- 波粒二象性
- 共545题
如图所示研究光电效应的实验电路，当用波长λ1=600nm的单色光照射时，测得两极加的反向电压UAK=-0.2V时，毫安表示数恰好减小为零，则从光电管阴极发出的光电子的最大初动能为______．改用波长为λ2=400nm的单色光照射时，光电子的最大初动能______．（填增大、减小、不变）
正确答案
根据动能定理得：光电子的最大初动能EK=eUc=0.2eV．
改用波长为λ2=400nm的单色光照射时，入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大．
故答案为：0.2eV，增大
实验中测得光电子的最大初动能和入射光频率的关系如图所示，则图中A点表示______．
正确答案
根据光电效应方程Ek=hv-W0知，当hv=W0=hv0时，Ek=0，则A点表示极限频率．
故答案为：极限频率．
照射金属的光子能量为6eV，则此光子的频率为______，可使逸出光电子的最大初动能为1.5eV．如果照射光光子的能量变为12eV，则逸出电子的最大初动能变为______．
正确答案
根据光子的能量公式E=hγ得：
γ=
根据光电效应方程有：
第一光子照射时：W=hγ-Em
代入数据解得：W=4.5eV．
当用能量变为12eV的光子照射时，有：
Em=hγ-W=7.5eV．
故答案为：1.45×1015Hz，7.5eV．
某种金属在一束黄光照射下才有电子逸出，若要增大电子的最大初动能，增强黄光强度或延长黄光的照射时间可以吗？改用蓝光照射还是红光照射？
正确答案
因光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度及照射时间的长短无关．因蓝光的频率高于黄光的频率，而红光的频率低于黄光的频率，故改用蓝光照射可增大电子的最大初动能．
答：不可以 改用蓝光照射．
紫光在真空中的波长为4.5×10-7m，问：
（1）紫光光子的能量是多少？______
（2）用它照射极限频率为ν0=4.62×1014Hz的金属钾能否产生光电效应？
（3）若能产生，则光电子的最大初动能为多少？（h=6.63×10-34J•s）
正确答案
（1）E=hν=h
（2）ν=
（3）Ekm=hν-W0=h（ν-ν0）=1.36×10-19J．
故答案为：（1）4.42×10-19J （2）能 （3）1.36×10-19J
已知铯的极限频率为4.55×1014Hz，钠的为6.0×1014Hz，银的为1.15×1015Hz，铂的为1.53×1015Hz，当用波长为0.375μm的光照射它们时，可发生光电效应的是______．
正确答案
根据γ=
γ=
大于铯和钠的极限频率，因此能够发生光电效应的是铯，钠．
故答案为：铯，钠．
（1）光电效应实验中，下列表述正确的是______
A、光照时间越长光电流越大 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有关 D、入射光频率大于极限频率才能产生光电子
（2）如图所示，甲车质量为2kg，静止在光滑水平面上，其顶部上表面光滑，右端放一个质量为1kg的小物体，乙车质量为4kg，以5m/s的速度向左运动，与甲车碰撞后甲车获得6m/s的速度，物体滑到乙车上，若乙车足够长，其顶部上表面与物体的动摩擦因数为0.2，则（g取10m/s2）
①物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止；
②物块最终距离乙车左端多大距离．．
正确答案
（1）A、无论光强多强，光照时间多长，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应，故A错误；
B、无论光强多强，光照时间多长，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应，故B错误；
C、超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大．则遏止电压越大，故C正确；
D、无论光强多弱，光照时间多短，只要光的频率大于极限频率就能产生光电效应，故D正确；
故选：CD
（2）①对甲、乙碰撞动量守恒：
m乙v0=m甲v1+m乙v2①
木块在乙车上向左匀加速直线运动，加速度为：
a=
从木块滑上乙车到最终与车相对静止，由动量守恒得：
m乙v2=（m乙+m木）v③
滑行时间为t，由运动学方程得：
t=
解①②③④得，t=0.8s
②设物块最终距离乙车左端多大距离为s，由能量守恒定律得：
μm木gs=
由①②③⑤得：s=0.8m
答：（1）CD
（2）滑行时间0.8s；滑行距离0.8m
（选修模块3-5）
（1）下列说法中正确的是______．
A．光电效应现象说明光具有粒子性
B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
C．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象
D．运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越大
（2）氢原子的能级图如图1所示，一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁，能产生______种不同频率的光子，其中频率最大的光子是从n=4的能级向n=______的能级跃迁所产生的．
（3）如图2所示，质量均为m的小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上，质量为2m的小明站在小车上用力向右迅速推出木箱，木箱相对于冰面的速度为v，接着木箱与右侧竖直墙壁发生弹性碰撞，反弹后被小明接住，求小明接住木箱后三者共同速度的大小．
正确答案
（1）A、光电效应说明光具有粒子性．故A正确，
B、普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说．故B正确．
