高考物理新近代物理知识点之波粒二象性经典测试题

高考物理新近代物理知识点之波粒二象性经典测试题
一、选择题
1．下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，错误的是（）
A．图甲中，电流能使下方的小磁针发生偏转，说明了电流具有磁效应
B．图乙中，电子秤应用了压力传感器来称重
C．图丙中，变压器的铁芯由薄硅钢片叠压而成，是为了减小涡流，提高效率
D．图丁中，紫外线照射锌板发生了光电效应，如换用红外线，也一定能发生光电效应2．下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有()
①X射线被石墨散射后部分波长增大
②锌板被紫外线照射时有电子逸出但被可见光照射时没有电子逸出
③轰击金箔的α粒子中有少数运动方向发生较大偏转
④氢原子发射的光经三棱镜分光后，呈现线状光谱
A．①②B．①②③C．②③D．②③④
3．如图所示是氢原子的能级图,a、b、c为原子跃迁所发出的三种频率的光。

用这三种频率的光分别照射同种金属,都发生了光电效应,则关于这种金属发生光电效应时光电子的最大初动能Ek随入射光频率v变化的图象,以及这三种频率的光产生的光电子最大初动能的大小关系,下列四个图象中描绘正确的是
A．B．
C．D．
4．如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知
A．该金属的截止频率为4.27⨯1014 Hz
B．该金属的截止频率为5.5⨯1014 Hz
C．该图线的斜率没有实际意义
D．该金属的逸出功为0.5 eV
5．如图所示为光电管的示意图，光照时两极间可产生的最大电压为0.5V。

若光的波长约为6×10－7m，普朗克常量为h，光在真空中的传播速度为c，取hc=2×10－25J·m，电子的电荷量为1.6×10－19C，则下列判断正确的是
A．该光电管K极的逸出功大约为2.53×10－19J
B．当光照强度增大时，极板间的电压会增大
C．当光照强度增大时，光电管的逸出功会减小
D．若改用频率更大、强度很弱的光照射时，两极板间的最大电压可能会减小
6．如图为氢原子能级图，氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a光，从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光，a、b光照射到逸出功为2. 29eV的金属钠表面均可产生光电效应，则（）
A ．a 光的频率小于b 光的频率
B ．a 光的波长大于b 光的波长
C ．a 光照射所产生的光电子最大初动能0.57k E eV =
D ．b 光照射所产生的光电子最大初动能0.34k
E eV =
7．关于光电效应，下列说法正确的是
A ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B ．光的频率一定时，入射光越强，饱和电流越大
C ．光的频率一定时，入射光越强，遏止电压越大
D ．光子能量与光的速度成正比
8．用不同频率的光分别照射钨(W )和锌(Zn ),产生光电效应,根据实验可画出光电子的最大初动能k E 随入射光频率v 变化的k E v -图线.已知钨的逸出功是4.54eV ,锌的逸出功为4.62eV ,若将二者的图线画在同一个k E v -坐标系中,则正确的图是（）
A ．
B ．
C ．
D ．
9．利用金属晶格（大小约10-9 m ）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。

已知电子质量为m ，电荷量为e ，初速度为0，加速电压为U ，普朗克常量为h ，则下列说法中正确的是
A ．该实验说明了电子具有粒子性
B ．实验中电子束的德布罗意波的波长为
C ．加速电压U 越大，电子的衍射现象越明显
D ．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将不明显
10．关于近代物理，下列说法正确的是（ ）
A ．射线是高速运动的氦原子
B ．核聚变反应方程
，表示质子 C ．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D ．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氦原子光谱的特征
11．下列说法中正确的是
A ．根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越大，光子的能量越小
B ．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子绕核运动的动能减小，原子的电势能减小
C ．一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n =3激发态后，能发射出3种频率的光子
D ．原子核能发生β衰变说明原子核内存在电子
12．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 ．钾的逸出功大于钙的逸出功
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，钙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
13．光电效应实验中，下列表述正确的是 ( )
A ．光照时间越长，则光电流越大
B ．入射光足够强就可以有光电流
C ．遏止电压与入射光的频率无关
D ．入射光频率大于极限频率时一定能产生光电子
14．下列说法正确的是（ ）
A ．康普顿在研究X 射线散射时，发现散射光线的波长发生了变化，为波动说提供了依据
B ．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的荷质比，从而揭示了原子核具有复杂结构
C ．查德威克发现了中子，揭开了原子核组成的神秘面纱，开创了人类认识原子核的新纪元
D ．伽利略发现了单摆具有等时性，并提出了单摆的周期性公式2g
L T = 15．氢原子能级关系如图，下列是有关氢原子跃迁的说法，正确的是
A．大量处于n=3能级的氢原子，跃迁时能辐射出2种频率的光子
B．用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子照射逸出功为4.54eV的金属钨能发生光电效应
C．用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到n=2能级
D．氢原子从n=3能级向基态跃迁时，辐射出的光子能量为1.51eV
16．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U AK的关系图象中，正确的是()
A．B．
C． D．
17．如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的规律认识错误
．．的是（）
A ．用能量为14.0eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子电离
B ．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射的光中，有3种不同频率的光能使锌发生光电效应
C ．一群处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eV
D ．用能量为10.21eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
18．如图，当电键S 断开时，用光子能量为3.1eV 的一束光照射阴极K ，发现电流表读数不为零。

