課時(shí)跟蹤檢測（四十三）波粒二象性(一)普通高中適用作業(yè)[A級(jí)——基礎(chǔ)小題練熟練快]★1．(2018·茂名一模)用一束紫外線照射某金屬時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng)，可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的措施是()A．改用紅光照射B．改用X射線照射C．改用強(qiáng)度更大的原紫外線照射D．延長原紫外線的照射時(shí)間解析：選B根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件ν＞ν0，必須用能量更大，即頻率更高的粒子。能否發(fā)生光電效應(yīng)與光的強(qiáng)度和照射時(shí)間無關(guān)。X射線的頻率大于紫外線的頻率，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。★2．關(guān)于光電效應(yīng)的規(guī)律，下列說法中正確的是()A．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，不改變?nèi)肷涔獾念l率，增大入射光強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多B．光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度成正比C．發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都大于10－7sD．只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應(yīng)才能發(fā)生解析：選A發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，不改變?nèi)肷涔獾念l率，增大入射光強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)打到金屬上的光子個(gè)數(shù)增加，則從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)目增多，選項(xiàng)A正確；光電子的最大初動(dòng)能跟入射光強(qiáng)度無關(guān)，隨入射光的頻率增大而增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間一般都不超過10－9s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；只有入射光的頻率大于該金屬的極限頻率時(shí)，即入射光的波長小于該金屬的極限波長時(shí)，光電效應(yīng)才能發(fā)生，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。★3．[多選]美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨對X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量，被電子散射的X光子與入射的X光子相比()A．速度減小B．頻率減小C．波長減小D．能量減小解析：選BD光速不變，A錯(cuò)誤；光子將一部分能量轉(zhuǎn)移到電子，其能量減小，隨之光子的頻率減小、波長變長，B、D正確，C錯(cuò)誤。★4．[多選]下列關(guān)于波粒二象性的說法正確的是()A．光電效應(yīng)揭示了光的波動(dòng)性B．使光子一個(gè)一個(gè)地通過單縫，若時(shí)間足夠長，底片上也會(huì)出現(xiàn)衍射圖樣C．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的粒子性解釋D．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)性解析：選BCD光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，A錯(cuò)誤；單個(gè)光子通過單縫后在底片上呈現(xiàn)出隨機(jī)性，但大量光子通過單縫后在底片上呈現(xiàn)出波動(dòng)性，B正確；黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說明了電磁輻射是量子化的，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射可用光的粒子性來解釋，C正確；熱中子束射在晶體上產(chǎn)生衍射圖樣，是由于運(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，D正確。5．(2018·日照模擬)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用頻率為ν的光照射時(shí)，有光電流產(chǎn)生。下列說法正確的是()A．光照時(shí)間越長，光電流就越大B．減小入射光的強(qiáng)度，光電流消失C．用頻率小于ν的光照射，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失D．用頻率為2ν的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大解析：選D光電流的大小與入射光的時(shí)間無關(guān)，入射光的強(qiáng)度越大，飽和光電流越大，故A錯(cuò)誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，減小入射光的強(qiáng)度，光電流不能消失，故B錯(cuò)誤；用頻率為ν的光照射時(shí)，有光電流產(chǎn)生，用頻率小于ν的光照射，光電效應(yīng)現(xiàn)象不一定消失，還要看入射光的頻率是否小于極限頻率，故C錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程可知，光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大，故D正確。6．(2017·北京高考)2017年年初，我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置，發(fā)出了波長在100nm(1nm＝10－9m)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h＝6.6×10－34J·s，真空光速c＝3×108m/s)()A．10－21J B．10－18JC．10－15J D．10－12J解析：選B光子的能量E＝hν，c＝λν，聯(lián)立解得E≈2×10－18J，B項(xiàng)正確。7．某光源發(fā)出的光由不同波長的光組成，不同波長的光的強(qiáng)度如圖所示，表中給出了一些材料的極限波長，用該光源發(fā)出的光照射表中材料()材料鈉銅鉑極限波長(nm)541268196A．僅鈉能產(chǎn)生光電子B．僅鈉、銅能產(chǎn)生光電子C．僅銅、鉑能產(chǎn)生光電子D．都能產(chǎn)生光電子解析：選D根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，只要光源的波長小于某金屬的極限波長，就有光電子逸出，該光源發(fā)出的光的波長有的小于100nm，小于鈉、銅、鉑三個(gè)的極限波長，都能產(chǎn)生光電子，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。8．(2018·湖北八校聯(lián)考)下表是按照密立根的方法進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的某金屬的遏止電壓Uc和入射光的頻率ν的幾組數(shù)據(jù)。