（江蘇專用版）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十一章 第2講 光電效應(yīng) 波粒二象性練習(xí)（含解析）

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1、第2講　光電效應(yīng)　波粒二象性 一、選擇題 1.下列實(shí)驗(yàn)中,能證實(shí)光具有粒子性的是(　　) A.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) B.光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn) C.光的圓孔衍射實(shí)驗(yàn) D.泊松亮斑實(shí)驗(yàn) 答案　A　光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性,A項(xiàng)正確;泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象,光的干涉和衍射現(xiàn)象均說(shuō)明光具有波動(dòng)性,B、C、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。 2.硅光電池是利用光電效應(yīng)將光輻射的能量轉(zhuǎn)化為電能;若有N個(gè)頻率為ν的光子打在光電池極板上,這些光子的總能量為(h為普朗克常量)(　　) A.hν B.12Nhν C.Nhν D.2Nhν 答案　C　光子能量與頻率有關(guān),一個(gè)光子能量為ε=h頻率,N個(gè)光子能量為Nh頻率,故C項(xiàng)正確

2、。 3.已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz,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(dòng)能的光電子,鈣逸出的光電子具有較大的(　　) A.波長(zhǎng) B.頻率 C.能量 D.動(dòng)量 答案　A　鈣的截止頻率大,由光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0=hν-hν0可知,鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能小,其動(dòng)量p=2mEk,故動(dòng)量小,由λ=hp可知,波長(zhǎng)較大,則頻率較小,選項(xiàng)A正確。 4.(多選)具有相等動(dòng)能的電子和質(zhì)子,下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.電子和質(zhì)子具有的能量相等 B.電子的德布羅意波長(zhǎng)較長(zhǎng) C.質(zhì)子的波動(dòng)性更明顯 D.分

3、別用上述電子流和質(zhì)子流通過(guò)同一狹縫做單縫衍射實(shí)驗(yàn),電子的衍射現(xiàn)象更明顯 答案　BD　質(zhì)子質(zhì)量大于電子質(zhì)量,根據(jù)E=mc2可知,質(zhì)子具有的能量大于電子具有的能量,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)Ek=p22m知,動(dòng)能相等,質(zhì)量大,動(dòng)量大,由λ=hp得,電子動(dòng)量小,則電子的德布羅意波長(zhǎng)較長(zhǎng),故B項(xiàng)正確;質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)短,波動(dòng)性不明顯,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;電子的德布羅意波長(zhǎng)長(zhǎng),則電子的衍射現(xiàn)象更明顯,故D項(xiàng)正確。 5.下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌道,所以實(shí)物不具有波粒二象性 B.康普頓效應(yīng)說(shuō)明光子既有能量又有動(dòng)量 C.光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子,單個(gè)光子不具有波粒二象性 D.宏觀物體

4、的德布羅意波長(zhǎng)非常小,極易觀察到它的波動(dòng) 答案　B　由德布羅意理論知,宏觀物體的德布羅意波長(zhǎng)太小,很難觀察到波動(dòng)性,但仍具有波粒二象性,A、D項(xiàng)錯(cuò)誤;康普頓效應(yīng)說(shuō)明光子除了具有能量之外還有動(dòng)量,B正確;波粒二象性是光子的特性,單個(gè)光子也具有波粒二象性,C項(xiàng)錯(cuò)誤。 6.一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為λ1的中子和另一個(gè)德布羅意波長(zhǎng)為λ2的氘核同向正碰后結(jié)合成一個(gè)氚核,該氚核的德布羅意波長(zhǎng)為(　　) A.λ1λ2λ1+λ2 B.λ1λ2λ1-λ2 C.λ1+λ22 D.λ1-λ22 答案　A　中子的動(dòng)量p1=hλ1,氘核的動(dòng)量p2=hλ2,碰撞后形成的氚核的動(dòng)量p3=p2+p1,所以氚核的德布羅意波長(zhǎng)λ

5、3=hp3=λ1λ2λ1+λ2,A項(xiàng)正確。 7.(2018課標(biāo)Ⅱ)用波長(zhǎng)為300nm的光照射鋅板,電子逸出鋅板表面的最大初動(dòng)能為1.28×10-19J;已知普朗克常量為h=6.626×10-34J·s,真空中的光速為c=3.00×108m/s,能使鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)的單色光的最低頻率約為(　　) A.1×1014Hz B.8×1014Hz C.2×1015Hz D.8×1015Hz 答案　B　由光電效應(yīng)方程式Ek=hν-W0得W0=hν-Ek=hcλ-Ek,剛好發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率為ν0,則W0=hν0,代入數(shù)據(jù)解得ν0=8×1014Hz,故B項(xiàng)正確。 二、非選擇題 8.(2019江陰

