2022 年安徽省高考物理专题训练 13——光 电磁波 波粒二象 性 一．选择题（共 9 小题） 1．（2021•迎江区校级三模）2021 年开始实行的“十四五”规划提出，把量子技术与人工智 能和半导体一起列为重点研发对象。技术方面，中国量子通信专利数超 3000 项，领先 美国。在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确 的是（　　） A．玻尔在 1900 年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念 B．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念 C．弗兰克和赫兹利用电子轰击汞原子，获得了除光谱测量外用其他方法证实原子中分 立能级存在的途径，为能够证明原子能量的量子化现象提供了实验基础 D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性 2．（2021•定远县模拟）关于原子物理，下列说法错误的是（　　） A．用同一频率的光照射不同的金属表面时均有光电子逸出，从金属表面逸出的光电子 的最大初动能 Ek 越大，则这种金属的逸出功 W 越小 B．一个氢原子处在 n＝5 的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出 4 种频率的光子 137 C．Cs137 是核泄漏时对人体产生有害辐射的重要污染物，其核反应方程式为 ❑55 137 Cs→ ❑56 Ba+X，其中的 X 为质子 D．每个核子只与邻近核子产生核力作用，比结合能越大的原子核越稳定 3．（2021•合肥三模）额温枪是常态化疫情防控的重要设备之一，其工作原理是：人体发 出的红外光射入枪内的温度传感器，发生光电效应，显示出人体的温度。已知正常的人 辐射的红外光波长为 10μm，该红外光照射光电管的阴极 K 时，电路中有光电流，如图 甲所示，得到的电流随电压变化图像如图乙所示。已知 h＝6.63×10﹣34J•s，e＝1.6×10﹣ 19 C，则下列说法正确的是（　　） A．波长 10μm 的红外光的频率为 3×1014Hz B．将甲图中的电源反接，一定不会产生光电流 C．该光电管阴极金属的逸出功约为 0.1eV D．若人体温度升高，电路中的饱和光电流减小 4．（2021•淮南二模）1905 年爱因斯坦提出“光子说”，成功解释了光电效应现象，因此获 得 1921 年诺贝尔物理学奖。关于光电效应的规律，下列说法正确的是（　　） A．只要金属中的电子吸收了光子的能量，就一定能发生光电效应现象 B．对于同种金属，在发生光电效应时遏止电压与入射光的频率有关 C．对于同种金属，光电子的最大初动能与入射光的强度有关 D．单位时间内从金属表面逸出的光电子数与单位时间内照射到金属表面的光子数无关 5．（2021•马鞍山模拟）下列说法正确的是（　　） 2 2 1 A．核反应方程 ❑1 H +❑1 H→ ❑0 n+X 中的 X 代表 α 粒子 B．重核裂变和轻核聚变都是原子核比结合能变大的过程 C．20 个氡原子核经过一个半衰期后，还剩 10 个氡原子核 D．在光电效应中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 6．（2021•定远县模拟）用不同波长的紫外线分别照射两种不同金属的表面都产生了光电 效应，可得到光电子的最大初动能 Ek 随入射光波长的倒数 1 λ 变化的图象（如图中甲、 乙所示）。已知真空中的光速为 c，下列说法正确的是（　　） A．甲图线代表的金属极限频率为 c a B．要使乙图线对应的金属发生光电效应，入射光的波长需要大于 1 b C．甲图线对应金属的逸出功为 hca D．两图线的斜率均为 h 7．（2021•安徽模拟）某实验小组用如图甲所示的电路研究 a、b 两种单色光照射金属 K 的 光电效应规律，通过实验得到的光电流 I 与电压 U 的关系如图乙所示。则（　　） A．a 光的频率大于 b 光的频率 B．保持单色光的光强不变时，向右移动滑片，电流表的示数一定增大 C．a 光照射出的光电子的最大初动能小于 b 光照射出的光电子的最大初动能 D．将图甲的电源反接，电流表的示数一定为零 8．（2020•金安区校级模拟）金属钙的逸出功为 4.3×10﹣19J，普朗克常量 h＝6.6×10﹣34J•s， 光速 c＝3.0×108m/s，以下说法正确的是（　　） A．用波长为 500nm 的单色光照射金属钙，能产生光电效应 B．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应，则增大光的强度将会使光电子的最大 初动能增大 C．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则在保持强度不变的情况下，增 大入射光频率，则单位时间内发射的光电子数不变 D．若某波长的单色光能使金属钙产生光电效应现象，则减小光的强度将会使单位时间 内发射的光电子数减少 9．（2020•包河区校级模拟）进行光电效应实验时，若普朗克常量 h 和元电荷 e 为已知， 我们就可以通过测量入射光的频率 v 和某金属的遏止电压 UC 得到该金属的截止频率 v0，其原理表达式正确的是（　　） A．v0＝v −eU c h B．v0 ¿ eUc −h −¿ v C．v0＝v e U h c h D．v0 ¿ e U −¿ v c 二．多选题（共 6 小题） 10．（2021•迎江区校级三模）如图所示为光线在 A、B、C 三种介质中传播时发生反射和 折射的情况，下列说法中正确的是（　　） A．介质 A 的折射率比介质 B 的折射率大 B．介质 B 的折射率比介质 C 的折射率大 C．若增大光线的入射角 θ，在介质 A、B 的分界面处可能会发生折射现象 D．