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章末测评验收卷(四)　波粒二象性　
(满分：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。)
1.(2023·广东东莞高二期末)有关近代物理，下列描述正确的是(　　)
普朗克的假设认为微观粒子的能量是连续的
光电效应实验证明了光具有波动性
光子的能量与光的强度有关
光既具有波动性，又具有粒子性
2.用单色光照射某种金属表面，有没有光电子逸出取决于入射光的(　　)
频率 强度
照射时间 光子数目
3.下列说法正确的是(　　)
就物质波来说，速度相等的电子和质子，电子的波长长
原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射时，锌板带负电
红光光子比紫光光子的能量大
光电效应和康普顿效应均揭示了光具有波动性
4.从光的波粒二象性出发，下列说法中正确的是(　　)
光是高速运动的微观粒子，少量光子表现出波动性
光的波长越长，光子的能量越大
在光的干涉现象中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方
在光的干涉现象中，亮条纹的地方是光子到达概率大的地方
5.如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是(　　)
入射光太弱
电源电压太小
光照时间短
入射光波长太长
6.1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象。关于光电效应，下列说法正确的是(　　)
光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
光电子的最大初动能与入射光的强度成正比
当入射光的频率大于极限频率时，才能发生光电效应
某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属一定能发生光电效应
7.如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其逸出功的大小关系为W1>W2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是(　　)
A B
C D
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)
8.关于光子假说的基本内容有以下几个方面，其中正确的是(　　)
在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子
光子是具有质量、能量和体积的实物微粒
光子的能量跟它的频率有关
紫光光子的能量比红光光子的能量大
9.用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA。移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0。则(　　)
光电管阴极的逸出功为1.8 eV
开关S断开后，没有电流流过电流表G
光电子的最大初动能为0.7 eV
改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
10.在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb，h为普朗克常量。下列说法正确的是(　　)
若νa>νb，则一定有Ua若νa>νb，则一定有Eka>Ekb
若Ua若νa>νb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb
三、非选择题(本题共5小题，共54分。)
11.(6分)如图甲所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角。
(1)现用一带少量负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(2分)(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(2分)(选填“有”或“无”)偏转。
(3)为了进一步研究光电效应的规律，设计了如图乙所示的电路，图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V，则光电管阴极材料的逸出功为________(2分)eV。
12.(9分)采用如图甲所示的电路可研究光电效应规律，现分别用a、b两束单色光照射光电管，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图像如图乙所示。
(1)实验中当灵敏电流表有示数时将滑片P向右滑动，则电流表示数一定不会________(3分)(选填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)照射阴极材料时，________(3分)(选填“a光”或“b光”)使其逸出的光电子的最大初动能更大。
(3)若a光的光子能量为5 eV，图乙中Uc2＝－3 V，则光电管的阴极材料的逸出功为________(3分)J(e＝1.6×10－19 C)。
13.(10分)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管，用波长为λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34 J·s，c＝3×108 m/s，结合图像，求(结果保留2位有效数字)：
(1)(5分)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能；
(2)(5分)该阴极材料的极限波长。
14.(14分)利用如图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，电子的电荷量为e＝1.6×10－19 C，求：
(1)(4分)普朗克常量h；
(2)(4分)该金属的逸出功W0；
(3)(6分)若电流表的示数为10 μA，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为多少？
