课后跟踪训练（78）　光电效应与波粒二象性-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（粤教版）

1．(2024·湖南卷)量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是(　　) A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的 B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出 C．康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分 D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性 B　解析：普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是量子化的，A错误；产生光电效应的条件是光的频率大于金属的极限频率，紫光的频率大于红光，若红光能使金属发生光电效应，则紫光也能使该金属发生光电效应，B正确；石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒，光子和电子碰撞后，电子获得一定的动量，光子动量变小，根据λ＝可知波长变长，C错误；德布罗意认为物质都具有波动性，包括质子和电子，D错误． 2．关于物质波，以下说法正确的是(　　) A．任何一个运动着的物体都有一种波与之对应 B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波 C．动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长长 D．宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波 A　解析：根据德布罗意假设，任何一个运动着的物体都有一种波与之对应，A正确；绳上的波是机械波，不是物质波，B错误；动能相等时，由p＝得质子的动量大些，由λ＝知质子的物质波波长短，C错误；宏观物体物质波波长太短，难以观测到衍射或干涉现象，但具有波动性，D错误． 3．(多选)(2024·贵州卷)我国在贵州平塘建成了世界最大单口径球面射电望远镜FAST，其科学目标之一是搜索地外文明．在宇宙中，波长位于搜索地外文明的射电波段的辐射中存在两处较强的辐射，一处是波长为21 cm的中性氢辐射，另一处是波长为18 cm的羟基辐射．在真空中，这两种波长的辐射相比，中性氢辐射的光子(　　) A．频率更大 B．能量更小 C．动量更小 D．传播速度更大 BC　解析：所有光波在真空中传播的速度相同，都是c，D错误；由光子频率与波长公式ν＝，能量公式E＝hν，动量与波长公式p＝可知，波长更长，频率更小，能量更小，动量更小，A错误，B、C正确． 4．(多选)在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是(　　) A．增大入射光的强度，光电流增大 B．减小入射光的强度，光电效应现象消失 C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 AD　解析：增大入射光的强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则光电流增大，A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，B错误；用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率小于ν的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，C错误；根据hν－W0＝Ek可知，改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，D正确． 5.(2024·陕西榆林一模)2023年10月3日，诺贝尔物理学奖揭晓，三位科学家以阿秒激光技术奠基人的身份共同获奖．阿秒激光脉冲是目前人类所能控制的最短时间过程，可用来测量原子内绕核运动电子的动态行为等超快物理现象．若实验室中产生了1个阿秒激光脉冲，该激光在真空中的波长λ＝50 nm，真空中的光速c＝3.0×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则该阿秒激光脉冲的光子的能量约为(　　) A．3.98×10－17 J B．3.98×10－18 J C．3.98×10－19 J D．3.98×10－20 J B　解析：根据题意，由光子的能量公式有ε＝hν＝h，代入数据可得ε＝3.98×10－18 J，B正确． 6．如图所示，分别用波长为λ、2λ的光照射光电管的阴极K，对应的遏止电压之比为3∶1，则光电管的极限波长是(　　) A．2λ B．3λ C．4λ D．6λ C　解析：根据eUc＝Ek＝－，得eUc1＝－，eUc2＝－，其中＝，解得λ0＝4λ，C正确． 7．用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J．已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为(　　) A．1×1014 Hz B．8×1014 Hz C．2×1015 Hz D．8×1015 Hz B　解析：根据爱因斯坦光电效应方程得Ekmax＝h－W0，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率应满足hνmin＝W0，W0＝hνmin得νmin＝－，代入数据得νmin＝8×1014 Hz，B正确． 8．