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2019届一轮复习物理江苏专版:课时跟踪检测(三十八) 波粒二象性

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                 课时跟踪检测(三十八)                    波粒二象性

    对点训练:对光电效应的理解

    1.用某种频率的光照射锌板,使其发射出光电子。为了增大光电子的最大初动能,下
列措施可行的是(  )
    A.增大入射光的强度
    B.增加入射光的照射时间
    C.换用频率更高的入射光照射锌板
    D.换用波长更长的入射光照射锌板

    解析:选    C 根据光电效应方程          Ekm=hν-W0  得,光电子的最大初动能与入射光的强
度、照射时间无关。入射光的频率越高或波长越短,光电子的最大初动能越大,故                                   C 正确,
A、B、D    错误。

    2.(2018·南京调研)如图所示,把一块不带电的锌板连接在验电
器上。当用紫外线照射锌板时,发现验电器指针偏转一定角度,则
(  )
    A.锌板带正电,验电器带负电
    B.若改用强度更小的紫外线照射锌板,验电器的指针也会偏转
    C.若改用红外线照射锌板,验电器的指针仍然会发生偏转
    D.这个现象可以说明光具有波动性
    解析:选    B 用紫外线照射锌板,锌板失去电子带正电,验电器与锌板相连,则验电
器的金属球和金属指针带正电,故               A 错误;根据光电效应的条件可知发生光电效应与光的
强度无关,若改用强度更小的紫外线照射锌板,验电器的指针也会偏转,故                                B 正确;根据
光电效应的条件可知若改用红外线照射锌板,不一定能发生光电效应,所以验电器的指针

不一定会发生偏转,故          C 错误;光电效应说明光具有粒子性,故                 D 错误。
    3.(2018·保定模拟)如图所示,在验电器上安装一个铜网,使
其带电,验电器金属箔片张开一定角度。用紫外线照射铜网,验
电器金属箔片的张角保持不变。再将一块锌板放置在该铜网后面
一定距离处,用同一紫外线照射锌板时,发现金属箔片张开角度

减小。下列相关说法中正确的是(  )
    A.增加紫外线的强度照射铜网,金属箔片张角将变大
    B.紫外线的频率大于金属锌的截止频率
    C.铜网带负电
    D.改用紫光照射锌板,验电器的金属箔片张角也一定减小
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    解析:选    B 根据用紫外线照射铜网,验电器金属箔片的张角保持不变;再将一块锌
板放置在该铜网后面一定距离处,用同一紫外线照射锌板时,发现金属箔片张开角度减小,
说明逸出的光电子跑到铜网上,导致其电量减小,当增加紫外线的强度照射铜网,金属箔

片张角将变更小,由此可知,铜网带正电,故                    A、C  错误。只有紫外线的频率大于金属锌
的截止频率,才会发生光电效应,故                B 正确。根据光电效应产生条件,当用紫光照射,则
紫光频率小于紫外线,因此可能不发生光电效应现象,则验电器金属箔片张角不一定会减

小,故   D 错误。
    对点训练:爱因斯坦的光电效应方程及应用

    4.(2018·盐城模拟)用如图所示的装置研究光电效应现象,当
用光子能量为      3.0  eV 的光照射到光电管上时,电流表             G 的读数
为  0.2 mA,移动变阻器的触点          c,当电压表的示数大于或等于
0.7 V 时,电流表读数为       0,则(  )
    A.开关    K 断开后,没有电流流过电流表             G
    B.所有光电子的初动能为           0.7 eV
    C.光电管阴极的逸出功为           2.3 eV
    D.改用能量为       1.5 eV 的光子照射,电流表       G 也有电流,但电流较小
    解析:选    C 光电管两端接的是反向电压,当开关断开后,光电管两端的电压为零,
逸出的光电子能够到达另一端,则仍然有电流流过电流表                        G,故   A 错误。当电压表的示数

