2024-2025學(xué)年魯科版（2019）選擇性必修第三冊(cè)單元復(fù)習(xí)提升卷 第六單元 波粒二象性（含解析）

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2024-2025學(xué)年魯科版（2019）選擇性必修第三冊(cè)單元復(fù)習(xí)提升卷 第六單元 波粒二象性2（含解析） 一、選擇題：本題共16小題，共85分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1~11題只有一項(xiàng)符合題目要求，每小題5分；第12~16題有多項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)得6分，選對(duì)但不全得3分，選錯(cuò)得0分。 1.如圖所示為研究光電效應(yīng)的電路圖，開(kāi)關(guān)閉合后，當(dāng)用波長(zhǎng)為單色光照射光電管的陰極K時(shí)，電流表有示數(shù)，下列說(shuō)法正確的是( ) A.若只讓滑片P向C端移動(dòng)，則電流表的示數(shù)一定增大 B.若只讓滑片P向D端移動(dòng)，則電流表的示數(shù)一定增大 C.若改用波長(zhǎng)小于的單色光照射光電管的陰極K，則陰極K的逸出功變大 D.若改用波長(zhǎng)大于的單色光照射光電管的陰極K，則電流表的示數(shù)可能為零 2.如圖所示，某種材料制成太陽(yáng)能電池的主體部分由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合而成。當(dāng)太陽(yáng)光照射到該材料上時(shí)，材料吸收光子發(fā)生光電效應(yīng)，自由電子向N型一側(cè)移動(dòng)，從而在兩端形成電勢(shì)差。已知該材料至少需要吸收波長(zhǎng)為λ的綠光才能發(fā)生光電效應(yīng)，普朗克常量為h，光速為c，則( ) A.N型半導(dǎo)體電勢(shì)高于P型半導(dǎo)體 B.該材料的逸出功為 C.用光強(qiáng)更強(qiáng)的黃光照射該材料，只要照射時(shí)間足夠長(zhǎng)，也能產(chǎn)生光電效應(yīng) D.用光強(qiáng)相同的紫光和藍(lán)光照射該材料，藍(lán)光照射時(shí)，通過(guò)負(fù)載的電流較大 3.用頻率為ν的單色光照射某金屬時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)量為p，用頻率為2ν的單色光照射該金屬時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)量為2p，則該金屬的截止頻率為( ) A. B. C. D. 4.如圖1，分別用兩種材料作K極進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究，用頻率為ν的入射光照射K極，且保持入射光不變，則光電子到達(dá)A極時(shí)動(dòng)能的最大值隨電壓U變化關(guān)系圖像如圖2所示，且兩線(xiàn)平行，已知普朗克常量h。則下列說(shuō)法正確的是( ) A.圖線(xiàn)斜率k是普朗克常量h B.圖線(xiàn)斜率k是電子電量e C.材料a的逸出功 D.材料的逸出功之比為 5.原子處于磁場(chǎng)中，某些能級(jí)會(huì)發(fā)生劈裂。某種原子能級(jí)劈裂前后的部分能級(jí)圖如圖所示，相應(yīng)能級(jí)躍遷放出的光子分別設(shè)為①、②、③，對(duì)應(yīng)頻率分別為、、。若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，則( ) A.頻率為的光子的動(dòng)量為 B.若用②照射該金屬表面時(shí)也一定能發(fā)生光電效應(yīng) C.用①、③兩種光分別照射該金屬，逸出光電子的最大初動(dòng)能之差 D.用②、③兩種光分別射入雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為L(zhǎng)的干涉裝置，產(chǎn)生的干涉條紋間距之差為 6.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置如圖所示，現(xiàn)用發(fā)出紫外線(xiàn)的弧光燈照射鋅板，原來(lái)不帶電的驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度。下列說(shuō)法正確的是( ) A.鋅板帶正電 B.驗(yàn)電器的金屬片帶負(fù)電 C.增大弧光燈的強(qiáng)度，驗(yàn)電器的張角將減小 D.將紫外線(xiàn)改為強(qiáng)度更大的紅外線(xiàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)電器的金屬片也一定會(huì)帶電 7.