3　粒子的波动性

试卷第 1 页 总 5 页 波粒二象性练习题波粒二象性练习题 一 单选题一 单选题 1 下列说法正确的是 A 光电效应和康普顿效应揭示了光具有波粒二象性 B 牛顿第一定律是利用逻辑推理对实验事实进行分析的产物 能够用实验直接验证 C 英国物理学家汤姆孙发现了电子 否定了 原子不可再分 的观点 D 爱因斯坦首先把能量子的概念引入物理学 否定了 能量连续变化 的观点 2 分别用波长为 和的单色光照射同一金属板 发出的光电子的最大初动能之比为 2 3 1 2 以 h 表示普朗克常量 c 表示真空中的光速 则此金属板的逸出功为 A B C D 2 hc 3 2 hc 3 4 hc 4 5 hc 3 当具有 5 0 eV 能量的光子照射到某金属表面后 从金属表面逸出的电子具有最大的初 动能是 1 5 eV 为了使这种金属产生光电效应 入射光的最低能量为 A 1 5 eV B 3 5 eV C 5 0 eV D 6 5 eV 4 如图所示为光电管工作原理图 当有波长 均指真空中的波长 下同 为的光照射阴极 K 时 电路总有光电流 则 A 换用波长为 的光照阴极 电路中一定没有光电流 11 K B 换用波长为 的光照射阴极 电路中一定有光电流 22 K C 增大电路中电源的端电压 电路中的光电流一定增大 D 将电路中电源的极性反接 电路中一定没有光电流 5 用不同频率的光分别照射钨和锌 产生光电效应 根据实验可画出光电子的最大初动 能随入射光频率 变化的一 图线 已知钨的逸出功是 4 54eV 锌的逸出功为 k E k E 4 62eV 若将二者的图线画在同一个一 型标系中 则正确的图是 k E 6 如图所示是某金属在光的照射下 光电子最大初动能 Ek与入射光频率 v 的关系图象 由图象可知 下列不正确的是 A 图线的斜率表示普朗克常量 h B 该金属的逸出功等于 E C 该金属的逸出功等于 hv0 D 入射光的频率为 2v0时 产生的光电子的最大初动能为 2E 试卷第 2 页 总 5 页 7 从 1907 年起 美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物 理量 他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压 Uc与入射光频率 作出图乙 所示的 Uc 的图象 由此算出普朗克常量 h 并与普朗克根据黑体辐射测出的 h 相比较 以检验爱因斯坦方程的正确 性 已知电子的电荷量 e 则下列普朗克常量 h 的表达 式正确的是 A 21 21 Cc e UU h vv B 21 21 Cc UU h e vv C D 21 21Cc vv h e UU 21 21Cc e vv h UU 8 关于黑体辐射的强度与波长的关系 如图正确的是 9 光照在某金属表面上发生了光电效应 若只减弱光的强度 而保持频率不变 则 A 有可能不发生光电效应 B 逸出的光电子的最大初动能将减小 C 单位时间内从金属表面逸出的光电子数将减少 D 从光照射到金属表面到有光电子逸出的时间明显增加 10 如图所示为光电管工作原理图 当有波长 均指真空中的波长 下同 为 的光照射 阴极板 K 时 电路中有光电流 则 A 换用波长为 1 1 的光照射阴极 K 时 电路中一定 没有光电流 B 换用波长为 2 2 的光照射阴极 K 时 电路中一定 没有光电流 C 增加电路中电源的端电压 电路中的光电流可能增大 D 将电路中电源的极性反接 电路中一定没有光电流 11 用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱 频率等物理量的关 系 图中 A K 两极间的电压大小可调 电源的正负极也可以对调 分别用 a b c 三束单 色光照射 调节 AK 键的电压 U 得到光电流 I 与电压 U 的关系如图乙所示 由图可知 试卷第 3 页 总 5 页 A 单色光 a 和 c 的频率相同 但 a 更弱 些 B 单色光 a 和 b 的频率相同 但 a 更强 些 C 单色光 a 的频率大于单色光 c 的频率 D 单色光 a 的频率小于单色光 b 的频率 12 某实验小组用图甲所示的电路研究 b 两种单色光的光电效应规律 通过实验得到的 光电流 I 与电压 U 的关系如图乙所示 则 A