高考物理复习12波粒二象性.docx

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高考物理复习12波粒二象性

　　时间：

45分钟　

　　满分：

100分

一、选择题（本题共11小题，每小题6分，共66分。

其中1～7为单选，8～11为多选）

1．[2016·东城区模拟]下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（　　）

答案　A

解析　随着温度的升高，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A正确。

2．[2016·茂名一模]用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（　　）

A．改用红光照射

B．改用X射线照射

C．改用强度更大的原紫外线照射

D．延长原紫外线的照射时间

答案　B

解析　根据光电效应的条件ν>ν0，要产生光电效应，必须用能量更大，即频率更高的粒子。

能否发生光电效应与光的强度和照射时间无关。

X射线的频率大于紫外线的频率。

故A、C、D错误，B正确。

3．[2016·邢台模拟]用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应。

下列判断正确的是（　　）

A．用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大

B．用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高

C．用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短

D．用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大

答案　D

解析　同种金属的逸出功、截止频率是相同的，A、B错误；只要金属能发生光电效应，逸出光电子的时间一样，C错误；蓝光的频率比红光大，由Ek＝hν－W知，用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，D正确。

4．[2016·宁波期末]一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为（　　）

A.

B.

C.

D.

答案　A

解析　中子的动量p1＝

，氘核的动量p2＝

，同向对撞后形成的氚核的动量p3＝p2＋p1，所以氚核的德布罗意波波长λ3＝

＝

，A正确。

5．[2014·江苏高考]已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的（　　）

A．波长B．频率

C．能量D．动量

答案　A

解析　由爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，金属钙的逸出功大，则逸出的光电子的最大初动能小，即能量小，频率低，波长长，动量小，选项A正确。

6．以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出。

强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。

光电效应实验装置示意如图。

用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应。

换用同样频率ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场。

逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）（　　）

A．U＝

－

B．U＝

－

C．U＝2hν－WD．U＝

－

答案　B

解析　同频率的光照射K极，普通光不能使其发生光电效应，而强激光能使其发生光电效应，说明一个电子吸收了多个光子。

设吸收的光子个数为n，光电子逸出的最大初动能为Ek，由光电效应方程知：

Ek＝nhν－W（n≥2）　①；光电子逸出后克服减速电场做功，由动能定理知Ek＝eU　②，联立上述两式得U＝

－

，当n＝2时，即为B选项，其他选项均不可能。

7．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。

调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。

把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为（　　）

A．1.5eV　0.6eVB．1.7eV　1.9eV

C．1.9eV　2.6eVD．3.1eV　4.5eV

答案　C

解析　光子能量hν＝2.5eV的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效应，当电压表读数大于或等于0.6V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU＝

mv

知，最大初动能Ekm＝eU＝0.6eV，由光电效应方程hν＝Ekm＋W0知W0＝1.9eV。

对图乙，电路给的是一个正向电压，当电压表读数为2V时，电子到达阳极的最大动能Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6eV＋2eV＝2.6eV。

故C正确。

8．某半导体激光器发射波长为1.5×10－6m，功率为5.0×10－3W的连续激光。

已知可见光波长的数量级为10－7m，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，该激光器发出的（　　）

A．是紫外线

B．是红外线

C．光子能量约为1.3×10－18J

D．光子数约为每秒3.8×1016个

答案　BD

解析　由于该激光器发出的光波波长比可见光长，所以发出的是红外线，A错误，B正确。

光子能量E＝hν＝h

≈1.3×10－19J，C错误。

每秒发射的光子数n＝

≈3.8×1016个，D正确。

9．[2016·渭南质检]分别用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，那么下列说法正确的有（　　）

A．该种金属的逸出功为

B．该种金属的逸出功为

C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应

D．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应

答案　AD

解析　由hν＝W0＋Ek知h

＝W0＋

mv

，h

＝W0＋

mv

，又v1＝2v2，得W0＝

，A正确，B错误。

光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应，C错误，D正确。

10．影响显微镜分辨本领的一个因素是波的衍射，衍射现象越明显，分辨本领越低，利用电子束工作的电子显微镜有较高的分辨本领，它利用高压对电子束加速，最后打在感光胶片上来观察显微图象，以下说法不正确的是（　　）

