2023版高考物理一輪復(fù)習(xí)第12章波粒二象性綜合過關(guān)規(guī)范限時檢測新人教版選修3-5

PAGEPAGE2第十二章綜合過關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限時檢測總分值100分，考試時間60分鐘。一、選擇題(此題共12小題，每題5分，共計60分。1～5題為單項選擇，6～12題為多項選擇，全都選對的得5分，選對但不全的得2分，錯選或不選的得0分)1．在雙縫干預(yù)實驗中，發(fā)現(xiàn)100個光子中有96個通過雙縫后打到了觀察屏上的某處，那么該處eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343259)(C)A．出現(xiàn)亮條紋B．出現(xiàn)暗條紋C．可能出現(xiàn)亮條紋，也可能出現(xiàn)暗條紋D．出現(xiàn)明暗相間的條紋[解析]100個光子也屬于少量的光子，只能表達(dá)粒子性，出現(xiàn)的位置不一定是概率大的地方，所以就算有96個打在觀察屏上的某處，也不能確定此處是明條紋還是暗條紋。所以C正確。2．關(guān)于光電效應(yīng)，以下說法中正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343260)(D)A．發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光越強，光子的能量就越大B．不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光的最低頻率是相同的C．金屬內(nèi)的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當(dāng)它積累的動能足夠大時，就能發(fā)生光電效應(yīng)D．如果入射光子的能量小于金屬外表的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng)[解析]光子的能量與入射光強度無關(guān)，只與入射光的頻率有關(guān)，故A錯誤；每種金屬都有自己的極限頻率，故B錯誤；金屬內(nèi)的每個電子一次只能吸收一個光子，而且是不能積累的，故C錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件可知，當(dāng)入射光子的能量小于金屬的逸出功時，不能發(fā)生光電效應(yīng)，故D正確。3．(2022·河北衡水中學(xué)四調(diào))鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比擬它們外表逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343261)(A)A．波長 B．頻率C．能量 D．動量[解析]根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程Ek＝hν－W0可得Ek＝hν－h(huán)νc，因為鈣的截止頻率較大，所以鈣逸出的光電子的最大初動能較小，因為Ek＝eq\f(1,2)mv2，p＝mv，聯(lián)立可得p＝eq\r(2mEk)，故鈣逸出的光電子的動量較小，根據(jù)公式λ＝eq\f(h,p)可得波長較長，那么頻率較小，故A正確。4．現(xiàn)有a、b、c三束單色光，其波長關(guān)系為λa∶λb∶λc＝1∶2∶3。當(dāng)用a光束照射某種金屬板時能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為Ek，假設(shè)改用b光束照射該金屬板，飛出的光電子最大動能為eq\f(1,3)Ek，當(dāng)改用c光束照射該金屬板時eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343262)(B)A．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為eq\f(1,6)EkB．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為eq\f(1,9)EkC．能發(fā)生光電效應(yīng)，飛出的光電子最大動能為eq\f(1,12)EkD．由于c光束光子能量較小，該金屬板不會發(fā)生光電效應(yīng)[解析]對a、b、c三束光由光電效應(yīng)方程有：eq\f(hc,λa)－W0＝Ek，eq\f(hc,2λa)－W0＝eq\f(1,3)Ek，由以上兩式可得eq\f(hc,λa)＝eq\f(4,3)Ek，W0＝eq\f(1,3)Ek。當(dāng)改用c光束照射該金屬板時eq\f(hc,3λa)－W0＝eq\f(4,9)Ek－eq\f(1,3)Ek＝eq\f(1,9)Ek，故B正確。5．用不同頻率的紫外線分別照射鎢和鋅的外表而產(chǎn)生光電效應(yīng)，可得到光電子最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek－ν圖象，鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功是3.34eV，假設(shè)將兩者的圖象分別用實線與虛線畫在同一個Ek－ν圖上，那么以下圖中正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343263)(A)[解析]根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0，可得圖象的橫截距表示極限頻率，鋅的逸出功大于鎢的逸出功，故由νc＝eq\f(W0,h)可知鋅的極限頻率大于鎢的極限頻率，即鋅的橫截距大于鎢的橫截距，斜率表示普朗克常量h，所以兩圖線是平行的，故A正確。6．以下說法中正確的有eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343264)(CD)A．用同種頻率的光照射同一種金屬，發(fā)生光電效應(yīng)，那么金屬中逸出的所有光電子都會具有同樣的初動能EkB．發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的最大初動能和入射光的頻率成正比C．只有橫波能發(fā)生偏振，縱波不能發(fā)生偏振D．