人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE2章末檢測試卷(四)(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題8小題，每小題3分，共24分)1．熱輻射是指所有物體都要向外輻射電磁波的現象．輻射強度指垂直于電磁波方向的單位面積在單位時間內所接收到的輻射能量．在研究同一物體在不同溫度下向外輻射的電磁波的波長與其輻射強度的關系時，得到如圖1所示的圖線，圖中橫軸λ表示電磁波的波長，縱軸Mλ表示某種波長的電磁波的輻射強度，則由Mλ－λ圖線可知，同一物體在不同溫度下()圖1A．向外輻射同一波長的電磁波的輻射強度相同B．向外輻射的電磁波的波長范圍是相同的C．向外輻射的電磁波的總能量隨溫度升高而減小D．輻射強度的極大值隨溫度升高而向波長較短的方向移動〖答案〗D〖解析〗由Mλ－λ圖線可知，對于同一物體，隨著溫度的升高，一方面，各種波長電磁波的輻射強度都有所增加，向外輻射的電磁波的總能量增大；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，波長范圍增大．選項D正確，A、B、C錯誤．2．下列說法錯誤的是()A．普朗克在研究黑體的熱輻射問題時提出了能量子假說B．一束光照射到某種金屬上不能發生光電效應，是因為該束光的照射時間太短C．康普頓效應進一步證實了光的粒子性D．任何一個運動物體，大到太陽、地球，小到電子、質子，都與一種波相對應，這就是物質波，物質波是概率波〖答案〗B〖解析〗普朗克在研究黑體的熱輻射問題時提出了能量子假說，故A說法正確；一束光照射到某種金屬上不能發生光電效應，是因為該束光的頻率小于該金屬的截止頻率，故B說法錯誤；康普頓效應進一步證實了光的粒子性，故C說法正確；任何一個運動物體，都與一種波相對應，這就是物質波，物質波是概率波，故D說法正確．3．(2019·天津薊縣高二期中)下列說法正確的是()A．原子的核式結構模型是湯姆孫建立起來的B．在α粒子散射實驗中，絕大多數粒子發生了大角度偏轉C．玻爾模型能夠解釋所有原子的光譜D．玻爾認為，電子的軌道是量子化的，原子的能量也是量子化的〖答案〗D〖解析〗湯姆孫首先發現了電子，提出了“棗糕”式原子模型，原子的核式結構模型是盧瑟福建立起來的，故A錯誤；盧瑟福做α粒子散射實驗時發現絕大多數α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進，只有少數α粒子發生大角度偏轉，故B錯誤；玻爾模型只能夠解釋氫原子的光譜，故C錯誤；玻爾理論提出假設：電子的軌道是量子化的，原子的能量也是量子化的，故D正確．4．某種單色光的頻率為ν，用它照射某種金屬時，在逸出的光電子中動能最大值為Ek，則這種金屬的逸出功和截止頻率分別是()A．hν－Ek，ν－eq\f(Ek,h) B．Ek－hν，ν＋eq\f(Ek,h)C．hν＋Ek，ν－eq\f(h,Ek) D．Ek＋hν，ν＋eq\f(h,Ek)〖答案〗A〖解析〗根據光電效應方程得W0＝hν－Ek，根據W0＝hνc知截止頻率νc＝eq\f(W0,h)＝ν－eq\f(Ek,h)，選A.5．如圖2所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷所發出的三種波長的光．在下列該原子光譜的各選項中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是()圖2〖答案〗C〖解析〗根據ΔE＝hν，ν＝eq\f(c,λ)，可知λ＝eq\f(hc,ΔE)，能級差越大，波長越小，所以a的波長最短，b的波長最長，選C.6.(2019·如皋市模擬)用同一光電管研究a、b兩種單色光產生的光電效應，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關系圖像如圖3所示．關于這兩種光的比較，下列說法正確的是()圖3A．a光的頻率大B．b光子的能量小C．增大a光光照強度，其對應的飽和光電流增大D．a光照射該光電管時逸出的光電子的最大初動能大〖答案〗C〖解析〗由題圖可得b光照射光電管時遏止電壓大，由Ek＝hν－W0＝eUc可知b光照射光電管時逸出的光電子的最大初動能大，故D錯誤；由D的分析可知b光的頻率大，光子的能量大，故A、B錯誤；增大a光光照強度，單位時間內產生的光電子數增多，所以飽和光電流增大，故C正確．7．(2020·涿鹿中學高二月考)對波粒二象性的理解，下列說法錯誤的是()A．