b 两种光的频率 v Wb C b 两种光照射出的光电子的最大初动能 Ek Ekb D b 两种光对应的遏止电压 U Ub 二 多选题二 多选题 13 如图所示是光电效应中光电子的最大初动能 与入射光频率 的关系图象 从图中可知 k E A 与 成正比 k E B 入射光频率必须大于或等于极限频率 才能产生光电效应 c C 对同一种金属而言 仅与 有关 D 与入射光强度成正比 k E k E 14 图甲是光电效应的实验装置图 图乙是光电流与加在阴极 K 和阳极 A 上的电压的关系 图象 下列说法正确的是 A 由图线 可知在光的颜色不变的情况下 入射光越强 饱和电流越大 B 由图线 可知对某种确定的金属来说 其遏止电压只由入射光的频率决定 C 只要增大电压 光电流就会一直增大 D 不论哪种颜色的入射光 只要光足够强 就 能发生光电效应 15 如图甲所示 在光电效应实验中 某同学用相同频率的单色光 分别照射阴极材料为 锌和铜的两个不同的光电管 结果都能发生光电效应 图乙为其中一个光电管的遏止电压 随入射光频串 v 变化的函数关系图像 对于这两个光电管 下列判断正确的是 0 U A 两个光电管的饱和光电流一定相同 B 光电 子的最大初动能相同 C 两个光电管的 v 图象的斜率相同 D 因 0 U 为材料不同 逸出功不同 所以遏止电压不同 0 U 试卷第 4 页 总 5 页 16 2009 年诺贝尔物理学奖得主威拉德 博伊尔和乔治 史密斯的主要成就是发明了电荷 耦合器件 CCD 图像传感器 他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理 如图所示电 路可研究光电效应规律 图中标有 A 和 K 的为光电管 其中 K 为阴极 A 为阳极 理想 电流计可检测通过光电管的电流 理想电压表用来指示光电管两端的电压 现接通电源 用光子能量为 10 5eV 的光照射阴极 K 电流计中有示数 若将滑动变阻器的滑片 P 缓慢 向右滑动 电流计的读数逐渐减小 当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零 读出此时 电压表的示数为 6 0V 现保持滑片 P 的位置不变 以下判断正确的是 A 光电管阴极材料的逸出功为 4 5eV B 若增大入射光的强度 电流计的计数不为零 C 若用光子能量为 12eV 的光照射阴极 K 光电子的最大初动 能一定变大 D 若用光子能量为 9 5eV 的光照射阴极 K 同时把滑片 P 向左 移动少许 电流计的读数一定不为零 三 填空题三 填空题 17 人们通过光的干涉或衍射现象认识到光具有 性 又通过 现象认识到 光具有粒子性 总之 目前人们认为光具有波粒二象性 18 质量为 m 的粒子原来的速度为 v 现将粒子的速度增大为 2v 则该粒子的物质波的波 长将 粒子的质量保持不变 A 保持不变 B 变为原来波长的 4 倍 C 变为原来波长的一半 D 变为原来波长的 2 倍 19 如图所示是研究光电效应的实验装置 某同学进行了如下操作 1 用频率为的光照射光电管 此时电流表中有电流 调节真空 1 少滑动变阻器 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 1 U 2 用频率为的光照射光电管 重复 1 中的步骤 记下电压 2 表示数 已知电子的电量为 e 由上述实验可知 普朗克常量 h 用上述已知量和 2 U 测量量表示 20 如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图像 由图像可知 A 该金属的逸出功等于 E B 该金属的逸出功等于 h 0 C 入射光的频率为 2 0时 产生的光电子的最大初动能为 E D 入射光的频率为时 产生的光电子的最大初动能为 0 2 试卷第 5 页 总 5 页 2 E E 由该图像可得出普兰克常量 0 h E 答案第 1 页 总 4 页 参考答案参考答案 1 C 解析 光电效应和康普顿效应揭示了光具有 粒子性 A 错误 牛顿第一定律是利用逻辑推理对实验事 实进行分析的产物 不能够用实验直接验证 B 错误 英国物理学家汤姆孙发现了电子 否定了 原子不 可再分 的观点 C 正确 普朗克在 1900 年把能量子引入物理学 破除了 能量连续变化 