用單色光做雙縫干預(yù)實驗，只減小雙縫間的距離，相鄰明條紋間的距離將增大[解析]選項A中，逸出的所有光電子都會具有同樣的最大初動能Ekm，A錯誤；由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知B錯誤；只有橫波能發(fā)生偏振，縱波不能發(fā)生偏振，C正確；用單色光做雙縫干預(yù)實驗，由Δx＝eq\f(L,d)λ可知，只減小雙縫間的距離d，相鄰明條紋間的距離Δx將增大，D正確。7．關(guān)于黑體輻射的實驗規(guī)律表達(dá)正確的有eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343265)(AB)A．隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有增加B．隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動C．黑體輻射的強度與波長無關(guān)D．黑體輻射無任何實驗規(guī)律[解析]黑體輻射的強度與溫度有關(guān)，溫度越高，黑體輻射的強度越大，故A正確；隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故B正確；黑體輻射的強度與波長有關(guān)，故C錯誤；黑體輻射有實驗規(guī)律，故D錯誤。8．(2022·寧夏大學(xué)附中月考)以下有關(guān)黑體輻射和光電效應(yīng)的說法中正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343266)(ACD)A．普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說B．在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射都增加，輻射強度極大值的光向頻率較低的方向移動C．用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)把這束綠光遮住一半，仍然能產(chǎn)生光電效應(yīng)D．在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，極限頻率越大的金屬材料逸出功越大E．在光電效應(yīng)現(xiàn)象中，入射光的強度越大，光電子的最大初動能越大[解析]普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說，故A正確；黑體輻射的強度與溫度有關(guān)，溫度越高，黑體輻射的強度越大，隨著溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，故B錯誤；光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，與入射光的強度無關(guān)，故C正確；逸出功W0＝hνc，知極限頻率越大，逸出功越大，故D正確；在光電效應(yīng)中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，而入射光越強，光電流的飽和值越大，故E錯誤。9．用光照射某種金屬時，從該金屬逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線如下圖，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由圖可知eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343267)(ACE)A．該金屬的極限頻率為4.2×1014HzB．該金屬的極限頻率為5.5×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功為0.5eVE．光電子的最大初動能隨入射光頻率增大而增大[解析]根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，Ek－ν圖象的橫軸的截距大小等于極限頻率，由圖知該金屬的極限頻率為4.2×1014Hz，故A正確，B錯誤。由Ek＝hν－W0得知，該圖線的斜率表示普朗克常量h，故C正確。當(dāng)Ek＝hν－W0＝0時，逸出功為W0＝hνC＝6.63×10－34J·s×4.2×1014Hz＝2.7846×10－19J＝1.74eV，故D錯誤。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0，光電子的最大初動能隨入射光頻率增大而增大，故E正確。10．用頻率為ν的光照射在某金屬外表時產(chǎn)生了光電子，當(dāng)光電子垂直射入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中做勻速圓周運動時，其最大半徑為R，假設(shè)以W表示逸出功，m、e表示光電子的質(zhì)量和電荷量，h表示普朗克常數(shù)，那么光電子的最大初動能是eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343268)(CD)A．hν＋W B．eq\f(BeR,m)C．hν－W D．eq\f(B2e2R2,2m)[解析]根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ek＝hν－W，應(yīng)選項C正確；光電子在磁場中做勻速圓周運動，由洛倫茲力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律得evB＝eq\f(mv2,R)，那么v＝eq\f(eBR,m)，具有最大初動能的光電子垂直進入勻強磁場，半徑最大，所以最大初動能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(B2e2R2,2m)，應(yīng)選項D正確。11．在光電效應(yīng)實驗中，某同學(xué)用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如下圖，那么可判斷出eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343269)(ABD)A．甲光的頻率等于乙光的頻率B．乙光的波長大于丙光的波長C．