光電效應揭示了光的粒子性，而康普頓效應從動量方面進一步揭示了光的粒子性B．德布羅意提出：實物粒子也具有波動性，而且粒子的能量和動量跟它所對應的波的頻率和波長之間，遵從ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)的關系C．光的波長越短，光子的能量越大，光的粒子性越明顯D．如果一個電子的德布羅意波波長和一個中子的德布羅意波波長相等，則它們的動能也相等〖答案〗D〖解析〗光電效應揭示了光的粒子性，而康普頓效應從動量方面進一步揭示了光的粒子性，選項A正確；德布羅意提出：實物粒子也具有波動性，而且粒子的能量和動量跟它所對應的波的頻率和波長之間，遵從ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)的關系，選項B正確；根據E＝hν可知，光的波長越短，頻率越大，光子的能量越大，光的粒子性越明顯，選項C正確；根據λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2mEk))可知，如果一個電子的德布羅意波波長和一個中子的德布羅意波波長相等，因電子的質量和中子的質量不相等，則它們的動能也不相等，選項D錯誤．8.(2020·揚州中學高二月考)如圖4所示為氫原子能級的示意圖，下列有關說法正確的是()圖4A．處于基態的氫原子吸收10.5eV的光子后能躍遷至n＝2能級B．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可輻射出3種不同頻率的光C．若用從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出的光，照射某金屬時恰好發生光電效應，則用從n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射出的光，照射該金屬時一定能發生光電效應D．用n＝4能級躍遷到n＝1能級輻射出的光，照射逸出功為6.34eV的金屬鉑產生的光電子的最大初動能為6.41eV〖答案〗D〖解析〗處于基態的氫原子吸收10.2eV的光子后能躍遷至n＝2能級，不能吸收10.5eV的能量，故A錯誤；大量處于n＝4能級的氫原子，最多可以輻射出Ceq\o\al(2,4)＝6種不同頻率的光，故B錯誤；從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出的光的能量大于從n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射出的光的能量，用從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出的光，照射某金屬時恰好發生光電效應，則用從n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射出的光，照射該金屬時不一定能發生光電效應，故C錯誤；處于n＝4能級的氫原子躍遷到n＝1能級輻射出的光的能量為：E＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，根據光電效應方程，照射逸出功為6.34eV的金屬鉑產生的光電子的最大初動能為：Ekm＝E－W＝12.75eV－6.34eV＝6.41eV，故D正確．二、多項選擇題(本題4小題，每小題4分，共16分)9．(2019·余姚市4月選考押題卷)關于近代物理實驗，下列說法正確的有()A．光電效應實驗中，一定頻率的可以產生光電效應的光，入射光越強，單位時間內發射的光電子數越多B．在光電效應實驗中，入射光的頻率大于金屬的截止頻率時不發生光電效應C．康普頓效應表明，光子除了具有能量之處還具有動量D．一個電子和一個質子具有同樣的動能時，質子的德布羅意波的波長更長〖答案〗AC〖解析〗入射光的強度越強，單位時間內照射到金屬上的光子數就越多，發射的光電子數就越多，故A正確；發生光電效應的條件是入射光的頻率大于等于金屬的截止頻率，故B錯誤；康普頓效應表明光子除了具有能量之外還具有動量，故C正確；由Ek＝eq\f(p2,2m)可知，相同動能的一個電子和一個質子，電子的動量小于質子的動量，再由λ＝eq\f(h,p)知，電子的德布羅意波的波長比質子的德布羅意波的波長長，故D錯誤．10.如圖5所示，某種單色光射到光電管的陰極上時，電流表有示數，則()圖5A．入射的單色光的頻率必須大于陰極材料的截止頻率B．增大單色光的強度，電流表的示數將增大C．滑片P向左移，電流表示數將增大D．