2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu) 原子核 課時分層作業(yè) 三十三 12.1 波粒二象性選擇題(本題共16小題,共100分。112題為單選題,1316題為多選題,112題每小題6分,1316題每小題7分)1.(xx邢臺模擬)下列關(guān)于概率波的說法中,正確的是()A.概率波就是機械波B.物質(zhì)波是一種概率波C.概率波和機械波的本質(zhì)是一樣的,都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象D.在光的雙縫干涉實驗中,若有一個粒子,則可以確定它從其中的哪一個縫中穿過【解析】選B。德布羅意波是概率波,它與機械波是兩個不同的概念,二者的本質(zhì)不同,故A項錯誤;物質(zhì)波也就是德布羅意波,指粒子在空間中某點某時刻可能出現(xiàn)的幾率符合一定的概率函數(shù)規(guī)律,故B項正確;概率波和機械波都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象,但其本質(zhì)是不一樣的,故C項錯誤;根據(jù)測不準原理,在光的雙縫干涉實驗中,若有一個粒子,則不能確定它從其中的哪一個縫中穿過,故D項錯誤。2.如圖為黑體輻射的強度與波長的關(guān)系圖象,從圖象可以看出,隨著溫度的升高,則()A.各種波長的輻射強度都有減少B.只有波長短的輻射強度增加C.輻射強度的極大值向波長較短的方向移動D.輻射電磁波的波長先增大后減小【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點:(1)隨著溫度的升高,各種波長的輻射強度都有增加;(2)隨著溫度的升高,輻射強度的極大值向波長較短的方向移動?！窘馕觥窟xC。由圖象可以看出,隨著溫度的升高,各種波長的輻射強度都有增加,且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動,故A、B項錯誤,C項正確;隨著溫度的升高,黑體的輻射增強,波長變短,頻率增大,故D項錯誤。3.關(guān)于康普頓效應(yīng)下列說法中正確的是()A.石墨對X射線散射時,部分射線的波長變短B.康普頓效應(yīng)僅出現(xiàn)在石墨對X射線的散射中C.康普頓效應(yīng)證明了光的波動性D.光子具有動量【解析】選D。在康普頓效應(yīng)中,當X射線與晶體中的電子碰撞時,把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子,則動量減小,根據(jù)=,知波長增大,故A項錯誤;康普頓效應(yīng)不僅出現(xiàn)在石墨對X射線的散射中,不同的光子都可以出現(xiàn),故B項錯誤;康普頓效應(yīng)揭示了光具有粒子性,故C項錯誤;康普頓效應(yīng)進一步表明光子具有動量,故D項正確。4.(xx哈爾濱模擬)在如圖所示的光電效應(yīng)的實驗中,發(fā)現(xiàn)用一定頻率的單色光A照射光電管時,電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn),而用另一頻率的單色光B照射時不發(fā)生光電效應(yīng),則下列說法正確的是 ()A.增大B光光強,電流表指針可能發(fā)生偏轉(zhuǎn)B.延長B光照時間,電流表指針可能發(fā)生偏轉(zhuǎn)C.用A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是a流向bD.用B光照射光電管時,增大電源電壓電流表指針一定發(fā)生偏轉(zhuǎn)【解析】選C。用B單色光照射時不發(fā)生光電效應(yīng),知B<0,能否產(chǎn)生光電效應(yīng),是看入射光的頻率,與光的強度無關(guān)、照射的時間都無關(guān),故A項錯誤,B項錯誤;發(fā)生光電效應(yīng)時,電子從光電管右端運動到左端,而電流的方向與電子定向移動的方向相反,所以流過電流表G的電流方向是a流向b,故C項正確;用B單色光照射時不發(fā)生光電效應(yīng),增大電源電壓仍然不能發(fā)生光電效應(yīng),電路中不能出現(xiàn)電流,故D項錯誤。5.頻率為的光照到某金屬材料時,產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ekm,改用頻率為3的光照射同一金屬材料,則所產(chǎn)生光電子的最大初動能為(h為普朗克常量)()A.3EkmB.Ekm+hC.Ekm-hD.Ekm+2h【解析】選D。根據(jù)光電效應(yīng)方程得,金屬的逸出功為W0=h-Ekm,改用頻率為3的光照射同一金屬材料,則所產(chǎn)生光電子的最大初動能Ekm=3h-W0=Ekm+2h,故D項正確,A、B、C項錯誤。6.