四川省昭觉中学高考物理第一轮复习课时跟踪检测(四十四)波粒二象性

光电效应波粒二象性基础对点练1.(光子能量的计算)(2020山东高三二模)激光在“焊接”视网膜的眼科手术中有着广泛的应用。

在一次手术中，所用激光的波长λ=6.6×10-7 m，每个激光脉冲的能量E=1.5×10-2 J。

则每个脉冲中的光子数目是(已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s，光速c=3×108 m/s)() A.3×1016 B.3×1012C.5×1016D.5×10122.(光电效应方程的理解)(2020山东威海高三二模)用波长200 nm的光照射铝的表面发生光电效应，已知铝的逸出功是4.2 eV，普朗克常量h=6.6×10-34J·s，电子电荷量e=1.6×10-19C，则光电子的最大初动能约为()A.0.2 eVB.2 eVC.20 eVD.200 eV3.(多选)(光电效应和康普顿效应)(2019全国高三专题练习)关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是()A.光电效应中，金属板向外发射的光电子又可以叫做光子B.用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C.对于同种金属而言，遏止电压与入射光的频率无关D.石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变长，这个现象称为康普顿效应4.(波粒二象性)(2020北京高三三模)关于波粒二象性，下列说法正确的是()A.图甲中紫光照射到锌板上可以发生光电效应，则其他可见光照射到锌板上也一定可以发生光电效应B.图乙中入射光的强度越大，则在阴极板上产生的光电子的最大初动能越大C.图丙说明光子既有粒子性也有波动性D.戴维孙和汤姆孙利用图丁证明了电子具有波动性5.(光电效应规律)(2020四川宜宾第四中学高三三模)在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。

2021届新高考物理第一轮复习课时强化训练波粒二象性一、选择题1、研究光电效应的实验规律的电路如图所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极。

加反向电压时，反之。

当有光照射K极时，下列说法正确的是( )A．K极中有无光电子射出与入射光频率无关B．光电子的最大初动能与入射光频率有关C．只有光电管加正向电压时，才会有光电流D．光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大解析：选B K极中有无光电子射出与入射光频率有关，只有当入射光的频率大于K极金属的极限频率时才有光电子射出，选项A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能与入射光频率有关，选项B正确；光电管加反向电压时，只要反向电压小于遏止电压，就会有光电流产生，选项C错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大，达到饱和光电流后，光电流的大小与正向电压无关，选项D错误。

2、(多选)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C．质量为10－3 kg、速度为10－2 m/s的小球，其德布罗意波长约为10－23 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同解析：选BD光子照射到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，选项A错误；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光具有波动性，选项B正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，所以看到小球的轨迹，选项C错误；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，选项D正确．3、如图所示，当弧光灯射出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验( )A．只能证明光具有波动性B．只能证明光具有粒子性C．只能证明光能够发生衍射D．证明光具有波粒二象性解析：选D 弧光灯射出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明了光具有波动性；验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应，则证明了光具有粒子性，所以该实验证明了光具有波粒二象性，D正确。

课时跟踪检测(四十六) 波粒二象性高考常考题型：选择题＋计算题1．关于物质的波粒二象性，下列说法中不．正确的是( )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2．物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，正确的是( )A．曝光时间不长时，出现不规则的点子，表现出光的波动性B．单个光子通过双缝后的落点无法预测C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性3．有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．改用频率更小的紫外线照射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4．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，则下列说法中正确的是( )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5．如图1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变化的图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)。

由图可知图1A ．该金属的截止频率为4.27×1014HzB ．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 eV6．用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h 和c 表示，那么下列说法正确的有( )A ．该种金属的逸出功为hc /3λB ．该种金属的逸出功为hc /λC ．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应D ．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应7．现有a 、b 、c 三束单色光，其波长关系为λa ∶λb ∶λc ＝1∶2∶3。

