2025年高考物理一轮复习之原子结构与波粒二象性

2025年高考物理一轮复习之原子结构与波粒二象性

选择题（共10小题）

1.某实验小组利用如图（a）所示的电路研究某种金属的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系，描绘出

如图（b）所示的图像。根据光电效应规律，结合图像分析，下列说法正确的是（）

A.滑片P向右移动，电流表示数会变大

B.仅增大入射光的强度，则光电子的最大初动能增大

C.由Uc-v图像可得出普朗克常量为卫二（e为电子的电荷量）

Vl-Vo

D.开关S断开时，若入射光的频率为vi,则电压表的示数为Ui

2.关于电磁波的发现及应用、能量量子化，下列说法正确的是（）

A.利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术

B.X射线具有很强的辐射性，常用于癌症病人的化疗

C.能量量子化指能量的连续性，微观粒子的能量值可以是任意值

D.普朗克提出了“能量子”假说，解决了黑体辐射的理论困难

3.图甲为研究光电效应的电路图，其中光电管阴极K的材料的逸出功Wo=36XIO一1）。图乙为实验中

用某一频率的光照射光电管时，光电流随电压变化的曲线，当U=-2.5V时，光电流刚好为0。己知普

朗克常量h=6.6X10一3与.$,电子电荷量e=L6Xl（Ti9c,质量m=9.1XlO^ikg,下列说法正确的是

A.入射光的频率为L5X1（）16HZ

B.以最大初动能逸出的光电子的德布罗意波的波长约为7.7X10一l°m

C.当电压U=2.5V时，光电子到达阳极A的最大动能为8.0X10-2%

D.每秒射到光电管阴极K的光子至少为1.2X1017个

4.如图，某学习小组同学重做教材上的物理实验，用紫外线照射本来带电的金属锌板，发现静电计指针

张角变小，下列说法正确的是（）

照射后,冷

,/­

紫外线灯

A.静电计指针张角变小说明紫外线让静电计发生了光电效应

B.如果减小紫外线照射强度，重做该实验，锌板可能不会发生光电效应

C.换用红外线照射锌板，也会出现图示现象

D.为了实现上述实验效果，锌板在实验前应该带负电

5.如图甲所示为光电效应的实验原理图，阴极K由逸出功Wo=3.2OeV的金属钙制成，图乙是汞原子的

能级图，汞原子从n=4能级跃迁到n=l能级时产生光①，从n=3能级跃迁到n=l能级时产生光②,

从n=3能级跃迁到n=2能级时产生光③。现分别用上述三种光照射阴极K,下列说法正确的是（）

nE/eV

oo0

-10.40

A.若照射时间足够长，上述三种光均能使电流计G的指针发生偏转

B.用光①照射阴极K时，通过电流计G的电流方向由d到c

C.用光②照射阴极K时，将滑片P逐渐向右移动，电流计G示数一直增大

D.要使电流计G示数为零，应将滑片P向左移动，且用光①照射时，移动距离最大

6.某兴趣小组设计了一种光电烟雾报警器，其结构和原理如图所示。光源向外发射某一特定频率的光，

发生火情时有烟雾进入报警器内，会使部分光改变传播方向，绕过挡板进入光电管从而发生光电效应,

于是有电流输入报警系统，电流大于Io就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑动变阻器的滑片P

处于图示位置，烟雾浓度增大到n时恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管接收到的光子数

越多。下列说法可能正确的是（）

A.光线绕过挡板进入光电管利用了光的折射

B.为提高光电烟雾报警器的灵敏度，可以将滑片P向右移动少许

C.仅将电源的正负极反接，在烟雾浓度为n时也可能触发报警

D.报警器恰好报警时，将滑片P向右移动后，警报有可能会被解除

7.氢原子的能级图如图所示，现有大量处于n=3能级的氢原子向n=l能级跃迁，用产生的光子照射某

金属材料，其中能量最低的光子刚好能使该金属材料发生光电效应，则逸出的光电子的最大初动能为

nE/eV

oo0

4-0.85

3-1.51

23.40

1---------------------13.6

A.13.6eVB.10.2eVC.3.4eVD.1.89eV

8.如图甲所示，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变化的图像，其中直线

与横轴交点的坐标为4.29,与纵轴交点的坐标为0.5,如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法正确的

