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2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 第32講 波粒二象性實(shí)戰(zhàn)演練
1.(xx北京卷)xx年初,我國研制的“大連光源”——極紫外自由電子激光裝置,發(fā)出了波長在100 nm(1 nm=10-9 m)附近連續(xù)可調(diào)的世界上最強(qiáng)的極紫外激光脈沖.大連光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光刻技術(shù)、霧霾治理等領(lǐng)域的研究中發(fā)揮重要作用.
一個處于極紫外波段的光子所具有的能量可以電離一個分子,但又不會把分子打碎.據(jù)此判斷,能夠電離一個分子的能量約為(取普朗克常量h=6.610-34 Js,真空光速c=3108 m/s)( B )
A.10-21 J B.10-18 J
C.10-15 J D.10-12 J
解析 由題意知,電離一個分子的能量等于照射分子的光子能量,E=hν=h=210-18 J,故選項(xiàng)B正確.
2.(xx全國卷Ⅲ)(多選)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上,測得相應(yīng)的遏止電壓分別為Ua和Ub、光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb.h為普朗克常量.下列說法正確的是( BC )
A.若νa>νb,則一定有Ua
νb,則一定有Eka>Ekb
C.若Uaνb,則一定有hνa-Eka>hνb-Ekb
解析 光照射到同種金屬上,同種金屬的逸出功相同.若νa>νb,據(jù)hν-W0=Ek,得Eka>Ekb,則選項(xiàng)B正確;由hν-W0=Ek=eU,可知當(dāng)νa>νb時Ua>Ub,則選項(xiàng)A錯誤;若Ua>Ub說明Eka>Ekb,則選項(xiàng)C正確;由hν-Ek=W0,而同一種金屬W0相同,則選項(xiàng)D錯誤.
3.(多選)現(xiàn)用某一光電管進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),當(dāng)用某一頻率的光入射時,有光電流產(chǎn)生.下列說法正確的是( ACE )
A.保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,飽和光電流變大
B.入射光的頻率變高,飽和光電流變大
C.入射光的頻率變高,光電子的最大初動能變大
D.保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,始終有光電流產(chǎn)生
E.遏止電壓的大小與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強(qiáng)無關(guān)
解析 根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律,保持入射光的頻率不變,入射光的光強(qiáng)變大,則飽和光電流變大,選項(xiàng)A正確;由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知,入射光的頻率變高,產(chǎn)生的光電子最大初動能變大,而飽和光電流與入射光的頻率和光強(qiáng)都有關(guān),選項(xiàng)B錯誤,C正確;保持入射光的光強(qiáng)不變,不斷減小入射光的頻率,當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率時,就不能發(fā)生光電效應(yīng),沒有光電流產(chǎn)生,選項(xiàng)D錯誤;遏止電壓與產(chǎn)生的光電子的最大初動能有關(guān),光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的光強(qiáng)無關(guān),選項(xiàng)E正確.
4.(多選)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性.下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動性的是( ACD )
A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣
B.β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡
C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)
D.人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)
E.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)度無關(guān)
解析 電子束具有波動性,通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣,選項(xiàng)A正確;β射線在云室中高速運(yùn)動時,徑跡又細(xì)又直,表現(xiàn)出粒子性,選項(xiàng)B錯誤;人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu),體現(xiàn)出波動性,選項(xiàng)C正確;電子顯微鏡是利用電子束工作的,體現(xiàn)了波動性,選項(xiàng)D正確;光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn),體現(xiàn)的是波的粒子性,選項(xiàng)E錯誤.
5.以往我們認(rèn)識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng),即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個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,一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能,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).換同樣頻率為ν的強(qiáng)激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng);此時,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,光電流會逐漸減??;當(dāng)光電流恰好減小到零時,所加反向電壓U的表達(dá)式可能正確的是(其中W為逸出功,h為普朗克常量,e為電子電荷量)( B )
A.U=- B.U=-
C.U=2hν-W D.U=-
解析 由光電效應(yīng)方程可知nhν=W+mv2(n=2,3,4…) ①
在減速電場中由動能定理得-eU=0-mv2 ②
聯(lián)立①②得U=-(n=2,3,4…),選項(xiàng)B正確.
6.在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖所示.若該直線的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對值為e,則普朗克常量可表示為__ek__,所用材料的逸出功可表示為__-eb__.
解析 根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0及Ekm=eUc得Uc=-,故=k,b=-,得h=ek,W0=-eb.
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