2021年高考物理一轮复习课时跟踪训练45 波粒二象性、能级（选修3-5）一、选择题1．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解析：少量光子落在胶片上，落点位置不确定，说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子落在胶片上，出现了干涉条纹，呈现出波动性规律，说明大量光子的运动显示波动性，说明光具有波粒二象性，故只有选项D正确．答案：D2．(多选)关于物质的波粒二象性，下列说法中正确的是( )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E．宏观运动的物体没有波动性解析：波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量粒子运动的规律表现出波动性，而单个粒子的运动表现出粒子性．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，不是不具有波粒二象性．选项A 、B 、C 正确．答案：ABC3．(xx·江苏卷)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( )A ．波长B ．频率C ．能量D ．动量解析：考查光电效应规律及物质波的概念．由爱因斯坦光电方程E k ＝hν－hν0可知，由于钙的截止频率大，因此产生的光电子的最大初动能小，C 错误．由p ＝2mE k 可知，逸出的光电子的动量小，D 错误．由λ＝h p可知，物质波的波长长，频率低，A 正确，B 错误．答案：A4.(xx·北京市东城区高三一模)氢原子能级如图所示．大量处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光，其中a 光是从n ＝3能级向n ＝1能级跃迁时发出的，b 光的频率大于a 光的频率，则b 光可能是( )A ．从n ＝4能级向n ＝3能级跃迁时发出的B ．从n ＝4能级向n ＝2能级跃迁时发出的C ．从n ＝4 能级向n ＝1能级跃迁时发出的D ．从n ＝3能级向n ＝2能级跃迁时发出的解析：氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射的光子能量等于能级差，a 光的能量等于hνa ＝E 3－E 1，b 光的频率大于a 光的频率，即b 光的能量大于E 3－E 1，对照选项中的能级差，能够大于E 3－E 1只有选项C 的E 4－E 1，即选项C 对．答案：C5．(xx·广州市普通高中毕业班一模)如图是氢原子从n＝3、4、5、6能级跃迁到n＝2能级时辐射的四条光谱线，其中频率最大的是( )A．HαB．HβC．HγD．Hδ解析：由图可知，氢原子从n＝6能级跃迁到n＝2能级时辐射的能量最大，由ε＝hν可知，它的频率也最大，所以本题选择D.答案：D6．(多选)(xx·天门市高三调研)氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示．在具有下列能量的粒子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( ) A．54.4 eV(光子) B．50.4 eV(光子)C．48.4 eV(电子) D．42.8 eV(光子)E．41.8 eV(电子)解析：由玻尔理论知，基态的氦离子要实现跃迁，入射光子的能量(光子能量不可分)应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可能被吸收．氦离子在图示的各激发态与基态的能量差为：ΔE1＝E∞－E1＝0－(－54.4 eV)＝54.4 eVΔE2＝E4－E1＝－3.4 eV－(－54.4 eV)＝51.0 eVΔE3＝E3－E1＝－6.0 eV－(－54.4 eV)＝48.4 eVΔE4＝E2－E1＝－13.6 eV－(－54.4 eV)＝40.8 eV可见，42.8 eV和50.4 eV的光子不能被基态氦离子吸收而发生跃迁，而实物粒子，可吸收等于能级差的部分而跃迁，则CE正确．答案：ACE7．(多选)(xx·山西太原模考)利用金属晶格(大小约10－10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是( )A．该实验说明了电子具有波动性B．实验中电子束的德布罗意波的波长为λ＝h2meUC．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显解析：能得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性，A正确；由德布罗意波的波长公式λ＝hp 及动量p＝2mE k＝2meU，可得λ＝h2meU，B正确；由λ＝h2meU可知，加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显，C错误；用相同动能的质子替代电子，质量变大质子的波长变小，衍射现象与电子相比不明显，故D错误．答案：AB8．(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4.27，与纵轴交点坐标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 eV解析：由光电效应方程E k＝hν－W0可知，图中横轴的截距为该金属的截止频率，选项A正确、B错误；图线的斜率表示普朗克常量h，C正确；该金属的逸出功W0＝hν0＝6.63×10－34×4.27×1014 J＝1.77 eV或Whν－E k＝6.63×10－34×5.5×1014 J－0.5 eV＝1.78 eV，0＝选项D错误．