滑片P向左移，電流表示數將減小，甚至為零〖答案〗ABD〖解析〗單色光射到光電管的陰極上時，電流表有示數，說明發生了光電效應，因此入射的單色光的頻率一定大于陰極材料的截止頻率，選項A正確；增大單色光的強度，則產生的光電流增大，電流表的示數增大，選項B正確；當滑片P向左移時，K極的電勢比A極高，光電管上加的是反向電壓，故選項C錯誤，D正確．11．(2020·廣東高二期中)研究光電效應實驗電路圖如圖6(a)所示，其光電流與電壓的關系如圖(b)所示．則下列說法中正確的是()圖6A．若把滑動變阻器的滑動觸頭向右滑動，光電流一定增大B．圖線甲與乙是同一種入射光，且入射光甲的強度大于乙光的強度C．由圖可知，乙光的頻率小于丙光的頻率D．若將甲光換成丙光來照射鋅板，其逸出功將減小〖答案〗BC〖解析〗若把滑動變阻器的滑動觸頭向右滑動，若光電流沒達到飽和電流，則光電流一定會增大，若已達到飽和電流，則光電流不會增大，故A錯誤；由題圖(b)可知，甲、乙兩光的截止電壓相同，根據eUc＝eq\f(1,2)mvm2＝hν－W0知頻率相同，是同一種入射光；甲的飽和光電流大于乙的飽和光電流，而光的頻率相等，所以甲光照射的強度大于乙光照射的強度，故B正確；根據eUc＝eq\f(1,2)mvm2＝hν－W0知入射光的頻率越高，對應的遏止電壓Uc越大，乙光的遏止電壓小于丙光，所以乙光的頻率小于丙光頻率，故C正確；同一金屬，逸出功是相等的，與入射光無關，故D錯誤．12.圖7為氫原子的能級示意圖，已知鋅的逸出功是3.34eV.對氫原子在能級躍遷過程中發射或吸收光子的特征，下列說法正確的是()圖7A．一群處于n＝3能級的氫原子向基態躍遷時，能發出3種不同頻率的光B．一群處于n＝3能級的氫原子向基態躍遷時發出的光照射鋅板，鋅板表面所發出的光電子的最大初動能為8.75eVC．用能量為10.3eV的光子照射，可使處于基態的氫原子躍遷到激發態D．用能量為14.0eV的光子照射，可使處于基態的氫原子電離〖答案〗ABD〖解析〗一群處于n＝3能級的氫原子向基態躍遷時，根據Ceq\o\al(2,3)＝3可知，能發出3種不同頻率的光，故A正確．一群氫原子從n＝3能級向n＝1能級躍遷時發出的光子的能量最大，為ΔE＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，因鋅的逸出功是3.34eV，所以從鋅板表面所發出的光電子的最大初動能為Ek＝12.09eV－3.34eV＝8.75eV，故B正確．能量10.3eV與基態和任一激發態間的能級差均不相等，因此用能量為10.3eV的光子照射不能使處于基態的氫原子躍遷到激發態，故C錯誤．能量14.0eV大于電離能13.6eV，因此用能量為14.0eV的光子照射能使處于基態的氫原子電離，故D正確．三、實驗題(本題2小題，共14分)13.(10分)(2020·烏魯木齊市第四中學高二期中)如圖8所示是研究光電管產生的光電流的電路圖，A、K是光電管的兩個電極，已知該光電管陰極的截止頻率為νc，元電荷為e，普朗克常量為h.現將頻率為ν(大于νc)的光照射在陰極上，則：圖8(1)________是陰極(填“A”或“K”)，陰極材料的逸出功等于________．(2)加在A、K間的正向電壓為U時，到達陽極的光電子的最大動能為________，將A、K間的正向電壓從零開始逐漸增加，電流表的示數的變化情況是______________．(3)為了阻止所有光電子到達陽極，在A、K間應加上U反＝________的反向電壓．(4)下列方法一定能夠增加飽和光電流的是________．A．照射光頻率不變，增加光強B．照射光強度不變，增加光的頻率C．增加A、K電極間的電壓D．減小A、K電極間的電壓〖答案〗(1)K(1分)hνc(1分)(2)hν－hνc＋eU(2分)逐漸增大，直至保持不變(2分)(3)eq\f(hν－hνc,e)(2分)(4)A(2分)〖解析〗(1)K是陰極，陰極材料的逸出功等于hνc.(2)逸出光電子的最大初動能為hν－hνc；若加在A、K間的正向電壓為U時，到達陽極的光電子的最大動能為Ekm＋eU＝hν－hνc＋eU，將A、K間的正向電壓從零開始逐漸增加，則到達陽極的光電子數逐漸增加，直到當全部光電子都能到達陽極時為止，則電流表的示數的變化情況是逐漸增大，直至保持不變．(3)為了阻止所有光電子到達陽極，在A、K間應加上的反向電壓應滿足：U反e＝Ekm＝hν－hνc，解得U反＝eq\f(hν－hνc,e).(4)若增加飽和光電流，則需要增加單位時間射到陰極的光子數，即保持照射光頻率不變時，需要增大光強，故選A.14．