课标通用2021高考物理一轮复习作业50波粒二象性含解析

1作业50波粒二象性-2-一、选择题1．在光电效应的实验结果中，与光的波动理论不矛盾的是()A．光电效应是瞬时发生的B．所有金属都存在极限频率C．光电流随着入射光增强而变大D．入射光频率越大，光电子最大初动能越大解析：按照光的波动理论，电子吸收光子的能量需要时间，因此光电效应不可能瞬时发生，这与光电效应具有瞬时性矛盾；按照光的波动理论，只要有足够长的时间，电子会吸收足够的能量，克服原子的束缚成为光电子，因此所有金属均可以发生光电效应，这与光电效应有极限频率矛盾；按照光的波动理论，照射光越强，电子获得的能量越大，打出的光电子的最大初动能越大，这与光电效应中打出的光子的最大初动能与光强无关，而与照射光的频率有关矛盾；按照光的波动理论也可以得到光越强打出的光电子越多，光电流越大，因此C项正确．答案：C2．下列有关光的波粒二象性的说法中正确的是()A．有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样的一种粒子C．光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著D．大量光子的行为往往显示出粒子性解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，A、B错误；光的波粒二象性表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，C正确，D错误．答案：C3．对于爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，下面的理解中正确的是()A．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有相同的初动能EkB．式中的W0表示每个光电子从金属中逸出过程中克服金属中正电荷引力所做的功-3-C．逸出功W0和极限频率νc之间应满足关系式W0＝hνcD．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比解析：爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0中的W0表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力所做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值，对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的，其他光电子的初动能都小于这个值，选项A、B错误；若入射光的频率恰好等于极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W0＝hνc，选项C正确；由Ek＝hν－W0可知Ek和ν之间是一次函数关系，但不是正比关系，选项D错误．答案：C4．研究光电效应的电路如图50－1所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是()图50－1解析：由于光的频率相同，所以对应的反向遏止电压相同，A、B错误；发生光电效应时，在同样的加速电压下，光强度越大，逸出的光电子数目越多，形成的光电流越大，C正确，D错误．答案：C-4-图50－25．如图50－2所示，用单色光做双缝干涉实验．P处为亮条纹，Q处为暗条纹，不改变单色光的频率，而调整光源使极其微弱，并把单缝调至只能使光子一个一个地过去，那么过去的某一光子()A．一定到达P处B．一定到达Q处C．可能到达Q处D．都不正确解析：单个光子的运动路径是不可预测的，只知道落在P处的概率大，落在Q处的概率小，因此，一个光子从狭缝通过后可能落在P处也可能落在Q处，选项C正确．答案：C6．(北京东城高二期末)实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekmax与入射光频率ν的关系如图50－3所示．下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是()图50－3金属钨钙钠截止频率ν0/Hz10.957.735.53逸出功W/eV4.543.202.29A.如用金属钨做实验得到的Ekmax－ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大B．如用金属钠做实验得到的Ekmax－ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大C．如用金属钠做实验得到的Ekmax－ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为(0，－Ek2)，则Ek2Ek1D．如用金属钨做实验，当入射光的频率νν1时，可能会有光电子逸出-5-解析：由光电效应方程Ekmax＝hν－W0可知Ekmax－ν图线是直线，且斜率相同，选项A、B错；由表中所列的截止频率和逸出功数据可知选项C正确，选项D错误．答案：C7．(多选)下列叙述中正确的是()A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波解析：根据热辐射的定义，A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，B错误，C正确；由黑体的定义知D正确．答案：ACD8．(多选)在光的双缝干涉实验中，光屏前放上照相底片并设法减弱光子流的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，在曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况下，其实验结果是()A．若曝光时间不长，则底片上出现一些无规则的点B．若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹C．