的传统观念 D 错误 2 A 解析 光子能量为 E hc 根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为 Ek W hc 根据题意 1 2 Ek1 EK2 1 2 2 3 联立 可得逸出 W 故 BCD 错误 A 正确 故选 A 2 hc 3 B 解析 由从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是 1 5eV 而入射光的能量为 5 0eV 则该金属的逸出 功为 3 5eV 而不论入射光的能量如何变化 逸出功却不变 所以恰好发生光电效应时 入射光的能量最 低为 3 5eV B 正确 点睛 当光照射金属时 电子吸收能量后逸出金属表面 逸出电子叫光电子 这现象称光电效应 从金 属表面逸出的电子具有最大的初动能等于入射光的能量与逸出功之差 4 B 解析 A 用波长为的光照射阴极时 电路中有光电流 知波长为为的光照射阴极时 发生 k k 了光电效应 换用波长为光照射阴极时 由于频率变小 不一定发生光电效应 电路中不 11 k 一定有光电流 故 A 项错误 B 换用波长为光照射阴极时 由于频率变大 一定发生光电效应 电路中一定有光电流 22 k 故 B 项正确 C 增加电路中电源两端的电压 当电流达到饱和电流后 不再增大 故 C 项错误 D 将电路中电源的极性反接 光电子做减速运动 只要反向电压小于遏止电压 光电子还可能到达阳极 所以还可能有光电流 故 D 项错误 点睛 在光电效应中 电子吸收能量变成光电子在没有电压的情况下会在光电管中自由扩散从而形成光电 流 当加速电压 U 增加到一定值时 阴极 K 射出的光电子全部到达阳极 光电流达到饱和值 随着反向电 压越来越大 单位时间内到达阳极 A 的光电子数就越来越少 光电流也就越来越小 加到光电流为零时的 电压就叫遏制电压 它使具有最大初速度的光电子也不能到达阳极 5 A 解析 由光电效应方程知 对金属钨 EK hv 4 54 对金属锌 EK hv 4 62 所以图象的斜率相同 图线应 平行 又有 W逸 hv极 则图线与横轴的截距点越大 金属锌的极限频率越大 故 A 正确 BCD 错误 6 D 解析 根据光电效应方程 EK h W0 知图线的斜率表示普朗克常量 h 故 A 正确 根据光电效应方程 Ek h W0 当 0 时 Ek W0 由图象知纵轴截距 E 所以 W0 E 即该金属的逸出功 E 故 B 正确 图线 与 轴交点的横坐标是 0 该金属的逸出功 h 0 故 C 正确 当入射光的频率为 2 0时 根据光电效应方 程可知 Ek h 2 0 h 0 h 0 E 故 D 错误 本题选错误的 故选 D 答案第 2 页 总 4 页 点睛 解决本题的关键掌握光电效应方程 知道最大初动能与入射光频率图线的物理意义 知道斜率和截 距表示的含义才能准确求解 7 A 解析 根据爱因斯坦光电效应方程有 0k EhvW 根据动能定理有 Ck eUE 得 0 C Wh Uv ee 所以图象的斜率 解得 21 21 CC UUh k vve 21 21 CC e UU h vv 故 A 项正确 BCD 三项错误 点睛 图象法处理数据时 要根据物理规律写出横纵坐标之间的关系式 结合图象的截距 斜率等求解 8 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 随着温度的升高 黑体辐射强度 的极大值向波长较短的方向移动 故 B 正确 ACD 错误 点晴 解决本题的关键知道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 随着温度的升 高 黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 9 C 解析 试题分析 发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率 入射光的强度影响单位时 间内发出光电子的数目 入射光照射到某金属表面上发生光电效应 若入射光的强度减弱 频率保持不变 可知仍然可以发生光电 效应 根据光电效应方程知 光电子的最大初动能不变 而光照强度影响光子数目 入 0km EhvW 射光的强度减弱 则入射光的光子的数目减少 