(4分)(2020·江蘇高二期末)如圖9甲所示為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發態的氫原子躍遷時，發出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路陰極K上時，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙，則金屬的逸出功W0＝________eV；將上述各種頻率的光分別照射到電路陰極K上，共有________種頻率的光能產生光電流．圖9〖答案〗6.75(2分)3(2分)〖解析〗大量處于n＝4激發態的氫原子躍遷時，發出頻率最高的光子是對應著從n＝4到n＝1的躍遷，頻率最高光子的能量為hνm＝E4－E1＝12.75eV，由題圖丙可知輻射光電子的最大初動能為6eV，根據Ekm＝hν－W0可知金屬的逸出功W0＝12.75eV－6eV＝6.75eV.從n＝4到低能級的躍遷中能輻射出6種不同頻率的光子，其中光子能量大于6.75eV的躍遷有：n＝2到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV；n＝3到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV；n＝4到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV；其余躍遷光子能量小于6.75eV；n＝4到n＝2的躍遷，輻射光子的能量－0.85eV－(－3.4eV)＝2.55eV；所以各種頻率的光分別照射到電路陰極K上，共有3種頻率的光能產生光電流．四、計算題(本題4小題，共46分)15．(10分)(2020·修水縣第五中學高二月考)如圖10所示，倫琴射線管兩極加上一高壓電源．即可在陽極A上產生X射線．(h＝6.63×10－34J·s，電子電荷量e＝1.6×10－19C)圖10(1)若高壓電源的電壓為20kV，求X射線的最短波長；(2)若此時電流表讀數為5mA,1s內產生5×1013個波長為1.0×10－10m的光子，求倫琴射線管的工作效率．〖答案〗(1)6.2×10－11m(2)0.1%〖解析〗(1)倫琴射線管陰極上產生的熱電子在20kV高壓加速下獲得的動能全部變成X光子的能量，X光子的波長最短．eU＝hν(1分)ν＝eq\f(c,λ)(1分)得λ＝eq\f(hc,Ue)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,2×104×1.6×10－19)m≈6.2×10－11m(2分)(2)高壓電源的電功率P1＝UI＝100W，(2分)每秒產生X光子的能量E＝nheq\f(c,λ)＝0.1J(1分)功率P2＝eq\f(E,t)＝0.1W(1分)效率為η＝eq\f(P2,P1)×100%＝0.1%.(2分)16．(10分)(2020·懷仁市第一中學高二月考)鋁的逸出功是4.2eV，現在用波長為200nm的光照射鋁的表面，求：(h＝6.626×10－34J·s)(1)光電子的最大初動能；(2)遏止電壓；(3)鋁的截止頻率．〖答案〗(1)3.2×10－19J(2)2V(3)1.0×1015Hz〖解析〗(1)根據光電效應方程：Ek＝hν－W0(2分)c＝λν(1分)代入數據解得：Ek≈3.2×10－19J，(1分)(2)光電子動能減小到0時，反向電壓即遏止電壓，根據動能定理：eUc＝Ek(2分)得：Uc＝eq\f(3.2×10－19,1.6×10－19)V＝2.0V(1分)(3)根據逸出功W0＝hνc(2分)得截止頻率：νc＝eq\f(W0,h)＝eq\f(4.2×1.6×10－19,6.626×10－34)Hz≈1.0×1015Hz.(1分)17.(13分)(2020·鹽山中學高二月考)玻爾氫原子模型成功解釋了氫原子光譜的實驗規律，氫原子能級圖如圖11所示．當氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時，輻射出某種頻率的光子，用該頻率的光照射逸出功為2.25eV的鉀表面．已知電子電荷量e＝1.60×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.求：圖11(1)輻射出光子的頻率(保留兩位有效數字)；(2)輻射出光子的動量；(3)鉀表面逸出的光電子的最大初動能為多少eV.