高考物理 考点一遍过 专题56 波粒二象性 光电效应-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题56 波粒二象性 光电效应一、黑体辐射和量子1黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。2实验规律：随着温度升高，各种波长的电磁波辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。3普朗克提出黑体辐射强度按波长分布的公式，理论与实验结果相符，但要求满足能量子假设。4能量子=h，其中为电磁波频率，普朗克常量h=6.631034 Js。二、光电效应1实验规律：（1）每种金属都有一个发生光电效应的最小频率，称为截止频率或极限频率（c）。（2）入射光的频率不变时，入射光越强，饱和光电流越大。光电流的强度（单位时间内发射的光电子数）与入射光的强度成正比。（3）入射光的频率不变时，存在一

2、个使光电流减小到0的反向电压，即遏止电压（Uc）。表明光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关。（4）光照射到金属表面时，光电子的逸出几乎是瞬时的，精确测量为109 s。2爱因斯坦光电效应方程：Ek=hW03光电流与电压的关系图象（IU图象） （1）电压范围足够大时，电流的最大值为饱和光电流Im，图线与横轴交点的横坐标的绝对值为遏止电压Uc，光电子的最大初动能Ek=eUc。（2）频率相同的入射光，遏止电压相同，饱和光电流与光照强度成正比。（3）不同频率的入射光，遏止电压不同，入射光频率越大，遏止电压越大。4最大初动能与入射光频率的关系图象（Ek图象）（1）函数方程为Ek=hW0=

3、hhc。（2）图线斜率等于普朗克常量h，横轴截距等于截止频率vc，纵轴截距绝对值E等于逸出功W0=hc。5遏止电压与入射光频率的关系图象（Uc图象）（1）函数方程为Uc=。（2）图线斜率与电子电荷量的乘积等于普朗克常量h，横轴截距等于截止频率c，纵轴截距的绝对值与电子电荷量的乘积等于逸出功。三、波粒二象性1光的波粒二象性（1）光的波动性：光的干涉、衍射、偏振现象。（2）光的粒子性：光电效应、康普顿效应。（3）光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性。2康普顿效应（1）光电效应表明光子具有能量；康普顿效应表明光子既具有能量，又具有动量。（2）光子的动量p=。3粒子的波粒二象性（1）德布罗

4、意波（物质波）：频率=，波长=，其中为粒子能量，p为粒子动量，h为普朗克常量。（2）验证和应用：电子的衍射实验，电子显微镜。（3）光波和物质波都是概率波。黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知A随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动【参考答案】ACD【详细解析】由图可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，ACD正确，B错误。【名师点睛】类似黑体辐射实验规律的知识，其数学原理推导困难，一般不要求掌握，所应用的领域（冶

5、炼金属）的现象又不常见，这就要求在了解相关历史背景、历史沿革的前提下，进行主动记忆。1关于黑体辐射的强度与波长的关系，如图所示正确的是 【答案】B【解析】黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，选B。用一单色光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果A增大入射光的强度，光电子的最大初动能增大B减小入射光的强度，就可能没有光电子逸出了C增大入射光的频率，逸出的光电子数目一定增多D减小入射光的频率，就可能没有光电子逸出了【参考答案】D【名师点睛】光电效应问题的解题关键：（1）根据爱因斯坦光电效应方程分析光电子的最大初动能；（

6、2）光强与光子数有关，光强与光电效应发生的次数有关，而与每次发生的光电效应无关。1用如图所示的装置演示光电效应，当用某种频率的光照射光电管时，闭合开关S，此时电流表A的读数为I，若改用更高频率的光照射光电管 A断开开关S，则一定有电流流过电流表AB将滑动变阻器的触头c向b端移动，光电子到达阳极时的速度必将变小C只要电源的电压足够大，将滑动变阻器的触头c向a端移动，光电管中可能没有光电子产生D只要电源的电压足够大，将滑动变阻器的触头c向a端移动，电流表A读数可能为0【答案】AD【解析】原来电路中，光电管两端加反向电压，此时有光电流，若改用更高频率的光照射光电管，且断开开关S，光电子的最大初动能增

7、大，且无反向电压的减速，光电子一定能到达阳极，有光电流产生，A正确；将滑动变阻器的触头c向b端移动，光电管两端的反向电压减小，光电子到达阳极的速度必将增大，B错误；改用更高频率的光照射光电管，光电管中一定有光电子产生，C错误；只要电源的电压足够大，将滑动变阻器的触头c向a端移动，使光电管两端的反向电压达到遏止电压，光电子就不能到达阳极，无法形成光电流，则电流表A的读数可能为0，D正确。在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是A使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上会出现衍射图样B单个光子通过单缝后，底片上会出现完整的衍射图样C光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏D单个光子通过单

