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【与名师对话】2016高考物理(课标版)一轮课时跟踪训练45


课时跟踪训练(四十五)
一、选择题 1.用很弱的光做双缝干涉实验,把入射光减弱到可以认为光源 和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在, 如图所示是不同数量的 光子照射到感光胶片上得到的照片.这些照片说明( )

A.光只有粒子性没有波动性 B.光只有波动性没有粒子性 C.少量光子的运动显示波动性,大量光子的运动显示粒子性 D.少量光子的运动显示粒子性

,大量光子的运动显示波动性 解析:少量光子落在胶片上,落点位置不确定,说明少量光子的 运动显示粒子性,大量光子落在胶片上,出现了干涉条纹,呈现出波 动性规律, 说明大量光子的运动显示波动性, 说明光具有波粒二象性, 故只有选项 D 正确. 答案:D 2.(多选)关于物质的波粒二象性,下列说法中正确的是( )

A.不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象 性 B.运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没 有特定的运动轨道 C.波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微 观高速运动的现象中是统一的

D.实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性 E.宏观运动的物体没有波动性 解析: 波粒二象性是微观世界具有的特殊规律, 大量粒子运动的 规律表现出波动性, 而单个粒子的运动表现出粒子性. 而宏观物体的 德布罗意波的波长太小, 实际很难观察到波动性, 不是不具有波粒二 象性.选项 A、B、C 正确. 答案:ABC 3. (2014· 江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为 7.73×1014 Hz 和 5.44×1014 Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,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( ) B.频率 C.能量 D.动量

A.波长

解析: 考查光电效应规律及物质波的概念. 由爱因斯坦光电方程 Ek=hν-hν0 可知,由于钙的截止频率大,因此产生的光电子的最大 初动能小,C 错误.由 p= 2mEk可知,逸出的光电子的动量小,D h 错误.由 λ=p可知,物质波的波长长,频率低,A 正确,B 错误. 答案:A 4.

(2014· 北京市东城区高三一模)氢原子能级如图所示. 大量处于 n =4 能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光,其中 a 光是从 n=3 能级向 n=1 能级跃迁时发出的,b 光的频率大于 a 光的频率, 则 b 光可能是( )

A.从 n=4 能级向 n=3 能级跃迁时发出的 B.从 n=4 能级向 n=2 能级跃迁时发出的 C.从 n=4 能级向 n=1 能级跃迁时发出的 D.从 n=3 能级向 n=2 能级跃迁时发出的 解析: 氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射的光子能量等于能级 差,a 光的能量等于 hνa=E3-E1,b 光的频率大于 a 光的频率,即 b 光的能量大于 E3-E1,对照选项中的能级差,能够大于 E3-E1 只有 选项 C 的 E4-E1,即选项 C 对. 答案:C 5.(2014· 广州市普通高中毕业班一模)如图是氢原子从 n=3、4、 5、6 能级跃迁到 n=2 能级时辐射的四条光谱线,其中频率最大的是 ( )

A.Hα C.Hγ

B.Hβ D.Hδ

解析:由图可知,氢原子从 n=6 能级跃迁到 n=2 能级时辐射 的能量最大,由 ε=hν 可知,它的频率也最大,所以本题选择 D. 答案:D 6.(多选)(2014· 天门市高三调研)氦原子被电离出一个核外电子,

形成类氢结构的氦离子.已知基态的氦离子能量为 E1=-54.4 eV,氦离子能级的示意图如图所示.在具有下列能量的粒子中,能 被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( A.54.4 eV(光子) C.48.4 eV(电子) E.41.8 eV(电子) 解析:由玻尔理论知,基态的氦离子要实现跃迁,入射光子的能 量(光子能量不可分)应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差,因 此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收; 而实物粒子 ) B.50.4 eV(光子) D.42.8 eV(光子)

(如电子)只要能量不小于两能级差,均可能被吸收.氦离子在图示的 各激发态与基态的能量差为: ΔE1=E∞-E1=0-(-54.4 eV)=54.4 eV ΔE2=E4-E1=-3.4 eV-(-54.4 eV)=51.0 eV ΔE3=E3-E1=-6.0 eV-(-54.4 eV)=48.4 eV ΔE4=E2-E1=-13.6 eV-(-54.4 eV)=40.8 eV 可见,42.8 eV 和 50.4 eV 的光子不能被基态氦离子吸收而发生 跃迁,而实物粒子,可吸收等于能级差的部分而跃迁,则 CE 正确. 答案:ACE 7.(多选)(2014· 山西太原模考)利用金属晶格(大小约 10-10 m)作 为障碍物观察电子的衍射图样, 方法是让电子通过电场加速后, 让电 子束照射到金属晶格上, 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波动性 B.实验中电子束的德布罗意波的波长为 λ= 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,衍射现象将更加明显 解析:能得到电子的衍射图样,说明电子具有波动性,A 正确; h 由德布罗意波的波长公式 λ= p及动量 p= 2mEk= 2meU,可得 λ = h h ,B 正确;由 λ= 可知,加速电压越大,电子的波长 2meU 2meU h 2meU