中科院暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”（DAMPE）的探測(cè)成果在《自然》雜志上在線(xiàn)發(fā)表：宇宙空間中存在著質(zhì)量為m、動(dòng)能為的新物理粒子，科學(xué)家推測(cè)，它可能就是暗物質(zhì)。普朗克常量為h。根據(jù)以上信息，這種新物理粒子的物質(zhì)波的波長(zhǎng)為( ) A. B. C. D. 8.如圖1所示，閉合開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)照射光頻率和改變滑動(dòng)變阻器的滑片位置，使得理想微安表的讀數(shù)剛好為0，得到理想電壓表的示數(shù)隨著照射光頻率v的變化圖像如圖2所示。測(cè)得直線(xiàn)的斜率為k、橫截距為，電子所帶電荷量的絕對(duì)值為e，則( ) A.圖1中a端為電源正極 B.K板的逸出功為 C.普朗克常量為k D.圖2中縱截距的絕對(duì)值為 9.如圖甲所示的光電管是基于光電效應(yīng)的一種光電轉(zhuǎn)換器件，光電管可將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在自動(dòng)控制電路中有廣泛應(yīng)用，其基本工作原理如圖乙所示，當(dāng)金屬極k上發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電路導(dǎo)通。下列說(shuō)法正確的是( ) A.只要照射到金屬極k上的光足夠強(qiáng)，電路就能導(dǎo)通 B.照射光頻率越大，逸出的光電子動(dòng)能一定越大 C.電路導(dǎo)通情況下，通過(guò)電阻的電流方向是從下向上 D.電路導(dǎo)通情況下，光照越強(qiáng)，電阻R上的電流越大 10.如圖甲是研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置圖，用綠光照射陰極K，實(shí)驗(yàn)測(cè)得電流I與電勢(shì)差滿(mǎn)足圖乙所示規(guī)律，電子的電荷量約為，下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法正確的是( ) A.光電子的最大初動(dòng)能為0.64 eV B.每秒鐘陰極逸出的光電子數(shù)約為個(gè) C.滑動(dòng)變阻器滑片從圖示位置向右滑動(dòng)，電流計(jì)示數(shù)一定增大 D.如果改用紫光照射陰極K，飽和光電流一定變大 11.如圖所示，用a、b兩種光照射同一光電效應(yīng)裝置，光電管K極板的極限頻率為ν，若a光的頻率為光頻率為，則下列說(shuō)法正確的是( ) A.a光的光子和b光的光子的動(dòng)量之比為4:3 B.用a光和b光分別照射該光電管，逸出光電子的最大初動(dòng)能之比為3:4 C.加反向電壓時(shí)，a光和b光對(duì)應(yīng)的遏止電壓之比為2:3 D.加正向電壓時(shí)，對(duì)應(yīng)形成的飽和光電流之比為3:4 12.用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，光電管陰極K與滑動(dòng)變阻器的中心抽頭c相連，光電管陽(yáng)極與滑動(dòng)變阻器的滑片P相連，初始時(shí)滑片P與抽頭c正對(duì)，電壓表的示數(shù)為0（電壓表0刻線(xiàn)在表盤(pán)中央）。在移動(dòng)滑片P的過(guò)程中，光電流，隨電壓表示數(shù)U變化的圖像如圖所示，已知入射光的光子能量為1.6eV。下列說(shuō)法正確的是( ) A.當(dāng)滑片P與c正對(duì)時(shí)，電路中無(wú)光電流 B.當(dāng)時(shí)，滑片P位于b、c之間 C.陰極材料的逸出功為0.6eV D.當(dāng)時(shí)，到達(dá)陽(yáng)極的光電子的最大動(dòng)能為1.4eV 13.巴耳末系是指氫原子從，…能級(jí)躍遷到能級(jí)時(shí)發(fā)出的光譜線(xiàn)系，如圖甲所示。圖乙中給出了巴耳末譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。已知可見(jiàn)光的能量在1.64~3.10 eV之間，普朗克常量，則下列說(shuō)法正確的是( ) A.譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)光子的能量大于譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)光子的能量 B.屬于巴耳末系的譜線(xiàn)均屬于可見(jiàn)光 C.