(xx新鄉(xiāng)模擬)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.731014 Hz和5.441014 Hz,在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng),比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子,鈣逸出的光電子具有較大的()A.波長B.頻率C.能量D.動量【解析】選A。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ekm=h-h0,因為鈣的0大,所以能量Ekm小,頻率小,波長大,故B、C項錯誤,A項正確;根據(jù)物質(zhì)波波長=,所以鈣逸出的光電子動量小,故D項錯誤?！炯庸逃?xùn)練】(xx福州模擬)用波長為1和2的單色光A和B分別照射兩種金屬C和D的表面。單色光A照射兩種金屬時都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象:單色光B照射時,只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,設(shè)兩種金屬的逸出功分別為WC和WD,則下列選項正確的是()A.1>2,WC>WDB.1>2,WC<WDC.1<2,WC>WDD.1<2,WC<WD【解析】選D。單色光A照射兩種金屬時都能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象;單色光B照射時,只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,根據(jù)光電效應(yīng)條件知,單色光A的頻率大于單色光B的頻率,則1<2;單色光B照射時,只能使金屬C產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,不能使金屬D產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象。知金屬C的逸出功小于金屬D的逸出功,即WC<WD,故D項正確,A、B、C項錯誤。7.有a、b、c三束單色光,其波長關(guān)系為abc=123,當用a光束照射某種金屬板時能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動能為Ek,若改用b光束照射該金屬板,飛出的光電子最大動能為Ek,當改用c光束照射該金屬板時()A.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動能為EkB.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動能為EkC.能發(fā)生光電效應(yīng),飛出的光電子最大動能為EkD.由于c光束光子能量較小,該金屬板不會發(fā)生光電效應(yīng)【解析】選B。a、b、c三束單色光,其波長關(guān)系為abc=123,因為光子頻率=,知光子頻率之比為632;設(shè)a光的頻率為6a,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=h-W0得,Ek=h6a-W0,Ek=h3a-W0,聯(lián)立兩式計算得出逸出功W0=ha,Ek=ha,c光的光子頻率為2a>a,能發(fā)生光電效應(yīng),最大初動能Ekm=h2a-W0=ha=Ek,故B項正確,A、C、D項錯誤。8.(xx太原模擬)xx年諾貝爾物理學(xué)獎得主威拉德博伊爾和喬治史密斯主要成就是發(fā)明了電荷耦合器件(CCD)圖象傳感器。他們的發(fā)明利用了愛因斯坦的光電效應(yīng)原理。如圖所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律。圖中標有A和K的為光電管,其中A為陽極,K為陰極。理想電流計可檢測通過光電管的電流,理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓。現(xiàn)接通電源,用光子能量為10.5 eV的光照射陰極K,電流計中有示數(shù),若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動,電流計的讀數(shù)逐漸減小,當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零,讀出此時電壓表的示數(shù)為6.0 V;現(xiàn)保持滑片P位置不變,以下判斷錯誤的是()A.光電管陰極材料的逸出功為4.5 eVB.若增大入射光的強度,電流計的讀數(shù)為零C.若用光子能量為12 eV的光照射陰極K,光電子的最大初動能一定變大D.若用光子能量為9.5 eV的光照射陰極K,同時把滑片P向左移動少許,電流計的讀數(shù)一定不為零【解析】選D。