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波粒二象性 小題狂練 小題是基礎(chǔ)　練小題　提分快 1.[2019云南省建水六中測試](多選)下列說法正確的是(　　) A．光的波粒二象性是用牛頓的微粒說加上惠更斯的波動(dòng)的規(guī)律來描述的 B．光的波粒二象性徹底推翻了麥克斯韋的電磁理論 C．光子說并沒有否定電磁說，光子的能量E＝hν，ν表示波的特性，E表示粒子的特性 D．個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性 答案：CD 解析：愛因斯坦的“光子說”與惠更斯的波動(dòng)說揭示了光具有波粒二象性，A錯(cuò)誤；麥克斯韋根據(jù)他的電磁理論，認(rèn)為光是一種電磁波，而赫茲證實(shí)了電磁波的存在，電磁波傳播速度跟光速相同，麥克斯韋提出光是一種電磁波，光子說并沒有否定光的電磁說，在光子能量公式E＝hν中，頻率ν表示波的特性，E表示粒子的特性，B錯(cuò)誤，C正確；光波不同于宏觀概念中的那種連續(xù)的波，它是表明大量光子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種概率波，個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性，D正確． 2．[2019江西省上饒一中模擬]某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h表示普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的能量子數(shù)為(　　) A. B. C. D. 答案：C 解析：每個(gè)光子的能量為E＝hν＝h，設(shè)每秒(t＝1 s)激光器發(fā)出的光子數(shù)是n，則Pt＝nE，即P＝nh，得n＝，C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 3．[2019安徽省合肥模擬]一單色光照到某金屬表面時(shí)，有光電子從金屬表面逸出，下列說法中錯(cuò)誤的是(　　) A．無論增大入射光的頻率還是增加入射光的強(qiáng)度，金屬的逸出功都不變 B．只延長入射光的照射時(shí)間，光電子的最大初動(dòng)能將增加 C．只增大入射光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能將增大 D．只增大入射光的強(qiáng)度，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目將增多 答案：B 解析：金屬的逸出功只與金屬本身有關(guān)，與照射光無關(guān)，選項(xiàng)A正確；增大入射光的頻率，入射光光子的能量變大，金屬的逸出功不變，故光電子的最大初動(dòng)能增大，選項(xiàng)C正確；增大入射光的強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)入射光的光子數(shù)目增大，逸出的光電子數(shù)目也將增多，選項(xiàng)D正確；延長入射光的照射時(shí)間，入射光光子的能量不變，光電子的最大初動(dòng)能不變，選項(xiàng)B符合題意． 4．[2019安徽省六安一中模擬](多選)如圖所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(4.31014 Hz,0)，與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)為(5.51014 Hz,0.5 eV)．由圖可知(　　) A．該金屬的截止頻率為4.31014 Hz B．該金屬的截止頻率為5.51014 Hz C．該圖線的斜率表示普朗克常量 D．該金屬的逸出功為0.5 eV 答案：AC 解析：當(dāng)最大初動(dòng)能為零時(shí)，入射光的光子能量與逸出功相等，即入射光的頻率等于金屬的截止頻率，可知金屬的截止頻率為4.31014 Hz，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)Ekm＝hν－W0知，圖線的斜率表示普朗克常量，C正確；金屬的逸出功為W0＝hν0＝6.6310－344.31014 J＝1.78 eV，故D錯(cuò)誤． 5．[2019天津市耀華中學(xué)檢測]在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，飛飛同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖所示，則可判斷出(　　) A．甲光的頻率大于乙光的頻率 B．乙光的波長小于丙光的波長 C．乙光的頻率小于丙光的頻率 D．對于同種金屬，甲光對應(yīng)的光電子的最大初動(dòng)能大于丙光對應(yīng)的光電子的最大初動(dòng)能 答案：C 解析：甲、乙光截止電壓相同，故它們的頻率相同，A錯(cuò)誤；乙光截止電壓比丙光低，故乙光頻率比丙光低，波長比丙光長，B錯(cuò)誤；乙光截止電壓比丙光低，故乙光的頻率比丙光低，C正確；甲光截止電壓比丙光低，根據(jù)eU＝mv＝hν－W0，甲光對應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能小于丙光對應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能，D錯(cuò)誤． 6．