譜線(xiàn)的光子照射極限頻率為的金屬鎢時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 D.大量處于能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷的過(guò)程中，可輻射出3種處于巴耳末系的光子 14.利用一種光照射如圖甲所示的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置，得到如圖乙所示的電流與電壓之間的關(guān)系曲線(xiàn)，圖中坐標(biāo)軸截距分別為和，則下列說(shuō)法正確的是( ) A.當(dāng)圖甲中滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P在aO之間時(shí)，能測(cè)得飽和光電流 B.當(dāng)圖甲中滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P在aO之間時(shí)，能測(cè)得 C.該光的頻率為 D.該光子的能量大于 15.關(guān)于近代物理學(xué)，下列圖像在描述現(xiàn)象中，解釋正確的是( ) A.如圖甲所示，由黑體的輻射強(qiáng)度與輻射光波長(zhǎng)的關(guān)系可知，隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較長(zhǎng)方向移動(dòng) B.如圖乙所示，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，光電子的最大初動(dòng)能也就越大 C.如圖丙所示，金屬的遏止電壓與入射光的頻率ν的圖像中，該直線(xiàn)的斜率為，縱軸截距為（為金屬的逸出功） D.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(xiàn)（甲光、乙光、丙光），如圖丁所示。則可判斷甲、乙、丙光的頻率關(guān)系為 16.圖甲為某種光電煙霧探測(cè)器裝置示意圖，光源S發(fā)出頻率為的光束，當(dāng)有煙霧進(jìn)入該探測(cè)器時(shí)，光束會(huì)被煙霧散射進(jìn)入光電管C，當(dāng)光照射到光電管中的金屬鈉表面時(shí)會(huì)產(chǎn)生光電子，進(jìn)而在光電管中形成光電流，當(dāng)光電流大于某臨界值時(shí)，便會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。用如圖乙所示的電路（光電管K極是金屬鈉）研究光電效應(yīng)規(guī)律，得到鈉的遏止電壓與入射光頻率ν之間的關(guān)系，如圖丙所示，元電荷為e.則( ) A.由圖丙知，普朗克常量 B.由圖丙知，金屬鈉的逸出功為 C.圖甲中，光源S發(fā)出的光越強(qiáng)，探測(cè)器的靈敏度就越高，光電子的最大初動(dòng)能就越大 D.圖乙中，光電管K極使用的金屬材料逸出功越大，截止頻率越大，探測(cè)器的靈敏度就越高 答案以及解析 1.答案：D 解析：A.電路所加電壓為正向電壓，滑片P向C端移動(dòng)會(huì)減小極板間電壓，電流可能會(huì)減小，故A錯(cuò)誤； B.電路所加電壓為正向電壓，如果電流達(dá)到飽和電流，滑片P向D端移動(dòng)極板間電壓增加，電流也不會(huì)增大，故B錯(cuò)誤； C.金屬的逸出功與陰極金屬材料和金屬表面狀態(tài)有關(guān)，與入射光無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤； D.改用波長(zhǎng)大于的光照射，光子的能量變小，可能不發(fā)生光電效應(yīng)，無(wú)電流，故D正確。 故選D。 2.答案：D 解析：自由電子向N型一側(cè)移動(dòng)，N型半導(dǎo)體聚集負(fù)電荷，電勢(shì)更低，故A錯(cuò)誤。由該材料至少需要吸收波長(zhǎng)為入的綠光才能發(fā)生光電效應(yīng)，可知綠光的頻率為截止頻率，則該材料的逸出功，故B錯(cuò)誤。光電效應(yīng)是否發(fā)生與入射光的頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，黃光的頻率比綠光的小，則不能發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤。用光強(qiáng)相同的紫光和藍(lán)光照射該材料，因?yàn)樗{(lán)光頻率較小，光子能量較小，則單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)該材料的光子數(shù)目較多，產(chǎn)生的光電子較多，因此通過(guò)負(fù)載的電流較大，故D正確。 3.答案：C 解析：根據(jù)題意可得，，聯(lián)立解得，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 4.