合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60eV 时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60eV 时，电流表读数为零。

由此可知阴极材料的逸出功为（ ）
A ．2.5eV
B ．0.60eV
C ．1.9eV
D ．3.1eV 19．某单色光照射到一逸出功为W 的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B 的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r ，设电子的质量为m ，带电量为e ，普朗克常量为h ，则该光波的频率为（ ）
A ．W h
B ．2222r e B mh
C ．W h -2222r e B mh
D ．W h +2222r e B mh
20．用a ．b ．c ．d 表示4种单色光，若①a．b 从同种玻璃射向空气，a 的临界角小于b 的临界角；②用b ．c 和d 在相同条件下分别做双缝干涉实验，c 的条纹间距最大；③用b ．d 照射某金属表面，只有b 能使其发射电子．则可推断a ．b ．c ．d 分别可能是( ) A ．紫光．蓝光．红光．橙光
B ．蓝光．紫光．红光．橙光
C ．紫光．蓝光．橙光．红光
D ．紫光．橙光．红光．蓝光
21．关于近代物理，下列说法错误．．
的是 （ ） A ．轻核聚变反应方程234112H H He X +→+中，X 表示电子
B ．α粒子散射实验现象揭示了原子的核式结构
C ．分别用红光和紫光照射金属钾表面均有光电子逸出，紫光照射时，逸出的光电子的最大
初动能较大
D．基态的一个氢原子吸收一个光子跃迁到n= 3激发态后，可能发射2种频率的光子22．在利用光电管研究光电效应的实验中，入射光照到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么（）
A．从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．饱和光电流将会减弱
C．遏止电压将会减小
D．有可能不再发生光电效应
23．用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J，已知普朗克常量为6. 63×10-34J.s，真空中的光速为3×108m/s，能使锌产生光电效应单色光的最低频率（）
A．1×1014Hz
B．8×1015Hz
C．.2×1015Hz
D．8×1014Hz
24．如图所示，用绿光照射一光电管的阴极时产生光电效应，欲使光子从阴极逸出时的最大初动能增大，应采取的措施是
A．改用红光照射
B．改用紫光照射
C．增大绿光的强度
D．增大加在光电管上的正向电压
25．用单个光子能量为5.6eV的一束光照射图示的光电管阴极K，闭合开关S，将滑片P 从右向左滑动，发现电流表示数不断减小，当电压表示数为U时，电流表示数恰好为零，已知阴极材料的逸出功为2.6eV，则（）
A．U＝2.6V B．U＝3.0V C．U＝5.6V D．U＝8.2V
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．D
解析：D
【解析】
【详解】
A．图甲中，电流能使下方的小磁针发生偏转，说明了电流具有磁效应，选项A正确，不符合题意；
B．图乙中，电子秤应用了压力传感器来称重，选项B正确，不符合题意；
C．图丙中，变压器的铁芯由薄硅钢片叠压而成，是为了减小涡流，提高效率，选项C正确；不符合题意；
D．图丁中，紫外线照射锌板发生了光电效应，因红外线的频率小于紫外线，如换用红外线，则不一定能发生光电效应，选项D错误，符合题意；
故选D。