〖答案〗(1)6.2×1014Hz(2)1.4×10－27kg·m/s(3)0.30eV〖解析〗(1)氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時，釋放出光子能量為E＝－0.85eV－(－3.40eV)＝2.55eV，(2分)由E＝hν(2分)解得光子的頻率ν≈6.2×1014Hz(1分)(2)由p＝eq\f(h,λ)(2分)λ＝eq\f(c,ν)(2分)得p≈1.4×10－27kg·m/s(1分)(3)用此光照射逸出功為2.25eV的鉀時，由光電效應方程Ek＝hν－W0，(2分)產生光電子的最大初動能為Ek＝(2.55－2.25)eV＝0.30eV(1分)18．(13分)將氫原子電離，就是從外部給電子提供能量，使其從基態或激發態脫離原子核的束縛而成為自由電子．(電子電荷量e＝1.6×10－19C，電子質量m＝9.1×10－31kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108m/s)(1)若要使n＝2激發態的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子？(2)若用波長為200nm的紫外線照射n＝2激發態的氫原子，則電子飛到離核無窮遠處時的速度為多大？〖答案〗(1)8.21×1014Hz(2)1×106m/s〖解析〗(1)n＝2時，E2＝eq\f(－13.6,22)eV＝－3.4eV(2分)n＝∞時，E∞＝0(1分)所以，要使處于n＝2激發態的氫原子電離，電離能為ΔE＝E∞－E2＝3.4eV(2分)ν＝eq\f(ΔE,h)＝eq\f(3.4×1.6×10－19,6.63×10－34)Hz≈8.21×1014Hz.(2分)(2)波長為200nm的紫外線一個光子所具有的能量E0＝hν＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,200×10－9)J＝9.945×10－19J(2分)電離能ΔE＝3.4×1.6×10－19J＝5.44×10－19J(1分)由能量守恒有E0－ΔE＝eq\f(1,2)mv2(2分)代入數值解得v≈1×106m/s.(1分)章末檢測試卷(四)(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本題8小題，每小題3分，共24分)1．熱輻射是指所有物體都要向外輻射電磁波的現象．輻射強度指垂直于電磁波方向的單位面積在單位時間內所接收到的輻射能量．在研究同一物體在不同溫度下向外輻射的電磁波的波長與其輻射強度的關系時，得到如圖1所示的圖線，圖中橫軸λ表示電磁波的波長，縱軸Mλ表示某種波長的電磁波的輻射強度，則由Mλ－λ圖線可知，同一物體在不同溫度下()圖1A．向外輻射同一波長的電磁波的輻射強度相同B．向外輻射的電磁波的波長范圍是相同的C．向外輻射的電磁波的總能量隨溫度升高而減小D．輻射強度的極大值隨溫度升高而向波長較短的方向移動〖答案〗D〖解析〗由Mλ－λ圖線可知，對于同一物體，隨著溫度的升高，一方面，各種波長電磁波的輻射強度都有所增加，向外輻射的電磁波的總能量增大；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動，波長范圍增大．選項D正確，A、B、C錯誤．2．下列說法錯誤的是()A．普朗克在研究黑體的熱輻射問題時提出了能量子假說B．一束光照射到某種金屬上不能發生光電效應，是因為該束光的照射時間太短C．康普頓效應進一步證實了光的粒子性D．任何一個運動物體，大到太陽、地球，小到電子、質子，都與一種波相對應，這就是物質波，物質波是概率波〖答案〗B〖解析〗普朗克在研究黑體的熱輻射問題時提出了能量子假說，故A說法正確；一束光照射到某種金屬上不能發生光電效應，是因為該束光的頻率小于該金屬的截止頻率，故B說法錯誤；康普頓效應進一步證實了光的粒子性，故C說法正確；任何一個運動物體，都與一種波相對應，這就是物質波，物質波是概率波，故D說法正確．3．(2019·天津薊縣高二期中)下列說法正確的是()A．原子的核式結構模型是湯姆孫建立起來的B．在α粒子散射實驗中，絕大多數粒子發生了大角度偏轉C．玻爾模型能夠解釋所有原子的光譜D．玻爾認為，電子的軌道是量子化的，原子的能量也是量子化的〖答案〗D〖解析〗湯姆孫首先發現了電子，提出了“棗糕”式原子模型，原子的核式結構模型是盧瑟福建立起來的，故A錯誤；盧瑟福做α粒子散射實驗時發現絕大多數α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進，只有少數α粒子發生大角度偏轉，故B錯誤；玻爾模型只能夠解釋氫原子的光譜，故C錯誤；玻爾理論提出假設：電子的軌道是量子化的，原子的能量也是量子化的，故D正確．