答案：B 解析：AB.根據(jù)光電效應(yīng)方程可得 根據(jù)動(dòng)能定理可得 聯(lián)立可得 可知圖線(xiàn)斜率k是電子電量e，故A錯(cuò)誤，B正確； CD.根據(jù) 設(shè)材料的逸出功分別為、，根據(jù)圖2可知 ， 可得 ， 則材料的逸出功之比為 故CD錯(cuò)誤。 故選B。 5.答案：A 解析：A.由于光子的動(dòng)量根據(jù)波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系可知聯(lián)立解得故頻率為的光子的動(dòng)量為，A正確;B.因②對(duì)應(yīng)的能級(jí)差小于①對(duì)應(yīng)的能級(jí)差，可知②的能量小于①的能量，②的頻率小于①的頻率，則若用①照射某金屬表面時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)，用②照射該金屬不一定能發(fā)生光電效應(yīng)，B錯(cuò)誤；C.根據(jù)光電效應(yīng)方程可，①、③兩種光分別照射該金屬，逸出光電子的最大初動(dòng)能 故最大初動(dòng)能之差,C錯(cuò)誤;D.根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式可得其中整理可得同理可得②、③兩種光的干涉條紋間距的差值為,D錯(cuò)誤。故選A. 6.答案：A 解析：A.用發(fā)出紫外線(xiàn)的弧光燈照射鋅板，驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度，說(shuō)明發(fā)生了光電效應(yīng)，有電子從鋅板表面逸出，鋅板帶正電，A正確； B.驗(yàn)電器與鋅板連接，鋅板帶正電，驗(yàn)電器也帶正電，B錯(cuò)誤； C.增大弧光燈的強(qiáng)度，射出的光電子數(shù)增多，鋅板所帶正電荷數(shù)增多，驗(yàn)電器張角將變大，C錯(cuò)誤； D.將紫外線(xiàn)改為紅外線(xiàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，光照頻率減小，若小于截止頻率，則不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，所以驗(yàn)電器的金屬片不一定帶電，D錯(cuò)誤。 故選A。 7.答案：D 解析：新物理粒子的波長(zhǎng)為 新物理粒子的動(dòng)量為 新物理粒子的動(dòng)能為 聯(lián)立解得 故選D。 8.答案：D 解析：A.由題意可知，光電管加反向電壓，則圖1中a端為電源負(fù)極，選項(xiàng)A錯(cuò)誤; BCD.根據(jù)光電效應(yīng)方程可知 即 由圖像可知 則K板的逸出功為 普朗克常量為 圖2中縱截距的絕對(duì)值為: 選項(xiàng)D正確，BC錯(cuò)誤。 故選D。 9.答案：D 解析：A.由光電效應(yīng)方程可知，只有入射光子的頻率足夠大時(shí)，才能有光電子，電路才能導(dǎo)通。故A錯(cuò)誤； B.由光電效應(yīng)方程可知，照射光頻率越大，逸出的光電子的最大初動(dòng)能越大。故B錯(cuò)誤； C.由圖可知，電路導(dǎo)通情況下，通過(guò)電阻的電流方向是從上向下。故C錯(cuò)誤； D.電路導(dǎo)通情況下，光照越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的光電子越多，電阻R上的電流越大。故D正確。 故選D。 10.答案：B 解析：由題圖乙知，遏止電壓為0.6 V，則光電子的最大初動(dòng)能為，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖乙知，飽和電流為，則一秒內(nèi)逸出的光電子數(shù)約為個(gè)個(gè)，選項(xiàng)B正確；由題圖甲可知，滑動(dòng)變阻器滑片從圖示位置向右滑動(dòng)，光電管兩極間電壓增大，電場(chǎng)強(qiáng)度增大，光電子受到向右的電場(chǎng)力增大，若未達(dá)到飽和光電流，則電流計(jì)示數(shù)會(huì)增大，若已達(dá)到飽和光電流，則電流計(jì)示數(shù)不會(huì)增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；飽和光電流取決于單位時(shí)間內(nèi)入射的光子數(shù)，改用紫光照射陰極后，若紫光的光照強(qiáng)度減弱，單位時(shí)間內(nèi)打到陰極上的光子數(shù)可能比綠光少，飽和光電流可能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 11.