6、一中月考)一光電管的陰極K用截止頻率為ν0的金屬鈉制成;普朗克常量為h,電子的電荷量為e;用頻率為ν的紫外線照射陰極,有光電子逸出,則逸出光電子最大初動(dòng)能是　　　　;若在光電管陽(yáng)極A和陰極K之間加反向電壓,要使光電子都不能到達(dá)陽(yáng)極,反向電壓至少為　　　　。? 答案　hν-hν0　hν-hν0e 解析　根據(jù)光電效應(yīng)方程得,最大初動(dòng)能Ekm=hν-hν0;根據(jù)動(dòng)能定理得,-eU=0-Ekm,解得反向電壓U=hν-hν0e。 9.(2017南通、揚(yáng)州、泰州三模)一光電管的陰極K用截止頻率為ν的金屬銫制成,光電管陽(yáng)極A和陰極K之間的正向電壓為U,用波長(zhǎng)為λ的單色光射向陰極,產(chǎn)生了光電流;已知普朗

7、克常量為h,電子電荷量為e,真空中的光速為c。求: 　　(1)金屬銫的逸出功W; 　　(2)光電子到達(dá)陽(yáng)極的最大動(dòng)能Ek。 答案　(1)hν　(2)eU+hcλ-hν 解析　(1)W=hν (2)根據(jù)光電效應(yīng)方程得 Ek0=hcλ-W 由動(dòng)能定理得eU=Ek-Ek0 解得Ek=eU+hcλ-hν 10.A、B兩種光子的能量之比為2∶1,它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),且所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能分別為EA、EB,求A、B兩種光子的動(dòng)量之比和該金屬的逸出功。 答案　2∶1　EA-2EB 解析　光子能量ε=hν,動(dòng)量p=hλ,且ν=cλ 得p=εc,又εA∶εB=2∶1,

8、則pA∶pB=2∶1 A光照射時(shí),光電子的最大初動(dòng)能EA=εA-W0 同理,有EB=εB-W0 解得W0=EA-2EB 11.(2016江蘇單科)(1)已知光速為c,普朗克常量為h,則頻率為ν的光子的動(dòng)量為　　　　。用該頻率的光垂直照射平面鏡,光被鏡面全部垂直反射回去,則光子在反射前后動(dòng)量改變量的大小為　　　　。? (2)幾種金屬的逸出功W0見(jiàn)表: 金屬 鎢 鈣 鈉 鉀 銣 W0(×10-19J) 7.26 5.12 3.66 3.60 3.41 　　用一束可見(jiàn)光照射上述金屬的表面,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明哪些能發(fā)生光電效應(yīng)。已知該可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為 4.0×10

9、-7~7.6×10-7m,普朗克常量h=6.63×10-34J·s。 答案　(1)hνc　2hνc　(2)鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng) 解析　(1)光子的動(dòng)量p=hλ=hνc,垂直反射回去時(shí),Δp=hνc-(-hνc)=2hνc (2)光子的能量ε=hcλ,取λ=4.0×10-7m,則E≈5.0×10-19J 根據(jù)E≥W0判斷,鈉、鉀、銣能發(fā)生光電效應(yīng) 12.(2017江蘇七校聯(lián)考)(1)用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng),得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖。則a光光子的頻率　　　　b光光子的頻率(選填“大于”“小于”或“等于”);且a光的強(qiáng)度　　　　b光的強(qiáng)度(

10、選填“大于”“小于”或“等于”)。? 　　(2)一個(gè)靜止的原子核?86226Ra,衰變時(shí)放出一個(gè)質(zhì)量為m1、速率為v1的粒子,同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)量為m2的反沖新核?86222Ra和一個(gè)光子,測(cè)得新核的速率為v2、光子與新核運(yùn)動(dòng)方向相同。已知普朗克常量為h,寫(xiě)出該衰變的方程并求出光子的波長(zhǎng)λ。 答案　(1)大于　大于　(2)86226RaRa+24He　hm1v1-m2v2 解析　(1)由題意可得a光照射光電管時(shí)遏止電壓大,使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大,所以a光光子的頻率大;由圖可知,a的飽和光電流較大,因此a光的光強(qiáng)大于b光。 (2)在衰變和核反應(yīng)方程中遵循質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒,所以生成物中粒子的質(zhì)量數(shù)為4,電荷數(shù)為2,即α粒子;該衰變方程為?88226Ra→86222Rn+24He 在衰變和核反應(yīng)中另外遵循動(dòng)量守恒,根據(jù)動(dòng)量守恒(以v1的方向?yàn)檎较?0=m1v1-m2v2-hλ,得λ=hm1v1-m2v2。 6