C、玻尔建立了量子理论，能够很好解释氢原子发光现象，但是不能解释所有原子的发光现象．故 C错误．
D、宏观物体粒子性明显，根据λ=
故选AB．
（2）根据C
（3）取向左为正方向，根据动量守恒定律，有：
推出木箱的过程：0=（m+2m）v1-mv
接住木箱的过程：mv+（m+2m）v1=（m+m+2m）v2
解得共同速度：v2=
故答案为：（1）AB
（2）6 1
（3）
（选修模块3-5）
（1）下列说法中正确的是______
A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分
B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变
C．一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，最多能辐射3种不同频率的光子
D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型
（2）光照射到金属上时，一个光子只能将其全部能量传递给一个电子，一个电子一次只能获取一个光子的能量，成为光电子，因此极限频率是由______（金属/照射光）决定的．如图1所示，当用光照射光电管时，毫安表的指针发生偏转，若再将滑动变阻器的滑片P向右移动，毫安表的读数不可能______（变大/变小/不变）．
（3）如图2，总质量为M的火箭被飞机释放时的速度为υ0，方向水平．释放后火箭立即向后以相对于地面的速率u喷出质量为m的燃气，火箭相对于地面的速度变为多大？
正确答案
（1）A、β衰变放出的电子是原子核中中子转化而来的，原子核中并没有电子，所以β衰变不能说明电子是原子核的组成部分．故A错误．
B、目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变．故B正确．
C、一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时，由于跃迁是随机的，最多能辐射
D、卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型．故D正确．
故选BD
（2）根据动量守恒定律得 Mv0=-mu+（M-m）v，解得，v=
故答案：
（1）BD
（2）金属，变小
（3）
（1）如图所示，小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法中正确的是______________；
A．男孩和木箱组成的系统动量守恒
B．小车与木箱组成的系统动量守恒
C．男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
（2）若氢原子的基态能量为E（E＜0 ），各个定态的能量值为En=E/n2（n=1，2，3…），则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，所需的最小能量为______________；若有一群处于n=2能级的氢原子，发生跃迁时释放的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功至多为______________（结果均用字母表示）；
（3）在某些恒星内，3个α粒子可以结合成一个
正确答案
（1）C
（2）-E，
（3）由爱因斯坦质能方程△E=△mc2
代入数据得△E=9×10-13J
[物理-选修3-5]
（1）关于光电效应，下列说法正确的是______（填入选项前的字母，有填错的不得分）
A．极限频率越大的金属材料逸出功越大
B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应
C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出逸出功越小
D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数
（2）两个质量分别为M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上．A和B的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水平相切，如图所示．一质量为m的物体块位于劈A的倾斜面上，距水平面的高度为h．物块从静止开始滑下，然后又滑上劈B．求物块在B上能够达到的是大高度．
正确答案
（1）A、根据W=hγc知，极限频率越大的金属材料逸出功越大．故A正确．
B、发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与入射光照射的时间无关．故B错误．
C、根据光电效应方程Ek=hγ-W知，光电子的最大初动能与入射光的频率和逸出功两个因素有关，光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出逸出功不一定越小，也可能是因为入射光的频率高的缘故．故C错误．
D、光的强度影响的是单位时间发出光电子数目，与入射光的强度无关．故D错误．
故选A
（2）设物块到达劈A的底端时，物块和A的速度大小分别为v和V，由机械能守恒和动量守恒得
mgh=
M1V-mv=0 ②
解得，v=
设物块在劈B上达到的最大高度为H，此时物块和B的共同速度大小为V'，对物块与B组成的系统，由机械能守恒和水平方向动量守恒得
mgH+
mv=（M2+m）V'④
联立得 H=
故答案为：（1）A
（2）物块在B上能够达到的是大高度为
（1）①如图甲所示，一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计．气缸内封闭了一定质量的理想气体．现缓慢地向活塞上倒一定质量的沙土，忽略环境温度的变化，在此过程中______
A．气体的内能增大
B．气缸内分子平均动能增大
C．气缸内气体分子密度增大