4．某種單色光的頻率為ν，用它照射某種金屬時，在逸出的光電子中動能最大值為Ek，則這種金屬的逸出功和截止頻率分別是()A．hν－Ek，ν－eq\f(Ek,h) B．Ek－hν，ν＋eq\f(Ek,h)C．hν＋Ek，ν－eq\f(h,Ek) D．Ek＋hν，ν＋eq\f(h,Ek)〖答案〗A〖解析〗根據光電效應方程得W0＝hν－Ek，根據W0＝hνc知截止頻率νc＝eq\f(W0,h)＝ν－eq\f(Ek,h)，選A.5．如圖2所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷所發出的三種波長的光．在下列該原子光譜的各選項中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是()圖2〖答案〗C〖解析〗根據ΔE＝hν，ν＝eq\f(c,λ)，可知λ＝eq\f(hc,ΔE)，能級差越大，波長越小，所以a的波長最短，b的波長最長，選C.6.(2019·如皋市模擬)用同一光電管研究a、b兩種單色光產生的光電效應，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關系圖像如圖3所示．關于這兩種光的比較，下列說法正確的是()圖3A．a光的頻率大B．b光子的能量小C．增大a光光照強度，其對應的飽和光電流增大D．a光照射該光電管時逸出的光電子的最大初動能大〖答案〗C〖解析〗由題圖可得b光照射光電管時遏止電壓大，由Ek＝hν－W0＝eUc可知b光照射光電管時逸出的光電子的最大初動能大，故D錯誤；由D的分析可知b光的頻率大，光子的能量大，故A、B錯誤；增大a光光照強度，單位時間內產生的光電子數增多，所以飽和光電流增大，故C正確．7．(2020·涿鹿中學高二月考)對波粒二象性的理解，下列說法錯誤的是()A．光電效應揭示了光的粒子性，而康普頓效應從動量方面進一步揭示了光的粒子性B．德布羅意提出：實物粒子也具有波動性，而且粒子的能量和動量跟它所對應的波的頻率和波長之間，遵從ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)的關系C．光的波長越短，光子的能量越大，光的粒子性越明顯D．如果一個電子的德布羅意波波長和一個中子的德布羅意波波長相等，則它們的動能也相等〖答案〗D〖解析〗光電效應揭示了光的粒子性，而康普頓效應從動量方面進一步揭示了光的粒子性，選項A正確；德布羅意提出：實物粒子也具有波動性，而且粒子的能量和動量跟它所對應的波的頻率和波長之間，遵從ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)的關系，選項B正確；根據E＝hν可知，光的波長越短，頻率越大，光子的能量越大，光的粒子性越明顯，選項C正確；根據λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2mEk))可知，如果一個電子的德布羅意波波長和一個中子的德布羅意波波長相等，因電子的質量和中子的質量不相等，則它們的動能也不相等，選項D錯誤．8.(2020·揚州中學高二月考)如圖4所示為氫原子能級的示意圖，下列有關說法正確的是()圖4A．處于基態的氫原子吸收10.5eV的光子后能躍遷至n＝2能級B．大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可輻射出3種不同頻率的光C．若用從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出的光，照射某金屬時恰好發生光電效應，則用從n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射出的光，照射該金屬時一定能發生光電效應D．