8、缝后打在底片上的情况呈现随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现规律性【参考答案】AD【详细解析】使光子一个一个地通过单缝，如果时间足够长，底片上中央到达的机会最多，其他地方机会较少，会出现衍射图样，A正确；单个光子通过单缝后，光子表现为粒子性，底片上只有一个光点，BC错误；单个光子通过单缝后打在底片的情况呈现随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的情况呈现规律性，所以少量光子体现粒子性，大量光子体现波动性，D正确。【知识拓展】由，光子的频率（能量）越高，波长越小，越不容易发生干涉或衍射，波动性越不明显，表现为粒子性。1在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上假设

9、现在只让一个光子通过单缝，那么该光子A一定落在中央亮纹处 B一定落在亮纹处C可能落在暗纹处 D落在中央亮纹处的可能性最大【答案】CD【解析】根据光的概率波概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，AB错误；CD正确。1在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是AT1 T2BT1b，则一定有Uab，则一定有EkaEkbC若UaUb，则一定有Ekab，则一定有haEkahbEkb11（2017北京卷

10、）2017年年初，我国研制的“大连光源”极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm（1 nm=109 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.61034 Js，真空光速c=3108 m/s）A1021 J B1018 JC1015 J D1012 J12（2016新课标全国卷）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的

11、是A保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B入射光的频率变高，饱和光电流变大C入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关13（2015新课标全国卷）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后可以形成干涉图样B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E光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关14（2015上海卷）用很弱的光做单缝衍射实

12、验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明A光的本质是波B光的本质是粒子C光的能量在胶片上分布不均匀D光到达胶片上不同位置的概率相同15（2015江苏卷）波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有A光电效应现象揭示了光的粒子性B热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等1AD【解析】不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不相同的，温度越高向外辐射的能量中波长短的波越多，所以T1T2，A正确，B错误；随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加，同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较

13、短的方向移动，C错误，D正确。3AC【解析】光子的能量大于钨的逸出功时，才有光电子逸出，光子的能量要大于4.5 eV；加正向电压时，逸出的光电子一定能到达金属网处；加反向电压时，入射光子的能量hW0+eU时，逸出的光电子才能到达金属网处。故BD中光电子能到达金属网处，AC中没有光电子到达金属网处，选AC。4ABC【解析】甲光、乙光的遏止电压相等，则甲、乙光的频率相等，甲光的光电流比乙光大，则甲光的光照强度比乙光大，A正确；由，甲、乙光的遏止电压小于丙光的遏止电压，则甲、乙光的频率小于丙光的频率大于乙光的频率，乙光的波长大于丙光的波长，B正确；同一种金属，截止频率是相同的，C正确；甲光对应的光电

14、子最大初动能小于于丙光的光电子最大初动能，D错误。5AC【解析】由爱因斯坦光电效应方程有Ekm=hW=h(c)，可知图线的横轴截距为金属的极限频率，c=4.31014 Hz，A正确，B错误；图线的斜率表示普朗克常量，C正确；金属的逸出功W=hc1.8 eV，D错误。6ABC【解析】光电子在光电管中减速，根据动能定理有eU1=0mv2，则用频率为1的光照射时，光电子的最大初速度v=，A正确；由爱因斯坦光电效应方程有h1=eU1+W0，h2=eU2+W0，得阴极K金属的逸出功W0=h1eU1，得h=，B正确，D错误；阴极K金属的极限频率c=，C正确。7BCD【解析】声波是机械波，A错误；电磁波和物

15、质波都是概率波，无线电波和光波都属于电磁波，BCD正确。8B【解析】可见光的光子的平均能量，能引起人的眼睛视觉效应的光子数，选B。9BD【解析】由粒子位置不确定量x与粒子动量不确定量p的不确定关系xp可知，单缝越宽，位置不确定量x越大，动量不确定量p越小，所以光沿直线传播，A错误；B正确；单缝越窄，位置不确定量x越小，动量不确定量p越大，所以中央亮纹越宽，C错误，D正确。10BC【解析】由爱因斯坦光电效应方程有Ek=hW0，又由动能定理有Ek=eUc，若ab，则有EkaEkb，UaUb，A错误，B正确；若UaUb，则有EkaEkb，C正确；同种金属的逸出功不变，则W0=hEk不变，D错误。11

16、B【解析】一个处于极紫外波段的光子的能量约为，由题意可知，光子的能量应比电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选B。13ACD【解析】电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，A正确；射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，说明射线是粒子流，B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，C正确；人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子的波动性，D正确；光电效应实验说明了光的粒子性，E错误。14C【解析】用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片出现的图样说明光有波粒二象性，AB错误；光到达胶片上不同位置的概率不同，说明光的能量在胶片上分布不均匀，C正确，D错误。15AB【解析】光电效应说明光的粒子性，A正确；热中子在晶体上产生衍射图样，即运动的实物粒子具有波的特性，说明中子具有波动性，B正确；黑体辐射的实验规律说明电磁辐射是量子化的，即黑体辐射用光的粒子性解释，C错误；根据德布罗意波的动量，又，可得，质子和电子的质量不等，所以动能相等的质子和电子，德布罗意波长不等，D错误。