2019届高考物理江苏专版一轮复习课时检测(三十八) 波粒二象性 Word版含解析

单元检测十三动量波粒二象性原子结构与原子核考生注意：1．本试卷共4页．2．答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上．3．本次考试时间90分钟，满分100分．4．请在密封线内作答，保持试卷清洁完整．一、选择题(本题共6小题，每小题4分，共计24分．每小题至少有一个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分)1．(2018·泰州中学模拟)下列说法中正确的是( )A．用不可见光照射金属一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大B．查德威克发现中子的核反应是：94Be＋42He→12 6C＋10nC．β衰变说明了β粒子(电子)是原子核的组成部分D．“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体mv的矢量和保持不变2．(2018·徐州三中月考)下列说法正确的是( )A．太阳辐射的能量来自太阳内部的热核反应B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短C．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增加D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期不发生改变3．(2018·虹桥中学调研)下列说法正确的是( )A．光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象B．天然放射性现象说明原子核具有复杂的结构C．一个氘核的质量小于一个质子和一个中子的质量和D．已知钴60的半衰期为5.27年，则任一个钴60原子核都将在5.27年内发生衰变4．图1中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹，气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里．以下判断可能正确的是( )图1A．a、b为β粒子的径迹B．a、b为γ粒子的径迹C．c、d为α粒子的径迹D．c、d为β粒子的径迹5．(2018·常熟市模拟)下列说法中正确的是( )A．某放射性原子核经两次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个B．玻尔理论可以成功解释氢原子的光谱现象C．氢原子的核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，原子的能量增大D．放射性元素发生β衰变，新核的化学性质不变6．(2017·淮安市高三年级信息卷试题)下列说法中正确的是( )A．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都在增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动B．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此光子散射后波长变短C．放射性元素原子核的半衰期长短与原子所处的化学状态和外部条件有关D．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的二、非选择题(本题共12小题，共计76分)7．(4分)(2018·高邮市段考)如图2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4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知普朗克常量为________J·s(保留两位有效数字)．图28．(4分)(2018·泰州中学调研)研究发现，在核辐射形成的污染中影响最大的是铯137(137 55Cs)，可广泛散布到几百公里之外，且半衰期大约是30年左右．请写出铯137发生β衰变的核反应方程(新核可用X表示)：______________________.如果在该反应过程中释放的核能为E，光速为c，则其质量亏损为________．9．(4分)(2018·南通市如东县质量检测)如图3所示为氢原子的能级图，n为量子数．若氢原子由n＝3能级跃迁到n＝2能级的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，则一群处于n＝4能级的氢原子在向基态跃迁时，产生的光子中有________种频率的光子能使该金属产生光电效应，其中光电子的最大初动能E k＝________ eV.图310．(4分)(2017·南通市高三第一次调研测试)核电站所需的能量是由铀核裂变提供的，裂变过程中利用__________(选填“石墨”或“镉棒”)吸收一定数量的中子，控制反应堆的反应速度．核反应堆产物发生β衰变产生反电子中微子(符号νe)，又观察到反电子中微子(不带电，质量数为零)诱发的反应：νe＋p→n＋x，其中x代表________________(选填“电子”或“正电子”)．11．