是（）

nE/eV

oo0

4-0.85

3-1.51

2-----------------3.40

1-------------------13.6

甲乙

A.该金属的逸出功为0.5eV

B.根据该图像能求出普朗克常量

C.该金属的极限频率为5.50X1（）14HZ

D.用n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应

9.爱因斯坦光电效应方程成功解释了光电效应现象。下图中①、②两直线分别是金属A、B发生光电效应

时的遏止电压Uc与入射光频率v的关系图像，则下列说法正确的是（）

A.金属B的逸出功比金属A的小

B.①、②两直线的斜率均为4

e

C.当用频率为9X1O"HZ的光分别照射两金属A、B时，A中发出光电子的最大初动能较小

D.当入射光频率v不变时，增大入射光的光强，则遏止电压Uc增大

10.北京正负电子对撞机，是我国的一座重大科学装置。正负电子对撞机是一种高能物理实验设备，它的

作用是通过将正电子和负电子加速到接近光速，然后让它们碰撞，以探索宇宙的基本结构和性质。动能

大小均为Ek的一对正负电子相向运动发生对撞并发生湮灭，产生一对光子。已知正、负电子的静止质

量均为m,光在真空中的传播速度为c,则所产生的一个光子的动量大小为（）

A.—B.meC.——meD.—+me

ccc

二.多选题（共4小题）

（多选）11.地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电

流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于n=3激发态的氢原子向低能级

跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为a、b光单独照射光

电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为2.55eV,可

见光光子能量范围是L62eV〜3」leV,下列说法正确的是（）

光

线

发

射

器

放大器工作电路

A.a光、b光均是可见光

B.a光为氢原子从n=2能级跃迁到n=l能级时发出的光

C.b光为氢原子从n=3能级跃迁到n=l能级时发出的光

D.若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小

（多选）12.英国物理学家卢瑟福用a粒子轰击厚度为微米的金箔，发现少数a粒子发生较大偏转。如图

所示，甲、乙两个a粒子从较远处（规定电势为零）分别以相同的初速度轰击金箔，实线为两个a粒

子在某一金原子核附近电场中的运动轨迹，两轨迹的交点为a,虚线表示以金原子核为圆心的圆，两轨

迹与该圆的交点分别为b、c。忽略其他原子核及a粒子之间的作用，两粒子从较远处运动到b、c两点

的过程中，下列说法正确的是（）

A.电场力对甲、乙两个粒子做的功一定相同

B.两个a粒子经过a点时加速度一定不同

C.乙粒子在a点的电势能一定大于在c点时的电势能

D.电场力对甲粒子冲量的大小一定等于对乙粒子冲量的大小

（多选）13.X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光,

若只考虑电子被阳极材料吸收后产生的光，其中光的能量最大值等于阴极发射电子的动能。则（）

（已知阳极与阴极之间的电势差为U、普朗克常量为h、电子电量为e和光速为c）

ch

A.X光的最大波长为二；

eU

B.X光频率是不连续的

C.用X射线管发出的光入射钠金属能产生光电效应，则产生光电子的最大初动能为Ue

D.用波长为人的X光照射钠金属，在散射光中有频率比;小的成分

（多选）14.原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。如图甲所示，XX代表激发态1,X代表激发态2,

G代表基态，由于能级劈裂，如图乙所示，X态劈裂为两支，分别为XH、Xv两个能级。原子劈裂前辐

射出光谱线①和②，劈裂后辐射出光谱线③、④、⑤和⑥，则（）

劈裂前劈裂后

甲乙

A.①的波长大于③的波长

B.③的动量小于⑤的动量

C.③和④的波长之和等于⑤和⑥波长之和

D.若用②照射某种金属能发生光电效应，则用④照射也一定能发生

三.填空题（共2小题）

15.根据玻尔原子结构理论，氢离子（He+）的能级图如图甲所示，大量处在n=4的激发态的氨离子（He+）

在向低能级跃迁的过程中会辐射出种能量的光，用其中所辐射出的能量最小的光去照射光电管

阴极K,电路图如图乙所示，合上开关，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数

小于1.64V时，电流表示数仍不为零，当电压表读数大于或等于1.64V时，电流表读数为零。则光电管

阴极材料的逸出功W=eVo

n

oo

3

-13.60

16.另一类光电烟雾探测器的原理如图(a),当有烟雾进入时，来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管

C,光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。传感器检测到光电流大于预设范围便会触发警报。金属

钠的遏止电压Uc随入射光频率V的变化规律如图(b)所示。

(1)光源S发出的光波波长应小于mo

(2)图(b)中图像的斜率为k,普朗克常量h=0(电子电荷量e)

四.解答题(共4小题)

17.如图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K金属的逸出功为3.0eV。如图乙是氢原子的能级图。用

