高考物理一轮复习课后练习38 波粒二象性（含答案解析）

2020版高考物理 全程复习课后练习38

波粒二象性

A．无论增大入射光的频率还是增加入射光的强度，金属的逸出功都不变

B．只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能将增加

C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大

D．只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多

2.已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014 Hz，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

A．物质波属于机械波

B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性

C．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波

D．宏观物体运动时，看不到它的波动性，所以宏观物体运动时不具有波动性

A．若增大入射光的强度，光电子的最大初动能将增大

B．若入射光光子的能量小于3.5 eV，改变电源的正、负极方向，则电流表示数可能会不等于0

C．光电管材料的逸出功等于3.5 eV

D．增大入射光的波长，在电压表示数不变的情况下，电流表示数会变大

A．W甲>W乙       B．W甲<W乙             C．E甲>E乙       D．E甲=E乙

A．甲光的频率大于乙光的频率

B．乙光的波长小于丙光的波长

C．乙光的频率小于丙光的频率

D．对于同种金属，甲光对应的光电子的最大初动能大于丙光对应的光电子的最大初动能

8.如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K上时，电路中有光电流，则(　　)

A．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K时，电路中一定没有光电流

B．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K时，电路中一定有光电流

C．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大

D．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生

9.在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示．则可判断出(　　)

A．甲光的频率大于乙光的频率

B．乙光的波长大于丙光的波长

C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率

D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

A.(ν1－ν)   B.(ν1－ν2)     C.     D.(ν－ν1)

A．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

B．只有入射光的频率大于所照射金属的极限频率时才能发生光电效应

C．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应

D．用大于金属极限频率的光照射该金属时，入射光越强，饱和电流越大

E．光电效应的发生基本不需要时间积累，只需入射光的波长小于所照射金属的极限波长

A．增大入射光的强度，光电流增大

B．减小入射光的强度，光电效应现象消失

C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应

D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大

A．若将滑片右移，电路中光电流增大

B．若将电源反接，电路中可能有光电流产生

C．若阴极K的逸出功为1.05 eV，则逸出的光电子最大初动能为2.4×10－19 J

D．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时辐射出的光子中只有4种光子能使阴极K发生光电效应

A．随着温度升高，各种波长的辐射强度都增加

B．随着温度降低，各种波长的辐射强度都增加

C．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D．随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

15.物理学家做了一个有趣的实验:在双缝干涉实验中,在光屏处放上照相底片,若减弱光的强度,使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明,如果曝光时间不太长,底片上只能出现一些不规则的点;如果曝光时间足够长,底片上就会出现规则的干涉条纹。对这个实验结果的认识,下列正确的是(　　)

A.曝光时间不长时,光的能量太小,底片上的条纹看不清楚,故出现不规则的点

B.单个光子的运动没有确定的轨道

C.干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方

D.只有大量光子的行为才表现出波动性

A．入射光强度较弱

B．入射光波长太长

C．光照射时间太短

D．电源正负极接反

E．入射光频率太低

17.德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是λ=，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量．已知某种紫光的波长是440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍．

(1)求电子的动量大小；

(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小．电子质量m=9.1×10－31 kg，电子电荷量e=1.6×10－19 C，普朗克常量h=6.6×10－34  J·s，加速电压的计算结果取一位有效数字．

18.用频率为ν的光照射光电管阴极时，产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示，Uc为遏止电压．已知电子电荷量为－e，普朗克常量为h，求：

(1)光电子的最大初动能Ekm；

(2)该光电管发生光电效应的极限频率ν0.

答案解析

解析：金属的逸出功只与金属本身有关，与照射光无关，选项A正确；增大入射光的频率，入射光光子的能量变大，金属的逸出功不变，故光电子的最大初动能增大，选项C正确；增大入射光的强度，则单位时间内入射光的光子数目增大，逸出的光电子数目也将增多，选项D正确；延长入射光的照射时间，入射光光子的能量不变，光电子的最大初动能不变，选项B符合题意．

2.答案为：A；

解析：

根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν－hν0，因为钙的ν0大，所以能量Ekm小，频率小，波长大，

选项B、C错误，选项A正确；根据物质波波长λ=，所以钙逸出的光电子动量小，选项D错误．

解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν－W0，可知光电子的最大初动能与光的强度无关，A错误；该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数等于5.5 V时，电流表示数刚好为0，知光电子的最大初动能为5.5 eV，根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν－W0，可得W0=3.5 eV.若入射光光子的能量小于3.5 eV，则不能发生光电效应，电流表示数一定会等于0，B错误，C正确；增大入射光的波长，则光的频率减小，根据爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν－W0，则知光电子的最大初动能减小，在电压表示数不变的情况下，电流表示数可能会变小，D错误．