答案：C 解析：根據(jù)和可得，則a光的光子和b光的光子的動(dòng)量之比為，A錯(cuò)誤；根據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程可知，用a光和b光分別照射該光電管，逸出光電子的最大初動(dòng)能之比為，B錯(cuò)誤；根據(jù)遏止電壓的定義可得光和b光對(duì)應(yīng)的逿止電壓之比為，C正確；飽和光電流與入射光強(qiáng)度相關(guān)，本題中光照強(qiáng)度未知，因此無(wú)法判斷飽和光電流的大小關(guān)系，D錯(cuò)誤。 12.答案：BD 解析：A.由題意可知，能發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)滑片P與c正對(duì)時(shí)，光電管兩端無(wú)電壓，但此時(shí)光電子仍能從陰極到達(dá)陽(yáng)極，則電路中有光電流，故A錯(cuò)誤； B.由圖可知，當(dāng)時(shí)，光電流為0即為遏制電壓，即光電管兩端接反向電壓，則陰極電勢(shì)應(yīng)更高，滑片P位于b、c之間，故B正確； C.由光電效應(yīng)方程有，由圖可知，當(dāng)時(shí)，光電流為0即為遏制電壓，則有 聯(lián)立解得 故C錯(cuò)誤； D.光電子逸出時(shí)的最大初動(dòng)能為 當(dāng)時(shí)由動(dòng)能定理得 得 故D正確。 故選BD。 13.答案：BC 解析：由題圖乙和可知，波長(zhǎng)越小的光子能量越大，因此譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)光子的能量小于譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)的光子的能量，A錯(cuò)誤；可見(jiàn)光的能量在之間，由光子能量公式可得，，由題圖乙可知，屬于巴耳末系的譜線(xiàn)均屬于可見(jiàn)光，B正確；因金屬鎢的極限頻率是，其逸出功為，其逸出功大于巴耳末系譜線(xiàn)的最大能量，因此用譜線(xiàn)的光子照射極限頻率為的金屬鎢時(shí)，不能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，C正確；大量處于能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)可輻射出2種處于巴耳末系的光子，D錯(cuò)誤。 14.答案：BD 解析：AB.當(dāng)圖甲中滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P在之間時(shí)，光電管加反向電壓，則能測(cè)得，不能測(cè)得飽和光電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確； CD.根據(jù) 該光的頻率為 光子能量 選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 故選BD。 15.答案：CD 解析：如題圖甲所示，由黑體的輻射強(qiáng)度與輻射光波長(zhǎng)的關(guān)系可知，隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短方向移動(dòng)，A錯(cuò)誤；如題圖乙所示，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光頻率越大，光電子的最大初動(dòng)能也就越大，B錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程有，得，整理得，如題圖丙所示，金屬的遏止電壓與入射光的頻率ν的圖像中，圖線(xiàn)的斜率為，縱軸截距為，C正確；根據(jù)，可知入射光的頻率越高，對(duì)應(yīng)的遏止電壓越大。甲光、乙光的遏止電壓相等，所以甲光、乙光的頻率相等；丙光的遏止電壓最大，所以丙的頻率最大，則可判斷甲、乙、丙光的頻率關(guān)系為，D正確。 16.答案：AB 解析：由光電效應(yīng)方程和動(dòng)能定理知，光電管加反向電壓時(shí)，，得，可知圖中圖線(xiàn)的斜率為，結(jié)合圖像可得，A正確；由光電效應(yīng)方程有可知，時(shí)對(duì)應(yīng)的光照頻率為極限頻率，由丙圖可求得，則金屬鈉的逸出功為，B正確；圖甲中，在光源頻率不變條件下，光束越強(qiáng)，相同時(shí)間內(nèi)，相同煙霧濃度下散射到光電管上的光電子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電流越大，但光電子的最大初動(dòng)能不變，C錯(cuò)誤；圖乙中，光電管K極使用的金屬材料逸出功越大，截止頻率越大，從光電管出來(lái)的光電子的最大初動(dòng)能就越小，越不容易觸發(fā)報(bào)警器報(bào)警，探測(cè)器的靈敏度就越低，D錯(cuò)誤。