高考物理近代物理知识点之波粒二象性知识点总复习有解析(5)

高考物理近代物理知识点之波粒二象性知识点总复习有解析(5)
一、选择题
1．爱因斯坦提出了光量子概念，并成功解释了光电效应现象，因此获得了1921年的诺贝尔物理奖。

光电管就是利用光电效应制作的一种光电器件，把光电管连入图甲所示的电路可以研究金属的遏止电压U C 与入射光频率ν的关系，描绘出的图象如图乙所示。

已知电子的电荷量为e ，电表均为理想电表，下列说法正确的是
A ．当入射光的频率减小到某一数值，刚好不发生光电效应时的电压是遏止电压
B ．当电路断开时，若入射光的频率为1ν，则电压表示数为1U
C ．K 极的逸出功为21hv eU -
D ．普朗克常量为
1
12
eU νν-
2．关于康普顿效应下列说法中正确的是（ ） A ．石墨对X 射线散射时，部分射线的波长变长短 B ．康普顿效应仅出现在石墨对X 射线的散射中 C ．康普顿效应证明了光的波动性 D ．光子具有动量
3．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 ．①②
B ．①②③
C ．②③
D ．②③④
4．用如图所示的装置研究光电效应现象，用光子能量为 2.5eV 的某种光照射到光电管上时，电流表G 示数不为零；移动变阻器的触点C ，当电压表的示数大于或等于0.7V 时，电流表示数为零．以下说法正确的是
A ．电子光电管阴极的逸出功为0.7eV
B ．光电管阴极的逸出功为1.8eV
C ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D ．当电压表示数大于0.7V 时，如果把入射光的强度增大到一定程度，电流表可能会有示数
5．实验得到金属钙的光电子的最大初动能max K E 与入射光频率ν的关系如图所示。

下表中列出了几种金属的截止频率和逸出功,参照下表可以确定的是( ) 金属
钨
钙
钠
截止频率0/Z H ν
10.95 7.73 5.53
逸出功A B
4.54 3.20 2.29
A ．如用金属钨做实验得到的max K E ν-图线也是一条直线,其斜率比图中直线的斜率大
B ．如用金属钠做实验得到的max K E ν-图线也是一条直线,其斜率比图中直线的斜率大
C ．如用金属钠做实验得到的max K E ν-图线也是一条直线,设其延长线与纵轴交点的坐标为
20-K E （，）,则21K K E E <
D ．如用金属钨做实验,当入射光的频率1νν<时,可能会有光电子逸出
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．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
9．物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是
A ．甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B ．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
C ．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成
D ．丁图中，链式反应属于轻核裂变
10．现用电子显微镜观测线度为d 的某生物大分子的结构。

为满足测量要求，将显微镜工
作时电子的德布罗意波长设定为d
n
，其中1
n>。

已知普朗克常量h、电子质量m和电子电
荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为( )
A．
22
2
n h
med
B．
1
223
23
md h
n e
⎛⎫
⎪
⎝⎭
C．
22
2
2
d h
men
D．
22
2
2
n h
med
11．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
12．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针就张开一个角度，如图所示，这时（）
A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．锌板带正电，指针带正电
C．锌板带负电，指针带正电
D．若仅减弱照射光的强度，则可能不再有光电子飞出
13．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 ．
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 π
= 15．研究光电效应的实验规律的电路如图所示，加正向电压时，图中光电管的A 极接电源正极，K 极接电源负极时，加反向电压时，反之．当有光照射K 极时，下列说法正确的是
A ．K 极中有无光电子射出与入射光频率无关
B ．光电子的最大初动能与入射光频率有关
C ．只有光电管加正向电压时，才会有光电流
D ．光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大
16．图甲为光电效应实验的电路图，保持光的颜色和光照强度不变，移动滑动变阻器滑片位置或对调电源正负极，得到电流表的示数I 随电压表的示数U 变化的规律如图乙所示。

下列说法正确的是（ ）
A ．由能量守恒定律可知，光电子的最大初动能等于入射光子的能量
B ．由欧姆定律可知，电压表的示数为零时，电流表的示数也为零
C．保持光的颜色不变，只增加光照强度时，I－U图像的纵截距0I会增大
D．保持光的颜色不变，只增加光照强度时，I－U图像的横截距U c会增大
17．光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果．
由表中数据得出的论断中不正确的是
A．两组实验采用了不同频率的入射光
B．两组实验所用的金属板材质不同
C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV
D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大
18．现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光照射时，有光电流产生，下列说法不正确的是
A．保持照射光的频率不变，增大照射光的强度，饱和光电流变大
B．照射光的频率变高，光电子的最大初动能变大
C．保持照射光的强度不变，不断减小照射光的频率，始终有光电流产生
D．遏止电压的大小与照射光的频率有关，与照射光的强度无关
19．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时
A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出
C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子
20．下列说法正确的是（）
A．任何物体辐射电磁波的情况只与温度有关
B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波
C．单个光子通过单缝后，底片上就会出现完整的衍射图样
D．光子通过单缝的运动路线像水波一样起伏
21．用一束单色光先后照射锌片和银片，都能产生光电效应。