2．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
①为康普顿散射，②为光电效应，康普顿散射和光电效应都深入揭示了光的粒子性；③为α粒子散射，不是光子，揭示了原子的核式结构模型．④为光的折射，揭示了氢原子能级的不连续；故深入地揭示了光的粒子性一面的有①②，故选A.
【点睛】
本题考查的知识点较多，在平时学习中要多注意积累一些特殊的光学现象，尤其是课本上涉及到的图片，更要认真理解现象的原理．
3．A
解析：A
【解析】
【分析】
根据玻尔理论分析氢原子发出的三种频率不同的光的频率关系．从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，金属表面所发出的光电子的初动能最大，根据爱因斯坦光电效应方程求出初动能的最大值关系．
【详解】
这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论△E=E m-E n（m＞n）得知，从n=3跃
迁到n=1所发出的光能量最大，由E=hγ得知，频率最高，而从n=3跃迁到n=2所发出的光能量最小，频率最小。

所以：γb ＞γc ＞γa ；根据光电效应方程，电子的最大初动能：E km =hγ-hγ0，其中γ0为该金属的截止频率，所以：E kb ＞E kc ＞E ka 。

比较四个图象可知，A 正确，BCD 错误。

故选A 。

【点睛】
本题是玻尔理论、光子的能量、爱因斯坦光电效应方程的综合，关键掌握能级的跃迁放出光子或吸收光子的能量满足hγ=E m -E n ．
4．A
解析：A
【解析】
【分析】
根据爱因斯坦光电效应方程k E h W ν=-，k E ν-图象的斜率等于h ，横轴的截距大小等于截止频率；逸出功0W h ν=，根据数学知识进行求解．
【详解】
A 、
B 项：根据爱因斯坦光电效应方程k E h W ν=-，k E ν-图象的横轴的截距大小等于
截止频率，由图知该金属的截止频率为
0ν=4.27×1014 Hz ，故A 正确，B 错误； C 项：由k E h W ν=-，得知，该图线的斜率表示普朗克常量h ，故C 错误；
D 项：当0k
E h W ν=-=时，逸出功为W=h 0ν=6.63×10-34J•s×4.27×1014 Hz=2.83×10-
19J=1.77eV ，故D 错误．
故应选A ．
【点睛】
解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道逸出功与极限频率的关系，结合数学知识即可进行求解．
5．A
解析：A
【解析】
【分析】
据光电效应方程知，E km =hv-W 0，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光强无关，结合光电效应的规律解答.
【详解】
该光电管K 极的逸出功大约为
25
191972100.5 1.610 2.5310610hc
W Ue J J J λ⨯=-=-⨯⨯=⨯⨯－－－－，选项A 正确；当光照强度增大时，极板间的电压不变，选项B 错误；光电管的逸出功由材料本身决定，与光照强度无关，选项C 错误；在光电效应中，根据光电效应方程知，E km =hv-W 0，改用频率更大的光照射，光电子的最大初动能变大，两极板间的最大电压变大，故D 错误；故选A 。

6．C
解析：C
【解析】
【详解】
AB.根据能级跃迁知识得：∆E 1=E 5−E 2＝−0.54−(−3.4)＝2.86eV ，∆E 2=E 4−E 2＝−0.85−(−3.4)＝
2.55eV ，显然a 光子的能量大于b 光子，即a 光子的频率大，波长短，故AB 错误。

C.根据光电效应可知，a 光照射所产生的光电子的最大初动能为：E ka =∆E 1-W 0=2.86-
2.29=0.57eV ，选项C 正确；
D.b 光照射后的最大初动能为：E kb =∆E 2-W 0=2.55-2.29=0.26eV ，选项D 错误。

7．B
解析：B
【解析】
【详解】
A ．根据光电效应方程
，得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，与入射光的强度无关,。

但是最大初动能不与入射光的频率成正比。

所以A
错误。

B ．而如果光的频率一定，入射光越强，则饱和光电流越大。

所以B 正确。

C ．又根据
知遏止电压与光的频率有光，与光的强度无关。

所以C 错。

D ．光子的能量为所以光子的能量与光的频率成正比。

所以D 错误。

8．A
解析：A
【解析】
【详解】
由光电效应方程知，对金属钨 4.54K E h ν=-，对金属锌 4.62K E h ν=-，所以图象的斜率相同，图线应平行．又有W h ν=逸极，则图线与横轴的截距点越大，金属锌的极限频率越大，A 正确．
9．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.该实验观察电子的衍射图样，衍射现象说明粒子的波动性，故A 错误；
B.电子束通过电场加速，由动能定理可得：，得：，则动量 ，所以实验中电子束的德布罗意波的波长为：
， 故B 错误；
C.由B 可知：加速电压U 越大，波长越小，衍射现象越不明显，故C 错误；
D.若用相同动能的质子替代电子，质量变大，则粒子动量
变大，故德布 罗意波的波长变小，故衍射现象将不明显，故D 正确。