(4分)(2017·南京市、盐城市高三第二次模拟考试)用频率为ν的光照射光电管阴极时，产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图4所示，U c为遏止电压．已知电子电荷量为－e，普朗克常量为h，则光电子的最大初动能为________，该光电管发生光电效应的极限频率为________．图412．(6分)(2017·扬州市高三上学期期末检测)某金属在光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能E k与入射光频率ν的关系如图5所示，试求：图5(1)普朗克常量h(用图中字母表示)；(2)入射光的频率为3νc时，产生的光电子的最大初动能．13．(8分)(2018·南通市如东县质量检测)如图6甲所示，A、B两物体与水平面间的动摩擦因数相同，A的质量为3 kg，A以一定的初速度向右滑动，与B发生碰撞，碰前的A速度变化如图乙中图线Ⅰ所示，碰后A、B的速度变化分别如图线Ⅱ、Ⅲ所示，g取10 m/s2，求：图6(1)A与地面间的动摩擦因数；(2)判断A、B间发生的是弹性碰撞还是非弹性碰撞．14.(8分)(2018·淮安市、宿迁市学业质量检测)如图7，滑块A、B的质量分别为m A和m B，由轻质弹簧相连，置于光滑水平面上，把两滑块拉近，使弹簧处于压缩状态并用一轻绳绑紧，两滑块一起以恒定的速率v0向右滑动．若轻绳突然断开，弹簧第一次恢复到原长时滑块A的动量为p，方向向左，求在弹簧第一次恢复到原长时：图7(1)滑块B的动量p B大小和方向；(2)若m A＝m B＝m，滑块B的速度大小v.15．(8分)(2018·海安中学段考)质量为2 kg的物体B静止在光滑水平面上，一质量为1 kg 的物体A以2.0 m/s的水平速度和B发生正碰，碰撞后A以0.2 m/s的速度反弹，求碰撞过程中系统损失的机械能．16．(9分)(2017·南京市、盐城市高三第二次模拟)如图8所示，木块A和半径为r＝0.5 m 的四分之一光滑圆轨道B静置于光滑水平面上，A、B质量m A＝m B＝2.0 kg.现让A以v0＝6 m/s 的速度水平向右运动，之后与墙壁碰撞，碰撞时间为t＝0.2 s，碰后速度大小变为v1＝4 m/s.取重力加速度g＝10 m/s2.求：图8(1)A与墙壁碰撞过程中，墙壁对木块平均作用力的大小；(2)A滑上圆轨道B后到达最大高度时的共同速度大小．17.(9分)(2017·苏北四市高三上学期期末)如图9所示，光滑水平面上质量为1 kg的小球A 以2.0 m/s的速度与同向运动的速度为1.0 m/s、质量为2 kg的大小相同的小球B发生正碰，碰撞后小球B以1.5 m/s的速度运动．求：图9(1)碰后A球的速度；(2)碰撞过程中A、B系统损失的机械能．18．(8分)(2018·南通市调研)一静止的钚核发生衰变后放出一个α粒子变成铀核．已知钚核质量为m1，α粒子质量为m2，铀核质量为m3，光在真空中的传播速度为c.(1)如果放出的α粒子的速度大小为v，求铀核的速度大小v′.(2)求此衰变过程中释放的总能量．答案精析1．BD [光电子的最大初动能与入射光的频率有关，随着入射光频率增大而增大，用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大，比如红外线照射金属比用红光照射同种金属产生的光电子的最大初动能小，故A 错误；查德威克发现中子的核反应为用α粒子轰击铍核，产生126C 和中子，故B 正确；β衰变中产生的β粒子是原子核中的中子转变为质子时产生的，故C 错误；“探究碰撞中的不变量”的实验中得到的结论是碰撞前后两个物体mv 的矢量和保持不变，故D 正确．]2．AD [太阳辐射的能量主要来自太阳内部的聚变反应，又称热核反应，故A 正确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长，故B 错误；核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增加，电势能减小，故C 错误；半衰期是元素本身的性质，与它所处的物理、化学环境无关，故D 正确．] 3．BC [光电效应是光照射金属，电子吸收能量后飞出金属表面的现象，故A 错误；天然放射性现象中的射线来自原子核，可知天然放射性现象说明原子核有复杂结构，故B 正确；一个质子和一个中子结合成氘核，向外辐射能量，有质量亏损，知一个质子和一个中子的总质量大于一个氘核的质量，故C 正确；大量的原子核经过一个半衰期有半数发生衰变，不是经过一个半衰期任何一个原子核都发生衰变，故D 错误．]4．D [γ粒子是不带电的光子，在磁场中不偏转，选项B 错误；α粒子为氦核带正电，由左手定则知向上偏转，选项C 错误；β粒子是带负电的电子，应向下偏转，选项D 正确，A 错误．]5．AB [某放射性原子核经两次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个，选项A 正确；玻尔理论可以成功解释氢原子的光谱现象，但是不能解释其它原子光谱现象，选项B 正确；氢原子的核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，释放出光子，原子的能量减小，选项C 错误；放射性元素发生β衰变，新核的原子序数要变化，化学性质改变，选项D 错误．]6．