該裝置所加的電壓為反向電壓,發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)大于或等于6.0 V時,電流表示數(shù)為0,知道光電子的最大初動能為6.0 eV,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=h-W0,W0=10.5 eV-6.0 eV=4.5 eV,故A項正確;現(xiàn)保持滑片P位置不變,增大光的強度時仍然發(fā)生了光電效應(yīng),但光電子的最大初動能不變,所以不會有電流流過電流表,故B項正確;若用光子能量為12 eV的光照射陰極K,入射光的頻率增大,根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,光電子的最大初動能一定增大,故C項正確;改用能量為9.5 eV的光子照射,入射光的頻率減小,根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,光電子的最大初動能一定減小,此時的額定電壓小于6 V,若把滑片P向左移動少許時,電子仍然可能不能到達A極,所以電流計的讀數(shù)可能為零,故D項錯誤。9.(xx銀川模擬)如圖甲所示是研究光電效應(yīng)實驗規(guī)律的電路。當用強度一定的黃光照射到光電管上時,測得電流表的示數(shù)隨電壓變化的圖象如圖乙所示。下列說法正確的是()A.若改用紅光照射光電管,一定不會發(fā)生光電效應(yīng)B.若照射的黃光越強,飽和光電流將越大C.若用頻率更高的光照射光電管,則光電管中金屬的逸出功越大D.若改用藍光照射光電管,圖象與橫軸交點在黃光照射時的右側(cè)【解析】選B。根據(jù)光電效應(yīng)方程知,Ekm=h-W0,紅光的頻率小于黃光的頻率,紅光照射不一定發(fā)生光電效應(yīng),但不是一定不會發(fā)生光電效應(yīng),故A項錯誤;增加入射光的強度,則單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目增加,飽和光電流將越大,故B項正確;光電管中金屬的逸出功的大小是由材料本身決定的,與入射光的頻率無關(guān),故C項錯誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程知,Ekm=h-W0,藍光的頻率大于黃光的頻率,則光電子的最大初動能增大,所以反向遏止電壓增大,圖象與橫軸交點在黃光照射時的左側(cè),故D項錯誤。10.(xx黃石模擬)用波長為2.010-7 m的紫外線照射鎢的表面,釋放出來的光電子中最大的動能是4.710-19 J。由此可知,鎢的極限頻率是(普朗克常量h=6.6310-34 Js,光速c=3.0108 m/s,結(jié)果取兩位有效數(shù)字)()A.5.51014 HzB.7.91014 HzC.9.81014 HzD.1.21015 Hz【解析】選B。據(jù)Ekm=h-W,W=h0,=,可得:0=-,代入數(shù)據(jù)得: 0=7.91014 Hz,故B項正確。11.(xx洛陽模擬)一個德布羅意波波長為1的中子和另一個德布羅意波波長為2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個氚核,該氚核的德布羅意波波長為 ()A.B.C.D.【解析】選A。中子的動量p1=,氘核的動量p2=,根據(jù)動量守恒定律得對撞后形成的氚核的動量p3=p2+p1,所以氚核的德布羅意波波長為3=,故A項正確。12.以往我們認識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng),即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出。強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認識,用強激光照射金屬,由于其光子密度極大,一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能,從而形成多光子光電效應(yīng),這已被實驗證實。光電效應(yīng)實驗裝置示意如圖。用頻率為的普通光源照射陰極K,沒有發(fā)生光電效應(yīng)。換用同樣頻率的強激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng);此時,若加上反向電壓U,即將陰極K接電源正極,陽極A接電源負極,在KA之間就形成了使光電子減速的電場。逐漸增大U,光電流會逐漸減小;當光電流恰好減小到零時,所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功,h為普朗克常量,e為電子電量)()A.U=-B.U=-C.U=-D.U=2h-W【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點:(1)根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程、最大初動能與遏止電壓的關(guān)系寫出U與的關(guān)系;(2)入射光子的能量需為h的整數(shù)倍?！