15.(15分)如图所示，电源的电动势均为E，内阻不计，光电管的阴极K用截止波长为λ0的材料制成。将开关S拨向1，将波长为λ的激光射向阴极，改变光电管A和阴极K之间的电压，可测得光电流的饱和值为Im，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e。
(1)(5分)求t时间内由K极发射的光电子数N；
(2)(5分)当阳极A和阴极K之间的电压为U1时，求电子到达A极时的最大动能Ekm；
(3)(5分)将开关S拨向2，能测出对应的遏止电压，求入射激光频率的最大值νm。
章末测评验收卷(四)　波粒二象性
1.D　[普朗克的假设认为微观粒子的能量是不连续的，A错误；光电效应实验证明了光具有粒子性，B错误；光子能量为hν，可知光子的能量与光的强度无关，与光的频率有关，频率越高，光子的能量越大，C错误；光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，而光电效应说明光具有粒子性，D正确。]
2.A　[发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率，故选项A正确。]
3.A　[物质波波长λ＝＝，速度相等的电子和质子，电子质量较小，则电子的波长长，故A项正确；原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射时，电子从锌板逸出，锌板带正电，故B项错误；红光的频率小于紫光的频率，光子能量ε＝hν，则红光光子比紫光光子的能量小，故C项错误；光电效应和康普顿效应均揭示了光具有粒子性，故D项错误。]
4.D　[光具有波粒二象性，少量光子表现出粒子性，大量光子表现出波动性，由ε＝知，光的波长越长，光子能量越小，故A、B错误；在干涉条纹中亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，故C错误，D正确。]
5.D　[只要入射光频率大于光电管对应的截止频率即可发生光电效应，有光电子逸出，与入射光的强弱或光照时间长短无关，故A、C错误；灵敏电流计中没有电流通过，可能是所加的反向电压太大，超过了遏止电压，故B错误；若入射光波长太长，则入射光的频率太小，当入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，灵敏电流计中没有电流通过，故D正确。]
6.C　[由光电效应方程hν＝Ek＋W0可知，光电子的最大初动能与入射光的频率是一次函数关系，不成正比，A错误；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B错误；当入射光的频率大于截止频率时，才能发生光电效应，C正确；由ε＝hν＝h可知，入射光的波长变短，频率变高，若大于截止频率则会发生光电效应，若小于截止频率，则仍不会发生光电效应，D错误。]
7.C　[光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm＝eU＋hν－W0，知Ekm－U图像的斜率相同，均为e；逸出功越大，则图像在纵轴上的截距越小，因W1>W2，则图像C正确，A、B、D错误。]
8.ACD　[光是在空间传播的电磁波，是不连续的，是一份一份的，每一份叫作一个光子，A正确；光子没有质量，也没有具体的体积，B错误；根据ε＝hν判断出光子的能量与光子的频率有关，紫光的频率大于红光的频率，所以紫光光子的能量比红光光子的能量大，C、D正确。]
9.AC　[该装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程hν＝Ek＋W0，得W0＝1.8 eV，故A、C正确；开关S断开后，在光子能量为2.5 eV的光照射下，光电管发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表G，故B错误；1.5 eV的光子的能量小于逸出功，所以不能发生光电效应，无光电流，故D错误。]
10.BC　[由爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W0，又由动能定理有Ek＝eU，当νa>νb时，Eka>Ekb，Ua>Ub，A错误，B正确；若Ua11.(1)减小　(2)无　(3)4.5
解析　(1)在A处用紫外线灯照射锌板，锌板发生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用一带少量负电的金属小球与锌板接触，会使锌板上带的正电荷减少，则验电器指针偏转角将减小。
(2)发生光电效应需要入射光的频率大于截止频率，与光照强度无关。用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板发生光电效应，即黄光的频率低于截止频率。改用强度更大的红外线灯照射锌板，红外线的频率小于黄光的频率，则红外线也不能使锌板发生光电效应，则验电器指针无偏转。
(3)当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V，说明遏止电压为6.0 V。则最大初动能为Ek＝eUc＝6.0 eV
由光电效应方程hν＝Ek＋W0
可得，光电管阴极材料的逸出功为
W0＝hν－Ek＝10.5 eV－6 eV＝4.5 eV。
12.(1)减小　(2)b光　(3)3.2×10－19
解析　(1)当滑片P向右滑动时，正向电压增大，光电子做加速运动，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若没达到饱和，则电流表示数增大，一定不会减小。
(2)由题图乙知b光对应的遏止电压大，由eUc＝Ek知用b光照射阴极材料时逸出的光电子的最大初动能更大。
(3)由光电效应方程hν＝Ek＋W0，可知光电管的阴极材料的逸出功为W0＝hν－Ek，5 eV－3 eV＝2 eV＝3.2×10－19 J。
13.(1)4.0×1012个　9.6×10－20 J　(2)0.66 μm
解析　(1)由题图乙可知，最大光电流为0.64 μA，则每秒钟阴极发射的光电子数n＝＝个＝4.0×1012个，由题图乙可知，发生光电效应时的遏止电压是0.6 V，所以光电子的最大初动能Ek＝eUc＝0.60 eV＝9.6×10－20 J。