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光對應(yīng)的截止頻率D．甲光對應(yīng)的飽和光電流大于丙光對應(yīng)的飽和光電流E．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能[解析]根據(jù)eUc＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0，入射光的頻率越高，對應(yīng)的遏止電壓Uc越大。甲光、乙光的遏止電壓相等，所以甲光、乙光的頻率相等，故A正確；丙光對應(yīng)的遏止電壓大于乙光的遏止電壓，所以丙光的頻率大于乙光的頻率，那么乙光的波長大于丙光的波長，故B正確。同一金屬遏止頻率是相同的，故C錯誤。由圖知，甲光對應(yīng)的飽和光電流大于丙光對應(yīng)的飽和光電流，D正確。丙光的遏止電壓大于甲光的遏止電壓，所以甲光對應(yīng)的光電子最大初動能小于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能，故E錯誤。12．在光電效應(yīng)實驗中，兩個實驗小組分別在各自的實驗室，約定用相同頻率的單色光分別照射鋅和銀的外表，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)，如圖甲，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。對于這兩組實驗，以下判斷正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343270)(BCD)A．飽和光電流一定不同B．因為材料不同，逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同C．光電子的最大初動能不同D．因為光強不確定，所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同E．分別用不同頻率的光照射之后繪制Uc－ν圖象(ν為照射光頻率，圖乙為其中一小組繪制的圖象)，圖象的斜率可能不同[解析]雖然光的頻率相同，但光強不確定，所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流可能相同，故A錯誤，D正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm得出，頻率相同，逸出功不同，那么遏止電壓不同，光電子的最大初動能也不同，故B、C正確；由Uc＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)知圖象的斜率等于eq\f(h,e)，從圖象上可以得出斜率的大小，電子的電荷量，可以求出斜率與普朗克常量有關(guān)，故E錯誤。二、非選擇題(共4小題，共40分。計算題解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不得分。)13．(8分)(2022·廣東茂名高州二中月考)某同學(xué)采用如下圖的實驗裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時，會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計中電流恰為零，此時電壓表的電壓值U稱為反向遏止電壓，根據(jù)反向遏止電壓可以計算光電子的最大初動能Ekm?，F(xiàn)分別用頻率為ν1、ν2的單色光照射陰極，測量的反向遏止電壓分別為U1與U2，設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為e，那么用頻率為ν1的單色光照射陰極時光電子的最大初速度為eq\r(\f(2eU1,m))，用上述符號表示普朗克常量為eq\f(eU1－U2,ν1－ν2)。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343271)[解析]根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程求金屬的逸出功和普朗克常量h，根據(jù)動能定理求光電子的最大初速度。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：hν1＝eU1＋W①hν2＝eU2＋W②聯(lián)立①②得h＝eq\f(eU1－U2,ν1－ν2)；光電子在電場中做減速運動，根據(jù)動能定理得－eU1＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，那么得光電子的最大初速度為vm＝eq\r(\f(2eU1,m))。14．(8分)在光電效應(yīng)實驗中，某金屬的截止頻率相應(yīng)的波長為λ0，該金屬的逸出功為eq\f(hc,λ0)。假設(shè)用波長為λ(λ<λ0)的單色光做實驗，那么其遏止電壓為eq\f(hc,e)·eq\f(λ0－λ,λ0λ)。電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343272)[解析]由題可知，該金屬的截止頻率νc＝eq\f(c,λ0)，因此該金屬的逸出功W0＝hνc＝eq\f(hc,λ0)。假設(shè)用波長為λ的單色光照射，那么逸出電子的最大初動能Ekm＝hν－W0＝eq\f(hc,λ)－eq\f(hc,λ0)。根據(jù)動能定理，可知Uce＝Ekm，因此遏止電壓Uc＝eq\f(hc,e)·eq\f(λ0－λ,λ0λ)。15．(8分)(2022·課標(biāo)Ⅰ)在某次光電效應(yīng)實驗中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如下圖。假設(shè)該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，那么普朗克常量可表示為__ek__，所用材料的逸出功可表示為__－eb__。eq\x(導(dǎo)學(xué)號51343273)[解析]光電效應(yīng)中，入射光子能量hν，克服逸出功W0后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子動能，反向遏制電壓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，截距為b，即eb＝－W0，所以逸出功W0＝－eb。16．(16分)