第1講波粒二象性基礎(chǔ)鞏固練1在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用單色光照射某種金屬表面，有光電子逸出，則光電子的最大初動(dòng)能取決于入射光的()A頻率B強(qiáng)度C照射時(shí)間D光子數(shù)目解析：由愛因斯坦光電效應(yīng)方程EkhW0可知，Ek只與頻率有關(guān)，故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)，選項(xiàng)A正確。答案：A2如果一個(gè)電子的德布羅意波長(zhǎng)和一個(gè)中子的相等，對(duì)于它們，下面的物理量相等的是()A速度B動(dòng)能C動(dòng)量D總能量解析：根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式，選C。答案：C3(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用同一種單色光，先后照射鋅和銀的表面，都能發(fā)生光電效應(yīng)。對(duì)于這兩個(gè)過程，下列四個(gè)物理過程中，一定不同的是()A遏止電壓B飽和光電流C光電子的最大初動(dòng)能D逸出功解析：同一束光照射不同的金屬，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金屬逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW0知，最大初動(dòng)能不同，則遏止電壓不同；同一束光照射，光中的光子數(shù)目相等，所以飽和電流是相同的，故選A、C、D。答案：ACD4(多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是()A電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)C人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)D光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)解析：電子束通過雙縫產(chǎn)生干涉圖樣，體現(xiàn)的是波動(dòng)性，A正確；衍射體現(xiàn)的是波動(dòng)性，B正確；電子顯微鏡利用了電子束波長(zhǎng)短的特性，C正確；光電效應(yīng)體現(xiàn)的是光的粒子性，D錯(cuò)誤。答案：ABC5(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是()A增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大B減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失C改用頻率小于的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng)D改用頻率大于的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大解析：增大入射光強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積的光電子數(shù)增加，則光電流將增大，故選項(xiàng)A正確；光電效應(yīng)是否發(fā)生取決于照射光的頻率，而與照射強(qiáng)度無關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。用頻率為的光照射光電管陰極，發(fā)生光電效應(yīng)，用頻率較小的光照射時(shí)，若光的頻率仍大于極限頻率，則仍會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)hW逸mv2可知，增加照射光頻率，光電子的最大初動(dòng)能也增大，故選項(xiàng)D正確。答案：AD6在光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，與光的波動(dòng)理論不矛盾的是()A光電效應(yīng)是瞬時(shí)發(fā)生的B所有金屬都存在極限頻率C光電流隨著入射光增強(qiáng)而變大D入射光頻率越大，光電子最大初動(dòng)能越大解析：根據(jù)波動(dòng)理論，認(rèn)為只要光照射的時(shí)間足夠長(zhǎng)、足夠強(qiáng)就能發(fā)生光電效應(yīng)，且光電子的初動(dòng)能就大，但實(shí)驗(yàn)中金屬表面沒有逸出電子的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于金屬的極限頻率，發(fā)生是瞬時(shí)的，且入射光頻率越大，光電子最大初動(dòng)能越大，這與光的波動(dòng)理論相矛盾，故A、B、D錯(cuò)誤。波動(dòng)理論認(rèn)為光強(qiáng)度越大，光電流越大；光電效應(yīng)中認(rèn)為光強(qiáng)度越大，光子越多，金屬表面溢出的光電子越多，即光電流越大，所以該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與波動(dòng)理論不矛盾，故C正確。答案：C7(多選)波粒二象性是微觀世界的基本特征，以下說法正確的有()A光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性B熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性C黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋D動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長(zhǎng)也相等解析：光電效應(yīng)說明光的粒子性，所以A正確；熱中子束在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，即運(yùn)動(dòng)的實(shí)物粒子具有波的特性，即說明中子具有波動(dòng)性，所以B正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即C錯(cuò)誤；根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式，p22mEk，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波波長(zhǎng)較短，所以D錯(cuò)誤。答案：AB8某金屬的遏止電壓用Uc表示，入射光頻率用表示，用不同頻率的光照射某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，得到Uc圖象如圖所示。根據(jù)圖象求出該金屬的截止頻率c為(已知電子電荷量e1.6×1019 C)()A1.0×1014 HzB2.0×1014 HzC5.0×1014 Hz D17.5×1014 Hz解析：eUcmvhW，Uc，由圖象可得Uc0時(shí)，c5.0×1014 Hz。故選項(xiàng)C正確。