越小,衍射现象就越不明显,C 错误;用相同动能的质子替代电子, 质量变大质子的波长变小,衍射现象与电子相比不明显,故 D 错误. 答案:AB

8.(多选)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的变化 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.该图线的斜率表示普朗克常量 D.该金属的逸出功为 0.5 eV 解析:由光电效应方程 Ek=hν-W0 可知,图中横轴的截距为该 金属的截止频率,选项 A 正确、B 错误;图线的斜率表示普朗克常 量 h,C 正确;该金属的逸出功 W0=hν0=6.63×10-34×4.27×1014 J =1.77 eV 或 W0=hν-Ek=6.63×10-34×5.5×1014 J-0.5 eV=1.78 eV,选项 D 错误. 答案:AC 9.(多选)利用光电管研究光电效应的实验如下图所示,用最大 频率为 νc 的可见光照射阴极 K,电流表中有电流通过,则( )

A.用紫外线照射,电流表中不一定有电流通过 B.用紫外线照射,电流表中一定有电流通过 C.用频率为 νc 的可见光照射 K,当滑动变阻器的滑动触头移到 A 端,电流表中一定无电流通过 D.用频率为 νc 的可见光照射 K,当滑动变阻器的滑动触头向 B 端滑动时,电流表示数可能不变 解析:紫外线频率大于可见光的频率,故一定能产生光电效应, 故 A 错,B 对;尽管 P 滑到 A 端但仍有少量电子逸出到达阳极,故 有微弱电流通过,故 C 错.当光电流强度达到饱和时,增加正向电 压光电流也不再增大,D 对. 答案:BD 10.如图甲所示,合上开关,用光子能量为 2.5 eV 的一束光照 射阴极 K,发现电流表读数不为零.调节滑动变阻器,发现光电压表 读数小于 0.60 V 时,电流表计数仍不为零,当电压表读数大于或等 于 0.60 V 时,电流表读数为零.把电路改为图乙,当电压表读数为 2 V 时,则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为( )

A.1.5 eV 0.6 eV C.1.9 eV 2.6 eV

B.1.7 eV 1.9 eV D.3.1 eV 4.5 eV

解析:光子能量 hν=2.5 eV 的光照射阴极,电流表读数不为零, 则能发生光电效应,当电压表读数大于或等于 0.6 V 时,电流表读数 为零,则电子不能到达阳极, 1 2 由动能定理 eU= mvm 知, 2 最大初动能 Ekm=eU=0.6 eV, 由光电效应方程 hν=Ekm+W0 知 W0=1.9 eV 对图乙, 当电压表读数为 2 V 时, 电子到达阳极的最大动能 Ekm′ =Ekm+eU′=0.6 eV+2 eV=2.6 eV.故 C 正确. 答案:C 二、非选择题 11.(1)研究光电效应的电路如下图所示.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 UAK 的关系图象中,正确的是( )

(2)钠金属中的电子吸收光子的能量,从金属表面逸出,这就是 光电子, 光电子从金属表面逸出的过程中, 其动量的大小________(选 填“增大”、“减小”或“不变”),原因是 ______________________________________________________. (3)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4 eV 和 -1.51 eV,金属钠的截止频率为 5.53×1014 Hz,普朗克常量 h= 6.63×10-34 J· s,请通过计算判断,氢原子从第二激发态跃迁到第一 激发态过程中发出的光照射金属钠板,能否发生光电效应.

1 解析: (1)设遏止电压为 UKA′, 由光电效应规律知 eUKA′= mv2 2 =hν-W0,因都是频率相同的光照射钠极板,即 ν、W0 均相同,故 强光和弱光的遏止电压相同;当 UAK=0 时,强光的光电流应大于弱 光的光电流.所以 C 对. (2)因为电子从金属表面逸出的过程中受到金属表面层中力的阻 碍作用,所以其动量会减小. (3)氢原子放出的光子能量 E=E3-E2,代入数据得 E=1.89 eV. 金属钠的逸出功 W0=hνc, 代入数据得 W0=2.3 eV.因为 E<W0, 所以不能发生光电效应. 答案:(1)C (2)减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用

(或需要克服逸出功)

(3)不能

12.已知氢原子基态的电子轨道半径为 r1=0.528×10-10 m,量 子数为 n 的能级值为 En=- 13.6 eV. n2

(1)求电子在基态轨道上运动的动能; (2)有一群氢原子处于量子数 n=3 的激发态,画一张能级图,在 图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线? (3)计算这几种光谱线中波长最短谱线的波长. (静电力常量 k=9×109 N· m2/C2,电子电荷量 e=1.6×10-19 C, 普朗克常量 h=6.63×10-34 J· s,真空中光速 c=3×108 m/s) ke2 mvn 解析:由 2 = r ,可计算出电子在任意轨道上运动的动能 Ekn rn n 1 2 ke2 = mvn= . 2 2rn ke2 (1)核外电子绕核做匀速圆周运动, 由库仑力提供向心力, 则 2= r1
2

mv2 1 ,又知 Ek= mv2 r1 2 故电子在基态轨道的动能为
-19 2 9 ke2 9×10 ×?1.6×10 ? Ek= = J≈2.18×10-18 J=13.6 eV -10 2r1 2×0.528×10

(2)当 n=1 时,能级值为 E1= 当 n=2 时,能级值为 E2= 当 n=3 时,能级值为 E3=

-13.6 eV=-13.6 eV 12

-13.6 eV=-3.4 eV 22 -13.6 eV≈-1.51 eV 32

能发出的光谱线有 3→2、2→1、3→1 共 3 种,能级图如图所示

(3)由 n=3 能级向 n=1 能级跃迁时发出的光子频率最大,波长 c 最短.hν=E3-E1,又知 ν=λ,则有 6.63×10-34×3×108 hc λ= = m≈1.03×10-7 m. E3-E1 12.09×1.6×10-19 答案:(1)13.6 eV (2)见解析 (3)1.03×10-7 m


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