大量处于n=3能级的氢原子跃迁发出的光照射K极，求：

(1)有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV；

(2)从图示位置向左移动滑片P至某处，电压表示数为2.29V,光电子到达A极的最大动能为多少eV。

18.1885年巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线进行了研究，四条谱线波长分别为：656nm、486nm、

434nm、410nm,发现这些谱线的波长能够用一个公式表示。如果采用波长的倒数，这个公式可以写做

111

-=R(—--n=3、4,5.......o式中R叫做里德伯常量。这个公式后来称为巴尔末公式，它所确

A.22n2

定的这一组谱线称为巴耳末系。公式中的n只能取整数，不能连续取值。已知氢原子基态能量为Ei=

-13.6eV,氢原子的能级公式为与，式中n=l、2、3……称为量子数，普朗克常量h=6.63X10一

34J-S,光速c=3.0X108m/s。(以下结果均保留2位有效数字)

(1)求出里德伯常量R的数值；

(2)已知金属钠的截止频率为6.0X1()14HZ,电子电量为e=1.6X019。通过计算求出用上述巴耳末

系中的4条可见光照射金属钠，发生光电效应时光电子的最大初动能为多少。

19.一速率为vo的自由电子和一个氢原子碰撞，忽略碰撞过程氢原子动能的变化，电子损失的动能使该氢

原子从基态跃迁至第4能级。已知氢原子处于基态时能量为Ei,n能级时能量为En=与，电子质量为

m,普朗克常量为h,真空中光速为c。

(1)求碰后自由电子速率V;

(2)若该氢原子从第4能级向低能级跃迁，可能释放光子的最大波长尢

20.极紫外线广泛应用于芯片制造行业，如图甲所示，用波长入=110nm的极紫外线照射光电管，恰好能

-9-198

发生光电效应。已知普朗克常量11=6.6义10-3打”，inm=iom,leV=1.6X10J,c=3X10m/s=

(1)求阴极K材料的逸出功Wo；

(2)图乙是氢原子的能级图，若大量处于n=4激发态的氢原子发出的光照射阴极K,灵敏电流计G

显示有示数，调整电源和滑动变阻器，测得电流计示数I与电压表示数U的关系图像如图丙，则图丙中

Uc的大小是多少？

2025年高考物理一轮复习之原子结构与波粒二象性

参考答案与试题解析

一.选择题（共10小题）

1.某实验小组利用如图（a）所示的电路研究某种金属的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系，描绘出

如图（b）所示的图像。根据光电效应规律，结合图像分析，下列说法正确的是（）

A.滑片P向右移动，电流表示数会变大

B.仅增大入射光的强度，则光电子的最大初动能增大

C.由Uc-v图像可得出普朗克常量为@一（e为电子的电荷量）

Vl-V0

D.开关S断开时，若入射光的频率为vi,则电压表的示数为Ui

【考点】爱因斯坦光电效应方程；光电效应现象及其物理物理意义.

【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；推理能力.

【答案】C

【分析】根据电路结构分析A,根据光电效应方向分析B选项；结合动能定理与光电效应方程得出遏

止电压与入射光的频率的表达式，结合图象进行分析；开关S断开时，电压表示数为0。

【解答】解：A.根据电路的结构可知A板带负电，滑片P向右移动，电流表示数不会变大，故A错

误；

B.根据光电效应方程Ek=hv-Wo可知，增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，增大入射光

的强度，光电子的最大初动能不变，故B错误；

C.根据动能定理有0-Ek=-Uce,结合前面的分析有Uc=：v-粤，由图可知斜率为k=J^=。，

6cV]—VQc

所以得普朗克常量为h=卢万，故C正确；

vl-v0

D.开关S断开时，电压表示数为0,故D错误。

故选：Co

【点评】本题的关键是要掌握光电效应方程及光电效应的实验规律，理解饱和光电流的意义，知道遏止

电压的是反向电压及其意义。

2.关于电磁波的发现及应用、能量量子化，下列说法正确的是（）

A.利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术

B.X射线具有很强的辐射性，常用于癌症病人的化疗

C.能量量子化指能量的连续性，微观粒子的能量值可以是任意值

D.普朗克提出了“能量子”假说，解决了黑体辐射的理论困难

【考点】能量子与量子化现象；红外线的特点和应用；X射线的特点和应用.

【专题】定性思想；推理法；电磁场理论和电磁波；理解能力.

