2022年高考物理一轮考点跟踪练习42《波粒二象性》（含详解）

2022年高考物理一轮考点跟踪练习42

《波粒二象性》

一         、单选题

1.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.若增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大

B.若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生

C.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

D.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

2.关于光电效应的规律，下列说法中正确的是(　　)

A.发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多

B.光电子的最大初动能跟入射光强度成正比

C.发生光电效应的反应时间一般都大于10－7 s

D.只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生

3.现用某一光电管进行光电效应实验，当用频率为ν的光照射时，有光电流产生。下列说法正确的是(　　)

A.光照时间越长，光电流就越大

B.减小入射光的强度，光电流消失

C.用频率小于ν的光照射，光电效应现象消失

D.用频率为2ν的光照射，光电子的最大初动能变大

4.用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示。已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0，遏止电压为Uc，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是(　　)

A.甲光的强度大于乙光的强度

B.甲光的频率大于乙光的频率

C.甲光照射时产生的光电子初动能均为eUc

D.乙光的频率为

5.用一束紫外线照射某金属时不能发生光电效应，可能使该金属发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

6.一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为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长为(　　)

A.       B.        C.      D.

7.我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm=10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。

一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h=6.6×10－34 J·s，真空光速c=3×108 m/s)(　　)

A.10－21 J      B.10－18 J     C.10－15 J      D.10－12 J

8.某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料(　　)

A.仅钠能产生光电子

B.仅钠、铜能产生光电子

C.仅铜、铂能产生光电子

D.都能产生光电子

9.用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为ν的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν 的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(a,0)，与纵轴的交点坐标为(0，－b)，下列说法中正确的是(　　)

A.普朗克常量为h=

B.断开开关S后，电流表G的示数不为零

C.仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大

D.保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G的示数保持不变

10.下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据。

由以上数据应用Excel描点连线，可得直线方程，如图所示。

则这种金属的截止频率约为(　　)

A.3.5×1014 Hz    B.4.3×1014 Hz    C.5.5×1014 Hz    D.6.0×1014 Hz

二         、多选题

11. (多选)研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为ν的光照射光电管阴极K时，有光电子产生。由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动。光电流i由图中电流计测出，反向电压U由电压表测出。当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向遏止电压Uc，在下图所表示光电效应实验规律的图像中，正确的是(　　)

12. (多选)利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是(　　)

A.该实验说明了电子具有波动性

B.实验中电子束的德布罗意波的波长为λ=

C.加速电压U越大，电子的衍射现象越明显

D.若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显

三         、计算题

13.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。

0.2022年高考物理一轮考点跟踪练习42《波粒二象性》（含详解）答案解析

一         、单选题

1.答案为：D；

解析：光电流的强度与入射光的强度有关，当光越强时，光电子数目会增多，增加电路中电源电压，光电流可能会增加，当达到饱和光电流后，再增大电压，则光电流不会增大，故A错误；将电路中电源的极性反接，电子受到电场阻力，到达A极的数目会减少，则电路中电流会减小，甚至没有电流，故B错误；若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光，其频率有可能大于极限频率，电路中可能有光电流，故C错误；若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光，其频率一定大于极限频率，电路中一定有光电流，故D正确。

2.答案为：A；

解析：发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度，则单位时间内打到金属上的光子个数增加，则从金属内逸出的光电子数目增多，选项A正确；光电子的最大初动能跟入射光强度无关，随入射光的频率增大而增大，选项B错误；发生光电效应的反应时间一般都不超过10－9 s，选项C错误；只有入射光的频率大于该金属的极限频率时，即入射光的波长小于该金属的极限波长时，光电效应才能发生，选项D错误。

3.答案为：D；

解析：光电流的大小与入射光的时间无关，入射光的强度越大，饱和光电流越大，故A错误；能否发生光电效应与入射光的强度无关，减小入射光的强度，光电流不能消失，故B错误；用频率为ν的光照射时，有光电流产生，用频率小于ν的光照射，光电效应现象不一定消失，还要看入射光的频率是否小于极限频率，故C错误；根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，故D正确。

4.答案为：AD；

解析：根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大，选项A正确；由光电效应方程mv2=hν－W0，mv2=Uce，由题图可知，甲、乙的截止电压相同，故甲、乙的频率相同，选项B错误；甲光照射时产生的光电子的最大初动能均为eUc，选项C错误；根据mv2=hν－W0=Uce，可得ν=，选项D正确。

5.答案为：B；

解析：根据光电效应发生的条件ν＞ν0，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。

6.答案为：A；

解析：中子的动量p1=，氘核的动量p2=，同向正碰后形成的氚核的动量p3=p2＋p1，所以氚核的德布罗意波长λ3==，A正确。

7.答案为：B；

解析：光子的能量E=hν，c=λν，联立解得E≈2×10－18 J，B项正确。

8.答案为：D；

解析：根据爱因斯坦光电效应方程可知，只要光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长有的小于100 nm，小于钠、铜、铂三个的极限波长，都能产生光电子，故D正确，A、B、C错误。

9.答案为：B；

解析：由hν=W0＋Ek，变形得Ek=hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，即h=，故A错误；断开开关S后，初动能大的光电子，也可能达到阳极，所以电流表G的示数不为零，故B正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，与光的强度无关，故C错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，单个光子的能量增大，而光的强度不变，那么光子数一定减少，发出的光电子数也减少，电流表G的示数要减小，故D错误。

10.答案为：B；

解析：遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率，根据方程Uc=0.397 3－1.702 4，当Uc=0解得ν=4.3×1014 Hz，B正确。

二         、多选题

11.答案为：ACD；

解析：当反向电压U与入射光频率ν一定时，光电流i与光强成正比，所以A图正确；频率为ν的入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动能为mevmax2=hν－W0，而截止电压Uc与最大初动能的关系为eUc=mvmax2，所以截止电压Uc与入射光频率ν的关系是

eUc=hν－W0，其函数图像不过原点，所以B图错误；当光强与入射光频率一定时，单位时间内单位面积上逸出的光电子数及其最大初动能是一定的，所形成的光电流强度会随反向电压的增大而减少，所以C图正确；根据光电效应的瞬时性规律，不难确定D图是正确的。

12.答案为：AB；

解析：能得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确；由德布罗意波的波长公式λ=及动量p==，可得λ=，B正确；由λ=可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C错误；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象与电子相比不明显，故D错误。

三         、计算题

13.解：(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.