用n＝4能級躍遷到n＝1能級輻射出的光，照射逸出功為6.34eV的金屬鉑產生的光電子的最大初動能為6.41eV〖答案〗D〖解析〗處于基態的氫原子吸收10.2eV的光子后能躍遷至n＝2能級，不能吸收10.5eV的能量，故A錯誤；大量處于n＝4能級的氫原子，最多可以輻射出Ceq\o\al(2,4)＝6種不同頻率的光，故B錯誤；從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出的光的能量大于從n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射出的光的能量，用從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出的光，照射某金屬時恰好發生光電效應，則用從n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射出的光，照射該金屬時不一定能發生光電效應，故C錯誤；處于n＝4能級的氫原子躍遷到n＝1能級輻射出的光的能量為：E＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV，根據光電效應方程，照射逸出功為6.34eV的金屬鉑產生的光電子的最大初動能為：Ekm＝E－W＝12.75eV－6.34eV＝6.41eV，故D正確．二、多項選擇題(本題4小題，每小題4分，共16分)9．(2019·余姚市4月選考押題卷)關于近代物理實驗，下列說法正確的有()A．光電效應實驗中，一定頻率的可以產生光電效應的光，入射光越強，單位時間內發射的光電子數越多B．在光電效應實驗中，入射光的頻率大于金屬的截止頻率時不發生光電效應C．康普頓效應表明，光子除了具有能量之處還具有動量D．一個電子和一個質子具有同樣的動能時，質子的德布羅意波的波長更長〖答案〗AC〖解析〗入射光的強度越強，單位時間內照射到金屬上的光子數就越多，發射的光電子數就越多，故A正確；發生光電效應的條件是入射光的頻率大于等于金屬的截止頻率，故B錯誤；康普頓效應表明光子除了具有能量之外還具有動量，故C正確；由Ek＝eq\f(p2,2m)可知，相同動能的一個電子和一個質子，電子的動量小于質子的動量，再由λ＝eq\f(h,p)知，電子的德布羅意波的波長比質子的德布羅意波的波長長，故D錯誤．10.如圖5所示，某種單色光射到光電管的陰極上時，電流表有示數，則()圖5A．入射的單色光的頻率必須大于陰極材料的截止頻率B．增大單色光的強度，電流表的示數將增大C．滑片P向左移，電流表示數將增大D．滑片P向左移，電流表示數將減小，甚至為零〖答案〗ABD〖解析〗單色光射到光電管的陰極上時，電流表有示數，說明發生了光電效應，因此入射的單色光的頻率一定大于陰極材料的截止頻率，選項A正確；增大單色光的強度，則產生的光電流增大，電流表的示數增大，選項B正確；當滑片P向左移時，K極的電勢比A極高，光電管上加的是反向電壓，故選項C錯誤，D正確．11．(2020·廣東高二期中)研究光電效應實驗電路圖如圖6(a)所示，其光電流與電壓的關系如圖(b)所示．則下列說法中正確的是()圖6A．若把滑動變阻器的滑動觸頭向右滑動，光電流一定增大B．圖線甲與乙是同一種入射光，且入射光甲的強度大于乙光的強度C．由圖可知，乙光的頻率小于丙光的頻率D．若將甲光換成丙光來照射鋅板，其逸出功將減小〖答案〗BC〖解析〗若把滑動變阻器的滑動觸頭向右滑動，若光電流沒達到飽和電流，則光電流一定會增大，若已達到飽和電流，則光電流不會增大，故A錯誤；由題圖(b)可知，甲、乙兩光的截止電壓相同，根據eUc＝eq\f(1,2)mvm2＝hν－W0知頻率相同，是同一種入射光；甲的飽和光電流大于乙的飽和光電流，而光的頻率相等，所以甲光照射的強度大于乙光照射的強度，故B正確；根據eUc＝eq\f(1,2)mvm2＝hν－W0知入射光的頻率越高，對應的遏止電壓Uc越大，乙光的遏止電壓小于丙光，所以乙光的頻率小于丙光頻率，故C正確；同一金屬，逸出功是相等的，與入射光無關，故D錯誤．12.圖7為氫原子的能級示意圖，已知鋅的逸出功是3.34eV.對氫原子在能級躍遷過程中發射或吸收光子的特征，下列說法正確的是()圖7A．一群處于n＝3能級的氫原子向基態躍遷時，能發出3種不同頻率的光B．一群處于n＝3能級的氫原子向基態躍遷時發出的光照射鋅板，鋅板表面所發出的光電子的最大初動能為8.75eVC．用能量為10.3eV的光子照射，可使處于基態的氫原子躍遷到激發態D．用能量為14.0eV的光子照射，可使處于基態的氫原子電離〖答案〗ABD〖解析〗一群處于n＝3能級的氫原子向基態躍遷時，根據Ceq\o\al(2,3)＝3可知，能發出3種不同頻率的光，故A正確．一群氫原子從n＝3能級向n＝1能級躍遷時發出的光子的能量最大，為ΔE＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，因鋅的逸出功是3.34eV，所以從鋅板表面所發出的光電子的最大初動能為Ek＝12.09eV－3.34eV＝8.75eV，故B正確．能量10.3eV與基態和任一激發態間的能級差均不相等，因此用能量為10.3eV的光子照射不能使處于基態的氫原子躍遷到激發態，故C錯誤．