2022年物理高考大一轮复习第12章波粒二象性原子结构与原子核第33讲波粒二象性练习含解析20190803158.doc

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1、第33讲 波粒二象性解密考纲考查对光电效应规律的理解，对光电效应方程的理解和对光的波粒二象性的理解1下列关于光的波粒二象性的说法，正确的是()A有的光是波，有的光是粒子B光子与电子是同样的一种粒子C光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著D大量光子的行为往往显示出粒子性C解析 光具有波粒二象性，故选项A错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是一种物质实体，速度低于光速，光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是光速，故选项B错误；光的波长越长，波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故选项C正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，故选项D错误2(多选)已知某金属发

2、生光电效应的截止频率为c，则()A当用频率为2c的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B当用频率为2c的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hcC当照射光的频率大于c时，若增大，则逸出功增大D当照射光的频率大于c时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍AB解析 该金属的截止频率为c，则可知逸出功W0hc，逸出功由金属自身的性质决定，与照射光的频率无关，选项C错误；由光电效应的实验规律可知，选项A正确；由光电效应方程EkhW0，将W0hc代入可知，选项B正确，D错误3(多选)下列关于波粒二象性的说法正确的是()A光电效应揭示了光的波动性B使光子一个一个地通过单缝，若时间足够长，

3、底片上也会出现衍射图样C黑体辐射的实验规律可用光的粒子性解释D热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性BCD解析 光电效应揭示了光的粒子性，选项A错误；单个光子通过单缝后在底片上呈现出随机性，但大量光子通过单缝后在底片上呈现出波动性，选项B正确；黑体辐射的实验规律说明了电磁辐射是量子化的，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射可用光的粒子性来解释，选项C正确；热中子束射在晶体上产生衍射图样，是由于运动的实物粒子具有波的特性，即说明中子具有波动性，选项D正确4(2019·深圳调研)下列说法正确的是 ()A在光电效应实验中，只要入射光足够强，时间足够长，金属表面就会逸出光

4、电子B在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光的频率，频率越大，饱和光电流越大C根据玻尔的原子理论，氢原子从n5的激发态跃迁到n2的激发态时，原子能量减小，电势能增大D根据玻尔的原子理论，大量处于基态的氢原子吸收波长为0的光子后，如果辐射出3种频率的光子，则其中波长最小的为0D解析 在光电效应实验中，只要入射光频率足够大，金属表面就会逸出光电子，与入射光的强度及光照时间无关，选项A错误；在光电效应的实验中，饱和光电流大小取决于入射光的强度，光强越大，饱和光电流越大，选项B错误；根据玻尔的原子理论，氢原子从n5的激发态跃迁到n2的激发态时，原子能量减小，电子的动能增大，原子的电势能减小，选

5、项C错误；根据玻尔的原子理论，大量处于基态的氢原子吸收波长为0的光子后，如果辐射出3种频率的光子，则其中波长最小的为0，选项D正确5一个德布罗意波长为1的中子和另一个德布罗意波长为2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为 ()A. B.C. D.A解析 中子的动量p1，氘核的动量p2，同向正碰后形成的氚核的动量p3p2p1，所以氚核的德布罗意波长3，选项A正确6(2019·广州高三一模)已知普朗克常量h6.63×1034J·s，1 eV1.6×1019 J在光电效应实验中，金属钯的逸出功为1.9 eV，要使钯表面发出的光电子的最大初动能为

6、1.0 eV，入射光的频率约为 ()A2.2×1014 Hz B4.6×1014 HzC4.6×1015 Hz D7.0×1014HzD解析 由爱因斯坦的光电效应方程得EkmhW0，可得7.0×1014 Hz，选项D正确7(2019·安庆二模)2017年9月29日世界首条量子保密通信干线“京沪干线”正式开通，我国科学家成功实现了世界上首次洲际量子保密通信下列有关量子化学说的叙述中正确的是 ()A爱因斯坦根据光电效应的实验规律，提出了“光子说”B库仑通过对油滴实验的分析，发现“电荷是量子化”的C汤姆逊根据原子核式结构学说，提出了“原子轨

7、道量子化”的假说D卢瑟福根据原子光谱的实验规律，提出了“原子能量量子化”的假说A解析 爱因斯坦根据光电效应的实验规律，提出了“光子说”，选项A正确；密立根通过对油滴实验的分析，发现“电荷是量子化”的，选项B错误；玻尔根据原子核式结构学说，提出了“原子轨道量子化”的假说，选项C错误；玻尔根据原子光谱的实验规律，提出了“原子能量量子化”的假说，选项D错误8用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片这些照片说明()A光只有粒子性没有波动性B光只有波动性没有粒子性C少量光子的运动显示波动性，大量光子的运