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】
试题分析：α射线是高速运动的氦核流，不是氦原子．故A 错误．核聚变反应方程
12
H+13H-→24He+01n 中，01n 表示中子．故B 错误．根据光电效应方程E km =-W 0，知最大
初动能与照射光的频率成线性关系，不是成正比，故C 错误．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征．故D 正确． 考点：本题考查了光电效应方程、玻尔理论等知识
11．A
解析：A 【解析】 【详解】
A.根据爱因斯坦的“光子说”可知，光的波长越短能量越大，光的波长越大，光子的能量越小；故A 正确.
B.氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，原子的电势能减小，根据库仑力提供向心力可知：，则电子绕核运动的动
能增大；故B 错误.
C.一群基态的氢原子吸收光子跃迁到n =3激发态后，最多发射出三种频率的光子，一个基态的氢原子吸收光子跃迁到n =3激发态后，最多发射出两种频率的光子；故C 错误.
D.β衰变的实质是原子核内的中子转化为质子而同时释放出电子，该电子并不是原子核中的电子；故D 错误.
12．C
解析：C 【解析】 【详解】
（1）金属的逸出功与截止频率的关系：0W h ν=，由于钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz 和5.44×1014Hz ，钙的截止频率大，所以钙的逸出功大，故A 错误； （2）根据光电效应方程00km E h W h h ννν=-=-，钙的截止频率大，所以钙逸出的电子的最大初动能小于钾逸出的电子的最大初动能，故B 错误；
（3）钙逸出的电子的最大初动能小于钾逸出的电子的最大初动能，根据2k p mE =知钾逸出的光电子具有较大的动量，根据德布罗意波公式h
p
λ=，可知钙逸出的光电子具有较大的波长，故C 正确，D 错误．故本题正确答案选C ．
13．D
解析：D
【详解】
A ．光电流的大小=
ne
I t
与光照时间无光，与光的强度有关；故A 错误。

B ．发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，入射光足够强，但频率不够是不能发生光电效应；故B 错误。

C ．根据光电效应方程
0km E h W ν=-
对光电子的减速由动能定理：
0C km eU E -=-
联立可得：
0C eU h W ν=-
知遏止电压与入射光的频率有关，与强度无关；故C 错误。

D ．发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率；故D 正确。

故选D 。

14．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
A ．康普顿在研究X 射线散射时，发现散射光线的波长发生了变化，为粒子说提供了依据，A 错误；
B ．汤姆孙发现了电子，并测出了电子的荷质比，从而揭示了原子具有复杂结构，B 错误；
C ．查德威克发现了中子，揭开了原子核组成的神秘面纱，开创了人类认识原子核的新纪元，C 正确；
D ．伽利略发现了单摆具有等时性，惠更斯提出了单摆的周期性公式，D 错误。

故选C 。

15．B
解析：B 【解析】 【详解】
A ．大量处于n =3能级的氢原子，跃迁时能辐射出2
33C =种频率的光子，选项A 错误；
B ．用n =2能级跃迁到n =1能级辐射出的光子能量为E =E 2-E 1=10.2eV ，则照射逸出功为4.54eV 的金属钨能发生光电效应，选项B 正确；
C ．因10.3eV 不等于基态与n =2能级的能级差，则用能量为10.3eV 的光子照射，不能使处于基态的氢原子跃迁到n =2能级，选项C 错误；
D ．氢原子从n =3能级向基态跃迁时，辐射出的光子能量为
E ′=E 3-E 1=(-1.51)-(-13.6)=12.09eV ，选项D 错误；
16．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
频率相同的光照射金属，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能相等，根据
2
12
m C mv eU = 知遏止电压相等，光越强，饱和电流越大。