大于或等于     0.7 V 时,电流表读数为        0,可知遏止电压为        0.7 V,根据动能定理得,eUc=

Ekm,则光电子的最大初动能为            0.7 eV,故  B 错误。根据光电效应方程得,Ekm=hν-W0,

则逸出功    W0=hν-Ekm=3.0 eV-0.7 eV=2.3 eV,故      C 正确。改用能量为        1.5 eV 的光子照
射,因为光子能量小于逸出功,则不会发生光电效应,没有光电流,故                              D 错误。

    5.[多选](2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中,分别用频率为                   νa、νb 的单色光    a、b 照

射到同种金属上,测得相应的遏止电压分别为                    Ua 和 Ub、光电子的最大初动能分别为

Eka 和 Ekb。h 为普朗克常量。下列说法正确的是(  )

    A.若   νa>νb,则一定有    Uaνb,则一定有    Eka>Ekb

    C.若   Uaνb,则一定有    hνa-Eka>hνb-Ekb

    解析:选    BC 设该金属的逸出功为           W,根据爱因斯坦光电效应方程有              Ek=hν-W,

同种金属的     W  不变,则逸出光电子的最大初动能随               ν 的增大而增大,B       项正确;又     Ek=
eU,则最大初动能与遏止电压成正比,C                项正确;根据上述有         eU=hν-W,遏止电压

U 随 ν 增大而增大,A      项错误;又有       hν-Ek=W,W    相同,则     D 项错误。
    6.如图甲所示,合上开关,用光子能量为                  2.5 eV 的一束光照射阴极        K,发现电流表
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读数不为零。调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于                       0.60 V 时,电流表计数仍不为零,
当电压表读数大于或等于           0.60 V 时,电流表读数为零。把电路改为图乙,当电压表读数为
2 V 时,则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为(  )


    A.1.5 eV 0.6 eV                      B.1.7 eV 1.9 eV
    C.1.9 eV 2.6 eV                      D.3.1 eV 4.5 eV
    解析:选    C 光子能量      hν=2.5  eV 的光照射阴极,电流表读数不为零,则能发生光电
效应,当电压表读数大于或等于              0.6 V 时,电流表读数为零,则电子不能到达阳极,由动
           1

               2
能定理   eU=2mvm   知,最大初动能       Ekm=eU=0.6     eV,由光电效应方程        hν=Ekm+W0   知

W0=1.9   eV,对图乙,当电压表读数为            2 V 时,电子到达阳极的最大动能             Ekm′=Ekm+

eU′=0.6 eV+2 eV=2.6 eV。故     C 正确。
    7.(2018·淮安期末)关于光电效应现象,下列说法中正确的是(  )
    A.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于此波长,才
能产生光电效应

    B.在光电效应现象中,光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
    C.在光电效应现象中,入射光的强度越大,光电子的最大初动能越大
    D.对于某种金属,只要入射光的强度足够大,就会发生光电效应
                                      c   c

    解析:选    A 根据光电效应方程          Ekm=hλ-hλ0。入射光的波长必须小于极限波长,才
能发生光电效应,故         A 正确;从光电效应方程知,光电子的最大初动能与照射光的频率成

一次函数关系,不是成正比,故              B 错误;根据光电效应方程           Ekm=hν-W0,入射光的频率
越大,光电子的最大初动能越大,与入射光的强度无关,故                         C 错误;能否发生光电效应与
入射光的强度无关,故          D 错误。

    8.(2016·江苏高考)几种金属的逸出功            W0 见下表:
                   金属           钨      钙      钠      钾      铷

                      -19
               W0(×10     J)   7.26   5.12   3.66   3.60   3.41
    用一束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可

见光的波长范围为        4.0×10-7~7.6×10-7 m,普朗克常数        h=6.63×10-34 J·s。
                       hc
    解析:光子的能量        E=  λ
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    取 λ=4.0×10-7 m,则    E≈5.0×10-19 J