AD [黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A 正确；康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝h p，知波长变长，故B 错误；放射性元素原子核的半衰期长短与原子所处的化学状态和外部条件无关，只和自身因素有关，C 错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，D 正确．] 7．6.5×10－34解析 根据光电效应方程得，E k ＝h ν－W 0，当入射光的频率为5.5×1014Hz 时，最大初动能为0.5 eV.当入射光的频率为4.27×1014Hz 时，光电子的最大初动能为0. 则h ×5.5×1014－W 0＝0.5×1.6×10－19，h ×4.27×1014－W 0＝0联立解得h ＝6.5×10－34J·s.8．137 55Cs→137 56X＋ 0－1eE c 2解析 根据核反应中电荷数守恒、质量数守恒得到： 137 55Cs→137 56X＋ 0－1e 根据质能方程E ＝Δmc 2， 解得：Δm ＝Ec2 9．5 10.86解析 因为氢原子由n ＝3能级跃迁到n ＝2能级的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，即逸出功W 0＝E 3－E 2＝1.89 eV.从n ＝4跃迁到n ＝1、2，从n ＝3跃迁到n ＝1、2，从n ＝2跃迁到n ＝1辐射的光子能量大于等于逸出功，则有5种频率的光子能使该金属产生光电效应．从n ＝4跃迁到n ＝1辐射的光子能量最大，为12.75 eV ，根据光电效应方程得，光电子的最大初动能E k ＝h ν－W 0＝12.75 eV －1.89 eV ＝10.86 eV. 10．镉棒 正电子 11．eU c ν－eU ch解析 由动能定理可知，光电子的最大初动能E k ＝eU c . 根据光电效应方程，E k ＝h ν－h νc 所以νc ＝ν－eU ch. 12．(1)Eνc(2)2E解析 (1)由光电效应方程E k ＝h ν－W 0，结合图象可知金属的逸出功W 0＝E ，极限频率为νc ，所以h νc －W 0＝0，解得h ＝Eνc.(2)由光电效应方程E k ＝h ν－W 0，则E km ＝h ×3νc －W 0＝2E . 13．(1)0.1 (2)见解析解析 (1)由题图可知，A 的初速度为：v 0＝3 m/s ，碰撞前的速度为：v 1＝2 m/s ，时间为：t ＝1 s ，由动量定理得：－F f t ＝mv 1－mv 0， 代入数据解得：F f ＝3 N ，A 与地面间的动摩擦因数：μ＝F f F N ＝F f m A g ＝33×10＝0.1(2)由题图可知，碰撞后A 的速度为：v A ＝1 m/s ，B 的速度为：v B ＝3 m/s ， 碰撞过程系统动量守恒，以A 的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m A v 1＝m A v A ＋m B v B ，代入数据解得：m B ＝1 kg ，碰撞前后系统的机械能差：ΔE ＝12m A v 12－12m A v A 2－12m B v B 2代入数据解得：ΔE ＝0 J ，则碰撞为弹性碰撞． 14．(1)p ＋(m A ＋m B )v 0，方向向右 (2)pm＋2v 0 解析 (1)以向右为正方向，由动量守恒定律知： (m A ＋m B )v 0＝－p ＋p B解得：p B ＝p ＋(m A ＋m B )v 0，方向向右(2)若滑块A 、B 的质量相等，由动量守恒有： 2mv 0＝－p ＋mv 解得：v ＝p m＋2v 0 15．0.77 J解析 取碰撞前物体A 的速度方向为正方向，两物体碰撞过程系统的动量守恒，由动量守恒定律得：m A v 0＝－m A v A ＋m B v B得v B ＝m A (v 0＋v A )m B ＝1×(2＋0.2)2m/s ＝1.1 m/s 由能量守恒定律得：系统损失的机械能 ΔE ＝12m A v 02－(12m A v A 2＋12m B v B 2代入数据解得ΔE ＝0.77 J 16．(1)100 N (2)2 m/s解析 (1)A 与墙壁碰撞过程，规定水平向左为正，对A 由动量定理有Ft ＝m A v 1－m A (－v 0) 解得F ＝100 N(2)A 从返回到滑上圆轨道到最大高度的过程，对A 、B 组成的系统，水平方向动量守恒：m A v 1＝(m A ＋m B )v 2解得v 2＝2 m/s17．(1)1.0 m/s ，方向与原方向相同 (2)0.25 J解析 (1)碰撞过程，以A 的初速度方向为正，由动量守恒定律得：m A v A ＋m B v B ＝m A v A ′＋m B v B ′，代入数据解得： v A ′＝1.0 m/s ，方向与原方向相同(2)碰撞过程中A 、B 系统损失的机械能为：E 损＝12m A v A 2＋12m B v B 2－12m A v A ′2－12m B v B ′2代入数据解得E 损＝0.25 J 18．(1)m 2m 3v (2)(m 1－m 2－m 3)c 2解析 (1)根据动量守恒定律0＝m 2v －m 3v ′ 解得v ′＝m 2m 3v(2)质量亏损Δm ＝m 1－m 2－m 3释放的总能量ΔE ＝Δmc 2＝(m 1－m 2－m 3)c 2。

