(江苏版)2019届高考物理一轮复习课时检测39《 波粒二象性》(含解析)

课时跟踪检测（三十八）  波粒二象性

对点训练：对光电效应的理解

1．用某种频率的光照射锌板，使其发射出光电子。为了增大光电子的最大初动能，下列措施可行的是(　　)

A．增大入射光的强度

B．增加入射光的照射时间

C．换用频率更高的入射光照射锌板

D．换用波长更长的入射光照射锌板

解析：选C　根据光电效应方程Ekm＝hν－W0得，光电子的最大初动能与入射光的强度、照射时间无关。入射光的频率越高或波长越短，光电子的最大初动能越大，故C正确，A、B、D错误。

2.(2018·南京调研)如图所示，把一块不带电的锌板连接在验电器上。当用紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，则(　　)

A．锌板带正电，验电器带负电

B．若改用强度更小的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转

C．若改用红外线照射锌板，验电器的指针仍然会发生偏转

D．这个现象可以说明光具有波动性

解析：选B　用紫外线照射锌板，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，则验电器的金属球和金属指针带正电，故A错误；根据光电效应的条件可知发生光电效应与光的强度无关，若改用强度更小的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转，故B正确；根据光电效应的条件可知若改用红外线照射锌板，不一定能发生光电效应，所以验电器的指针不一定会发生偏转，故C错误；光电效应说明光具有粒子性，故D错误。

3.(2018·保定模拟)如图所示，在验电器上安装一个铜网，使其带电，验电器金属箔片张开一定角度。用紫外线照射铜网，验电器金属箔片的张角保持不变。再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔片张开角度减小。下列相关说法中正确的是(　　)

A．增加紫外线的强度照射铜网，金属箔片张角将变大

B．紫外线的频率大于金属锌的截止频率

C．铜网带负电

D．改用紫光照射锌板，验电器的金属箔片张角也一定减小

解析：选B　根据用紫外线照射铜网，验电器金属箔片的张角保持不变；再将一块锌板放置在该铜网后面一定距离处，用同一紫外线照射锌板时，发现金属箔片张开角度减小，说明逸出的光电子跑到铜网上，导致其电量减小，当增加紫外线的强度照射铜网，金属箔片张角将变更小，由此可知，铜网带正电，故A、C错误。只有紫外线的频率大于金属锌的截止频率，才会发生光电效应，故B正确。根据光电效应产生条件，当用紫光照射，则紫光频率小于紫外线，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔片张角不一定会减小，故D错误。

对点训练：爱因斯坦的光电效应方程及应用

4.(2018·盐城模拟)用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为3.0 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA，移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0，则(　　)

A．开关K断开后，没有电流流过电流表G

B．所有光电子的初动能为0.7 eV

C．光电管阴极的逸出功为2.3 eV

D．改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小

解析：选C　光电管两端接的是反向电压，当开关断开后，光电管两端的电压为零，逸出的光电子能够到达另一端，则仍然有电流流过电流表G，故A错误。当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0，可知遏止电压为0.7 V，根据动能定理得，eUc＝Ekm，则光电子的最大初动能为0.7 eV，故B错误。根据光电效应方程得，Ekm＝hν－W0，则逸出功W0＝hν－Ekm＝3.0 eV－0.7 eV＝2.3 eV，故C正确。改用能量为1.5 eV的光子照射，因为光子能量小于逸出功，则不会发生光电效应，没有光电流，故D错误。

5．[多选](2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是(　　)

A．若νa>νb，则一定有Ua<Ub

B．若νa>νb，则一定有Eka>Ekb

C．若Ua<Ub，则一定有Eka<Ekb

D．若νa>νb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb

解析：选BC　设该金属的逸出功为W，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W，同种金属的W不变，则逸出光电子的最大初动能随ν的增大而增大，B项正确；又Ek＝eU，则最大初动能与遏止电压成正比，C项正确；根据上述有eU＝hν－W，遏止电压U随ν增大而增大，A项错误；又有hν－Ek＝W，W相同，则D项错误。