    根据  E>W0  判断,钠、钾、铷能发生光电效应。
    答案:钠、钾、铷
    对点训练:与光电效应有关的图像问题

    9.(2018·兰州模拟)在光电效应实验中,某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了
三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光),如图所示。则
可判断出(  )
    A.甲光的频率大于乙光的频率
    B.乙光的波长大于丙光的波长
    C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
    D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子对应的最大初动能
    解析:选    B 因光电管不变,所以逸出功不变。由图像知甲光、乙光对应的遏止电压
相等,且小于丙光对应的遏止电压,所以甲光和乙光对应的光电子最大初动能相等且小于

丙光的光电子最大初动能,故             D 错误;根据爱因斯坦光电效应方程              Ek=hν-W0   知甲光和
乙光的频率相等,且小于丙光的频率,甲光和乙光的波长大于丙光的波长,故                                 A 错误,
B 正确;截止频率是由金属决定的,与入射光无关,故                      C 错误。

    10.如图所示,是甲、乙两种金属的遏止电压                 Uc 与入射光频
率  ν 的关系图像,如果用频率为           ν 的光照射两种金属,光电子的

最大初动能分别为        E 甲、E  乙,则关于     E 甲、E 乙的大小关系正确
的是(  )

    A.E  甲>E  乙                          B.E  甲=E  乙

    C.E  甲<E  乙                          D.无法判断
    解析:选    A 根据光电效应方程得:

    Ekm=hν-W0=hν-hν0

    又 Ekm=qUc
              h   hν0

    解得:Uc=qν-     q ;

    结合  Uc­ν 图线可知,当      Uc=0 时,ν=ν0;

    由题图可知,金属甲的极限频率小于金属乙的,则金属甲的逸出功小于乙的,即                                  W 甲

<W  乙。
    如果用   ν 频率的光照射两种金属,根据光电效应方程,当用相同频率的光入射时,则

逸出功越大的,其光电子的最大初动能越小,因此                     E 甲>E  乙,故   A 正确,B、C、D      错误。

    11.如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长                      λ=0.50   μm 的绿光照射阴极
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K,实验测得流过Ⓖ表的电流            I 与 AK  之间的电势差      UAK 满足如图乙所示规律,取          h=

6.63×10-34 J·s。结合图像,求:(结果保留两位有效数字)


    (1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极                   K 时的最大动能。
    (2)该阴极材料的极限波长。
    解析:(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极                        A,阴极每秒钟发射的
光电子的个数
       Im  0.64 × 10-6
    n=  e =1.6 × 10-19(个)=4.0×1012(个)
    光电子的最大初动能为:

                    -19                -20
    Ekm=eU0=1.6×10      C×0.6 V=9.6×10     J。
                                                               c   c

    (2)设阴极材料的极限波长为          λ0,根据爱因斯坦光电效应方程:Ekm=hλ-hλ0,代入数

据得   λ0=0.66 μm。
    答案:(1)4.0×1012  个 9.6×10-20 J
    (2)0.66 μm
    对点训练:对波粒二象性的理解

    12.[多选]美国物理学家康普顿在研究石墨对                 X 射线的散射时,发现光子除了具有能
量之外还具有动量,被电子散射的               X 光子与入射的      X 光子相比(  )
    A.速度减小                               B.频率减小
    C.波长减小                               D.能量减小
    解析:选    BD 光速不变,A        错误;光子将一部分能量转移到电子,其能量减小,随
之光子的频率减小、波长变长,B、D                正确,C   错误。
    13.[多选](2018·福建省高考适应性检测)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实
中突出体现波动性的是(  )
    A.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
    B.β  射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
    C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
    D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
    解析:选    ACD 干涉是波具有的特性,电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样,
说明电子具有波动性,所以            A 正确;β   粒子在云室中受磁场力的作用,做的是圆周运动,
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与波动性无关,所以         B 错误;可以利用慢中子衍射来研究晶体的结构,说明中子可以产生
衍射现象,说明具有波动性,所以               C 正确;人们利用电子显微镜观测物质的微观结构,说
明电子可以产生衍射现象,说明具有波动性,所以                     D 正确。
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