人教版2020年高中物理选修3-5第十七章《波粒二象性》考题解析版

1、人教版2020年高中物理选修3-5第十七章波粒二象性考题解析版人教版2020年高中物理选修3-5第十七章 波粒二象性考题解析版一、选择题1.历史上很多物理学家对物理学的发展做出了重要的贡献，下面有关描述符合物理学史 实的是（）A.麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在，开创了现代通信技术B.爱因斯坦创立了狭义相对论，颠覆了人类固有的时空观C.查德威克发现了电子，揭开了人类探究原子结构的序幕D.德布罗意提出能量子假说，一举解决了经典理论在黑体辐射上遇到的困难【答案】B【解析】赫兹用实验证实了电磁波的存在，开创了现代通信技术，选项 A错误；爱因斯 坦创立了狭义相对论，颠覆了人类固有的时空观，选项 B正确

2、；汤姆孙发现了电子，揭 开了人类探究原子结构的序幕，选项 C错误；普朗克提出能量子假说，一举解决了经典 理论在黑体辐射上遇到的困难，选项 D错误；故选B.2.下列关于光电效应的说法正确的是（）A.只要入射光的强度足够大，就一定能发生光电效应B.入射光的频率高于极限频率时，光的强度越大，光电流越大C.入射光的频率高于极限频率时，入射的频率越大，光电流越大D.入射光的频率高于极限频率时，光的强度越大，产生的光电子的最大初动能越大【答案】B【解析】能否发生光电效应与入射光的强度大小无关，只与入射光的频率有关，选项 A 错误；入射光的频率高于极限频率时，能发生光电效应，光的强度越大，光电流越大， 选项

3、B正确；入射光的频率高于极限频率时，入射的频率越大，光电子最大初动能越 大，但是光电流不一定越大，选项 CD错误；故选B.3.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，下列说法不正确的是（）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.遏止电压越大，说明从该金属中逃出来的光电子的最大初动能越大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【答案】D【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说法正确；根据光电效应方程可得：Ekm

4、 hv- Wo 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说法正确；根据最大初动能： Ekm eUc中，遏止电压越大，说明从该金属中逃出来的 光电子的最大初动能越大，故 C说法正确；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说法错误。所以选Do4.下表中列出了几种金属的逸出功，关于光电效应现象以下说法正确的是（）金属的逸出功金属锚特*4.543.20,2292.252J3A.某种光能使锄发生光电效应，则该光也能使其他四种金属发生光电效应B.遏制电压的大小不仅与金属有关，还与入射光频率有关C.若

5、某种光能使鸨和钠都发生光电效应，则鸨的光电子的最大初动能较大D.用强度相同、频率不同的光照射钾，光电子的最大初动能相同【答案】B【解析】锄的逸出功最小，则某种光能使锄发生光电效应，则该光不一定能使其他四种1金属发生光电效应，选项 A错误；根据eU 1mvm h W逸出功可知遏制电压的大小不2仅与金属有关，还与入射光频率有关，选项 B正确；鸨的逸出功大于钠的逸出功，则若某种光能使鸨和钠都发生光电效应，根据 1 mVm h W逸出功，则鸨的光电子的最大初动2能较小，选项 C错误；根据1mV h w逸出功可知，用强度相同、频率不同的光照射 2钾，光电子的最大初动能不相同，选项 D错误；故选B.5 .

6、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，下列说法正确的是（）A.钙的逸出功大于钾的逸出功B.钙逸出的电子的最大初动能大于钾逸出的电子的最大初动能C.比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子.钾逸出的光电子具有较大的波长D.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动量 【答案】A【解析】根据W逸出功=h o可知，钙的截止频率较大，则逸出功大于钾的逸出功，选项 A正确；根据爱因斯坦光电效应方程可知 1mvm h W逸出功可知，钙逸出的电子的最大初 2动能小于钾逸出的电子的最大初动能，选项 B

7、错误；根据Ekmax旭可知，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子.钾逸出的光电子具有较小的波长，选项 C错误；根据 P *£" 可知,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 有较小的动量，选项D错误；故选A.6 .已知黄光照射到某一金属表面上能够发生光电效应，下列说法中正确的是（）A.只要光照射的时间足够长，换成其他金属也能发生光电效应B.逸出光电子的最大初动能跟入射光强度成正比C.若将黄光换成蓝光，也一定能发生光电效应D.若只将入射光的强度增强，单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将增多【答案】CD【解析】发生光电效应的条件是入射光的频率大于等于金

8、属的极限频率，跟照射时间无关，A错误；根据光电效应方程 Ek=hLW0知，光电子的最大初动能与金属的逸出功和 入射光的频率有关，与入射光的强度没有必然联系， B错误；因为蓝光的频率大于黄光 的频率，所以若将黄光换成蓝光，也一定能发生光电效应，C正确；入射光频率一定时，强度会影响单位时间内逸出的光电子数目，强度增强，单位时间内逸出的光电子数目增多，D正确.故选CD.7 .如图所示是实验室用来研究光电效应原理的装置图，电表均为理想电表，当入射光的能量等于9 eV时，灵敏电流表检测到有电流流过，当电压表示数等于5.5 V时，灵敏电流表示数刚好等于00则下列说法正确的是（）A.若增大入射光的强度，光电