波粒二象性专题一、单选题1．用某一单色光照射一金属产生光电效应，入射光的波长从400nm 减少到360nm,则遏止电压的改变是（ ）。

A. 0B. 0.345VC. 0.545VD. 1.231V【答案】B【解析】根据爱因斯坦光电效应方程，和，得到遏止电压和入射光频率的关系为：E k =ℎν‒W 0E k =eU c ，又因为，则，所以当入射光的波长从=400nm 减少到U c =ℎe ⋅ν‒W 0e c =λ⋅νU c =ℎe ⋅c λ‒W 0e λ1=360nm ，则遏止电压的改变，代入数据得：=0.545V 。

λ2ΔU c =ℎc e (1λ2‒1λ1)ΔU c 故本题选B2．关于近代物理内容的叙述正确的是（ ）A. 射线与射线一样是电磁波，但穿透本领比射线强βγγB. 光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量C. 某原子核经过一次衰变和两次衰变后，核内中子数减少6个αβD. 氡的半衰期为天，4个氡原子核经过天后就一定只剩下1个氡原子核3．87．6【答案】B【解析】γ射线是电磁波，β射线不是电磁波，β射线穿透本领比γ射线弱，选项A 错误；光电效应和康普顿效应深入揭示了光的粒子性，前者表明光子具有能量，后者表明光子既具有能量，也具有动量，选项B 正确；某原子核经过一次衰变核内中子数减小2，两次衰变后，核内中子数减少2个，则核内中αβ子数减少4个，选项C 错误；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用，则选项D 错误；故选B.3．有关光的本性，下列说法正确的是( )A. 光既具有波动性，又具有粒子性，两种性质是不相容的B. 光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点C. 大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性D. 由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种性质去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性【答案】D【解析】A 、光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故A 错误；B 、光是概率波，不同与机械波；光的粒子性也不同与质点；即单个光子即具有粒子性也具有波动性；故B 错误；C 、单个光子即具有粒子性也具有波动性，只是大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故C 错误；D 、由于光具有波动性，又具有粒子性，即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性，故无法只用其中一种去说明光的一切行为，故光具有波粒二象性，故D 正确；故选D 。

2019届高三物理一轮总复习（选修3-5）2 波粒二象性课时作业新人教版近年来数码相机已经进入千家万户，用来衡量数码相机性能的一个重要的指像素可理解为光子打在光屏上的一个亮点，现知万像素的数码相机拍出的等大的照片清晰得多，其原因可解释为如图所示是研究光电效应的电路，在受到光照射时能够发射光电子．阳极子，在电路中形成光电流．如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光时，电流表的指针不发生偏转．下列说法正确的是光的波长光的强度可能使通过电流表的电流增大光的强度可使逸出的光电子最大初动能变大．阴极材料的逸出功与入射光的频率有关【解析】 用a 光照射，探测到了光电流，说明发生了光电效应，而用b 光照射，未探测到光电流，说明没有发生光电效应，所以νa >νb ，即λa <λb ，A 正确；增加a 光的强度，会使单位时间内逸出的光电子数量增大，引起光电流增大，即电流表示数增大，B 正确；光的强度与光的频率无关，所以只增加a 光的强度，不能增大光电子的最大初动能，C 错误；逸出功由金属的原子结构决定，与入射光无关，D 错误．【答案】 AB8．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的哪一个物理量也相等．( )A ．速度B ．动能C ．动量D ．总能量【解析】 由公式p ＝hλ可知，它们的动量相等，C 项正确．【答案】 C9．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置如图(a)在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图(b)所示，则正确的是( )A ．乙光的频率小于甲光的频率B ．甲光的波长大于丙光的波长C ．丙光的光子能量小于甲光的光子能量D ．乙光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能【解析】 由题图可知，乙、丙两光对应的截止电压均为U 1，由光电效应方程h ν＝12mv 2max＋W 0，及－eU 1＝0－12mv 2max 可知，乙、丙两光的频率相同，且均大于甲光的频率，则由c ＝λν，可知甲光波长大于乙、丙波长；同样丙光光子能量大于甲光的光子能量．选项B 正确，其余皆错．【答案】 B10．下表给出了一些金属材料的逸出功.材料 铯 钙 镁 铍 钛逸出功(10－19J ) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6现用波长为400 nm 的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s ，光速c ＝3.0×108m /s )( )A ．2种B ．3种C ．4种D ．5种【解析】 要发生光电效应，则入射光的能量必须大于金属的逸出功，由题可算出波长为400 nm 的光的能量为E ＝h ν＝h c λ＝6.63×10－34×3.0×108400×10－9 J ＝4.97×10－19J ，大于铯和钙的逸出功．所以A 选项正确．【答案】 A 11．(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( )．＝2.5 eV 的光照射阴极，电流表读数不为零，则能发生光电效2m ＋W 0，当电压表读数大于或等于0.60.6 eV对题图乙，当电压表读数为U′＝2 V 时，电子到达阳极的最大动能根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，电压为子到达阳极的最大动能不变，仍为2.6 eV .eV 2.6 eV射线是一种高频电磁波，若X 射线在真空中的波长为λ射线每个光子的能量E 和动量p.λ＝h p ，c ＝λν可得，X 射线每个光子的能量为．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，波长是是普朗克常量．已知某种紫光的波长是使它的德布罗意波长是这种紫光波的10－4倍．求：。