(2025·广东清远高三质检)某光源发出的光由不同频率的光组成，不同频率的光的强度如图所示，表中给出了某些材料的极限频率，用该光源发出的光照射表中材料，下列说法正确的是(　　) 材料 钾 钙 钨 极限频率/(×1014 Hz) 5.44 7.73 10.95 A．仅钾能产生光电子 B．仅钨、钙能产生光电子 C．仅钙、钾能产生光电子 D．钨、钙、钾都能产生光电子 D　解析：由题图可知，该光源发出的光的频率大约在6×1014 Hz到14×1014 Hz之间，而三种材料中，极限频率最高的钨的极限频率是10.95×1014 Hz，小于14×1014 Hz，所以该光源能使三种材料都产生光电子，D正确． 9.(2025·广东广州高三质检)物理学家G.P.汤姆孙曾在实验中让静止的电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示衍射图样，则(　　) A．该图样说明了电子具有粒子性 B．电子的位置和动量可以同时被确定 C．加速电压越大，电子的德布罗意波的波长越长 D．让静止的电子束和质子束通过相同的加速电场，电子的德布罗意波的波长更长 D　解析：题图为电子束通过多晶薄膜的衍射图样，因为衍射是波所特有的现象，所以说明了电子具有波动性，A错误；根据不确定性关系，不可能同时准确地知道电子的位置和动量，B错误；由德布罗意波的波长公式可得λ＝，又eU＝mv2，p＝mv＝，联立可得λ＝.可知加速电压越大，电子的德布罗意波的波长越短，C错误；根据λ＝，让静止的电子束和质子束通过相同的加速电场，由于电子的质量比质子的质量更小，可知电子的德布罗意波的波长更长，D正确． 10．(多选)根据下列图像所反映的物理现象进行分析判断，说法正确的是(　　) A．图甲中对应的三种光中“黄光(强)”的光子能量最强 B．根据图甲分析可知，若用橙光照射同一实验装置可能没有光电流产生 C．图乙中现象说明光子不仅具有能量也具有动量 D．图丙中现象说明电子具有粒子性 BC　解析：因为蓝光的遏止电压最大，根据hν－W0＝eUc，则题图甲中对应的三种光中“蓝光”的光子能量最强，A错误；因为橙光的频率比上面两种光的小，根据题图甲分析可知，若用橙光照射同一实验装置可能没有光电流产生，B正确；题图乙中现象说明光子不仅具有能量也具有动量，C正确；题图丙中现象说明电子具有波动性，D错误． 11．用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为5.15×1014 Hz.已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.则下列说法中正确的是(　　) A．欲测遏止电压，应选择电源左端为正极 B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大 C．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大 D．如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能约为1.2×10－19 J D　解析：遏止电压产生的电场对电子起阻碍作用，则电源的右端为正极，A错误；当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，加速电场增强，电流增加到一定值后不再增加，B错误；由Ek＝hν－W0可知，最大初动能与光的强度无关，C错误；Ek＝hν－W0＝hν－hνc，νc＝5.15×1014 Hz，代入数值求得Ek≈1.2×10－19 J，D正确． 12.(多选)我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号．如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U.现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成电流．已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e.以下说法正确的是(　　) A．光电子到达A时的最大动能为hν－W0＋Ue B．光电子到达A时的最大动能为hν－W0－Ue C．若每入射N个光子会产生1个光电子且所有的光电子都能到达A，则回路的电流强度为 D．若每入射N个光子会产生1个光电子且所有的光电子都能到达A，则回路的电流强度为 AC　解析：根据光电效应方程，可得光电子从阴极K逸出时的最大初动能Ek＝hν－W0，从K到A电场力做正功，可得光电子到达A时的最大动能为Ekm＝Ek＋eU＝hν－W0＋eU，A正确，B错误；已知激光器发射激光的功率为P，每个光子的能量为hν，则单位时间内照射到阴极K的光子数量为n＝，单位时间内产生的光电子数目为n1＝＝，由电流的定义得I＝n1e＝，C正确，D错误． 13．(2023·江苏卷)夸父一号太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线．硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ.若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子．已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求： (1)每个光子的动量p和能量ε； (2)太阳辐射硬X射线的总功率P. 答案：(1)　h　(2) 解析：(1)每个光子的动量为p＝ 每个光子的频率为ν＝ 每个光子的能量为ε＝hν＝h. (2)太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，根据题意，设t秒发射总光子数为n，则＝ 可得n＝ 所以t秒辐射光子的总能量W＝E′＝nh＝ 太阳辐射硬X射线的总功率P＝＝. 学科网（北京）股份有限公司 $$