在这两个过程中，下列说法正确的是（）
A．光子的能量一定不同
B．两金属的逸出功一定相同
C．光电子的最大动量一定相同
D．光电子的最大初动能一定不同
22．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。

下列说法符合事实的是（）
A．汤姆孙发现了电子，并提出了“原子的核式结构模型”
B．卢瑟福用α粒子轰击14
7N获得反冲核17
8
O，发现了质子
C．查德威克发现了天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D．普朗克提出的“光子说”成功解释了光电效应
23．在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示。

则可判断出（）
A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
24．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
25．如图，用一定频率的单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，则（）
A．电源右端应为正极B．流过电流表G的电流大小取决于照射光的频率
C．流过电流表G的电流方向是a流向b D．普朗克解释了光电效应并提出光子能量E=hν
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一、选择题
1．D 解析：D 【解析】 【详解】
A ．当入射光的频率减小到某一数值时，使光电子到达阳极的速度刚好为0时，此时的电压为遏止电压，并不是不能发生光电效应，故A 错误；
B ．当电路断开时，电压表的示数为0，故B 错误；
C ．K 极的逸出功即为不加电压时刚好发生光电效应时光子具有的能量，即为
2=W h ν
故C 错误；
D ．由光电效应方程0km
E h W ν=-结合图乙可知，
112eU h h νν=-
解得
1
12
eU h νν=
- 故D 正确； 故选D 。

2．D
解析：D
【解析】在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据h
P
λ=
，知波长增大，A 错误；普顿效应不仅出现在石墨对X 射线的散射中，故B 错误；康普顿效应揭示了光具有粒子性，进一步表明光子具有动量，故C 错误D 正确．
3．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．
4．B
解析：B 【解析】
试题分析：据题意，当用2.5ev 能量的光电子照射阴极时有：2
012
h w mv γ-=
，当调整滑片使电压表示数为0.7v 时电流表示数为0，则说明电场力对光电子做负功，使光电子刚好到不了阳极，则有：2
012
qu mv =
，所以可以计算得阴极的逸出功为：2
01 1.82
w h mv h qu ev γγ=-=-=，故A 、C 选项错误而B 选项正确；当电压表示数大于
0.7v 时，电场力做功能力更强，如果增强入射光强度，只会增加光电流强度但增加不了光电子初动能，电流表仍不会有示数，D 选项错误。

考点：本题考查光电效应。

5．C
解析：C 【解析】 【分析】
光电效应的特点：①金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关；②光电子的最大初动能E km 与入射光的强度无关；③光电子的最大初动能满足光电效应方程。

【详解】
由光电效应方程：E Km =hγ-W 0=hγ-hγ0可知，E Km -γ图线的斜率表示普朗克常量，横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，也可以知道极限波长，根据W 0=hγ0可求出逸出功。

普朗克常量与金属的性质、与光电子的最大初动能、入射光的频率无关，如用金属钨做实验或者用金属钠做实验得到的E km -ν图线都是一条直线，其斜率与图中直线的斜率相等，故AB 错误；如用金属钠做实验得到的E km -ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0，-E k2），由于钠的逸出功小于钨的逸出功，则E k2＜E k1，故C 正确；如用金属钨做实验，当入射光的频率ν＜ν1时，不可能会有光电子逸出，故D 错误；故选C 。

【点睛】
只要记住并理解了光电效应的特点，只要掌握了光电效应方程就能顺利解决此题，所以可以通过多看课本加强对基础知识的理解。

解决本题的关键掌握光电效应方程E Km =hγ-W 0=hγ-hγ0，知道逸出功与极限频率的关系。

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=∆E2-W0=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．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。

9．B
解析：B
【解析】
【详解】
A. 卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误。

B.根据光电效应规律可知在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，B 正确。

C.因为射线甲受洛仑兹力向左，所以甲带正电，是由α粒子组成，C错误。

D.链式反应属于重核裂变，D错误。

10．D
解析：D
【解析】
【详解】
物质波的波长h mv λ=，则有d h n mv =，解得nh v md =，由动能定理可得212
Ue mv =，解得22
22n h U med
=，故选项D 正确，A 、B 、C 错误。

11．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233C =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；
故选B 。

12．B
解析：B
【解析】
【详解】
（1）每个电子吸收一个光子，只有当入射光的能量大于逸出功，才会有电子飞出，故A 错误；
（2）锌板在弧光灯照射下，发生光电效应，有光电子逸出，锌板失去电子带正电，验电器与锌板相连，导致指针带正电。

故B 正确，C 错误；
（3）是否有光电子飞出，与照射光的强度无关，故D 错误。

故本题正确答案选B 。

13．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
212
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 。

