【物理】2020届一轮复习人教版波粒二象性作业

【物理】2020届一轮复习人教版波粒二象性作业

课时作业(五十四)　波粒二象性 ‎ [基础训练]‎ ‎1．下列有关光的波粒二象性的说法正确的是(　　)‎ 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 答案：C　解析：从光的波粒二象性可知，光是同时具有波粒二象性的，只不过在有的情况下波动性显著，有的情况下粒子性显著．光的波长越长，越容易观察到其显示波动特征．光子是一种不带电的微观粒子，而电子是带负电的实物粒子，它们虽然都是微观粒子，但有本质区别．故上述选项中正确的是C.‎ ‎2．如图所示，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验(　　)‎ A．只能证明光具有波动性 B．只能证明光具有粒子性 C．只能证明光能够发生衍射 D．证明光具有波粒二象性 答案：D　解析：‎ 弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性．验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确．‎ ‎3．关于光电效应，下列说法正确的是(　　)‎ A．极限频率越大的金属，其逸出功越大 B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应 C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小 D．入射光的光强一定时，频率越大，单位时间内逸出的光电子数就越多 答案：A　解析：逸出功W0＝hν0，ν0越大，W0越大，A正确．每种金属都存在极限频率，小于极限频率的光照射时间再长也不会发生光电效应，B错误．由Ek＝hν－W0知，在光照频率不变的情况下，Ek越大，W0越小，C错误．入射光的光强一定时，频率越大，单位时间内逸出的光电子数就越少，D错误．‎ ‎4．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Ek B．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 C．逸出功W0和极限频率νc之间应满足关系式W0＝hνc D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比 答案：C'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．‎ ‎5．(多选)如图所示，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(　　)‎ A．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 答案：BD　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．‎ ‎6．(多选)用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，分别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＝W＋Ek知h＝W0＋mv，h＝W0＋mv，又v1＝2v2，所以W0＝，故选项A正确，B错误；光的波长小于或等于3λ时方能发生光电效应，故选项C错误，D正确．‎ ‎7．下表给出了一些金属材料的逸出功，现用波长为400 nm 的单色光照射这些材料，能产生光电效应的最多有(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)(　　)‎ 材料 铯 钙 镁 铍 钛 逸出功(×10－19 J)‎ ‎3.0‎ ‎4.3‎ ‎5.9‎ ‎6.2‎ ‎6.6‎ A.2种 B．3种 ‎ C．4种 D．5种 答案：A　解析：波长为400 nm的单色光子的能量e＝hν＝h＝ J＝4.95×10－19 J，由题中表格可看出e大于铯、钙的逸出功，小于镁、铍、钛的逸出功，所以铯、钙能产生光电效应．‎ ‎8．如图所示，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，而调整光源使其极微弱，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 答案：C　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．‎ ‎9．(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 答案：ABC　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，D错误．‎ ‎ [能力提升]‎ ‎10．有a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc＝1∶2∶3，当用a光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek，若改用b光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为Ek，当改用c光束照射该金属板时(　　)‎ A．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek B．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek C．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为Ek D．由于c光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应 答案：B　解析：a、b、c三束单色光，其波长关系为λa∶λb∶λc ‎＝1∶2∶3，因为光子频率ν＝，知光子频率之此为6∶3∶2，设a光的频率为6a，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0得Ek＝h·6a－W0，Ek＝h·3a－W0，联立两式解得逸出功W0＝ha，Ek＝ha，c光的光子频率为2a，能量为2ha>W0，能发生光电效应，最大初动能Ekm′＝h·2a－W0＝ha＝Ek，故B项正确，A、C、D项错误．‎ ‎11．(多选)某同学在研究某金属的光电效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示．若图线在横、纵坐标轴上的截距分别为a和－b，已知电子所带电荷量为e，由图象可以得到(　　)‎ A．该金属的逸出功为零 B．普朗克常量为，单位为J·Hz C．当入射光的频率为2a时，逸出光电子的最大初动能为b D．当入射光的频率为3a时，遏止电压为 ‎ 答案：CD　解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知Ekν图线的斜率表示普朗克常量h，即h＝＝，单位为J/Hz，纵轴截距的绝对值表示金属的逸出功W0，W0＝b ‎，选项A、B错误；当入射光的频率ν＝2a时，光电子的最大初动能Ek＝·2a－b＝b，选项C正确；由Ek＝hν－W0可知，当入射光的频率为3a时，光电子的最大初动能为Ek＝2b，由最大初动能Ek与遏止电压的关系式Ek＝eUc可知，遏止电压为Uc＝，选项D正确．‎ ‎12．小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.‎ ‎　‎ ‎　　　 甲　　　　　 　　　　乙 ‎(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)．‎ ‎(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率ν0＝________Hz，逸出功W0＝________J.‎ ‎(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ekmax＝________J.‎ 答案：(1)阳极　(2)5.15×1014　3.41×10－19　(3)1.23×10－19‎ 解析：(1)光束照射阴极，打到阳极A上；(2)读出铷的截止频率νc＝5.15×1014 Hz，其逸出功W0＝hνc＝3.41×10－19 J；(3)由爱因斯坦光电效应方程得Ekmax＝hν－W0＝1.23×10－19 J.‎ ‎13．某同学采用如图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，求：‎ ‎(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.‎ 答案：(1)　(2) 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－mv ‎－eU2＝0－mv 根据光电效应方程 mv＝hν1－W0‎ mv＝hν2－W0‎ 其中W0＝hνc 解以上各式得νc＝.‎ ‎(2)由以上各式得 eU1＝hν1－W0‎ eU2＝hν2－W0‎ 解得h＝.‎