故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

17．D
解析：D 【解析】 【详解】
A ．用能量为14.0eV 的光子照射，氢原子可以从基态跃迁到无穷远，多余的能量转化为电离后的动能，故A 正确．
B ．一群处于n =4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目为6种，其中有3种光子能量大于3.34eV ，故B 正确．
C ．氢原子跃迁辐射光子能使锌板发生光电效应，一部分克服逸出功，多余部分以动能形式随光电子逸出．一群处于n =3能级的氢原子向基态跃迁时辐射光子最大能量为12.09eV ，克服逸出功后剩余的最大动能为8.75eV ，故C 正确．
D ．当氢原子吸收的光子能量刚好等于能级差时，氢原子会跃迁到对应的高能级上去．由于没有任何一个高能级与基态的能级差等于10.21eV ，而且又不足以跃迁到无穷远发生电离，所以用能量为10.21eV 的光子照射，不能使处于基态的氢原子跃迁，故D 错误．
18．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
根据题意光电子的初动能为0.6eV k E =，根据爱因斯坦光电方程有
0k E h W ν=-
可知阴极材料的逸出功0 2.5eV W =，故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

19．D
解析：D 【解析】 【分析】
试题分析：根据光电效应方程得，E Km =hν-W 0．根据洛伦兹力提供向心力，有：evB ＝
，最大初动能E Km ＝
mv 2
该光波的频率：v ＝W h +222
2r e B mh
,D 正确．
20．A
解析：A 【解析】 【详解】
根据临界角C 、折射率1
sin n C
=
，由①a 的临界角小于b 的临界角，可知n a ＞n b ，根据色散规律可知a 的频率大于b 即γa ＞γb ；根据双缝干涉条纹间距L
x d
λ∆=
，由②c 的条纹间距最大可知b 、c 和d 中c 的波长最长，故c 的频率最小；每种金属都有对应的最小入射光频率，入射光频率越大、光电效应越容易发生，由③可知b 和d 中b 的频率较大即γb ＞γd ，综合上述可知a 、b 、c 、d 的频率从大到小依次为abdc ，故A 正确．
21．A
解析：A 【解析】
轻核聚变反应方程234
112H+H He+X →中，X 的质量数为2341m =+-=，电荷数
1120z =+-=，可知X 表示中子，A 错误；卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子具有核
式结构，B 正确；分别用红光和紫光照射金属钾表面均有光电子逸出，由于紫色光的频率大，由：0km E h W γ=-可知，紫光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大，C 正确；基态的一个氢原子吸收一个光子跃迁到n=3激发态后，当该原子向地能级跃迁时，可能的途径是：n=3→n=1→n=1，所以可能发射2种频率的光子，D 正确．
22．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
A ．发生光电效应时，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则从光照射到金属表面到发射出光电子之间的时间间隔将保持不变，选项 A 错误；
B ．入射光的强度减弱，则单位时间内逸出的光电子的数目将减小，则饱和光电流将会减弱，选项B 正确；
C ．根据遏止电压的表达式2
12
m U e mv =遏，光的频率不变，则最大初动能不变，则遏止电压不变，选项C 错误；
D ．因为光电效应取决于光的频率，故仍能发生光电效应，选项D 错误； 故选B 。

解析：D 【解析】 【详解】 根据光电效应方程
00k E hv W c
W h
λ
=-=-
逸出功
00W hv =，
可知
0k k c
W hv E h
E λ
=-=-
代入数据可知：
140810Hz ν=⨯
故D 正确，ABC 错误
24．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
红光的能量低于绿光，可能导致不能发生光电效应或者减小最大初动能，故A 错误．紫光的能量高于绿光，改用紫光可以增大粒子逸出时的最大初始动能，故B 正确；单纯增加绿光强度，会增加逸出粒子数目，但不会改变粒子的最大初始动能，故C 错误．光电管的加速电压与粒子逸出时的最大初始动能无关，故D 错误．故选B
25．B
解析：B 【解析】 【详解】
根据光电效应方程可知光电子的最大初动能为：；根据动能定理可得电压表示数至少为：
；解得：
.
A.2.6V 与计算结果不相符；故A 项错误.
B. 3.0V 与计算结果相符；故B 项正确.
C. 5.6V 与计算结果不相符；故C 项错误.
D. 8.2V 与计算结果不相符；故D 项错误.。