D．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多
②下列说法中正确的是______
A．布朗运动是分子无规则运动的反映
B．气体分子间距离减小时，分子间斥力增大，引力也增大
C．导热性能各向同性的固体，一定不是单晶体
D．机械能不可能全部转化为内能
③地面上放一开口向上的气缸，用一质量为m=0.8kg的活塞封闭一定质量的气体，不计一切摩擦，外界大气压为P0=1.0×105Pa，活塞截面积为S=4cm2，重力加速度g取10m/s2，则活塞静止时，气体的压强为______Pa；若用力向下推活塞而压缩气体，对气体做功为6×105J，同时气体通过气缸向外传热4.2×105J，则气体内能变化为______J．
（2）①关于光电效应现象，下列说法中正确的是______
A．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大
B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应
D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应
②处于激发状态的原子，在入射光的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射．原子发生受激辐射时，发出的光子频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理．那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电势能Ep、电子动能Ek的变化情况是______
A．Ep增大、Ek减小、En减小
B．Ep减小、Ek增大、En减小
C．Ep增大、Ek增大、En增大
D．Ep减小、Ek增大、En不变
③如图乙所示，质量为m的小球B连接着轻质弹簧，静止在光滑水平面上．质量为m的小球A以某一速度向右运动，与弹簧发生碰撞，当A、B两球距离最近时弹簧的弹性势能为EP，则碰撞前A球的速度v0=______．
正确答案
（1）①A、金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温度压缩，温度不变，气体的内能不变．故A错误．
B、温度不变，则气缸内分子平均动能保持不变．故B错误．
C、气缸内封闭气体被压缩，体积减小，而质量不变，则气缸内气体分子密度增大．故C正确．
D、温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多．故D正确．
故选CD
②A、布朗运动是悬浮是液体中微粒做的无规则的运动，是由于液体分子撞击造成，所以朗运动是液体分子永不停息无规则运动的反映．故A正确．
B、气体分子间距离减小时，分子间同时存在的斥力和引力都增大．故B正确．
C、导热性能各向同性的固体，也有可能是单晶体．故C错误
D、机械能可能全部转化为内能．故D错误．
故选AB．
③以活塞为研究对象，根据平衡条件得
P0S+mg=PS
得到P=P0+
代入解得P=1.2×105Pa；
由题W=6×105J，Q=-4.2×105J，则由热力学第一定律得到气体内能的变化△U=W+Q=1.8×105J，即内能增加了1.8×105J．
（2）①A、发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关．故A错误．
B、根据光电效应方程EKm=hγ-W0，可知最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系．故B错误．
C、入射光的频率大于极限频率时，发生光电效应，因为极限波长λ0=
D、光电效应与入射光的强度无关．故D错误．
故选C．
②发生受激辐射时，向外辐射光子，则原子的总能量En减小，库仑引力做正功，电势能减小．根据k
故选B．
③当弹簧弹性势能最大时，两球的速度相同，根据动量守恒定律得：
mv0=2mv
解得：v=
根据能量守恒定律得：
解得v0=2
故答案为：（1）①CD；②AB；③1.2×105Pa；内能增加了1.8×105J
（2）①C；②B；③2
（选修模块3-5）
（1）下列说法中正确的是______
A．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说
B．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性
C．α粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的
D．天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构
（2）请将下列两个核反应方程补充完整．
①
（3）在2010年温哥华冬奥会上，首次参赛的中国女子冰壶队喜获铜牌，如图为中国队员投掷冰壶的镜头．假设在此次投掷中，冰壶运动一段时间后以0.4m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰，碰后中国队的冰壶以0.1m/s的速度继续向前滑行．若两冰壶质量相等，则对方冰壶获得的速度为______ m/s．
正确答案
（1）A、普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，故A正确
B、光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性，故B正确
C、α粒子散射实验的结果证明原子的核式结构，故C错误
D、然放射现象的发现揭示了原子核具有复杂的结构，故D错误
故选AB．
（2）①
（3）设冰壶的质量为m，冰壶碰撞过程中动量守恒，根据动量守恒定律得：
mv0=mv1+mv2
解得：v2=0.3m/s
故答案为：（1）AB；（2）
（选修模块3-5）
（1）关于光电效应现象，下列说法中正确的是______