8、动显示粒子性D少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性D解析 光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故选项D正确9某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示，表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料()材料钠铜铂极限波长(nm)541268196A.仅钠能产生光电子 B仅钠、铜能产生光电子C仅铜、铂能产生光电子 D都能产生光电子D解析 根据爱因斯坦光电效应方程可知，只要光源的波长小于某金属的极限波长，就有光电子逸出，该光源发出的光的波长最小的小于100 nm，小于钠、铜、铂的极限波长，都能产生光电子，选项

9、D正确，A、B、C错误10(2019·莆田调研)(多选)按如图所示的方式连接电路，当用某种紫光照射光电管阴极K时，电路中的微安表有示数则下列叙述正确的是 ()A如果仅将紫光换成黄光，则微安表一定没有示数B如果仅将紫光换成紫外线，则微安表一定有示数C仅将滑动变阻器的滑片向右滑动，则微安表的示数一定增大D仅将滑动变阻器的滑片向左滑动，则微安表的示数可能不变BD解析 当换用黄光后，入射光的频率减小，但入射光的频率可能仍大于金属的极限频率，仍能发生光电效应，电路中可能有光电流，选项A错误；当换用紫外线后，入射光的频率增大，一定能产生光电效应，则微安表一定有示数，选项B正确；滑动变阻器的滑片向

10、右滑动，则光电管两极间的电压增大，但电路中的光电流可能已经达到饱和值，保持不变，选项C错误；滑动变阻器的滑片向左滑动，则光电管两极间的电压减小，但电路中的光电流可能仍为饱和值，保持不变，选项D正确11光电效应实验装置示意图如图所示用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应换用同样频率为的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电荷量)()AU BUCU2hW DUB解析 由

11、题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为nh (n2,3,4)，由光电效应方程可知nhWmv2(n2,3,4)，在减速电场中由动能定理得eU0mv2，联立上述两式解得U (n2,3,4)，选项B正确12(多选)如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)由图可知()A该金属的截止频率为4.27×1014 HzB该金属的截止频率为5.5×1014 HzC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为0.5 eVAC解

12、析 图线与横轴的交点为截止频率，选项A正确，B错误；由光电效应方程EkhW0，可知图线的斜率为普朗克常量，选项C正确；该金属的逸出功为W0hc eV1.77 eV，选项D错误13小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置如图甲所示已知普朗克常量h6.63×1034 J·s.(1)图甲中电板A为光电管的_(填“阴极”或“阳极”)(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率c_Hz，逸出功W0_J.(3)如果实验中入射光的频率7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek_J.答案 (1)阳极(2)5.15&#

13、215;1014(5.125.18)×1014均可341×1019(3.393.43)×1019均可(3)1.23×1019(1.211.25)×1019均可14(2019·北京朝阳区高三一模)在玻尔的原子结构理论中，氢原子由高能态向低能态跃迁时能发出一系列不同频率的光，波长可以用巴耳末里德伯公式R 来计算，式中为波长，R为里德伯常量，n、k分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数，对于每一个k，有nk1 、k2、k3、，其中，赖曼系谱线是电子由n>1的轨道跃迁到k1的轨道时向外辐射光子形成的，巴耳末系谱线是电子由n>

14、2 的轨道跃迁到k2的轨道时向外辐射光子形成的(1)如图所示的装置中，K为金属板，A为金属电极，都密封在真空的玻璃管中，S为石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片射到金属板K上实验中：当滑动变阻器的滑片位于最左端，用某种频率的单色光照射K时，电流计G指针发生偏转；向右滑动滑片，当A比K的电势低到某一值Uc (遏止电压)时，电流计G指针恰好指向零现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验若用赖曼系中波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1；若用巴耳末系中n4的光照射金属时，遏止电压的大小为U2.金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸电子要从金属中挣脱出来，必须克服这种阻碍做功使电子脱离某种金属

15、所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功已知电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，里德伯常量为R.试求：a赖曼系中波长最长的光对应的频率1；b普朗克常量h和该金属的逸出功W0.(2)光子除了有能量，还有动量，动量的表达式为p (h为普朗克常量)a请你推导光子动量的表达式p；b处于n2激发态的某氢原子以速度v0运动，当它向k1的基态跃迁时，沿与v0相反的方向辐射一个光子辐射光子前后，可认为氢原子的质量为M不变求辐射光子后氢原子的速度v (用h、R、M和v0表示)解析 (1)a.在赖曼系中，氢原子由n2跃迁到k1，对应的波长最长，波长1，则R，所以 1，所以1.b在巴耳末系中，氢原子由n4跃迁到k2，对应的波长为2，频率2，则R，2，设1、2对应的最大动能分别为Ek1、Ek2，根据光电效应方程有Ek1h1W0，Ek2h2W0，根据动能定理有eU10Ek1，eU20Ek2，联立解得h，W0e(U14U2)(2)a.根据质能方程有Emc2，又因为Ehh，pmc，所以p.b光子的动量p，根据动量守恒定律有Mv0Mvp，解得vv0.答案 (1)1 hW0e(U14U2)(2)见解析vv0