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E km＝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。

2019版高考物理一轮总复习第12章波粒二象性一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分。

其中1～7为单选，8～11为多选)1．[2016·东城区模拟]下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )答案 A解析随着温度的升高，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A 正确。

2．[2016·茂名一模]用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是( )A．改用红光照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间答案 B解析根据光电效应的条件ν>ν0，要产生光电效应，必须用能量更大，即频率更高的粒子。

能否发生光电效应与光的强度和照射时间无关。

X射线的频率大于紫外线的频率。

故A、C、D错误，B正确。

3．[2016·邢台模拟]用强度相同的红光和蓝光分别照射同一种金属，均能使该金属发生光电效应。

下列判断正确的是( )A．用红光照射时，该金属的逸出功小，用蓝光照射时该金属的逸出功大B．用红光照射时，该金属的截止频率低，用蓝光照射时该金属的截止频率高C．用红光照射时，逸出光电子所需时间长，用蓝光照射时逸出光电子所需时间短D．用红光照射时，逸出的光电子最大初动能小，用蓝光照射时逸出的光电子最大初动能大答案 D解析同种金属的逸出功、截止频率是相同的，A、B错误；只要金属能发生光电效应，逸出光电子的时间一样，C错误；蓝光的频率比红光大，由E k＝hν－W知，用蓝光时逸出的光电子最大初动能大，D正确。

4．[2016·宁波期末]一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为( )A.λ1λ2λ1＋λ2B.λ1λ2λ1－λ2C.λ1＋λ22D.λ1－λ22答案 A解析 中子的动量p 1＝h λ1，氘核的动量p 2＝hλ2，同向对撞后形成的氚核的动量p 3＝p 2＋p 1，所以氚核的德布罗意波波长λ3＝h p 3＝λ1λ2λ1＋λ2，A 正确。