若增大光线的入射角 θ，在介质 B、C 的分界面处可能会发生全反射现象 E．光在三种介质中传播速度分别为 vA、vB、vC，则 vA＞vC＞vB 11．（2021•合肥三模）下列关于光现象的解释正确的是（　　） A．两个完全相同的小灯泡发出的光相遇时会发生干涉 B．水面上的油膜在太阳光照射下呈现彩色，是光的干涉现象 C．荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠将光会聚而形成的 D．在杨氏双缝实验中，如果仅把红光改成绿光，则干涉条纹间距将减小 E．眼睛紧贴两支夹紧的铅笔形成的狭缝，让狭缝与日光灯管平行，观察到彩色条纹， 这是光的衍射现象 12．（2021•蚌埠模拟）如图所示，一束复色光经平行玻璃砖后分成 a、b、c 三种单色光。 下列说法正确的是（　　） A．c 光的折射率最大 B．c 光在玻璃砖中的波长最大，速度也最大 C．三种单色光从水中射向水面发生全反射时，c 光的临界角最大 D．在相同条件下做双缝干涉实验，a 光相邻亮条纹的中心间距最大 E．若 b 光照射锌板恰能发生光电效应，则 c 光照射锌板也能发生光电效应 13．（2021•黄山二模）△OMN 为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b 两束可见单色光从空气 垂直射入棱镜底面 MN（两束光关于 OO′对称），在棱镜侧面 OM、ON 上反射和折射的 情况如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．在玻璃棱镜中，a 光由 MN 面射向 MO 面的传播时间小于 b 光由 MN 面射向 NO 面的 传播时间 B．在玻璃棱镜中，a 光的传播速度小于 b 光的传播速度 C．若光束从玻璃棱镜中射向空气，则光束 b 的临界角比光束 a 的临界角小 D．用同样的装置做“双缝干涉”实验，a 光的条纹间距小 E．用 a、b 照射同一狭缝，a 光衍射现象更明显 14．（2021•蚌埠二模）如图所示，一束平行复色光经过透镜后分离成 m、n 两种颜色单色 光，下列说法 正确的是（　　） A．透镜对 m 光的折射率小于 n 光的折射率 B．m 光在透镜中的传播速度小于 n 光在透镜中的传播速度 C．m、n 两光由水中射向空气发生全反射时，m 光的临界角较大 D．先后将 m、n 两光源放在水下同一位置，从水面正上方观察 m 光源的位置更高 E．m、n 两光分别经过同一双缝干涉装置后，n 光的相邻亮条纹中心的间距较大 15．（2021•安徽模拟）美国物理学家密立根曾经是爱因斯坦光电效应理论的质疑者之一， 他通过测量金属的遏止电压 Uc 与入射光频率 v，由此算出普朗克常量 h，并与普朗克根 据黑体辐射得出的 h 相比较，以检验爱因斯坦方程式的正确性。已知电子电量为 1.6×10 ﹣19 C，普朗克常量为 6.63×10﹣34J⋅s。若某次实验中得到如图所示的 Uc﹣v 图像，则下列 说法正确的是（　　） A．该金属的截止频率与入射光的频率无关 B．遏止电压 Uc 与入射光的频率和强弱都有关 C．由图像可知普朗克常量约为 6.30×10﹣34J⋅s D．实验结果说明爱因斯坦的光电效应理论是错误的 三．计算题（共 11 小题） 16．（2021•乙卷）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用 A、B 两个 大头针确定入射光路，C、D 两个大头针确定出射光路，O 和 O′分别是入射点和出射点。 如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为 h＝15.0mm；A 到过 O 点的法线 OM 的距离 AM＝ 10.0mm，M 到玻璃砖的距离 MO＝20.0mm，O′到 OM 的距离为 s＝5.0mm。 （ⅰ）求玻璃砖的折射率； （ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图 （b）所示。光从上表面入射，入射角从 0 逐渐增大，达到 45°时，玻璃砖下表面的出射 光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。 17．（2019•新课标Ⅰ）如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面 3m。距水面 4m 的湖底 P 点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射 光束与竖直方向的夹角为 53°（取 sin53°＝0.8）。已知水的折射率为 4 3 。 （i）求桅杆到 P 点的水平距离； （ii）船向左行驶一段距离后停止，调整由 P 点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹 角为 45°时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。 18．（2021•肥东县校级模拟）如图所示，某同学欲测量一水晶材料直角三棱镜 ABD 的折 射率，他让一束细激光束平行底边从 AB 边的三等份点 M 射入，发现激光射入后，恰好 在 BD 界面发生全反射。已知 AB 长为 L，光在真空中的速度为 c。 i.求该水晶材料的折射率； ii.激光从 AB 边到边的传播时间为多少？ 19．（2021•安徽模拟）如图，截面为扇形 OABC 的玻璃砖放在地面上，扇形圆弧的半径为 R，圆心为 O，B 为圆弧最高点，D 为弧 AB 的中点，弧 AB 所对的圆心角为 60°，在 B 点正上方 P 点向 D 点射出一束单色光，光线在 D 点折射后，折射光线竖直向下。已知 OP ¿ ❑√ 3 R，光在真空中的传播速度为 c，求： （i）