答案：AC9．(多选)利用光电管研究光电效应的实验如下图所示，用最大频率为νc的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则( )A．用紫外线照射，电流表中不一定有电流通过B．用紫外线照射，电流表中一定有电流通过C．用频率为νc的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到A端，电流表中一定无电流通过D．用频率为νc的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向B端滑动时，电流表示数可能不变解析：紫外线频率大于可见光的频率，故一定能产生光电效应，故A错，B对；尽管P 滑到A端但仍有少量电子逸出到达阳极，故有微弱电流通过，故C错．当光电流强度达到饱和时，增加正向电压光电流也不再增大，D对．答案：BD10．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，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现光电压表读数小于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 eVB ．1.7 eV 1.9 eVC ．1.9 eV 2.6 eVD ．3.1 eV 4.5 eV解析：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， 由动能定理eU ＝12mv 2m 知， 最大初动能E km ＝eU ＝0.6 eV ，由光电效应方程hν＝E km ＋W 0知W 0＝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E km ′＝E km ＋eU ′＝0.6 eV ＋2 eV ＝2.6 eV.故C 正确．答案：C二、非选择题11．(1)研究光电效应的电路如下图所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K )，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子，光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是______________________________________________________.(3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为－3.4 eV和－1.51 eV，金属钠的截止频率为5.53×1014 Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应．解析：(1)设遏止电压为U KA′，由光电效应规律知eU KA′＝12mv2＝hν－W0，因都是频率相同的光照射钠极板，即ν、W0均相同，故强光和弱光的遏止电压相同；当U AK＝0时，强光的光电流应大于弱光的光电流．所以C对．(2)因为电子从金属表面逸出的过程中受到金属表面层中力的阻碍作用，所以其动量会减小． (3)氢原子放出的光子能量E ＝E 3－E 2，代入数据得E ＝1.89 eV.金属钠的逸出功W 0＝hνc ，代入数据得W 0＝2.3 eV.因为E <W 0，所以不能发生光电效应．答案：(1)C (2)减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)(3)不能 12．已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10 m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n2 eV. (1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线？(3)计算这几种光谱线中波长最短谱线的波长．(静电力常量k ＝9×109 N·m 2/C 2，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，真空中光速c ＝3×108m/s)解析：由ke 2r 2n ＝mv 2n r n ，可计算出电子在任意轨道上运动的动能E k n ＝12mv 2n ＝ke 22r n . (1)核外电子绕核做匀速圆周运动，由库仑力提供向心力，则ke 2r 21＝mv 2r 1，又知E k ＝12mv 2 故电子在基态轨道的动能为E k ＝ke 22r 1＝9×109× 1.6×10－1922×0.528×10－10 J≈2.18×10－18 J ＝13.6 eV (2)当n ＝1时，能级值为E 1＝－13.612 eV ＝－13.6 eV 当n ＝2时，能级值为E 2＝－13.622 eV ＝－3.4 eV 当n ＝3时，能级值为E 3＝－13.632 eV≈－1.51 eV 能发出的光谱线有3→2、2→1、3→1共3种，能级图如图所示(3)由n＝3能级向n＝1能级跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．hν＝E3－E1，又知ν＝cλ，则有λ＝hcE3－E1＝6.63×10－34×3×10812.09×1.6×10－19m≈1.03×10－7 m.答案：(1)13.6 eV (2)见解析(3)1.03×10－7m23347 5B33 嬳M]•28174 6E0E 渎+"35233 89A1 覡JgG33447 82A7 芧c 31384 7A98 窘。