有一种新型光电效应量子材料,其逸出功为 W _ 0 c。当…——2023 高考物理第 15 题答案解析

2023_浙江卷

2023 浙江 第 15 题 单选题 区分题
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15. 有一种新型光电效应量子材料,其逸出功为 $W _ { 0 } { \mathrm { { c } } }$ 。当紫外光照射该材料时,只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为 d的双缝,在与缝相距为L 的观测屏上形成干涉条纹,测得条纹间距为∆x。已知电子质量为m,普朗克常量为 h,光速为c,则( )

A. 电子的动量 $p _ { \mathrm { e } } = { \frac { h L } { d \Delta x } }$
B. 电子的动能 $E _ { k } = \frac { h L ^ { 2 } } { 2 m d ^ { 2 } \Delta x ^ { 2 } }$
C. 光子的能量 $E = W _ { 0 } + { \frac { c h L } { d \Delta x } }$
D. 光子的动量 $p = \frac { W _ { 0 } } { c } + \frac { h ^ { 2 } L ^ { 2 } } { 2 c m d ^ { 2 } { \Delta x } ^ { 2 } }$
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【详解】根据条纹间距公式

可得

$$ \Delta x = \frac {L}{d} \lambda $$

A.根据

$$ \lambda = \frac {\Delta x d}{L} $$

$$ p _ {e} = \frac {h}{\lambda} $$

可得

$$ p _ {\mathrm{e}} = \frac {h L}{d \Delta x} $$

故 A 正确;

B.根据动能和动量的关系

$$ E _ {\mathrm{k}} = \frac {p ^ {2}}{2 m} $$

结合A 选项可得

$$ E _ {k} = \frac {h ^ {2} L ^ {2}}{2 m d ^ {2} \Delta x ^ {2}} $$

故B错误;

C.光子的能量

$$ E = W _ {0} + E _ {\mathrm{k}} = W _ {0} + \frac {h ^ {2} L ^ {2}}{2 m d ^ {2} \Delta x ^ {2}} $$

故 C 错误;

D.光子的动量

$$ p = m _ {0} c $$

光子的能量

$$ E = m _ {0} c ^ {2} $$

联立可得

$$ p = \frac {E}{c} $$

$$ p = \frac {W _ {0}}{c} + \frac {h ^ {2} L ^ {2}}{2 c m d ^ {2} \Delta x ^ {2}} $$

故 D 正确。

故选 AD。

非选择题部分

三、非选择题(本题共 5小题,共 55分)

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