[2019西藏林芝一中模擬]如圖所示是實(shí)驗(yàn)室用來研究光電效應(yīng)原理的裝置圖，電表均為理想電表，當(dāng)入射光的能量等于9 eV時(shí)，靈敏電流表檢測到有電流流過，當(dāng)電壓表示數(shù)等于5.5 V時(shí)，靈敏電流表示數(shù)剛好等于0.則下列說法正確的是(　　) A．若增大入射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能將增大 B．若入射光光子的能量小于3.5 eV，改變電源的正、負(fù)極方向，則電流表示數(shù)可能會(huì)不等于0 C．光電管材料的逸出功等于3.5 eV D．增大入射光的波長，在電壓表示數(shù)不變的情況下，電流表示數(shù)會(huì)變大 答案：C 解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，可知光電子的最大初動(dòng)能與光的強(qiáng)度無關(guān)，A錯(cuò)誤；該裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)等于5.5 V時(shí)，電流表示數(shù)剛好為0，知光電子的最大初動(dòng)能為5.5 eV，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，可得W0＝3.5 eV.若入射光光子的能量小于3.5 eV，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，電流表示數(shù)一定會(huì)等于0，B錯(cuò)誤，C正確；增大入射光的波長，則光的頻率減小，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，則知光電子的最大初動(dòng)能減小，在電壓表示數(shù)不變的情況下，電流表示數(shù)可能會(huì)變小，D錯(cuò)誤． 7．[2019天津市靜海六中檢測](多選)大量處于基態(tài)的氫原子吸收了某種單色光的能量后能發(fā)出3種不同頻率的光子，分別用它們照射一塊逸出功為W0的金屬板時(shí)，只有頻率為ν1和ν2(ν1>ν2)的兩種光能發(fā)生光電效應(yīng)．下列說法正確的是(　　) A．金屬板的極限頻率為 B．光電子的最大初動(dòng)能為h(ν1＋ν2)－W0 C．吸收光子的能量為h(ν1＋ν2) D．另一種光的光子能量為h(ν1－ν2) 答案：AD 解析：金屬板的極限頻率滿足hν0＝W0，得ν0＝，A正確；頻率為ν1的光照射到金屬板時(shí)逸出的光電子初動(dòng)能最大，則光電子的最大初動(dòng)能為Ek＝hν1－W0，B錯(cuò)誤；吸收光子的能量為hν1，C錯(cuò)誤；逸出的三種光子能量關(guān)系為：hν1＝hν2＋hν3，所以另一種光的光子能量為h(ν1－ν2)，D正確． 8．[2014廣東卷](多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大 B．減小入射光的強(qiáng)度，光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應(yīng) D．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動(dòng)能變大 答案：AD 解析：根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律可知，增大入射光的強(qiáng)度，光電流增大，A項(xiàng)正確；減小入射光的強(qiáng)度，光電流減小，光電效應(yīng)現(xiàn)象并不消失，B項(xiàng)錯(cuò)誤；改用小于ν的入射光照射，如果入射光的頻率仍然大于光電管陰極材料的極限頻率，仍能發(fā)生光電效應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知，增大入射光的頻率，光電子的最大初動(dòng)能增大，D項(xiàng)正確． 9．[2013北京卷]以往我們認(rèn)識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)只能吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出．強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認(rèn)識，用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個(gè)電子在極短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)． 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意如圖．用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應(yīng)．換用同樣頻率ν的強(qiáng)激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時(shí)，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負(fù)極，在K、A之間就形成了使光電子減速的電場．逐漸增大U，光電流會(huì)逐漸減小；當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí)，所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電荷量)(　　) A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 答案：B 解析：用強(qiáng)激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個(gè)電子在短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)．