第2讲光电效应波粒二象性一、选择题1. (2018·金陵中学改编)入射光照到某金属表面发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,则( )A. 从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B. 逸出的光电子的最大初动能减小C. 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D. 有可能不发生光电效应2. (2018·江苏高考)已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的( ) A. 波长 B. 频率C. 能量D. 动量3. (2018·盐城中学)频率为ν的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为E km,则 ( )A. 若改用频率为2ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为2E kmB. 若改用频率为2ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为E km+hνC. 若改用频率为ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为E km +hνD. 若改用频率为ν的光照射,该金属可能不发生光电效应4. 关于物质的波粒二象性,下列说法中错误的是( )A. 不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性B. 运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道C. 波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的现象中是统一的D. 实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性5. (2018·金陵中学)在光电效应实验中,飞飞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最大初动能6.现用波长为400nm的单色光照射上述材料,能产生光电效应的材料最多有(普朗克常量h=6.6×10—34J·s,光速c=3.0×108m/s) ( )A. 2种B. 3种C. 4种D. 5种7. (2018·南京一中)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能E km与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率.从图中可以确定的是( )A. 逸出功与ν有关B. E km与入射光强度成正比C. ν<ν0时,会逸出光电子D. 图中直线的斜率与普朗克常量有关8. (2018·常州一中)用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转.而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流计G的指针不发生偏转,那么( )A. a光的频率一定大于b光的频率B. 只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大C. 增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转D. 用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c二、填空题9. (2018·苏锡常镇三模)光电效应是光具有粒子性的有力证据.如图所示,是测定最大初动能和阴极材料的逸出功的实验装置.当开关S断开时,用光子能量为3.11 eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零.合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于1.21 V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于1.21 V时,电流表读数为零.从上述实验数据可知,此时光电子的最大初动能为 eV,该阴极材料的逸出功为eV.10. (2018·南京、盐城、连云港二模)用频率ν的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示,U c为遏止电压.已知电子电荷量为-e,普朗克常量为h,则光电子的最大初动能为,该光电管发生光电效应的极限频率为.11. (2018·南淮盐二模)如图所示,某光电管的阴极K用截止频率为ν0的金属钠制成,光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U,普朗克常量为h,电子的电荷量为e,用频率为ν的紫外线照射阴极,有光电子逸出,光电子到达阳极的最大动能是;若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压,要使光电子都不能到达阳极,反向电压至少为.三、计算题12. (2018·南京、盐城一模)铝的极限频率为1.1×1015Hz,现用频率为1.5×1015Hz的光照射铝的表面,有光电子逸出.已知普朗克常量为h=6.6×10-34 J·s.求光电子的最大初动能.13. (2018·宿扬泰南二模)用频率为ν的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示,U c为遏止电压.已知电子电荷量为-e,普朗克常量为h,求:(1) 光电子的最大初动能E km.(2) 该光电管发生光电效应的极限频率ν0.14. 紫光在真空中的波长为4.5×10-7 m,问:(1) 紫光光子的能量是多少?(2) 用它照射极限频率为νc=4.62×1014 Hz的金属钾能否产生光电效应?(3) 若能产生,则光电子的最大初动能为多少?(h=6.63×10-34 J·s,结果保留三位有效数字)第2讲光电效应波粒二象性1. C 【解析】光电效应瞬时(10-9 s)发生,与光的强度无关,A错误;能否发生光电效应只决定于入射光的频率是否大于极限频率,与光的强度无关,D错误;光电子的最大初动能只与入射光的频率有关,入射光的频率越大,最大初动能越大,B错误;光电效应现象中,单位时间发出的光电子数目多少与入射光的强度有关,可理解为一个光子能打出一个光电子,光的强度减弱,逸出的光电子数目减少,C正确.2. A 【解析】由爱因斯坦光电效应方程E k=hν-W0,金属钙的逸出功大,则逸出的光电子的最大初动能小,即能量小,频率低,波长长,动量小,选项A正确.3. BD 【解析】由爱因斯坦光电效应方程hν=W+E km,用频率为2ν的光照射时h·2ν=W+E'km,联立可得E'km=E km+hν,所以A错误,B正确;若改用频率为ν的光照射,可能发生光电效应,也可能不发生光电效应,若发生则有h·ν=W+E″km,可得E″km= E km -hν,所以C错误,D正确.4. D 【解析】光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律,大量光子运动的规律表现出光的波动性,而单个光子的运动表现出光的粒子性.光的波长越长,波动性越明显,光的频率越高,粒子性越明显.而宏观物体的德布罗意波的波长太小,实际很难观察到波动性,并不是不具有波粒二象性.选D.5. B 【解析】由图象知,甲、乙光对应的遏止电压相等,由eU c=E k和hν=W0+E k得甲、乙光频率相等,A错误;丙光的频率大于乙光的频率,则丙光的波长小于乙光的波长,B正确;由hνc=W0得甲、乙、丙光对应的截止频率相同,C 错误;由光电效应方程知,甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能,D错误.6. A 【解析】光子能量E=h=4.95×10-19J,故铯和钙能发生光电效应.故A正确.7. D 【解析】金属的逸出功是由金属自身决定的,与入射光频率无关,其大小W=hν,故A错误.根据爱因斯坦光电效应方程E km=hν-W,可知光电子的最大初动能E km与入射光的强度无关,但入射光越强,光电流越大,只要入射光的频率不变,光电子的最大初动能就不变,故B错误.要有光电子逸出,则光电子的最大初动能E km>0,即只有入射光的频率大于金属的极限频率即ν>ν0时才会有光电子逸出,故C错误.根据爱因斯坦光电效应方程E km=hν-W,可知=h,故D正确.8. AB 【解析】由光电效应实验规律知A正确;在发生光电效应时,光电流大小与入射光的强度成正比,故B正确;能否发生光电效应,由入射光的频率决定,故C错误;用a光照射光电管时,光电子从阴极K射出,光电子从d 流过电流表G到c的,所以电流方向是c流向d,故D错误.9. 1.21 1.90【解析】由题意知光电管的反向遏止电压为 1.21V,则光电子的最大初动能为 1.21eV.根据光电效应方程有W=hν-E k=(3.11-1.21)eV=1.90eV.10. eU cν-【解析】由遏止电压为U c得出-U c e=0-E km,得出E km=U c e;再由光电效应方程得出E km=U c e=hν-hν0,得出ν0=ν-.11. eU+hν-hν0【解析】 K极飞出的光电子受到电场力向左,所以光电子出来以后,从右向左电场是对电子加速的,首先由光电效应方程得到最大初动能E k=hν-W=hν-hν0,因此反向电压为eU反=hν-W=hν-hν0,U反=,而到达阳极的最大动能,是在最大初动能的基础上再加上电场力做的功,即为eU+hν-hν0.12. hν=W+E km,E km=hν-hν0=2.64×10-19 J.13. (1) eU c(2) ν-【解析】 (1) E km=eU c.(2) 由光电效应方程有E km=hν-W,其中W=hν0,解得ν0=ν-.14. (1) 4.42×10-19 J (2) 能(3) 1.36×10-19 J【解析】 (1) E=hν=h=4.42×10-19 J.(2) ν==6.67×1014 Hz,因为ν>νc,所以能产生光电效应.(3) 光电子的最大初动能为E k=hν-W0=h(ν-νc)=1.36×10-19 J.。

