2025版高考物理一輪復習第十一章光電磁波波粒二象性課時3光電效應光的波粒二象性課時訓練含解析新人教版

PAGE7-課時3光電效應光的波粒二象性1.當用一束紫外線照耀鋅板時,發(fā)生了光電效應,這時(C)A.鋅板帶負電B.有正離子從鋅板逸出C.有電子從鋅板逸出D.鋅板會吸附空氣中的正離子解析:當用一束紫外線照耀鋅板時,發(fā)生了光電效應,有電子從鋅板逸出,鋅板帶正電,選項C正確,A,B,D錯誤。2.(多選)2006年度諾貝爾物理學獎授予了兩名美國科學家,以表彰他們發(fā)覺了宇宙微波背景輻射的黑體譜形態(tài)及其溫度在不同方向上的微小改變。他們的精彩工作被譽為是宇宙學探討進入精密科學時代的起點,下列與宇宙微波背景輻射黑體譜相關(guān)的說法中正確的是(ABC)A.黑體的熱輻射事實上是電磁輻射B.普朗克在探討黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說C.黑體的熱輻射中能量是一份一份地輻射的D.微波和聲波一樣都只能在介質(zhì)中傳播解析:黑體的熱輻射事實上是電磁輻射,A正確;普朗克在探討黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說,B正確;黑體的熱輻射中的能量是一份一份地輻射的,C正確;微波能在真空中傳播,D錯誤。3.(多選)黑體輻射的試驗規(guī)律如圖所示,由圖可知(ACD)A.隨溫度上升,各種波長的輻射強度都增加B.隨溫度降低,各種波長的輻射強度都增加C.隨溫度上升,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動D.隨溫度降低,輻射強度的極大值向波長較長的方向移動解析:由圖可知,隨著溫度的上升,各種波長的輻射強度都增加,且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動,A,C,D正確,B錯誤。4.(多選)關(guān)于光電效應,下列說法正確的是(AB)A.愛因斯坦用光子說勝利說明白光電效應現(xiàn)象B.入射光的頻率低于極限頻率就不能發(fā)生光電效應C.光電子的最大初動能與入射光的強度成正比D.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比解析:只有認為光是一份一份的,每份就是一個光子,每個光子都具有肯定的能量,一個光子置換一個電子,才能說明光電效應現(xiàn)象;發(fā)生光電效應的條件是入射光的頻率大于極限頻率;光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān),隨入射光頻率的增大而增大,并非成正比關(guān)系。5.(多選)用如圖所示的裝置演示光電效應,當用某種頻率的光照耀光電管時,閉合開關(guān)S,此時電流表A的讀數(shù)為I,若改用更高頻率的光照耀光電管(AD)A.斷開開關(guān)S,則肯定有電流流過電流表AB.將滑動變阻器的觸頭c向b端移動,光電子到達陽極時的速度必將變小C.只要電源的電壓足夠大,將滑動變阻器的觸頭c向a端移動,光電管中可能沒有光電子產(chǎn)生D.只要電源的電壓足夠大,將滑動變阻器的觸頭c向a端移動,電流表A讀數(shù)可能為0解析:原來電路中,光電管兩端加反向電壓,此時有光電流,若改用更高頻率的光照耀光電管,且斷開開關(guān)S,光電子的最大初動能增大,且無反向電場的減速,光電子肯定能到達陽極,有光電流產(chǎn)生,A正確;將滑動變阻器的觸頭c向b端移動,光電管兩端的反向電壓減小,光電子到達陽極的速度必將增大,B錯誤;改用更高頻率的光照耀光電管,光電管中肯定有光電子產(chǎn)生,C錯誤;只要電源的電壓足夠大,將滑動變阻器的觸頭c向a端移動,使光電管兩端的反向電壓達到遏止電壓,光電子就不能到達陽極,無法形成光電流,則電流表A的讀數(shù)可能為0,D正確。6.入射光照耀到某金屬表面上發(fā)生光電效應,若入射光的強度減弱,而頻率保持不變,則(C)A.