这一实验结果证明了光具有波粒二象性D．这一实验结果否定了光具有粒子性解析：实验表明，大量光子的行为表现为波动性，个别光子的行为表现为粒子性，上述实验表明光具有波粒二象性，故选项A、B、C正确，选项D错误．答案：ABC9．(多选)在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应．对于这两个过程，下列四个物理量中，一定不同的是()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：同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，金属逸出功不同，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同．答案：ACD-6-10．(多选)光电效应实验的装置如图50－4所示，用弧光灯照射锌板，验电器指针张开一个角度，则下列说法中正确的是()图50－4A．用紫外线照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用绿光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷解析：将擦得很亮的锌板连接验电器，用弧光灯照射锌板(弧光灯发出紫外线)，验电器指针张开一个角度，说明锌板带了电．进一步研究表明锌板带正电，这说明在紫外线的照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出来，锌板中缺少电子，于是带正电，选项A、D正确，C错误．绿光不能使锌板发生光电效应，故选项B错误．答案：AD11．(多选)如图50－5所示，电路中所有元件完好，但当光照射到光电管上的金属材料上时，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是()图50－5A．入射光太弱B.入射光的波长太长C．光照时间短D．电源正、负极接反解析：只要入射光的频率小于极限频率，就没有光电子逸出，只要所加反向电压大于遏止电压，电子就不能到达阳极，也不会有光电流，故B、D正确．答案：BD12．(沈阳模拟)(多选)研究光电效应规律的实验装置如图50－6所示，以频率为ν的光照射光电管电极K时，有光电子产生．光电管K、A极间所加的电压U可由图中的电压表测出，光电流I由图中电流计测出，下列关于光电效应实验规律的说法中，正确的是()-7-图50－6A．降低入射光的频率有可能光电管电极K上无光电子放出B．当滑片P位于P′右端时，电极K、A间所加电压使从电极K发出的光电子加速C．保持入射光频率、光强不变，若只增大光电管K、A间所加的加速电压，光电流会趋于一个饱和值D．调整滑片P、P′的位置，可使光电子从K极发射后向A极做减速运动，当电流计的示数恰为零时，电压表的示数称为反向截止电压解析：降低入射光的频率，当入射光的频率低于金属的极限频率时不发生光电效应，A对；当滑片P位于P′右端时，电极K、A间所加电压为反向电压，此电压使光电子减速，B错；保持入射光频率、光强不变，若增加光电管K、A间所加电压，光电流会趋于一个饱和值，这个电流就是饱和光电流，C对；D所叙述的过程满足Ek＝eU，D对．答案：ACD二、非选择题13．某同学采用如图50－7所示的实验电路研究光电效应，用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象．闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为反向遏止电压．根据反向遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能．现分别用ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到反向遏止电压分别为U1和U2，设电子的比荷为em，求：图50－7(1)阴极K所用金属的极限频率．(2)用题目中所给条件表示普朗克常量h.-8-解析：(1)由于阳极A和阴极K之间所加电压为反向电压，根据动能定理有－eU1＝0－12mv21－eU2＝0－12mv22根据光电效应方程12mv21＝hν1－W012mv22＝hν2－W0其中W0＝hνc解以上各式得νc＝U1ν2－U2ν1U1－U2.(2)由以上各式得eU1＝hν1－W0eU2＝hν2－W0解得h＝e（U1－U2）ν1－ν2.答案：(1)U1ν2－U2ν1U1－U2(2)e（U1－U2）ν1－ν214．电子和光一样具有波动性和粒子性，它表现出波动的性质，就像X射线穿过晶体时会产生衍射一样，这一类物质粒子的波动叫德布罗意波．质量为m的电子以速度v运动时，这种德布罗意波的波长可表示为λ＝hp.已知电子质量m＝9.1×10－31kg，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.(1)计算具有100eV动能的电子的动量p和波长λ；(2)若一个静止的电子经2500V电压加速，求能量和这个电子动能相同的光子的波长，并求该光子的波长和这个电子的波长之比．解析：(1)电子的动量：p＝2mEk＝2meU＝2×9.1×10－31×100×1.6×10－19kg·m/s≈5.4×10－24kg·m/s德布罗意波波长λ＝hp＝6.63×10－345.4×10－24m≈1.2×10－10m.(2)电子的能量E＝eU′＝2500eV＝4.0×10－16J-9-根据E＝hcλ，得光子波长λ′＝hcE＝6.63×10－34×3.0×1084.0×10－16m≈5.0×10－10m电子的动量p′＝2meU′＝2×9.1×10－31×2500×1.6×10－19kg·m/s≈2.7×10－23kg·m/s电子波长λ″＝hp′＝6.63×10－342.7×10－23m≈2.5×10－11m则λ′λ″＝5.0×10－10m2.5×10－11m＝201，即λ′∶λ″＝20∶1.答案：(1)5.4×10－24kg·m/s1.2×10－10m(2)5.0×10－10m20∶1