(qiáng)弱、光的頻率等物理量間的關(guān)系。K、A是密封在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，K受到光照時(shí)能夠放射電子。K與A之間的電壓大小可以調(diào)整，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)。(1)a.電源按圖1所示的方式連接，且將滑動(dòng)變阻器中的滑片置于中心位置旁邊。試推斷：光電管中從K放射出的電子由K向A的運(yùn)動(dòng)是加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)？b.現(xiàn)有一電子從K極板逸出，初動(dòng)能忽視不計(jì)，已知電子的電荷量為e，電子經(jīng)電壓U加速后到達(dá)A極板。求電子到達(dá)A極板時(shí)的動(dòng)能EkA。(2)在圖1裝置中，通過(guò)變更電源的正、負(fù)極，以及移動(dòng)變阻器的滑片，可以獲得電流表示數(shù)與電壓表示數(shù)U之間的關(guān)系，如圖2所示，圖中Uc叫遏止電壓。試驗(yàn)表明，對(duì)于肯定頻率的光，無(wú)論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓都是一樣的。請(qǐng)寫出光電效應(yīng)方程，并對(duì)“肯定頻率的光，無(wú)論光的強(qiáng)弱如何，遏止電壓都是一樣的”作出說(shuō)明。(3)美國(guó)物理學(xué)家密立根為了檢驗(yàn)愛因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性，設(shè)計(jì)試驗(yàn)并測(cè)量了某金屬的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν。依據(jù)他的方法獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成如圖3所示的圖線。已知電子的電荷量e=1.6×10-19C，求普朗克常量h。(將運(yùn)算結(jié)果保留1位有效數(shù)字。)【解析】(1)a.依據(jù)電源的正負(fù)極和電路可知A極板的電勢(shì)高于K極板，則光電子可加速運(yùn)動(dòng)；b.電子由初速度