9、子的最大初动能将增大8 .若入射光的能量小于3.5 eV,改变电源的正负极方向，则电流表示数可能会不等于0C.光电管材料的逸出功等于3.5 eVD.增大入射光的波长，在电压表示数不变的情况下，电流表示数会变大【答案】C【解析】根据光电效应方程EKm=hyW0,可知光电子的最大初动能与光的强度无关.故A错误；该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于5.5V时，电流表示数为0,知道光电子的最大初动能为5.5eV,根据光电效应方程 EKm=hTWo,可得W0=3.5eV.若入射光的能量小于 3.5 eV,则不能发生光电效应，电流表示数一定会等于 0.故B错误，C正确；增大入射光的波长

10、，则光的频率减小，根据光电效应方程 EKm=hyW0,则光电子的最大初动能减小，在电压表示数不变的情况下，电流表示数可能 会变小，故D错误.故选C.8.关于物质波，下列认识中错误的是（）A.任何运动的物体（质点）都伴随一种波，这种波叫物质波B. X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C.电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的D.宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象【答案】ABD【解析】法国物理学家德布罗意（18921987）在1924年提出一个假说，指出波粒二象 性不只是光子才有，一切微观粒子，包括电子和质子、中子，都有波粒二象性.所以物 质波也叫做德布罗意波.任一运

11、动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波，但不能 说任何运动的物体（质点）都伴随一种波，这种波叫做物质波.故 A错误.X射线的本 质是电磁波，X射线的衍射实验，证实了 X射线的波动性.故B错误；物质波的假设通 过电子的衍射证实是正确的，故 C正确；物质波，又称德布罗意波，是概率波，它们具 有干涉、衍射等现象.故 D错误.本题选择不正确的.故选：ABD.9.如图所示是根据密立根研究某金属的遏止电压 Uc与光的频率丫之间关系的实验数据得 到的图像，则下列说法正确的是（）fVc/vD.SOfi5.00.57.0A.由图像可知，该金属的截止频率约为 5.5 1014HzB.由图像可知，当用频率为5.5

12、 1014Hz的光照射该金属时，不能产生光电效应C.由图像可知，当用频率为 5.5汉014Hz的光照射该金属时，产生的光电子的最大初动能 约为0.5eVD.若普朗克常量h=6.6汉0-34Js,由图像可知，该金属的逸出功约为 3.6 X0 19J 【答案】C【解析】当Uc=0时可知该金属的截止频率为4.3 1014Hz , A错误；当用频率为5.5 1014Hz的光照射该金属时，照射光的频率大于截止频率，故能发生光电效应现象，B错误；从图中可知当用频率为 5.5X014Hz的光照射该金属时，遏止电压为 0.5V,故此时 的光电子的最大初动能为 0.5eV , C正确；该金属的逸出功为 W0 h

13、 6.6 10 34 4.3 1014 2.8 10 19 J , D 错误.10.A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球。两块金属板接在如图所示的电路中。电路中的R1为光敏电阻（光照越强电阻越小），R2为滑动变阻器，R3为定值电阻。当R2的滑动触头P在a端时闭合开关So此 时电流表®和电压表的示数分别为I和U,带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为9,电源电动势E和内阻r 一定。则以下说法正确的是（）5 / 11人教版2020年高中物理选修3-5第十七章波粒二象性考题解析版A.若将R2的滑动触头P向b端移动，则I不变，U变小B.保持

14、滑动触头P不动，用更强的光照射 Ri,则I增大，U减小C.保持滑动触头P向a端移动，用更强的光照射 Ri,则小球重新达到稳定后 8角变小 D.保持滑动触头P不动，用更强的光照射 Ri,则U的变化量的绝对值与I的变化量的 绝对值的比值不变【答案】BCD【解析】滑动变阻器处于含容支路中，相当于导线，所以移动滑动触头P, Ri和R3所在电路中电流I不变，U也不变，故A错误.保持滑动触头P不动，逐渐增加照射 Ri的光 强，Ri减小，则I增大，电源的内电压增大，根据闭合电路欧姆定律得知U减小，故B正确.用更强的光线照射 Ri, Ri的阻值变小，外电路总电阻减小，电流 I增大，内电压 和R3的电压增大，则

15、电容器板间电压减小，板间电场强度变小，小球所受的电场力变 小，则8减小.故C正确.保持滑动触头 P不动，逐渐增加照射 Ri的光强，总电阻减 小，电流I增大，外电压U减小，根据闭合电路欧姆定律得：U=E-Ir, |VU| r,可见VI|詈|保持不变.故D正确.故选BCD.ii.下列说法正确的是（）A.用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强 度，则逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变B. X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的C.发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D.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