第十二章 第一节 波粒二象性 [基础落实课][限时45分钟；满分100分]一、选择题(每小题8分，满分88分)1．（2019.天津模拟）如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们相等的物理量是导学号：82211009A ．速度B ．动能C ．动量D ．总能量解析 根据λ＝h p，知电子和中子的动量相等，选项C 正确。

答案 C2．已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz 和5.44×1014 Hz ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的导学号：82211010A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量解析 根据爱因斯坦光电效应方程12m v 2m ＝hν－W 。

由题知W 钙＞W 钾，所以钙逸出的光电子的最大初动能较小。

根据p ＝2mE k 及p ＝h λ和c ＝λν知，钙逸出的光电子的特点是：动量较小、波长较长、频率较小。

选项A 正确，选项B 、C 、D 错误。

答案 A3．(多选)(2018·朝阳模拟)用绿光照射一个光电管，能产生光电效应。

欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以A ．改用红光照射B ．改用紫光照射C ．改用蓝光照射D ．增加绿光照射时间解析 光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能。

答案BC4．(多选)(2015·江苏)波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有导学号：82211011A．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解析光电效应现象、黑体辐射的实验规律都可以用光的粒子性解释，选项A正确，选项C错误；热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性，选项B正确；由德布罗意波长公式λ＝hp和p2＝2mEk知动能相等的质子和电子动量不同，德布罗意波长不相等，选项D错误。

课练38 波粒二象性1．(多项选择)以下说法正确是( )A．一般物体辐射电磁波情况与温度无关，只与材料种类及外表情况有关B．黑体能完全吸收入射各种波长电磁波，不反射C．带电微粒辐射与吸收能量，只能是某一最小能量值整数倍D．普朗克最先提出了能量子概念答案：BCD解析：考察根本概念与物理学史相关知识，只要记住本局部概念，直接判断即可．2．以下描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系图中，符合黑体辐射实验规律是( )答案：A解析：随着温度升高，黑体辐射强度与波长有这样关系：一方面，各种波长辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度极大值向波长较短方向移动．由此规律可知应选A.3.研究光电效应电路如下图，用频率一样、强度不同光分别照射密封真空管钠极板(阴极K)，钠极板发射出光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．那么在如下图光电流I与A、K之间电压U AK关系图象中，正确是( )答案：C解析：光电子最大初动能与入射光频率有关，与光照强度无关，因此在入射光频率一样情况下，遏止电压一样，在能发生光电效应前提下，光电流随着光照强度增大而增大，C正确．A、B表示入射光频率一样情况下，遏止电压不一样，均错误．D表示在发生光电效应时，光电流随着光照强度增大而减小，D错误．4．(多项选择)如下图是用光照射某种金属时逸出光电子最大初动能随入射光频率变化图线(直线与横轴交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)．由图可知( )A．该金属截止频率为4.27×1014HzB．该金属截止频率为5.5×1014HzC．该图线斜率表示普朗克常量答案：BDE解析：在光电效应中，入射光频率必须大于所照射金属极限频率，逸出光电子最大初动能与入射光强度无关，它随入射光频率增大而增大，但不是正比关系，A、C错误，B正确；用大于极限频率光照射金属时，入射光越强，饱与电流越大，光电子发射一般不超过10－9s，D、E正确．7.(多项选择)如下图在光电效应现象中，光电管阴极K极限频率为ν0，现用频率为ν(ν>ν0)光照射在阴极上，假设在A、K之间加一数值为U反向电压时，光电流恰好为零，普朗克常数为h，电子电荷量为e，那么( )A．阴极材料逸出功为hν0B．有光电子逸出，且光电子最大初动能可表示为eUC．有光电子逸出，且光电子最大初动能可表示为hν－hν0D．有光电子逸出，且光电子最大初动能为零E．无光电子逸出，因为光电流为零答案：ABC解析：由逸出功意义知阴极材料逸出功W0＝hν0，A对；由于入射光频率ν>ν0，所以能发生光电效应，有光电子逸出，E错；A、K 间加是反向电压，那么电子飞出后要做减速运动，当速度最大光电子到达阳极A时速度减为零，光电流恰好为零，由动能定理得E km＝eU，B对、D错；由爱因斯坦光电效应方程E km＝hν－W0，且W0＝hν0，那么有E km＝hν－hν0，C对．8.(多项选择)如下图，电路中所有元件都是完好，当光照射到光电管上时，灵敏电流计指针未发生偏转，可能原因是( )A．入射光强度较弱B．入射光波长太长C．光照射时间太短D．电源正负极接反E．入射光频率太低答案：BDE解析：灵敏电流计指针未发生偏转，可能是未发生光电效应现象，即入射光频率小于金属截止频率(入射光波长大于金属极限波长)，与光照强度无关，A错，B、E对；光电效应发生是瞬间，与入射光照第 11 页 C ．将变阻器触点c 向b 移动，光电子到达阳极时速度可能变小 D ．只要电源电动势足够大，将变阻器触点c 向a 端移动，电流表G 读数必将变大答案：BC解析：电流表有示数说明发生了光电效应，有光电子产生，光电管左侧是正极，右侧是负极，电场强度方向向右，产生光电子受向左电场力，逸出后做加速运动，将电池极性反转，光电子逸出后做减速运动，也可能到达正极，选项A 错误；将开关S 断开，产生光电子匀速运动到左侧，有电流流过电流表G ，选项B 正确；将变阻器触点c 向b 移动，光电管两端电压减小，光电子到达阳极时速度可能变小，选项C 正确；当光强一定，光电流到达饱与时，即使再增大光电管两端电压，光电流也不会增大，故即使电源电动势足够大，将变阻器触点c 向a 移动，电流表G 读数不一定变大，选项D 错误．刷综合大题——提能力12．(2021·安徽怀远高三联考)如下图是研究光电效应实验装置，某同学进展了如下操作：(1)用频率为ν1光照射光电管，此时微安表中有电流．调节滑动变阻器，将触头P 向________端滑动(选填“a〞或“b〞)，使微安表示数恰好变为零，记下电压表示数U 1.(2)用频率为ν2光照射光电管，重复(1)中步骤，记下电压表示数U 2.电子电荷量为e ，由上述实验可知，普朗克常量为h ＝________(用上述量与测量量表示)．答案：(1)a (2)e U 1－U 2ν1－ν2解析：(1)有光照射到光电管上时，微安表有示数，说明发生了光电效应现象，现要使电流为零，那么光电子从阴极K 飞出后向阳极A 做减速运动，即K 接高电势，P 向a 端滑动．(2)由动能定理得光电子最大初动能为E km ＝eU 1，由爱因斯坦光电效应方程得E km ＝hν1－W 0，即eU 1＝hν1－W 0，同理有eU 2＝hν2－W 0，联立解得h ＝e U 1－U 2ν1－ν2.。