A．加速电压越高，电子的波长越长，分辨本领越强

B．加速电压越高，电子的波长越短，衍射现象越明显

C．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领强

D．如果加速电压相同，则用质子流工作的显微镜比用电子流工作的显微镜分辨本领弱

答案　ABD

解析　设加速电压为U，电子电荷量为e，质量为m，则有Ek＝

mv2＝eU＝

，又p＝

，故eU＝

，可得λ＝

。

对电子来说，加速电压越高，λ越小，衍射现象越不明显，分辨本领越强，故选项A、B错误。

电子与质子比较，因质子质量比电子质量大得多，可知质子加速后的波长要比电子小得多，衍射现象比电子更不明显，所以用质子流工作的显微镜比电子流工作的显微镜分辨本领强，C选项正确，D选项错误。

11．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s,e＝1.6×10－19C，由图可知（　　）

A．该金属的极限频率为4.27×1014Hz

B．该金属的极限频率为5.5×1014Hz

C．该图线的斜率表示普朗克常量

D．该金属的逸出功为0.5eV

答案　AC

解析　由光电效应方程可知：

Ek＝hν－W0，斜率表示普朗克常量，C选项正确。

当Ek＝0时，入射光的频率就是该金属的极限频率，ν0＝4.27×1014Hz，A选项正确，B选项错误。

该金属的逸出功W0＝hν0＝1.8eV，D选项错误。

二、非选择题（本题共3小题，共34分）

12．（6分）如图所示，N为金属板，M为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示。

已知金属板的逸出功为4.8eV。

现分别用不同能量的光子照射金属板（各光子的能量已在图上标出），那么各图中没有光电子到达金属网的是________（填正确答案标号）。

能够到达金属网的光电子的最大动能是________eV。

答案　AC　1.5

解析　因为金属板的逸出功为4.8eV，所以能发生光电效应的是B、C、D，B所加的电压为正向电压，则电子一定能到达金属网，到达金属网时最大动能Ek＝

mv2＝eU＝1.5eV；C光电子的最大初动能为1.0eV，所压电压为反向电压，根据动能定理知电子不能到达金属网；D光电子的最大初动能为2.0eV，根据动能定理光电子能够到达金属网。

故没有光电子到达金属网的是A、C。

D项中逸出的光电子最大初动能为Ek′＝E光－W逸＝6.8eV－4.8eV＝2.0eV，到达金属网时最大动能为Ek′－eU′＝2.0eV－1.5eV＝0.5eV。

13．（14分）如图所示表示黑体辐射强度随波长的变化图线。

根据热辐射理论，辐射强度的极大值所对应的波长λm与热力学温度之间存在如下关系（h＝6.626×10－34J·s）：

λmT＝2.90×10－3m·K。

（1）求T＝15000K所对应的波长；

（2）用T＝15000K所对应波长的光照射逸出功为W0＝4.54eV的金属钨，能否发生光电效应？

若能，逸出光电子的最大初动能是多少？

答案　

（1）1.93×10－7m　

（2）能　1.90eV

解析　

（1）由公式λmT＝2.90×10－3m·K得

λm＝

＝

m＝1.93×10－7m。

（2）波长λm＝1.93×10－7m的光子能量

ε＝hν＝h

＝

eV＝6.44eV。

因ε>W0，故能发生光电效应。

由光电效应方程Ek＝hν－W0，得Ek＝（6.44－4.54）eV＝1.90eV。

14．（14分）如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。

用波长λ＝0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过Ⓖ表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s。

结合图象，求：

（结果保留两位有效数字）

（1）每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能；

（2）该阴极材料的极限波长。

答案　

（1）4.0×1012个　9.6×10－20J　

（2）0.66μm

解析　

（1）光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数：

n＝

＝

（个）＝4.0×1012（个），

光电子的最大初动能为：

Ekm＝eU0＝1.6×10－19C×0.6V＝9.6×10－20J。

（2）设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程：

Ekm＝h

－h

，代入数据得λ0＝0.66μm。