16、子，因 此光子散射后波长变长【答案】AD【解析】根据光电效应方程可知，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，A正确.电子的衍射说明粒子的波动性，证实了物质波的存在，B错误.根据光电效应方程 h v= 1mv2+W,可知光电子的最大初动能与入射光的频率有关， 2是线性关系，不是成正比，C错误.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，则动量减小，根据人=-,知波长增大，D正确.故选PAD.12.如图所示，一光电管的阴极用极限波长为 Z的钠制成。用波长为 人的紫外线照射阴 极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U,饱和光电流的值（当阴极 K发射的电

17、子 全部到达阳极 A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流）为 I,电子电荷量为 e,则（）A.若入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K发射的光电子的最大初动能可能增大B.若改用同样强度的蓝光照射可能逸出光电子C.每秒钟内由K极发射的光电子数目为I/e11D.发射的电子到达A极时的动能最大值为hc -0【答案】BCD【解析】从阴极K发射的光电子的最大初动能Ek hv w。，与入射光强度无关，入射光 强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K发射的光电子的最大初动能不变，故A错误；蓝光的频率比紫外线的频率小，又根据 Ek hv w。可得，用同样强度的蓝光 照射可能逸出光电子

18、，也可能不逸出光电子，故 B正确；由K极发射的光电子数目为n Q 工，每秒钟内由K极发射的光电子数目为,，故C e ee正确；发射的电子到达 A极时的动能最大值为Ek hv w0 hc ,故D 正确；故选BCD。二、填空、实验题13 .第一个在理论上预言电磁波存在并指出光是一种电磁波的物理学家是 第一个 在实验上证实电磁波存在的物理学家是 提出物质波假说的物理学家是 第一个提出量子概念的物理学家是 ；提出了解释了光电效应现象.【答案】麦克斯韦赫兹 德布罗意普朗克 爱因斯坦 光子说【解析】第一个在理论上预言电磁波存在并指出光是一种电磁波的物理学家是麦克斯韦；第一个在实验上证实电磁波存在的物理学家

19、是赫兹；提出物质波假说的物理学家是 德布罗意；第一个提出量子概念的物理学家是普朗克；爱因斯坦提出光子说解释了光电 效应现象.14 .（1）研究光电效应的电路如图所示.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Uak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(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出的过程中，由于要克服金属束缚 做功，速度减

20、小，则动量减小.15 .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m的光照射光电管，此时电流表中有电流.调节滑动变阻器，将触头 P向 _端滑动(选填“我"b?，使微安表示数恰好变为零,记下电压表示 Ui.(2)用频率为 必的光照射光电管，重复中的步骤，记下电压表示数U2,已知电子的电量为e,由上述实验可知，普朗克常量 h=(用上述已知量和测量量表示).(3)关于光电效应，下列说法正确的是 .A.光照时间越长光电流越大B.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多C.金属钠的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能最够大时，就能

21、 逸出金属D.不同频率的光照射同一种金属时，频率越高，光电子的最大初动能越大.【答案】(1) a,(2) eU1 U2 , (3) D.v1 v2三、解答题16.某同学采用如图所示的实验电路研究光电效应，用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象.闭合开关 S,在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑 动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的示数U称为反向遏止电压.根据反向遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能.现分别用M和9的单色光照射阴极，测量到反向遏止电压分别为 U1和U2,设电子的比荷为e/m,求：阴极K所用金属的极限频率;9 / 11人教版2020

22、年高中物理选修3-5第十七章波粒二象性考题解析版用题目中所给条件表示普朗克常量h.(1)Vo_ U1V2U 2V1U1 U2(2)e U1 U2ViV12 / 11【解析】(1)由于阳极A和阴极K之间所加电压为反向电压，根据动能定理.1 20- mv1 ,12-eU2= 0mv2 2根据光电效应方程1 mv12= hv1- Wd212mv2 = hv2- W02 其中Wo=hvo 解以上各式得V°= U1v2 U2V1U1 U2(2)由以上各式得，eU1=hv1-Wo, eU2=hv2-WoeU U解得h= -1' .V1 V17.铝的逸出功是4.2eM现在将波长200nm的

23、光照射铝的表面.h=6.63 W-34JS,求光电子的最大初动能.(2)铝金属的遏止电压铝的截止频率(结果保留两位有效数字)【答案】(1) 3.3X0-19J (2) 2.1V (3) 1.0 1015 Hz【解析】(1)光子的能量E h hc 6.63 10 . 3 108j 1.0 10 18J200 10 9根据爱因斯坦光电效应方程有hWo Ek所以光电子的最大初动能为 Ek h Wo10 10194.21.6 10 19 3.3 10 19J_ _19E,3 310(2)遏止电压Uc满足Ek Uce,所以Uc 旦19 V 2.1Ve1.610(3)当光电子逸出时的动能为零时，再减小照射光的频