6．如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV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0.60 V时，电流表计数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为(　　)

A．1.5 eV　0.6 eV　　　　　　 B．1.7 eV　1.9 eV

C．1.9 eV　2.6 eV   D．3.1 eV　4.5 eV

解析：选C　光子能量hν＝2.5 eV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0.6 V时，电流表读数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU＝mvm2知，最大初动能Ekm＝eU＝0.6 eV，由光电效应方程hν＝Ekm＋W0知W0＝1.9 eV，对图乙，当电压表读数为2 V时，电子到达阳极的最大动能Ekm′＝Ekm＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV。故C正确。

7．(2018·淮安期末)关于光电效应现象，下列说法中正确的是(　　)

A．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应

B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比

C．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大

D．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

解析：选A　根据光电效应方程Ekm＝h－h。入射光的波长必须小于极限波长，才能发生光电效应，故A正确；从光电效应方程知，光电子的最大初动能与照射光的频率成一次函数关系，不是成正比，故B错误；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，与入射光的强度无关，故C错误；能否发生光电效应与入射光的强度无关，故D错误。

8．(2016·江苏高考)几种金属的逸出功W0见下表：

用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光的波长范围为4.0×10－7～7.6×10－7 m，普朗克常数h＝6.63×10－34 J·s。

解析：光子的能量E＝

取λ＝4.0×10－7 m，则E≈5.0×10－19 J

根据E＞W0判断，钠、钾、铷能发生光电效应。

答案：钠、钾、铷

对点训练：与光电效应有关的图像问题

9.(2018·兰州模拟)在光电效应实验中，某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对应的最大初动能

解析：选B　因光电管不变，所以逸出功不变。由图像知甲光、乙光对应的遏止电压相等，且小于丙光对应的遏止电压，所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于丙光的光电子最大初动能，故D错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知甲光和乙光的频率相等，且小于丙光的频率，甲光和乙光的波长大于丙光的波长，故A错误，B正确；截止频率是由金属决定的，与入射光无关，故C错误。

10.如图所示，是甲、乙两种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，如果用频率为ν的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E甲、E乙，则关于E甲、E乙的大小关系正确的是(　　)

A．E甲＞E乙　　　　　　 B．E甲＝E乙

C．E甲＜E乙   D．无法判断

解析：选A　根据光电效应方程得：

Ekm＝hν－W0＝hν－hν0

又Ekm＝qUc

解得：Uc＝ν－；

结合Uc­ν图线可知，当Uc＝0时，ν＝ν0；

由题图可知，金属甲的极限频率小于金属乙的，则金属甲的逸出功小于乙的，即W甲＜W乙。

如果用ν频率的光照射两种金属，根据光电效应方程，当用相同频率的光入射时，则逸出功越大的，其光电子的最大初动能越小，因此E甲＞E乙，故A正确，B、C、D错误。

11．如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ＝0.50 μm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＝6.63×10－34 J·s。结合图像，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。

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＝1.6×10－19 C×0.6 V＝9.6×10－20 J。

(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＝0.66 μm。

答案：(1)4.0×1012个　9.6×10－20 J

(2)0.66 μm

对点训练：对波粒二象性的理解

12．[多选]美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现光子除了具有能量之外还具有动量，被电子散射的X光子与入射的X光子相比(　　)

A．速度减小　　　　　　　 B．频率减小

C．波长减小   D．能量减小

解析：选BD　光速不变，A错误；光子将一部分能量转移到电子，其能量减小，随之光子的频率减小、波长变长，B、D正确，C错误。

13．[多选](2018·福建省高考适应性检测)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是(　　)

A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样

B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹

C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构

D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构

解析：选ACD　干涉是波具有的特性，电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，说明电子具有波动性，所以A正确；β粒子在云室中受磁场力的作用，做的是圆周运动，与波动性无关，所以B错误；可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构，说明中子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，说明电子可以产生衍射现象，说明具有波动性，所以D正确。