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小 C 正 确 10 C 解析 用波长为 的光照射阴极 K 时 电路中有光电流 换用波长为 1 1 的光照射阴极 K 时 由 于频率变小 不一定发生光电效应 电路中不一定有光电流 故 A 错误 换用波长为 2 2 的光照射 阴极 K 时 频率变大 一定能发生光电效应 电路中一定有光电流 故 B 错误 增加电路中电源的路端 电压 电流在增大 当达到饱和电流 才不再增大 故 C 正确 将电路中电源的极性反接 光电子做减速 运动 还可能到达阳极 所以还可能有光电流 故 D 错误 所以 C 正确 ABD 错误 11 D 解析 A C 项 a c 两光照射后遏止电压相同 知产生的光电子最大初动能相等 可知 a c 两光的频率 相等 光子能量相等 即频率相同 由于 a 光的饱和电流较大 则 a 光的强度较大 故 A C 错误 B D 项 a 光的遏止电压小于 b 光的遏止电压 所以产生的光电子最大初动能 根据爱因斯 kakb EE 坦光电效应方程 可知 故 B 错误 D 正确 0k EhW ab 点晴 解决本题的关键掌握光电效应方程 知道最大初动能与入射光频率的关系 并知道饱和光电流与光 照强度有关 12 A 解析 单色光 b 照射后遏止电压较大 根据知 b 光照射后产生的光电子最大初动能较大 kmc EeU 答案第 3 页 总 4 页 根据光电效应方程得 b 光的频率大于 a 光的频率 故 A 正确 CD 错误 根据逸出功 0km EhvW 可知同一金属极限频率相同 故逸出功相同 故 B 错误 故选 A 00 Wh 点睛 根据遏止电压的大小比较光电子的最大初动能 从而结合光电效应方程比较入射光的频率 根据 饱和电流的大小比较入射光的强度 13 BC 解析 根据最大初动能 Ekm与入射光频率 的关系图线知 图线不过原点 所以不是成正比关系 故 A 错误 由图线知 入射光的频率大于或等于极限频率时 最大初动能大于等于零 才能发生光电效应 故 B 正确 根据光电效应方程知 Ekm hv W0 同一种金属 逸出功相同 则最大初动能仅与 v 有关 故 C 正 确 最大初动能与入射光的强度无关 故 D 错误 故选 BC 点睛 解决本题的关键掌握光电效应方程 Ekm hv W0 知道最大初动能与入射光的频率有关 与光强无 关 14 AB 解析 由图线 可知在光的颜色不变的情况下 入射光越强 饱和电流越大 故 A 正确 根据光 电效应方程知 Ekm hv W0 eUc 可知入射光频率越大 最大初动能越大 遏止电压越大 可知对于确定 的金属 遏止电压与入射光的频率有关 故 B 正确 增大电压 当电压增大到一定值 电流达到饱和电流 不再增大 故 C 错误 发生光电效应的条件是入射光的频率大于截止频率 与入射光的强度无关 故 D 错误 所以 AB 正确 CD 错误 15 CD 解析 A 项 虽然光的频率相同 但光强不确定 所以单位时间逸出的光电子数可能相同 而饱和光电 流不一定相同 故 A 错误 B 项 根据光电效应方程 Ekm h W0得 相同的频率 不同的逸出功 则光电子的最大初动能也不同 故 B 错误 C 项 由可知 Uc 图象的斜率 所以两个光电管的 Uc v 图象的斜率一定相同 0 C Wh U ee h k e 故 C 正确 D 项 根据光电效应方程有 Ekm h W0 根据能量守恒定律得 eUC EKm 联立得 eUC hv W0 即可知 入射光的频率相同 逸出功 W0不同 则遏止电压 UC也不同 故 D 正确 0 c Wh U ee 点晴 根据光电效应方程 Ekm h W0和 eUC EKm得出遏止电压 Uc与入射光频率 v 的关系式 分析遏止电 压 UC的关系以及光电子的最大初动能的关系 结合数学知识分析 Uc v 图象的斜率关系 饱和光电流与入 射光的强度有关 16 AC 解析 电流计的读数恰好为零 此时电压表的示数为 6 0V 根据动能定理得 再根 6 据光电效应方程知 故 A 正确 光电效应的产生的最大初动能与入射 0 10 5 6 4 5 光的强度无关 与入射光的频率有关 故 B 错误 增大入射光的光子能量 根据光电效应方程知 光电子 的最大初动能变大 故 C 正确 若用光子能量为 9 5eV 的光照射阴极 A 能发生光电效应 但是