第四章 波粒二象性测试题 word版含答案

　波粒二象性
一、选择题(本题共14小题，1～9题为单选，10～14题为多选)
1．(2018·四川宜宾二诊)在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是(　A　)
A．爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象
B．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C．玻尔在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．普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
[解析]　爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象，选项A正确；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，选项B错误；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，选项C错误；德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，选项D错误。
2．(2018·安徽合肥四中段考)关于光电效应，下列说法正确的是(　A　)
A．某种频率的光照射某金属发生光电效应，若增加该光的强度，则单位时间内逸出的光电子数增加
B．光电子的最大初动能只与入射光的频率有关
C．一般需要用光照射金属几分钟才能产生光电效应
D．入射光的频率不同，同一金属的逸出功也会不同
[解析]　某种频率的光照射某金属能发生光电效应，若增加入射光的强度，则增加了单位时间内射到金属上的光子数，则单位时间内发射的光电子数将增加，故A正确；根据光电效应方程Ekm＝hν－W0可知，光电子的最大初动能与入射光的频率、金属的逸出功都有关，故B错误；光电效应可认为是瞬时发生的，用光照射金属不超过10－9s就能产生光电效应，故C错误；金属的逸出功由金属材料决定，与入射光无关，故D错误。
3．(2018·上海青浦区二模)某单色光照射某金属时不能发生光电效应，下列措施中可能使该金属发生光电效应的是(　D　)
A．延长光照时间
B．增大光的强度
C．换用频率较低的光照射
D．换用波长较短的光照射
[解析]　能不能发生光电效应取决于光的频率，与照射时间、照射强度没有关系，波长越小的光频率越高，越容易发生光电效应，故D正确。
4．(2018·河北邢台期末)若能量为E0的光子照射到某金属表面时，从金属表面逸出的电子的最大初动能为E，则能量为2E0的光子照射到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为(　A　)
A．E0＋E　 B．E0－E
C．2E　 D．2E0－E
[解析]　设该金属的逸出功为W0，若用能量为E0的光子照射该金属时，产生光电子的最大初动能为E，根据光电效应方程知E＝E0－W0；改用能量为2E0的光照射同一金属，金属的逸出功不变，则光电子的最大初动能为Ekm＝2E0－W0＝E0＋E。A正确。
5．(2018·湖北省孝感市八校高三上学期期末)在研究光电效应的实验中，两个实验小组用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，则下列判断正确的是(　C　)
A． 光电子的最大初动能相同
B． 饱和光电流一定不同
C． 因为材料不同逸出功不同，所以遏止电压Uc不同
D． 分别用不同频率的光照射之后绘制Uc－ν图象的斜率可能不同
[解析]　锌和银的逸出功不同，根据光电效应方程Ekm＝hν－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A错误；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，则饱和光电流可能相同。故B错误；根据光电效应方程有Ekm＝hν－W0，根据能量守恒定律得：eUC＝EKm，联立得：eUC＝hν－W0，即UC＝，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C正确；由UC＝ν－，可知，Uc－ν图象的斜率k＝＝常数，所以两个光电管的Uc－ν图象的斜率一定相同，故D错误。
6．(2019·山东省青岛二中高三上学期期中)用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能EK随入射光频率ν变化的EK－ν图象，已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将二者的图线画在同一个EK－ν坐标系中，图中用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是(　A　)
[解析]　依据光电效应方程EK＝hν－W0可知，EK－ν图线的斜率代表普朗克常量h，因此钨和锌的EK－ν图线应该平行。图线的横轴截距代表截止频率ν0，而ν0＝，因此钨的截止频率小些，综上所述，选项A图正确。
7．(2018·安徽师大附中模拟)在如图所示的光电效应实验装置中，光电管阴极K的极限频率为ν0，现用频率为ν(ν>ν0)的光照射在阴极上，若在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，则下列判断错误的是(　D　)
A．阴极材料的逸出功等于hν0
B．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为eU
C．有光电子逸出，且光电子的最大初动能可表示为hν－hν0
D．无光电子逸出，因为光电流为零
[解析]　阴极材料的逸出功等于hν0，选项A正确；因光的频率大于极限频率，则有光电子逸出，因在A、K之间加一数值为U的反向电压时，光电流恰好为零，根据能量关系可知，光电子的最大初动能等于mν＝hν－hν0＝eU，选项B、C正确，D错误。本题选判断错误的，故选D。
8．(2018·山西孝义一模)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ν，作出图乙所示的Uc－ν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，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。已知电子的电荷量为e，则下列普朗克常量h的表达式正确的是(　A　)
A．h＝　 B．h＝
C．h＝　 D．h＝
[解析]　根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W0，由动能定理有eUc＝Ek，得Uc＝ν－，则图象的斜率k＝＝，可得h＝，故A正确。