章末检测（十二）（时间：40分钟满分：100分）一、单项选择题（本题共6小题，每小题6分，共36分，每小题只有一个选项符合题意。

）1.某一放射性物质发生衰变时放出α、β、γ三种射线，让这三种射线进入磁场，运动情况如图1所示，下列说法正确的是（）图1A.该放射性物质的半衰期随着温度的升高会增大B.C粒子是原子核的重要组成部分C.A粒子一定带正电D.B粒子的穿透性最弱解析半衰期是由放射性元素本身决定的，不随温度的升高发生变化，故选项A 错误；根据左手定则可知，C粒子带负电，所以是电子，电子是原子核内的一个中子转化为一个质子时放出的，电子不是原子核的组成部分，故选项B错误；A 粒子在垂直于纸面向里的磁场中向上运动，向左偏转，由左手定则可知，A粒子一定带正电，故选项C正确；B粒子在磁场中不发生偏转，可知B为γ射线，B 粒子的穿透性最强，故选项D错误。

★答案★ C2.放射性元素钋（210 84Po）发生衰变时，会产生42He和一种未知粒子，并放出γ射Po―→y82X＋42He＋γ。

下列说法正确的是（）线，其核反应方程为21084A.42He的穿透能力比γ射线强B.y＝206C.X核的中子个数为126D.这种核反应为β衰变解析42He的穿透能力比γ射线弱，选项A错误；y＝210－4＝206，选项B正确；X 核的中子个数为206－82＝124，选项C 错误；题中的核反应为α衰变，选项D 错误。

★答案★ B3.在某次光电效应实验中，得到的遏止电压U c 与入射光的频率ν的关系如图2所示。

若该直线的斜率和截距分别为k 和b ，电子电荷量的绝对值为e ，则普朗克常量和所用材料的逸出功可分别表示为（ ）图2A.ek ebB.－ek ebC.ek －ebD.－ek －eb解析 光电效应中，入射光子能量hν，克服逸出功W 0后多余的能量转换为电子动能，即E km ＝hν－W 0，以及E km ＝eU ，有eU ＝hν－W 0，整理得U ＝h e ν－W 0e ，斜率即h e ＝k ，所以普朗克常量h ＝ek ，截距为b ，即eb ＝－W 0，所以逸出功W 0＝－eb 。