【答案】D

【分析】根据红外线、紫外线以及X射线等常见光线的功能和应用分析；微观粒子的能量是量子化的，

只能取某些分立的值；普朗克提出了量子假说，第一次提出了不连续的概念，解决了黑体辐射的理论困

难。

【解答】解：A.利用紫外线能杀菌消毒，红外线不具有该功能，夜视仪利用了红外线成像技术，故A

错误；

B.丫射线具有很强的辐射性，常用于癌症病人的化疗，X射线具有穿透性，荧光性和摄影效应的特性，

所以可以用来做胸透，故B错误；

C.能量量子化是指微观粒子的能量值只能是一个最小能量单位的整数倍，即微观粒子的能量是量子化

的，只能是某些分立的值，是不连续的，故C错误；

D.普朗克提出了能量子假说，不但解决了黑体辐射的理论困难，而且更重要的是提出了“量子”概念，

揭开了物理学史上崭新的一页，故D正确。

故选：D。

【点评】本题考查电磁波谱的应用和能量子的相关知识，要注意正确掌握电磁波的性质，并能正确掌握

它们在生产生活中的应用，知道微观粒子的能量是量子化的，只能取某些分立的值。

3.图甲为研究光电效应的电路图，其中光电管阴极K的材料的逸出功色=3.6xIO-】）。图乙为实验中

用某一频率的光照射光电管时，光电流随电压变化的曲线，当U=-2.5V时，光电流刚好为0。已知普

朗克常量h=6.6X电子电荷量e=1.6义10Re,质量m=9.1X10-3%g,下列说法正确的是

A.入射光的频率为1.5X1016HZ

B.以最大初动能逸出的光电子的德布罗意波的波长约为7.7Xl(fi°m

C.当电压U=2.5V时，光电子到达阳极A的最大动能为8.0XI。-2打

D.每秒射到光电管阴极K的光子至少为1.2X1017个

【考点】爱因斯坦光电效应方程；光电效应现象及其物理物理意义.

【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；理解能力.

【答案】B

【分析】明确2.5V为遏止电压，根据动能定理和爱因斯坦光电效应方程可确定入射光的频率，再根据

德布罗意波的波长公式解波长；根据动能定理求解光电子到达阳极A的最大动能；根据饱和电流求解

光电子数，再根据光电子数和光子数对应确定光子数。

【解答】解：A、由乙图可知，遏止电压Uc=2.5V,由爱因斯坦光电效应方程可知，Ek=hv-Wo,且

-eUc=O-Ek,联立解得本次实验入射光的频率为v=1.2X1()15HZ,故A错误；

B、以最大初动能逸出的光电子的德布罗意波的波长入=去最大初动能Ek=Uce=2.5X1.6X1。-叫=4

-19

X10J,由p=可矢口,光电子的动量p=72义9,1x10-31X4xI。一19kg•m/s=8.5X4退,卜8。

—34

m/s,联立解得波长入=6,63X理-7.7Xl(Ti°m,故B正确；

8.5xl0Y1n

C、由动能定理可知，当电压U=2.5V时，光电子到达阳极A的最大动能为EKi=Ek+Ue=2.5X1.6X

10-19J+4X10-19J=8.0X10-19J,故C错误；

D、由题意可知，饱和电流m=35.0心，则Is时间内到达A极的电子数n=^=范3维个=2.2X

e1.6x10-19

IO】4个，即每秒射到光电管阴极K的光子至少为2.2义IO】4个，故D错误。

故选：Bo

【点评】本题考查对光电效应的理解以及爱因斯坦光电效应方程应用，要注意正确理解I-U图象，从

图中找出遏止电压和饱和电流是解题的关键。

4.如图，某学习小组同学重做教材上的物理实验，用紫外线照射本来带电的金属锌板，发现静电计指针

A.静电计指针张角变小说明紫外线让静电计发生了光电效应

B.如果减小紫外线照射强度，重做该实验，锌板可能不会发生光电效应

C.换用红外线照射锌板，也会出现图示现象

D.为了实现上述实验效果，锌板在实验前应该带负电

【考点】光电效应现象及其物理物理意义.

【专题】定性思想；推理法；光电效应专题；分析综合能力.