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878ν/1014Hz5.6445.8886.0986.3036.501由以上數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel描點(diǎn)連線，可得直線方程，如圖所示。則這種金屬的截止頻率約為()A．3.5×1014Hz B．4.3×1014HzC．5.5×1014Hz D．6.0×1014Hz解析：選B遏止電壓為零時(shí)，入射光的頻率等于截止頻率，根據(jù)方程Uc＝0.3973eq\f(ν,1014)－1.7024，當(dāng)Uc＝0解得ν＝4.3×1014Hz，B正確。9．(2018·泰安質(zhì)檢)如圖所示是光電管的原理圖，已知當(dāng)有波長為λ0的光照到陰極K上時(shí)，電路中有光電流，則()A．若增加電路中電源電壓，電路中光電流一定增大B．若將電源極性反接，電路中一定沒有光電流產(chǎn)生C．若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定沒有光電流D．若換用波長為λ2(λ2＜λ0)的光照射陰極K時(shí)，電路中一定有光電流解析：選D光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)光越強(qiáng)時(shí)，光電子數(shù)目會(huì)增多，增加電路中電源電壓，光電流可能會(huì)增加，當(dāng)達(dá)到飽和光電流后，再增大電壓，則光電流不會(huì)增大，故A錯(cuò)誤；將電路中電源的極性反接，電子受到電場阻力，到達(dá)A極的數(shù)目會(huì)減少，則電路中電流會(huì)減小，甚至沒有電流，故B錯(cuò)誤；若換用波長為λ1(λ1>λ0)的光，其頻率有可能大于極限頻率，電路中可能有光電流，故C錯(cuò)誤；若換用波長為λ2(λ2<λ0)的光，其頻率一定大于極限頻率，電路中一定有光電流，故D正確。[B級(jí)——中檔題目練通抓牢]10.[多選](2018·淮北一中模擬)用甲、乙兩種單色光照射同一金屬做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖所示。已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，遏止電壓為Uc，電子的電荷量為e，則下列說法正確的是()A．甲光的強(qiáng)度大于乙光的強(qiáng)度B．甲光的頻率大于乙光的頻率C．甲光照射時(shí)產(chǎn)生的光電子初動(dòng)能均為eUcD．乙光的頻率為eq\f(W0＋eUc,h)解析：選AD根據(jù)光的強(qiáng)度越強(qiáng)，則光電子數(shù)目越多，對應(yīng)的光電流越大，即可判定甲光的強(qiáng)度較大，選項(xiàng)A正確；由光電效應(yīng)方程eq\f(1,2)mv2＝hν－W0，eq\f(1,2)mv2＝Uce，由題圖可知，甲、乙的截止電壓相同，故甲、乙的頻率相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；甲光照射時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能均為eUc，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)eq\f(1,2)mv2＝hν－W0＝Uce，可得ν＝eq\f(Uce＋W0,h)，選項(xiàng)D正確。11．(2018·南平檢測)用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。閉合開關(guān)S，用頻率為ν的光照射光電管時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)。圖乙是該光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖像，圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(a,0)，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(0，－b)，下列說法中正確的是()A．普朗克常量為h＝eq\f(a,b)B．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電流表G的示數(shù)不為零C．僅增加照射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能將增大D．保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，電流表G的示數(shù)保持不變解析：選B由hν＝W0＋Ek，變形得Ek＝hν－W0，可知圖線的斜率為普朗克常量，即h＝eq\f(b,a)，故A錯(cuò)誤；斷開開關(guān)S后，初動(dòng)能大的光電子，也可能達(dá)到陽極，所以電流表G的示數(shù)不為零，故B正確；只有增大入射光的頻率，才能增大光電子的最大初動(dòng)能，與光的強(qiáng)度無關(guān)，故C錯(cuò)誤；保持照射光強(qiáng)度不變，僅提高照射光頻率，單個(gè)光子的能量增大，而光的強(qiáng)度不變，那么光子數(shù)一定減少，發(fā)出的光電子數(shù)也減少，電流表G的示數(shù)要減小，故D錯(cuò)誤。[C級(jí)——難度題目自主選做]12．[多選]研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，以頻率為ν的光照射光電管陰極K時(shí)，有光電子產(chǎn)生。由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽極A做減速運(yùn)動(dòng)。光電流i由圖中電流計(jì)測出，反向電壓U由電壓表測出。當(dāng)電流計(jì)的示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱為反向遏止電壓Uc，在下圖所表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖像中，正確的是()解析：選ACD當(dāng)反向電壓U與入射光頻率ν一定時(shí)，光電流i與光強(qiáng)成正比，所以A圖正確；頻率為ν的入射光照射陰極所發(fā)射出的光電子的最大初動(dòng)能為eq\f(1,2)mevmax2＝hν－W0，而截止電壓Uc與最大初動(dòng)能的關(guān)系為eUc＝eq\f(1,2)mvmax2，所以截止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系是eUc＝hν－W0，其函數(shù)圖像不過原點(diǎn)，所以B圖錯(cuò)誤；當(dāng)光強(qiáng)與入射光頻率一定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上逸出的光電子數(shù)及其最大初動(dòng)能是一定的，所形成的光電流強(qiáng)度會(huì)隨反向電壓的增大而減少，所以C圖正確；根據(jù)光電效應(yīng)的瞬時(shí)性規(guī)律，不難確定D圖是正確的。13．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管。用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，實(shí)驗(yàn)測得流過表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s。結(jié)合圖像，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)每秒鐘陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時(shí)的最大動(dòng)能。(2)該陰極材料的極限波長。解析：(1)光電流達(dá)到飽和時(shí)，陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A，陰極每秒鐘發(fā)射的光電子的個(gè)