鲁科版 (2019)选择性必修 第三册第6章 波粒二象性本章综合与测试课后复习题

第6章　波粒二象性

本章复习提升

易混易错练

易错点1　对光电效应规律认识不正确

1.()关于光电效应的规律,下面说法中正确的是(　　)

A.当某种色光照射金属表面时,能产生光电效应,则入射光的频率越高,产生的光电子的最大初动能也就越大

B.当某种色光照射金属表面时,能产生光电效应,如果入射光的强度减弱,从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加

C.对某种金属来说,入射光波长必须大于一极限值,才能产生光电效应

D.同一频率的光照射不同金属,如果都能产生光电效应,则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同

2.()在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是(　　)

A.光电效应是瞬时发生的

B.所有金属都存在极限频率

C.光电流随着入射光增强而变大

D.入射光频率越大,光电子最大初动能越大

易错点2　对光强和饱和电流关系不理解

3.()如图所示是研究光电管产生的电流的电路图,A、K是光电管的两个电极,已知该光电管阴极的极限频率为ν0,元电荷为e,普朗克常量为h。现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上,则下列方法一定能够增加饱和光电流的是(　　)

A.照射光强度不变,增加光的频率

B.照射光频率不变,增加照射光强度

C.增加A、K电极间的电压

D.减小A、K电极间的电压

4.()如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ=0.50 μm的绿光照射阴极K,实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律,取h=6.63×10-34 J·s,真空中光速c=3.0×108 m/s。结合图像,求:(结果保留两位有效数字)

(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能;

(2)该阴极材料的极限波长。

易错点3　不能正确应用不确定性关系

5.()(多选)在单缝衍射实验中,从微观粒子运动的不确定性关系可知(　　)

A.缝越窄,粒子位置的不确定性越大

B.缝越宽,粒子位置的不确定性越大

C.缝越窄,粒子动量的不确定性越大

D.缝越宽,粒子动量的不确定性越大

6.()从衍射的规律可以知道,狭缝越窄,屏上中央亮条纹就越宽,由不确定性关系式ΔxΔp≥判断下列说法正确的是(　　)

A.入射的粒子有确定的动量,射到屏上粒子就有准确的位置

B.狭缝的宽度变小了,因此粒子的不确定性也变小了

C.更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置,但粒子动量不确定性却更大了

D.可以同时确定粒子的位置和动量

思想方法练

思想方法一　“守恒”思想的应用

1.()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

2.()频率为ν的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为Ekm。改用频率为2ν的光照射同一金属,所产生光电子的最大初动能为(h为普朗克常量)(　　)

A.Ekm-hν B.2Ekm

C.Ekm+hν D.Ekm+2hν

3.()在光电效应实验中,某金属的截止频率相应的波长为λ0,该金属的逸出功为　　　　。若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验,则其遏止电压为　　　　。(已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h) 

思想方法二　“数形结合”法的应用

4.()爱因斯坦因提出光量子概念并成功地解释了光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖。在光电效应实验中,某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率。下列选项中说法正确的是(　　)

A.逸出功与ν有关

B.Ekm与入射光强度成正比

C.当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

5.()某同学采用如图甲所示的装置研究光电效应现象,分别用a、b、c三束单色光照射图甲中的光电管的阴极,得到相应的光电流与光电管两端的电压的关系如图乙所示,其中a、c两束光照射时对应的遏止电压相同,均为Ua,则下列论述正确的是(　　)

A.a、c两束光的光强相同

B.a、c两束光的频率相同

C.b光束光子的能量最小

D.b光束的波长最长,遏止电压最大

6.()从1907年起,美国物理学家密立根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Uc-ν的图像,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。图乙中频率ν1、ν2,遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知,求:

(1)普朗克常量h;

(2)该金属的截止频率ν0。

答案全解全析

第6章　波粒二象性

本章复习提升

易混易错练

1.A　从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔只与光和金属种类有关,B错;由光电效应方程可知入射光波长必须小于一极限值,才能产生光电效应,光子的最大初动能与入射光的频率和金属的种类有关,C、D错,A对。

2.C　根据波动理论,认为只要光照射的时间足够长、足够强就能发生光电效应,且光电子的初动能就大,但光电效应的实验结果表明,对于同种金属,如果入射光的频率低于某特定值,金属表面不会逸出电子;光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,发生是瞬时的,且入射光频率越大,光电子最大初动能越大,这与光的波动理论相矛盾,故A、B、D错误。波动理论认为光强度越大,光电流越大;光电效应中认为光强度越大,光子越多,金属表面逸出的光电子越多,即光电流越大,所以该实验结果与波动理论不矛盾,故C正确。

3.B　照射光强度不变,增加光的频率,则单位时间内入射光的光子数目变小,光电流的饱和值变小,A错误;照射光频率不变,增加光强,则单位时间内入射光的光子数目增多,使光电流的饱和值增大,B正确;饱和光电流与入射光强度有关,增减A、K电极间的电压,饱和光电流不变,C、D错误。

4.答案　(1)4.0×1012(个)　9.6×10-20 J　(2)0.66 μm

解析　(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数

n==(个)=4.0×1012(个)

光电子的最大初动能为:

Ekm=eUc=1.6×10-19 ×0.6 J=9.6×10-20 J。

(2)设阴极材料的极限波长为λ0,根据爱因斯坦光电效应方程:Ekm=h-h,代入数据解得λ0≈0.66 μm。

5.BC　由不确定性关系ΔxΔp≥知,缝越宽,位置不确定性越大,则动量的不确定性越小,反之亦然,因此选项B、C正确。

6.C　由ΔxΔp≥,狭缝越窄,即Δx越小,则Δp越大,即动量的不确定性变大,故C对。

思想方法练

1.A　由爱因斯坦光电效应方程hν=W0+m,又由W0=hν0,可得光电子的最大初动能m=hν-hν0,由于钙的截止频率大于钾的截止频率,所以钙逸出的光电子的最大初动能较小,因此它具有较小的能量、频率和动量,B、C、D错误;又由c=λf可知,光电子频率较小时,波长较大,A正确。

2.C　根据爱因斯坦光电效应方程得:Ekm=hν-W0,若入射光频率变为2ν,则Ekm'=h·2ν-W0=2hν-(hν-Ekm)=hν+Ekm,故选C。

3.答案　h　

解析　由W0=hν0=h,又eUc=Ek,

且Ek=hν-W0,ν=,

所以Uc==。

4.D　由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0和W0=hν0(W0为金属的逸出功)可得,Ek=hν-hν0,可见图像的斜率表示普朗克常量,D正确;只有ν≥ν0时才会发生光电效应,C错;金属的逸出功只与金属的极限频率有关,与入射光的频率无关,A错;最大初动能取决于金属的极限频率和入射光的频率,而与入射光的强度无关,B错。

5.B　由题图可知,a光的饱和电流最大,因此a光束照射时单位时间内产生的光电子数量大,光强大,故A项错误;当光电流为零时,光电管两端加的电压为遏止电压,对应的光的频率为截止频率,根据eU=hν-W,入射光的频率越高,对应的遏止电压U越大。a光、c光的遏止电压相等,所以a光、c光的频率相等,而b光的频率大,光子能量大,且对应的波长最小,故B项正确,C、D项错误。

6.答案　(1)　(2)

解析　根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0及动能定理eUc=Ek得Uc=ν-ν0

结合题图乙有k===

解得普朗克常量h=,ν0=