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課時分層作業(yè) 三十三波粒二象性
(45分鐘 100分)
選擇題(本題共16小題,共100分。1～12題為單選題,13～16題為多選題,1～12題每小題6分,13～16題每小題7分)
1.(2018邢臺模擬)下列關于概率波的說法中,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】解答本題應注意以下兩點:
(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。
【解析】選C。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.關于康普頓效應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.康普頓效應僅出現(xiàn)在石墨對X射線的散射中
C.康普頓效應證明了光的波動性
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)λ=,知波長增大,故A項錯誤;康普頓效應不僅出現(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;康普頓效應揭示了光具有粒子性,故C項錯誤;康普頓效應進一步表明光子具有動量,故D項正確。
4.(2018哈爾濱模擬)在如圖所示的光電效應的實驗中,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,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b
D.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,知νB<ν0,能否產(chǎn)生光電效應,是看入射光的頻率,與光的強度無關、照射的時間都無關,故A項錯誤,B項錯誤;發(fā)生光電效應時,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,增大電源電壓仍然不能發(fā)生光電效應,電路中不能出現(xiàn)電流,故D項錯誤。
5.頻率為ν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3ν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.3Ekm B.Ekm+hν
C.Ekm-hν D.Ekm+2hν
【解析】選D。根據(jù)光電效應方程得,金屬的逸出功為W0=hν-Ekm,改用頻率為3ν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′=3hν-W0=Ekm+2hν,故D項正確,A、B、C項錯誤。
6.(2018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,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)愛因斯坦光電效應方程:Ekm=hν-hν0,因為鈣的ν0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λ=,所以鈣逸出的光電子動量小,故D項錯誤。
【加固訓練】
(2018福州模擬)用波長為λ1和λ2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)生光電效應現(xiàn)象:單色光B照射時,只能使金屬C產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象。不能使金屬D產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象,設兩種金屬的逸出功分別為WC和WD,則下列選項正確的是 ( )
A.λ1>λ2,WC>WD
B.λ1>λ2,WC
WD
D.λ1<λ2,WCa,能發(fā)生光電效應,最大初動能Ekm′=h2a-W0=ha
=Ek,故B項正確,A、C、D項錯誤。
8.(2018太原模擬)2009年諾貝爾物理學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原理。如圖所示電路可研究光電效應規(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 eV
B.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)光電效應方程Ekm=hν-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,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.(2018銀川模擬)如圖甲所示是研究光電效應實驗規(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
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
【解析】選B。根據(jù)光電效應方程知,Ekm=hν-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,但不是一定不會發(fā)生光電效應,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,故C項錯誤;根據(jù)光電效應方程知,Ekm=hν-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,故D項錯誤。
10.(2018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,結果取兩位有效數(shù)字) ( )
A.5.51014 Hz B.7.91014 Hz
C.9.81014 Hz D.1.21015 Hz
【解析】選B。據(jù)Ekm=hν-W,W=hν0,ν=,可得:ν0=-,代入數(shù)據(jù)得: ν0=7.91014 Hz,故B項正確。
11.(2018洛陽模擬)一個德布羅意波波長為λ1的中子和另一個德布羅意波波長為λ2的氘核同向正碰后結合成一個氚核,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λ3==,故A項正確。
12.以往我們認識的光電效應是單光子光電效應,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,這已被實驗證實。光電效應實驗裝置示意如圖。用頻率為ν的普通光源照射陰極K,沒有發(fā)生光電效應。換用同樣頻率ν的強激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應;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=2hν-W
【解題指導】解答本題應注意以下兩點:
(1)根據(jù)愛因斯坦光電效應方程、最大初動能與遏止電壓的關系寫出U與ν的關系;
(2)入射光子的能量需為hν的整數(shù)倍。
【解析】選B。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,換用同樣頻率為ν的強激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應,即吸收的光子能量為nhν, n=2,3,4…,則有:eU=nhν-W,解得:U=-;n=2,3,4…;故B項正確,A、C、D項錯誤。
13.(2018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λ=,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.(2018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 J
B.光子的頻率為6.110-19 Hz
C.光子的波長為2.410-12 m
D.光子的動量為2.710-22 kgm/s
【解析】選C、D。由題意,hν=mec2,光子的能量為ε=8.110-14 J,光子的頻率ν==1.21020 Hz,光子的波長λ==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ν的關系圖象,兩金屬的逸出功分別為W甲、W乙,如果用ν0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,則下列關系正確的是 ( )
A.W甲>W乙 B.W甲W乙。如果用ν0頻率的光照射兩種金屬,根據(jù)光電效應方程,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
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全國通用版2019版高考物理一輪復習
第十二章
波粒二象性
原子結構
原子核
課時分層作業(yè)
三十三
12.1
全國
通用版
2019
高考
物理
一輪
復習
第十二
二象性
課時
分層
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