(2)根据光电效应方程得Ek＝－
代入数据得λ0≈0.66 μm。
14.(1)　(2)eU1　(3)6.25×1013个
解析　(1)由爱因斯坦光电效应方程可知
Uc＝－
知题图乙图线的斜率＝
则普朗克常量h＝。
(2)该金属的逸出功为W0＝hν1＝eU1。
(3)每秒内发出的光电子的电量为
q＝It＝10×10－6×1 C＝1×10－5 C
而n＝＝6.25×1013，故每秒内至少发出6.25×1013个光电子。
15.(1)　(2)eU1＋hc　(3)＋
解析　(1)根据Imt＝Ne
解得t时间内由K极发射的光电子数为N＝。
(2)根据爱因斯坦光电效应方程有
Ek＝hν－hν0＝h－h
所以当阳极A和阴极K之间的电压为U1时，电子到达A极过程，
由动能定理有eU1＝Ekm－Ek
解得Ekm＝eU1＋hc。
(3)将开关S拨向2时，遏止电压最大值为E，当遏止电压最大时对应的入射激光频率最大，
则eE＝Ekm′＝h
解得νm＝＋。(共30张PPT)
章末测评验收卷(四)
(时间：75分钟　满分：100分)
第四章 波粒二象性
D
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。)
1.(2023·广东东莞高二期末)有关近代物理，下列描述正确的是(　　)
A.普朗克的假设认为微观粒子的能量是连续的
B.光电效应实验证明了光具有波动性
C.光子的能量与光的强度有关
D.光既具有波动性，又具有粒子性
解析　普朗克的假设认为微观粒子的能量是不连续的，A错误；光电效应实验证明了光具有粒子性，B错误；光子能量为hν，可知光子的能量与光的强度无关，与光的频率有关，频率越高，光子的能量越大，C错误；光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，而光电效应说明光具有粒子性，D正确。
A
2.用单色光照射某种金属表面，有没有光电子逸出取决于入射光的(　　)
A.频率 B.强度
C.照射时间 D.光子数目
解析　发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率，故选项A正确。
A
3.下列说法正确的是(　　)
A.就物质波来说，速度相等的电子和质子，电子的波长长
B.原来不带电的一块锌板，被弧光灯照射时，锌板带负电
C.红光光子比紫光光子的能量大
D.光电效应和康普顿效应均揭示了光具有波动性
D
4.从光的波粒二象性出发，下列说法中正确的是(　　)
A.光是高速运动的微观粒子，少量光子表现出波动性
B.光的波长越长，光子的能量越大
C.在光的干涉现象中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方
D.在光的干涉现象中，亮条纹的地方是光子到达概率大的地方
D
5.如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是(　　)
A.入射光太弱
B.电源电压太小
C.光照时间短
D.入射光波长太长
解析　只要入射光频率大于光电管对应的截止频率即可发生光电效应，有光电子逸出，与入射光的强弱或光照时间长短无关，故A、C错误；灵敏电流计中没有电流通过，可能是所加的反向电压太大，超过了遏止电压，故B错误；若入射光波长太长，则入射光的频率太小，当入射光的频率低于截止频率时，不能发生光电效应，灵敏电流计中没有电流通过，故D正确。
C
6.1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功地解释了光电效应现象。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.光电子的最大初动能与入射光的强度成正比
C.当入射光的频率大于极限频率时，才能发生光电效应
D.某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属一定能发生光电效应
C
7.如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其逸出功的大小关系为W1>W2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是(　　)
解析　光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm＝eU＋hν－W0，知Ekm－U图像的斜率相同，均为e；逸出功越大，则图像在纵轴上的截距越小，因W1>W2，则图像C正确，A、B、D错误。
ACD
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)
8.关于光子假说的基本内容有以下几个方面，其中正确的是(　 　)
A.在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子
B.光子是具有质量、能量和体积的实物微粒
C.光子的能量跟它的频率有关
D.紫光光子的能量比红光光子的能量大
解析　光是在空间传播的电磁波，是不连续的，是一份一份的，每一份叫作一个光子，A正确；光子没有质量，也没有具体的体积，B错误；根据ε＝hν判断出光子的能量与光子的频率有关，紫光的频率大于红光的频率，所以紫光光子的能量比红光光子的能量大，C、D正确。
AC
9.用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA。移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0。则(　　)
A.光电管阴极的逸出功为1.8 eV
B.开关S断开后，没有电流流过电流表G
C.光电子的最大初动能为0.7 eV
D.改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，
但电流较小
解析　该装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程hν＝Ek＋W0，得W0＝1.8 eV，故A、C正确；开关S断开后，在光子能量为2.5 eV的光照射下，光电管发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表G，故B错误；1.5 eV的光子的能量小于逸出功，所以不能发生光电效应，无光电流，故D错误。