14．C
解析：C
【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】
K 极中有无光电子射出与入射光频率有关，只有当入射光的频率大于K 极金属的极限频率时才有光电子射出，选项A 错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能与入射光频率有关，选项B 正确；光电管加反向电压时，只要反向电压小于截止电压，就会有光电流产生，选项C 错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大，达到饱和光电流后，光电流的大小与正向电压无关，选项D 错误.
16．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由爱因斯坦光电效应方程可知，电子的最大初动能等于入射光子的能量与金属逸出功之差，故A 错误；
B ．当光电管两端电压为0时，即电压表示数为0，此时仍有光电子运动到阳极而形成光电流，则电流且示数不为0，故B 错误；
C ．I －U 图像的纵截距0I 表示光电管两端电压为0时，光电流的大小，保持光的颜色不变，即光电子逸出的最大初动能不变，增加光照强度时单位时间内逸出的光电子数增大，运动到阳极的光电子数增大，则光电流增大，故C 正确；
D ．I －U 图像的横截距U c 表示光电管两端加反向电压且使逸出的光电子恰好到达阳极，即
k c eU E =
由光电效应方程0k
E h W ν=-可知，保持光的颜色不变，只增加光照强度时，U c 不变，故
D 错误。

故选C 。

17．B
解析：B
【详解】
由爱因斯坦质能方程0k E h W ν=-比较两次实验时的逸出功和光电流与光强的关系解题 由题表格中数据可知，两组实验所用的入射光的能量不同，由公式E h ν=可知，两组实验中所用的入射光的频率不同，故A 正确；
由爱因斯坦质能方程0k E h W ν=-可得：第一组实验：100.9 4.0W =-，第二组实验：
022.9 6.0W =-，解得：0102 3.1eV W W ==，即两种材料的逸出功相同也即材料相同，故B 错误；
由爱因斯坦质能方程0k E h W ν=-可得：k (5.0 3.1)eV=1.9eV E =-，故C 正确； 由题表格中数据可知，入射光能量相同时，相对光越强，光电流越大，故D 正确．
18．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.根据光电效应实验得出的结论：保持照射光的频率不变，照射光的强度变大，饱和光电流变大，故A 正确；A 项不合题意.
B.根据爱因斯坦光电效应方程得，照射光的频率变高，光电子的最大初动能变大，故B 正确；B 项不合题意.
CD.遏止电压的大小与照射光的频率有关，与照射光的强度无关，保持照射光的强度不变，不断减小照射光的频率，若低于截止频率，则没有光电流产生，故C 错误，D 正确. C 项符合题意. D 项不合题意.
19．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
紫外线照射锌板，发生光电效应，此时锌板中有电子逸出，锌板失去电子带正电．故C 正确；
20．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．实际物体辐射电磁波情况与温度、表面情况、材料都有关，故A 错误；
B ．能完全吸收入射的各种波长的电磁波的理想物体叫做黑体，故B 正确；
C ．单个光子通过单缝后，要经过足够长的时间，底片会出现完整的衍射图样，故C 错误；
D ．光子通过单缝后，体现的是粒子性，故D 错误。

故选B 。

21．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
光子的能量由光的频率决定，同一束单色光的频率相同，因而光子能量相同，逸出功等于电子脱离原子核束缚需要做的最少的功，因此只由材料决定，锌片和银片的光电效应中，光电子的逸出功一定不相同，由
km 0E h W ν=-
照射光子能量h ν相同，逸出功0W 不同，则光电子最大初动能不同。

由于光电子最大初动能不同，则光电子的最大速度不同，即光电子的最大动量不相同，故ABC 错误，D 正确。

故选D 。

22．B
解析：B
【解析】
【详解】
A. 汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了“原子的核式结构模型”，选项A 错误；
B. 卢瑟福用α粒子轰击147N 获得反冲核178O ，4141712781He+N O H →+，发现了质子，选项
B 正确；
C. 贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，选项C 错误；
D. 爱因斯坦提出的“光子说”成功解释了光电效应，选项D 错误.
23．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．根据
212
m eU mv h W ν==-截 入射光的频率越高，对应的截止电压U 截越大。

甲光、乙光的截止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等；故A 错误；
B ．丙光的截止电压大于乙光的截止电压，所以乙光的频率小于丙光的频率，乙光的波长大于丙光的波长，故B 正确；
C ．同一金属，截止频率是相同的，故C 错误；
D ．甲光的截止电压小于丙光的截止电压，所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能。

故D 错误。

故选B 。

24．D
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
25．C
解析：C
【解析】
【详解】
AC ．发生光电效应时，电子从光电管右端运动到左端，而电流的方向与电子定向移动的方向相反，所以流过电流表G 的电流方向是a 流向b ，所以电源左端可能为正极．故A 错误，C 正确；
B ．流过电流表G 的电流大小取决于照射光的强度，与光的频率无关；能否产生光电效应，是看入射光的频率．故B 错误；
D ．爱因斯坦解释了光电效应并提出光子能量E=hν，故D 错误；
故选C 。

【点睛】
当发生光电效应时，若要使电路中有电流，则需要加一个正向的电压，或反向的电压比较小，使电阻能够达到负极。

通过电子的流向判断出电流的方向。

流过电流表G 的电流大小取决于照射光的强度。