從光照至金屬表面上到放射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B.逸出的光電子的最大初動能將減小C.單位時間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將削減D.有可能不發(fā)生光電效應解析:光電效應瞬時發(fā)生,與光強無關(guān),A錯誤;能否發(fā)生光電效應,只取決于入射光的頻率是否大于極限頻率,與光強無關(guān),D錯誤;對于某種特定金屬,光電子的最大初動能只與入射光頻率有關(guān),入射光頻率越大,最大初動能越大,B錯誤;光電子數(shù)目多少與入射光強度有關(guān),光強減弱,逸出的光電子數(shù)目削減,C正確。7.“約瑟夫森結(jié)”由超導體和絕緣體制成。若在結(jié)兩端加恒定電壓U,則它會輻射頻率為ν的電磁波,且ν與U成正比,即ν=kU。已知比例系數(shù)k僅與元電荷e的2倍和普朗克常量h有關(guān)。你可能不了解此現(xiàn)象的機理,但仍可運用物理學中常用的方法進行分析,在下列選項中,推理推斷比例系數(shù)k的值可能為(B)A.h2e B.2解析:依據(jù)ν=kU,可知k=νU,即k的單位為赫茲伏=1伏·秒。h2e的單位為焦·秒庫=伏·庫·秒庫=伏·秒,2eh的單位為1伏·秒,2he的單位為焦8.依據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知(B)A.“光子說”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說”B.光的波長越大,光子的能量越小C.一束單色光的能量可以連續(xù)改變D.只有光子數(shù)許多時,光才具有粒子性解析:“光子說”不同于牛頓的“微粒說”,A錯誤;光的波長越大,頻率越低,由E=hν知能量越小,B正確;因光子是一份一份的,其能量也是一份一份的,不行連續(xù)改變,C錯誤;光具有波粒二象性,與光子的個數(shù)無關(guān),只是光子數(shù)越多,其波動性越顯著,光子數(shù)越少,其粒子性越顯著,D錯誤。9.(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說法正確的有(AB)A.光電效應現(xiàn)象揭示了光的粒子性B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動性C.黑體輻射的試驗規(guī)律可用光的波動性說明D.動能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波長也相等解析:光電效應說明光具有粒子性,選項A正確;衍射是波的特點,說明光具有波動性,選項B正確;黑體輻射的試驗規(guī)律說明光具有粒子性,選項C錯誤;動能相等的質(zhì)子和電子,二者質(zhì)量不同,德布羅意波長不相等,選項D錯誤。10.(多選)在驗證光的波粒二象性的試驗中,下列說法正確的是(AD)A.使光子一個一個地通過單縫,假如時間足夠長,底片上會出現(xiàn)衍射圖樣B.單個光子通過單縫后,底片上會出現(xiàn)完整的衍射圖樣C.光子通過單縫的運動路途像水波一樣起伏D.單個光子通過單縫后打在底片上的狀況呈現(xiàn)隨機性,大量光子通過單縫后打在底片上的狀況呈現(xiàn)規(guī)律性解析:使光子一個一個地通過單縫,光子落在底片上的位置由概率確定,假如時間足夠長,底片上會出現(xiàn)衍射圖樣,A正確;單個光子通過單縫后,光子表現(xiàn)為粒子性,底片上不會出現(xiàn)衍射圖樣,運動路途與宏觀中的水波不同,B,C錯誤;單個光子通過單縫后打在底片上的狀況呈現(xiàn)隨機性,大量光子通過單縫后打在底片上的狀況呈現(xiàn)規(guī)律性,所以少量光子體現(xiàn)粒子性,大量光子體現(xiàn)波動性,D正確。