BC
10.在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub、光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb，h为普朗克常量。下列说法正确的是(　　)
A.若νa>νb，则一定有UaB.若νa>νb，则一定有Eka>Ekb
C.若UaD.若νa>νb，则一定有hνa－Eka>hνb－Ekb
解析　由爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν－W0，又由动能定理有Ek＝eU，当νa>νb时，Eka>Ekb，Ua>Ub，A错误，B正确；若Ua三、非选择题(本题共5小题，共54分。)
11.(6分)如图甲所示，一验电器与锌板相
连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关
灯后，验电器指针保持一定偏角。
(1)现用一带少量负电的金属小球与锌板
接触，则验电器指针偏角将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(选填“有”或“无”)偏转。
(3)为了进一步研究光电效应的规律，设计了如图乙所示的电路，图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为10.5 eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V，则光电管阴极材料的逸出功为________ eV。
答案　(1)减小　(2)无　(3)4.5
解析　(1)在A处用紫外线灯照射锌板，锌板发生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用一带少量负电的金属小球与锌板接触，会使锌板上带的正电荷减少，则验电器指针偏转角将减小。
(2)发生光电效应需要入射光的频率大于截止频率，与光照强度无关。用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板发生光电效应，即黄光的频率低于截止频率。改用强度更大的红外线灯照射锌板，红外线的频率小于黄光的频率，则红外线也不能使锌板发生光电效应，则验电器指针无偏转。
(3)当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0 V，说明遏止电压为6.0 V。则最大初动能为Ek＝eUc＝6.0 eV
由光电效应方程hν＝Ek＋W0
可得，光电管阴极材料的逸出功为
W0＝hν－Ek＝10.5 eV－6 eV＝4.5 eV。
12.(9分)采用如图甲所示的电路可研究光电
效应规律，现分别用a、b两束单色光照
射光电管，得到光电流I与光电管两极间
所加电压U的关系图像如图乙所示。
(1)实验中当灵敏电流表有示数时将滑片P向右滑动，则电流表示数一定不会________(选填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)照射阴极材料时，________(选填“a光”或“b光”)使其逸出的光电子的最大初动能更大。
(3)若a光的光子能量为5 eV，图乙中Uc2＝－3 V，则光电管的阴极材料的逸出功为________ J(e＝1.6×10－19 C)。
答案　(1)减小　(2)b光　(3)3.2×10－19
解析　(1)当滑片P向右滑动时，正向电压增大，光电子做加速运动，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若没达到饱和，则电流表示数增大，一定不会减小。
(2)由题图乙知b光对应的遏止电压大，由eUc＝Ek知用b光照射阴极材料时逸出的光电子的最大初动能更大。
(3)由光电效应方程hν＝Ek＋W0，可知光电管的阴极材料的逸出功为W0＝hν－Ek，5 eV－3 eV＝2 eV＝3.2×10－19 J。
13.(10分)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管，用波长为λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34 J·s，c＝3×108 m/s，结合图像，求(结果保留2位有效数字)：
(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电
子飞出阴极K时的最大初动能；
(2)该阴极材料的极限波长。
代入数据得λ0≈0.66 μm。
14.(14分)利用如图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，电子的电荷量为e＝1.6×10－19 C，求：
(1)普朗克常量h；
(2)该金属的逸出功W0；
(3)若电流表的示数为10 μA，则每秒内
从阴极发出的光电子数的最小值为多少？
解析　(1)由爱因斯坦光电效应方程可知
(2)该金属的逸出功为W0＝hν1＝eU1。
(3)每秒内发出的光电子的电量为
q＝It＝10×10－6×1 C＝1×10－5 C
15.(15分)如图所示，电源的电动势均为E，内阻不计，光电管的阴极K用截止波长为λ0的材料制成。将开关S拨向1，将波长为λ的激光射向阴极，改变光电管A和阴极K之间的电压，可测得光电流的饱和值为Im，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e。
(1)求t时间内由K极发射的光电子数N；
(2)当阳极A和阴极K之间的电压为U1时，求电子
到达A极时的最大动能Ekm；
(3)将开关S拨向2，能测出对应的遏止电压，求入
射激光频率的最大值νm。
解析　(1)根据Imt＝Ne
所以当阳极A和阴极K之间的电压为U1时，电子到达A极过程，
由动能定理有eU1＝Ekm－Ek
(3)将开关S拨向2时，遏止电压最大值为E，当遏止电压最大时对应的入射激光频率最大，

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