由題意知最大初動(dòng)能Ek＝eU，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有：nhν＝W＋Ek＝W＋eU(n≥2)，得：U＝(n≥2)，則B項(xiàng)正確，其他選項(xiàng)錯(cuò)誤． 10．[名師原創(chuàng)]關(guān)于波粒二象性，下列說法中正確的是(　　) A．圖1中紫光照射到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng)，則其他可見光照射到鋅板上也一定可以發(fā)生光電效應(yīng) B．圖2中入射光的強(qiáng)度越大，則在陰極板上產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大 C．圖3說明光子既有粒子性也有波動(dòng)性 D．戴維孫和G.P.湯姆孫利用圖4證明了電子具有波動(dòng)性 答案：D 解析：在可見光中，紫光的頻率最大，故紫光光子的能量最大，紫光照射到鋅板上可以發(fā)生光電效應(yīng)，但其他可見光照射到鋅板上不一定發(fā)生光電效應(yīng)，A錯(cuò)誤；入射光的強(qiáng)度只能改變單位時(shí)間內(nèi)逸出光電子的數(shù)量，但不能增大逸出光電子的最大初動(dòng)能，B錯(cuò)誤；光的散射揭示了光的粒子性，沒有揭示光的波動(dòng)性，C錯(cuò)誤；衍射是波特有的現(xiàn)象，故電子束衍射實(shí)驗(yàn)證明了電子具有波動(dòng)性，D正確． 11. [名師原創(chuàng)]在用不同頻率的光分別照射鎢(W)和鋅(Zn)做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到了如圖所示的光電子最大初動(dòng)能與入射光頻率的關(guān)系圖象．由此可知(　　) A．圖象斜率表示普朗克常量的倒數(shù) B．鋅的逸出功大于鎢的逸出功 C．光電子最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比 D．若增加光照強(qiáng)度，產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能增大 答案：B 解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0，其中W0為金屬的逸出功，W0＝hνc，由此可知在Ek—ν圖象中，圖象斜率表示普朗克常量h，橫軸截距大小表示該金屬的極限頻率νc的大小，由題圖可知鋅的極限頻率大于鎢的極限頻率，鋅的逸出功大于鎢的逸出功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；光電子最大初動(dòng)能與入射光的頻率成線性關(guān)系，但不是成正比，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若增加光照強(qiáng)度，產(chǎn)生的光電子數(shù)目增多，但光電子的最大初動(dòng)能不變，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 12．[2019湖南省湘潭一中摸底]如圖所示，是某次實(shí)驗(yàn)中得到的甲、乙兩種金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，兩金屬的逸出功分別為W甲、W乙，如果用ν1頻率的光照射兩種金屬，光電子的最大初動(dòng)能分別為E甲、E乙，則下列關(guān)系正確的是(　　) A．W甲>W乙 B．W甲E乙 D．E甲＝E乙 答案：A 解析：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：Ekm＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0，又Ekm＝eUc；解得：eUc＝hν－h(huán)ν0；由Uc－ν圖線可知，當(dāng)Uc＝0，ν＝ν1，金屬甲的極限頻率大于金屬乙的，則金屬甲的逸出功大于乙的，即W甲>W乙．如果用ν1頻率的光照射兩種金屬，根據(jù)光電效應(yīng)方程，當(dāng)相同頻率的入射光照射時(shí)，則逸出功越大，其光電子的最大初動(dòng)能越小，因此E甲ν0)的光照射在陰極上，若在A、K之間加一數(shù)值為U的反向電壓時(shí)，光電流恰好為零，已知普朗克常數(shù)為h，電子電荷量為e，則(　　) A．陰極材料的逸出功為hν0 B．有光電子逸出，且光電子的最大初動(dòng)能可表示為eU C．有光電子逸出，且光電子的最大初動(dòng)能可表示為hν－h(huán)ν0 D．有光電子逸出，且光電子的最大初動(dòng)能為零 E．無光電子逸出，因?yàn)楣怆娏鳛榱? 答案：ABC 解析：由逸出功的意義知陰極材料的逸出功W0＝hν0，A對；由于入射光的頻率ν>ν0，所以能發(fā)生光電效應(yīng)，有光電子逸出，E錯(cuò)；A、K間加的是反向電壓，則電子飛出后要做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度最大的光電子到達(dá)陽極A時(shí)速度減為零，光電流恰好為零，由動(dòng)能定理得Ekm＝eU，B對、D錯(cuò)；由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，且W0＝hν0，則有Ekm＝hν－h(huán)ν0，C對． 