答案：C9(2017·北京理綜·18)2017年年初，我國(guó)研制的“大連光源”極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長(zhǎng)在100 nm(1 nm109 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖。大連光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用。一個(gè)處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個(gè)分子，但又不會(huì)把分子打碎。據(jù)此判斷，能夠電離一個(gè)分子的能量約為(取普朗克常量h6.6×1034 J·s，真空光速c3×108m/s) ()A1021 J B1018 JC1015 J D1012 J解析：本題考查光子能量。由題意知，電離一個(gè)分子的能量等于照射分子的光子能量，Ehh2×1018 J，故選項(xiàng)B正確。答案：B能力提升練10.(2018·重慶一中模擬)在如圖所示的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置中，光電管陰極K的極限頻率為0，現(xiàn)用頻率為(0)的光照射在陰極上，若在A、K之間加一數(shù)值為U的反向電壓時(shí)，光電流恰好為零，則下列判斷錯(cuò)誤的是()A陰極材料的逸出功等于h0B有光電子逸出，且光電子的最大初動(dòng)能可表示為eUC有光電子逸出，且光電子的最大初動(dòng)能可表示為hh0D無光電子逸出，因?yàn)楣怆娏鳛榱憬馕觯宏帢O材料的逸出功為W0h0，選項(xiàng)A正確。由于入射光的頻率>0，則能發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子逸出，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。但是A、K間加的是反向電壓，電子飛出后要做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度最大的光電子減速到A端速度為零時(shí)，光電流恰好為零，由動(dòng)能定理得eU0Ekm，則EkmeU，選項(xiàng)B正確。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程有EkmhW0，選項(xiàng)C正確。答案：D11.研究光電效應(yīng)的電路如圖所示。用頻率相同、強(qiáng)度不同的光分別照射密封真空管的鈉極板(陰極K)，鈉極板發(fā)射出的光電子被陽(yáng)極A吸收，在電路中形成光電流。下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關(guān)系圖象中，正確的是()解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程知，頻率相同的光照射金屬，光電子的最大初動(dòng)能相等，根據(jù)mveUc，知遏止電壓相等，光越強(qiáng)，光電流越大，故C正確。答案：C12關(guān)于波粒二象性，下列說法中正確的是()A圖1中紫光照射到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng)，則其他可見光照射到鋅板上也一定可以發(fā)生光電效應(yīng)B圖2中入射光的強(qiáng)度越大，則在陰極板上產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大C圖3說明光子既有粒子性也有波動(dòng)性D戴維孫和湯姆孫利用圖4證明了電子具有波動(dòng)性解析：在可見光中，紫光的頻率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng)，但其他可見光照射到鋅板上不一定發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度只能改變單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量，但不能增大逸出光電子的最大初動(dòng)能，B錯(cuò)誤；光的散射揭示了光的的粒子性，沒有揭示光的波動(dòng)性，C錯(cuò)誤；衍射是波特有的現(xiàn)象，故電子束衍射實(shí)驗(yàn)證明了電子具有波動(dòng)性，D正確。答案：D13.(多選)如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長(zhǎng)的倒數(shù)的關(guān)系圖象，由圖象可知()A圖象中的0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最小波長(zhǎng)B普朗克常量和光速的乘積hcE0C該金屬的逸出功等于ED若入射光的波長(zhǎng)為0/3，產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E解析：圖象中的0是產(chǎn)生光電效應(yīng)的最大波長(zhǎng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的波長(zhǎng)的倒數(shù)的關(guān)系圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式為EkhcW，由圖象可知Ek0時(shí)，hcE0，選項(xiàng)B正確；由EkhcW，并結(jié)合關(guān)系圖象可得該金屬的逸出功WE，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若入射光的波長(zhǎng)為，由EkhcW，解得EkhcW3EE2E，即產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為2E，選項(xiàng)D正確。答案：BD14(多選)如圖所示，N為鋁板，M為金屬網(wǎng)，它們分別和電池兩極相連，各電池的極性和電動(dòng)勢(shì)在圖中標(biāo)出，鋁的逸出功為4.2 eV?，F(xiàn)分別用能量不同的光子照射鋁板(各光子的能量在圖上標(biāo)出)，那么，下列圖中有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是()解析：入射光的光子能量小于逸出功，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，故A錯(cuò)誤。入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)；電場(chǎng)對(duì)光電子加速，故有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)，故B正確。入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW03.8 eV，因?yàn)樗拥碾妷簽榉聪螂妷?，反向電壓? V，光電子能到達(dá)金屬網(wǎng)，故C正確。入射光的光子能量大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW03.8 eV，所加的反向電壓為4 V，根據(jù)動(dòng)能定理知，光電子不能到達(dá)金屬網(wǎng)，故D錯(cuò)誤。答案：BC7