9．(2018·北京西城区一模)被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)坐落在贵州省平塘县，用来接收来自宇宙深处的电磁波。“中国天眼”的存在，使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义。如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106W)的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米，那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(取真空光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s)(　C　)
A．1023　 B．1027　
C．1031　 D．1035
[解析]　设发射机每秒钟发射的光子数量为n，则t0时间内发射光子的总能量为E＝nt0ε，由ε＝hν和ν＝得E＝nt0h，则有nt0h＝Pt0，代入数据，最终可得n的数量级约为1031，故C正确。
10．(2018·河北唐山一模)在研究某金属的光电效应现象时，发现当入射光的频率为ν时，其遏止电压为U。已知普朗克常量为h，电子的电荷量为e，下列说法正确的是(　AD　)
A．该金属的截止频率为ν－
B．该金属的逸出功为eU－hν
C．增大入射光的频率，该金属的截止频率增大
D．增大入射光的频率，遏止电压增大
[解析]　设金属的截止频率为ν0，则有hν－hν0＝eU，ν0＝ν－，故A正确；该金属的逸出功W0＝hν0＝hν－eU，故B错误；该金属的截止频率只与材料本身有关，与入射光的频率没有关系，故C错误；根据hν－hν0＝eU可知，增大入射光的频率，遏止电压增大，故D正确。
11．(2018·山西康杰中学检测)黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知(　ACD　)
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
[解析]　根据题中所给的黑体辐射的实验规律图可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加，且随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故A、C、D正确，B错误。
12．(2018·河北衡水中学八模)图甲是光电效应的实验装置图(电源正负极可调换)，图乙是用同一光电管在不同实验条件下得到的光电流与加在阳极A与阴极K之间的电压的关系图象，下列说法正确的是(　AB　)
A．由图线①③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
B．由图线①②③可知对某种确定的金属来说，入射光的频率越大，其遏止电压越大
C．当入射光的频率大于极限频率时，频率增大为原来的2倍，光电子的最大初动能也增大为原来的2倍
D．若与图甲实验条件完全相同，当某一频率的光入射时，电流表有示数，当把滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定增大
[解析]　由图线①③可知，在光颜色保持不变的情况下，入射光的频率不变，入射光越强，单位时间内发射出的光电子越多，形成的饱和光电流越大，故A正确；由图线①③可知遏止电压与入射光强弱无关，结合图线②可知，入射光的频率越高，对应的遏止电压越大，故B正确；当入射光的频率大于极限频率时，会发生光电效应现象，Ek＝mν＝hν－W0，频率增为原来的2倍，光电子最大初动能E′k＝2hν－W0＝2(hν－W0)＋W0＝2×mν＋W0，即不会增大为原来的2倍，故C错误；当把滑动变阻器的滑片向右滑动时，光电管两端的电压增大，若此时已达到饱和电流，则电流表示数不会再增大，故D错误。
13．(2019·江苏扬州模拟)如图所示，两平行金属板A、B板间电压恒为U，一束波长为λ的入射光射到金属板B上，使B板发生了光电效应，已知该金属板的逸出功为W，电子的质量为m，电荷量为e，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，下列说法中正确的是(　ABD　)
A．入射光子的能量为h
B．到达A板的光电子的最大动能为h－W＋eU
C．若增大两板间电压，B板没有光电子逸出
D．若减小入射光的波长一定会有光电子逸出
[解析]　入射光的能量为E＝hν＝h，选项A正确；由光电效应方程可得从B板逸出的光电子的最大初动能为EB＝hν－W，由eU＝EA－EB可得到达A板的光电子的最大动能为EA＝h－W＋eU，选项B正确；能不能发生光电效应，取决于入射光的频率，与板间电压无关，选项C错误；若减小入射光的波长，入射光频率增大，大于金属的极限频率，可以发生光电效应，选项D正确。
14．(2018·云南玉溪一中月考)如图所示，一光电管的阴极用极限波长为λ0的钠制成。用波长为λ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时，饱和光电流为I，电子电荷量为e，则(　BC　)
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．每秒钟内由阴极K发射的光电子数目为
D．发射的光电子到达阳极A时的动能最大值为hc
[解析]　从阴极K发射的光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，只与入射光频率有关，与入射光强度无关，故A错误；蓝光的频率比紫外线的频率小，可知用同样强度的蓝光照射可能逸出光电子，也可能不逸出光电子，故B正确；t时间内由K极发射的光电子数目为n＝＝，则每秒钟内由K极发射的光电子数目为，故C正确；发射的电子到达阳极A时的动能最大值为Ek＝－＋Ue＝hc＋Ue，故D错误。
二、非选择题
15．(2019·江苏盐城模拟)(1)已知光速为c，普朗克常数为h，则频率为ν的光子的动量为。用该频率的光垂直照射平面镜，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小为2。
(2)几种金属的逸出功W0见下表：
金属
钨
钙
钠
钾
铷
W0(×10－19J)
7.26
5.12
3.66
3.60
3.41
用一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发生光电效应。已知该可见光的波长范围为4.0×10－7～7.6×10－7m，普朗克常数h＝6.63×10－34J·s。
[解析]　(1)频率为ν的光子的动量为p＝＝，光被镜面全部垂直反射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小2p＝。
(2)光子的能量E＝
取λ＝4.0×10－7m，则E≈5.0×10－19J
根据E>W0判断，钠、钾、铷能发生光电效应。