解析：根据爱因斯坦光电效应方程得：Ekm=hν－W0=hν－hν0，又Ekm=eUc；解得：eUc=hν－hν0；

由Uc－ν图线可知，当Uc=0，ν=ν1，金属甲的极限频率大于金属乙的，则金属甲的逸出功大于乙的，即W甲>W乙．如果用ν1频率的光照射两种金属，根据光电效应方程，当相同频率的入射光照射时，则逸出功越大，其光电子的最大初动能越小，因此E甲<E乙，A正确，B、C、D错误．

解析：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光照强度无关，因此在入射光频率相同的情况下，遏止电压相同，在能发生光电效应的前提下，光电流随着光照强度增大而增大，C正确；A、B表示入射光频率相同的情况下，遏止电压不相同，均错误；D表示在发生光电效应时，光电流随着光照强度增大而减小，D错误．

解析：甲、乙光截止电压相同，故它们的频率相同，A错误；乙光截止电压比丙光低，故乙光频率比丙光低，波长比丙光长，B错误；乙光截止电压比丙光低，故乙光的频率比丙光低，C正确；甲光截止电压比丙光低，根据eU=mv=hν－W0，甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，D错误．

8.答案为：B；

解析：

由题设条件，不能知道光电管阴极材料极限波长的确切值，只能知道其极限波长λ极>λ0.换用的波长λ1虽比λ0大，但因为λ极大小不确定，因而无法确定是否发生光电效应，故选项A错误；但若λ2<λ0，则一定能发生光电效应，故选项B正确；光电管两端电压在原来情况下，光电流是否达到最大(饱和)，题设条件并不清楚，因而增大电压，光电流是否增大也不能确定，故选项C错误；将电源极性接反后，所加电压阻碍光电子向阳极运动，但若eU<Ekm，仍会有一定数量的光电子可达阳极而形成光电流，故选项D错误．

9.答案为：B；

解析：

由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为Uc2，由爱因斯坦光电效应方程Ekm=hν－W0及－eUc2=0－Ekm可知甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，同一金属截止频率是相同的，选项A、C均错误；甲光频率小，则甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能，选项D错误；乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，选项B正确．

解析：现用频率为ν(ν1<ν<ν2)的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知该单色光照射锌板能发生光电效应，照射铜板不能发生光电效应．通过光电效应方程知，光电子的最大初动能Ekm=hν－hν1.临界状态是电子减速到负极板时速度刚好为零．根据动能定理有eU=Ekm=hν－hν1.平行板电容器的电容C∝，而Q=CU，所以Q∝(ν－ν1)，故D正确．

解析：在光电效应中，入射光的频率必须大于所照射金属的极限频率，逸出光电子的最大初动能与入射光的强度无关，它随入射光频率的增大而增大，但不是正比关系，A、C错误，B正确；用大于极限频率的光照射金属时，入射光越强，饱和电流越大，光电子的发射一般不超过10－9 s，D、E正确．

解析：根据光电效应规律可知，增大入射光的强度，光电流增大，A项正确；减小入射光的强度，光电流减小，光电效应现象并不消失，B项错误；改用小于ν的入射光照射，如果入射光的频率仍然大于光电管阴极材料的极限频率，仍能发生光电效应，C项错误；由爱因斯坦光电效应方程可知，增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，D项正确．

解析：将滑片右移，光电管两端的电压增大，但之前光电流是否达到饱和并不清楚，因此光电管两端的电压增大，光电流不一定增大，A错误；将电源极性反接，所加电压阻碍光电子向阳极运动，但若eU<Ekm，仍会有一定数量的光电子可到达阳极而形成光电流，B正确；若阴极K的逸出功为1.05 eV，由光电效应方程知，逸出的光电子最大初动能为Ekm=hν－W0=2.55 eV－1.05 eV=2.4×10－19 J，C正确；由于阴极K的逸出功未知，能使阴极K发生光电效应的光子种数无法确定，D错误．

解析：由题图可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，且随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A、C正确，B、D错误．

15.答案为：BCD；

解析：单个光子通过双缝后的落点无法预测,大量光子的落点出现一定的规律性,落在某些区域的可能性较大,这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域。光具有波粒二象性,少数光子的行为表现为粒子性,大量光子的行为表现为波动性。所以正确选项为B、C、D。

解析：灵敏电流计指针未发生偏转，可能是未发生光电效应现象，即入射光的频率小于金属的截止频率(入射光的波长大于金属的极限波长)，与光照强度无关，A错，B、E对；光电效应的发生是瞬间的，与入射光的照射时间无关，C错；灵敏电流计指针未发生偏转，还可能是由于电源正、负极接反，光电子做减速运动，不能到达阳极，电路中不能形成电流，D对．

17.解：

(1)由λ=，

得p== kg·m/s=1.5×10－23kg·m/s.

(2)eU=Ek=，又λ=，联立解得U=，

代入数据，解得U=8×102V.

18.解：

(1)Ekm=eUc.

(2)由光电效应方程有Ekm=hν－W，其中W=hν0，

解得ν0=ν－.