窘馕觥窟xB。根據(jù)題意知,一個電子吸收一個光子不能發(fā)生光電效應(yīng),換用同樣頻率為的強激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng),即吸收的光子能量為nh, n=2,3,4,則有:eU=nh-W,解得:U=-;n=2,3,4;故B項正確,A、C、D項錯誤。13.(xx石家莊模擬)波粒二象性是微觀世界的基本特征,以下說法正確的是()A.黑體輻射規(guī)律可用光的波動性解釋B.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性C.電子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明電子具有波動性D.動能相等的質(zhì)子和電子,它們的德布羅意波波長也相等【解析】選B、C。黑體輻射的實驗規(guī)律不能使用光的波動性解釋,而普朗克借助于能量子假說,完美的解釋了黑體輻射規(guī)律,破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念,故A項錯誤;光子既有波動性又有粒子性,光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性,故B項正確;德布羅意提出了實物粒子同樣具有波動性,戴維孫和湯姆孫用實驗得到了電子束射到晶體上產(chǎn)生的衍射圖樣,證明了電子具有波動性,故C項正確;根據(jù)德布羅意波波長公式=,若一個電子的德布羅意波長和一個質(zhì)子的波長相等,則動量p也相等,但是質(zhì)子質(zhì)量比電子質(zhì)量大得多,因此動能Ek=不相等,故D項錯誤。14.(xx武漢模擬)光既具有波動性,又具有粒子性。如果一個光子的能量等于一個電子的靜止能量,且電子質(zhì)量me=0.9010-30 kg,光速c=3.0108 m/s,普朗克常量h=6.6310-34 Js。則()A.光子的能量為2.710-22 JB.光子的頻率為6.110-19 HzC.光子的波長為2.410-12 mD.光子的動量為2.710-22 kgm/s【解析】選C、D。由題意,h=mec2,光子的能量為=8.110-14 J,光子的頻率=1.21020 Hz,光子的波長=2.410-12 m,光子的動量p=2.710-22 kgm/s。所以,正確答案為C、D選項。15.如圖所示是某次實驗中得到的甲、乙兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率的關(guān)系圖象,兩金屬的逸出功分別為W甲、W乙,如果用0頻率的光照射兩種金屬,光電子的最大初動能分別為E甲、E乙,則下列關(guān)系正確的是()A.W甲>W乙B.W甲<W乙C.E甲<E乙D.E甲=E乙【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點:(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程得出遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系,通過圖線的斜率求出普朗克常量。(2)遏止電壓為零時,入射光的頻率等于截止頻率?！窘馕觥窟xA、C。根據(jù)光電效應(yīng)方程得:Ekm=h-W0=h-h0,又Ekm=qUc,解得: Uc=-,知Uc-圖線,當Uc=0時,=c,由圖象可知,金屬甲的極限頻率大于金屬乙,則金屬甲的逸出功大于乙的,即W甲>W乙。如果用0頻率的光照射兩種金屬,根據(jù)光電效應(yīng)方程,當相同頻率的光入射時,則逸出功越大的,其光電子的最大初動能越小,因此E甲<E乙,故A、C項正確,B、D項錯誤。故選A、C。16.如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長=0.50 m的綠光照射陰極K,實驗測得流過G表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律,取h=6.6310-34 Js。結(jié)合圖象,下列說法正確的是()A.每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)為4.01012個B.光電子飛出陰極K時的最大動能為9.610-20 JC.光電子飛出陰極K時的最大動能為6.010-20 JD.該陰極材料的極限頻率為4.61014 Hz【解析】選A、B、D。每秒發(fā)射光電子個數(shù)n=4.01012個,故A項正確;根據(jù)能量守恒定律得Ekm=eU0=0.6 eV=9.610-20 J,故B項正確、C項錯誤;由愛因斯坦光電效應(yīng)方程:Ekm=h-h0,解得0=4.61014 Hz,故D項正確。