能量14.0eV大于電離能13.6eV，因此用能量為14.0eV的光子照射能使處于基態的氫原子電離，故D正確．三、實驗題(本題2小題，共14分)13.(10分)(2020·烏魯木齊市第四中學高二期中)如圖8所示是研究光電管產生的光電流的電路圖，A、K是光電管的兩個電極，已知該光電管陰極的截止頻率為νc，元電荷為e，普朗克常量為h.現將頻率為ν(大于νc)的光照射在陰極上，則：圖8(1)________是陰極(填“A”或“K”)，陰極材料的逸出功等于________．(2)加在A、K間的正向電壓為U時，到達陽極的光電子的最大動能為________，將A、K間的正向電壓從零開始逐漸增加，電流表的示數的變化情況是______________．(3)為了阻止所有光電子到達陽極，在A、K間應加上U反＝________的反向電壓．(4)下列方法一定能夠增加飽和光電流的是________．A．照射光頻率不變，增加光強B．照射光強度不變，增加光的頻率C．增加A、K電極間的電壓D．減小A、K電極間的電壓〖答案〗(1)K(1分)hνc(1分)(2)hν－hνc＋eU(2分)逐漸增大，直至保持不變(2分)(3)eq\f(hν－hνc,e)(2分)(4)A(2分)〖解析〗(1)K是陰極，陰極材料的逸出功等于hνc.(2)逸出光電子的最大初動能為hν－hνc；若加在A、K間的正向電壓為U時，到達陽極的光電子的最大動能為Ekm＋eU＝hν－hνc＋eU，將A、K間的正向電壓從零開始逐漸增加，則到達陽極的光電子數逐漸增加，直到當全部光電子都能到達陽極時為止，則電流表的示數的變化情況是逐漸增大，直至保持不變．(3)為了阻止所有光電子到達陽極，在A、K間應加上的反向電壓應滿足：U反e＝Ekm＝hν－hνc，解得U反＝eq\f(hν－hνc,e).(4)若增加飽和光電流，則需要增加單位時間射到陰極的光子數，即保持照射光頻率不變時，需要增大光強，故選A.14．(4分)(2020·江蘇高二期末)如圖9甲所示為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發態的氫原子躍遷時，發出頻率不同的大量光子，其中頻率最高的光子照射到圖乙電路陰極K上時，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙，則金屬的逸出功W0＝________eV；將上述各種頻率的光分別照射到電路陰極K上，共有________種頻率的光能產生光電流．圖9〖答案〗6.75(2分)3(2分)〖解析〗大量處于n＝4激發態的氫原子躍遷時，發出頻率最高的光子是對應著從n＝4到n＝1的躍遷，頻率最高光子的能量為hνm＝E4－E1＝12.75eV，由題圖丙可知輻射光電子的最大初動能為6eV，根據Ekm＝hν－W0可知金屬的逸出功W0＝12.75eV－6eV＝6.75eV.從n＝4到低能級的躍遷中能輻射出6種不同頻率的光子，其中光子能量大于6.75eV的躍遷有：n＝2到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV；n＝3到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV；n＝4到n＝1的躍遷，輻射光子的能量為－0.85eV－(－13.6eV)＝12.75eV；其余躍遷光子能量小于6.75eV；n＝4到n＝2的躍遷，輻射光子的能量－0.85eV－(－3.4eV)＝2.55eV；所以各種頻率的光分別照射到電路陰極K上，共有3種頻率的光能產生光電流．四、計算題(本題4小題，共46分)15．(10分)(2020·修水縣第五中學高二月考)如圖10所示，倫琴射線管兩極加上一高壓電源．即可在陽極A上產生X射線．(h＝6.63×10－34J·s，電子電荷量e＝1.6×10－19C)圖10(1)若高壓電源的電壓為20kV，求X射線的最短波長；(2)若此時電流表讀數為5mA,1s內產生5×1013個波長為1.0×10－10m的光子，求倫琴射線管的工作效率．〖答案〗(1)6.2×10－11m(2)0.1%〖解析〗(1)倫琴射線管陰極上產生的熱電子在20kV高壓加速下獲得的動能全部變成X光子的能量，X光子的波長最短．eU＝hν(1分)ν＝eq\f(c,λ)(1分)得λ＝eq\f(hc,Ue)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,2×104×1.6×10－19)m≈6.2×10－11m(2分)(2)高壓電源的電功率P1＝UI＝100W，(2分)每秒產生X光子的能量E＝n