A．在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大
B．在光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
C．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应
D．对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应
（2）处于激发状态的原子，在入射光的电磁场的影响下，从高能态向低能态跃迁，两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射．原子发生受激辐射时，发出的光子频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理．那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电势能Ep、电子动能Ek的变化情况是______
A．Ep增大、Ek减小、En减小
B．Ep减小、Ek增大、En减小
C．Ep增大、Ek增大、En增大
D．Ep减小、Ek增大、En不变
（3）如图所示，质量为m的小球B连接着轻质弹簧，静止在光滑水平面上．质量为m的小球A以某一速度向右运动，与弹簧发生碰撞，当A、B两球距离最近时弹簧的弹性势能为EP，则碰撞前A球的速度v0大小为多少？
正确答案
（1）A、发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的强度无关．故A错误．
B、根据光电效应方程EKm=hγ-W0，可知最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系．故B错误．
C、入射光的频率大于极限频率时，发生光电效应，因为极限波长λ0=
D、光电效应与入射光的强度无关．故D错误．
故选C．
（2）发生受激辐射时，向外辐射光子，则原子的总能量En减小，库仑引力做正功，电势能减小．根据k
故选B．
（3）当弹簧弹性势能最大时，两球的速度相同，根据动量守恒定律得：
mv0=2mv
解得：v=
根据能量守恒定律得：
解得：v0=2
答：碰撞前A球的速度v0大小为2
故答案为：（1）C （2）B （3）2
本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题，并在相应的答题区域内作答，若三题都做，则按A、B两题评分．
A．（选修模块3-3）
B．（选修模块3-4）
（1）惯性系S中有一边长为l的正方形（如图1所示），从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是______．
（2）一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播．已知t=0时的波形如图2所示．则a 点完成一次全振动的时间为______s；a点再过0.25s时的振动方向为______（y轴正方向/y轴负方向）．
（3）为测量一块等腰直角三棱镜△ABC的折射率，用一束激光沿平行于BC边的方向射向AB边，如图3所示．激光束进入棱镜后射到AC边时，刚好能发生全反射．该棱镜的折射率为多少？______
C．（选修模块3-5）
（1）下列关于近代物理知识说法，你认为正确的是______．
A．用电子流工作的显微镜比用相同速度的质子流工作的显微镜分辨率高
B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长
D．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加
（2）光照射到金属上时，一个光子只能将其全部能量传递给一个电子，一个电子一次只能获取一个光子的能量，成为光电子，因此极限频率是由______（金属/照射光）决定的．如图4所示，当用光照射光电管时，毫安表的指针发生偏转，若再将滑动变阻器的滑片P向右移动，毫安表的读数不可能______（变大/变小/不变）．
（3）如图5总质量为M的火箭被飞机释放时的速度为υ0，方向水平．刚释放时火箭向后以相对于地面的速率u喷出质量为m的燃气，火箭相对于地面的速度变为多大？______．
正确答案
B、（1）正方形从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上运动，根据相对论效应可知，沿x轴方向正方形边长缩短，而沿y轴方向正方形边长没有改变，则其形状变成长方形．故C正确．
故选C
（2）根据波形图得到波长为4m，根据波速与波长的关系公式v=
a点完成一次全振动的时间为1s．
波速沿x轴正方向传播，再过0.25s，即再过
（3）由图光线在AB面上入射角为i=45°，设折射角为α，光线射到AC面时入射角为β．由题，激光束进入棱镜后射到AC边时，刚好能发生全反射，则β恰好等于临界角C，由折射定律得：
n=
sinC=sinβ=
由几何知识得，α+β=90°，则得到：
cosα=
由①②③解得：n=
B、
（1）A、根据λ=
B、为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化，B正确；
C、一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，则入射光子的频率小，波长长．故C正确．
D、按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加，故D正确
故选BCD
（2）极限频率γ=
（3）根据动量守恒定律得 Mv0=-mu+（M-m）v，
解得，v=
故答案为：
B、（1）C
（2）1，y轴负方向
（3）该棱镜的折射率为
C、（1）BCD
（2）金属，变小
（3）
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