8．(多選)如圖所示，電路中所有元件都是完好的，當(dāng)光照射到光電管上時(shí)，靈敏電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可能的原因是(　　) A．入射光強(qiáng)度較弱 B．入射光波長太長 C．光照射時(shí)間太短 D．電源正負(fù)極接反 E．入射光頻率太低 答案：BDE 解析：靈敏電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可能是未發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即入射光的頻率小于金屬的截止頻率(入射光的波長大于金屬的極限波長)，與光照強(qiáng)度無關(guān)，A錯(cuò)，B、E對；光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬間的，與入射光的照射時(shí)間無關(guān)，C錯(cuò)；靈敏電流計(jì)指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，還可能是由于電源正、負(fù)極接反，光電子做減速運(yùn)動(dòng)，不能到達(dá)陽極，電路中不能形成電流，D對． 9．下列說法中正確的是(　　) A．物質(zhì)波屬于機(jī)械波 B．只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動(dòng)性 C．德布羅意認(rèn)為，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波和它對應(yīng)，這種波叫物質(zhì)波 D．宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，看不到它的波動(dòng)性，所以宏觀物體運(yùn)動(dòng)時(shí)不具有波動(dòng)性 答案：C 10．[2019湖北八校聯(lián)考](多選)如圖甲所示，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個(gè)不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)．圖乙為其中一個(gè)光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖象．對于這兩個(gè)光電管，下列判斷正確的是(　　) A．因?yàn)椴牧喜煌莩龉Σ煌?，所以遏止電壓Uc不同 B．光電子的最大初動(dòng)能不同 C．因?yàn)楣鈴?qiáng)不確定，所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同 D．兩個(gè)光電管的Uc－ν圖象的斜率可能不同 答案：ABC 解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和Uce＝Ek得，頻率相同，逸出功不同，則遏止電壓也不同，A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得，頻率相同，逸出功不同，則光電子的最大初動(dòng)能也不同，B正確；雖然光的頻率相同，但 光的強(qiáng)度不確定，所以單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同，C正確；由Uc＝－知圖線的斜率為，即只與h和e有關(guān)，斜率為常數(shù)，一定相同，D錯(cuò)誤． 二、非選擇題 11．用如圖甲所示的裝置研究光電效應(yīng)，當(dāng)用光子能量為5 eV的光照射光電管時(shí)，測得電流表的示數(shù)隨電壓變化的圖象如圖乙所示．則光電子的最大初動(dòng)能為________J，陰極所用材料的逸出功為__________J．(電子電荷量e＝1.610－19 C) 答案：3.210－19　4.810－19 解析：由題圖乙可知，當(dāng)該裝置所加的電壓為反向電壓且此電壓為－2 V時(shí)，電流表示數(shù)為0，即光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝2 eV＝3.210－19 J，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程知Ekm＝hν－W0，代入數(shù)值得W0＝3 eV＝4.810－19 J. 12．光具有波粒二象性，光子能量E0＝hν(ν為光子頻率)，在愛因斯坦提出光子說后，法國物理學(xué)家德布羅意提出了光子動(dòng)量與光波波長的關(guān)系p＝，若某激光管以功率PW＝60 W發(fā)射波長λ＝663 nm的光束，則該激光管在1 s內(nèi)發(fā)射出的光子數(shù)為________，若光束全部被某黑體表面吸收，則該光束對黑體表面的作用力大小為______．(光在真空中傳播速度c＝3108 m/s，普朗克常量h＝6.6310－34 Js) 答案：21020　210－7 N 解析：令在時(shí)間Δt＝1 s內(nèi)發(fā)射出的光子數(shù)為n，由能量守恒知PWΔt＝nhν，而ν＝，聯(lián)立得n＝，代入數(shù)值得n＝21020；由題意知在時(shí)間Δt內(nèi)全部被黑體表面吸收的光子的總動(dòng)量為p總＝np＝n，由動(dòng)量定理知FΔt＝p總，聯(lián)立得F＝＝＝，代入數(shù)值得F＝210－7 N，由牛頓第三定律知該光束對黑體表面的作用力大小為210－7 N.