實力提升11.一個德布羅意波長為λ1的中子和另一個德布羅意波長為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個氚核,該氚核的德布羅意波長為(A)A.λ1λ2λ1+解析:中子的動量p1=hλ1,氘核的動量p2=hλ2,同向正碰后形成的氚核的動量p3=p2+p1,所以氚核的德布羅意波長λ3=12.(多選)如圖所示是用光照耀某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的改變圖線(直線與橫軸的交點坐標為4.27,與縱軸交點坐標為0.5,普朗克常量h=6.63×10-34J·s)。由圖可知(AC)A.該金屬的截止頻率為4.27×1014HzB.該金屬的截止頻率為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0.5eV解析:圖線在橫軸上的截距為截止頻率,選項A正確,B錯誤;由光電效應方程Ek=hν-W0可知圖線的斜率為普朗克常量,選項C正確;金屬的逸出功為W0=hνc=6.63×13.(多選)利用金屬晶格(大小約10-10mA.該試驗說明電子具有波動性B.試驗中電子束的德布羅意波長為λ=hC.加速電壓U越大,電子的衍射現(xiàn)象越不明顯D.若用相同動能的質(zhì)子代替電子,衍射現(xiàn)象將更加明顯解析:得到了電子的衍射圖樣,說明實物粒子(電子)具有波動性,證明白物質(zhì)波的存在,故選項A正確;電子被加速后的速度為v,則有Ue=12mv2,即v=2Uem,依據(jù)λ=hp得試驗中電子束的德布羅意波長為h214.(多選)某種單色光在真空中的傳播速度是c,波長為λ0,光子的動量是p,在水中的傳播速度是v,波長為λ,水對這種單色光的折射率為n,當這束單色光從空氣(可視為真空)斜射入水中時,入射角為θ1,折射角為θ2。已知普朗克常量為h,則下列表達式正確的有(ABD)A.v=cn B.λ=λ0C.p=hλ D.v=c解析:依據(jù)折射率的物理意義可知,選項A正確。光從真空進入另一種介質(zhì)時,頻率和周期不變,速度將變?yōu)樵瓉淼?n,所以波長也將變?yōu)樵瓉淼?n,即λ=λ0vc,選項B正確;依據(jù)德布羅意波長公式λ0=hp,可得光子的動量為p=hλ0,選項C錯誤;依據(jù)折射定律有n=15.小宇同學參與學校科技嘉年華,設(shè)計了一個光電煙霧探測器。如圖,從光源S發(fā)出一束光,當有煙霧進入探測器時,來自S的光會被煙霧散射而有部分進入光電管C,從而產(chǎn)生光電流,當光電流大于10-8A時,便會觸發(fā)報警系統(tǒng)報警。小宇同學選用光電管的陰極材料為金屬鈉,已知鈉的極限頻率為6.00×1014A.光源發(fā)出的光越強,光電煙霧探測器靈敏度越高B.光源發(fā)出的光的頻率越高,光電煙霧探測器靈敏度越高C.要使該探測器正常工作,光源S發(fā)出的光波波長不能小于0.5μmD.當報警器發(fā)出報警時,每秒進入光電管C的光子最少數(shù)目是1.25×1010個解析:光源發(fā)出的光越強,相應的被煙霧散射而進入光電管C的光子數(shù)量就越多,光電煙霧探測器靈敏度越高,A正確;光電管C產(chǎn)生的光電流與光的頻率無關(guān),B錯誤;由c=λν可得鈉的極限波長為0.5μm,故要使該探測器正常工作,光源S發(fā)出的光波波長不能大于0.5μm,C錯誤;由n=qe=Ite得,當光電流為10-8A時,逸出的光電子數(shù)為6.25×16.如圖所示是測定光電效應產(chǎn)生的光電子荷質(zhì)比的簡要試驗原理圖。兩塊平行板相距為d,其中N為金屬板,受紫外線照耀后將放射出沿不同方向運動的光電子形成電流,從而引起電流計指針偏轉(zhuǎn)。若調(diào)整R漸漸增大極板電壓,可以發(fā)覺電流漸漸減小,當電壓表示數(shù)為U時,電流恰好為零,切斷開關(guān),在MN間加上垂直于紙面的勻強磁場,漸漸增大磁感