【答案】D

【分析】根据光电效应理论结合光电效应产生的条件分析。

【解答】解：B、紫外线使锌板发生光电效应，即使降低激外线强度，光电效应依然正常发生，不过单

位时间逸出的光电子数量减少而已，故B错误；

C、如果将紫外线更换为红外线，锌板不会发生光电效应，故C错误；

AD、由于光电效应使金属表面电子逸出，为了实验效果更加明显，锌板应该带负电，待电子逸出后，

静电计指针张角减小，故A错误，D正确。

故选：D。

【点评】考查光电效应现象以及光电效应的特点，解决本题的关键知道光电效应的实质，以及知道光电

效应的条件，注意乙光照射锌板，发现指针张角迅速减小是解题的突破口。

5.如图甲所示为光电效应的实验原理图，阴极K由逸出功Wo=3.2OeV的金属钙制成，图乙是汞原子的

能级图，汞原子从n=4能级跃迁到n=l能级时产生光①，从n=3能级跃迁到n=l能级时产生光②,

从n=3能级跃迁到n=2能级时产生光③。现分别用上述三种光照射阴极K,下列说法正确的是（）

nE/eV

8--------------------0

4-----------------------1.60

3---------------------2.70

2-----------------------5.50

1-----------------------10.40

乙

A.若照射时间足够长，上述三种光均能使电流计G的指针发生偏转

B.用光①照射阴极K时，通过电流计G的电流方向由d到c

C.用光②照射阴极K时，将滑片P逐渐向右移动，电流计G示数一直增大

D.要使电流计G示数为零，应将滑片P向左移动，且用光①照射时，移动距离最大

【考点】爱因斯坦光电效应方程；分析能量跃迁过程中的能量变化（吸收或释放光子）.

【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；推理能力.

【答案】D

【分析】本题根据能级跃迁规律hv=En-Em,结合光电效应方程Ekm=hv-WO,遏止电压与最大初

动能的关系为-eUc=O-Ekm,以及电路的构造分析求解。

【解答】解：A.根据能级跃迁规律hv=En-Em,汞原子从n=4能级跃迁到n=l能级产生光子的能量

为8.8OeV,从n=3能级跃迁到n=l能级产生光子的能量为7.70eV,从n=3能级跃迁到n=2能级产

生光子的能量为2.80eV,故三种光中，光③的光子能量小于金属钙的逸出功而无法发生光电效应，因

此只有用光①、②照射能使电流计G的指针发生偏转，且电流计G的指针能否发生偏转与光照时间无

关，故A错误；

B.电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，用光①照射阴极K时通过电流计G的电流方向是由c到d,

故B错误；

C.题图甲中滑片右移时，电路所加电压为正向电压，用光②照射阴极K时，将滑动变阻器的滑片逐渐

向右移动会增大光电流，但达到饱和电流后，光电流不再变化，故C错误；

D.根据爱因斯坦光电效应方程有Ekm=hv-Wo,遏止电压与最大初动能的关系为-eUc=O-Ekm,联

立解得eUc=hv-Wo,即Uc=：i/-粤，可知

遏止电压与入射光频率成一次函数关系，入射光的光子能量（或频率）越大，遏止电压越大，所以要使

电流计G示数为零，滑片P左移最多的是用光①照射时，故D正确。

故选：D。

【点评】本题考查了光电效应基本知识，理解光电效应方程中各个物理量的含义，掌握能级跃迁规律是

解决此类问题的关键。

6.某兴趣小组设计了一种光电烟雾报警器，其结构和原理如图所示。光源向外发射某一特定频率的光，

发生火情时有烟雾进入报警器内，会使部分光改变传播方向，绕过挡板进入光电管从而发生光电效应，

于是有电流输入报警系统，电流大于Io就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑动变阻器的滑片P

处于图示位置，烟雾浓度增大到n时恰好报警。假设烟雾浓度越大，单位时间内光电管接收到的光子数

越多。下列说法可能正确的是（）

A.光线绕过挡板进入光电管利用了光的折射

B.为提高光电烟雾报警器的灵敏度，可以将滑片P向右移动少许

C.仅将电源的正负极反接，在烟雾浓度为n时也可能触发报警

D.报警器恰好报警时，将滑片P向右移动后，警报有可能会被解除

【考点】光电效应现象及其物理物理意义；常见的传感器及分类.

【专题】定性思想；推理法；光电效应专题；理解能力.

【答案】B

【分析】烟雾浓度增大时，其他条件不变的情况下，光电流会变大，可能触发报警，报警器恰好报警时，

将图中的滑片P向右移动后，光电管C所加的正向电压将增大，根据光电流的变化特点解答；仅将图

中电源的正负极反接，光电管C所加电压变为反向电压，根据光电流与电压的关系解答。

【解答】解：A、光线绕过挡板进入光电管利用了光的散射，故A错误；

B、要提高光电烟雾报警器的灵敏度，就要在其他条件不变的情况下，光电流会变大，而将图中的滑片

P向右移动后，光电管所加的正向电压将增大，根据光电流的变化特点，可知光电流增大，电流更容易

大于I。就会触发报警系统报警，故B正确；

C、仅将图中电源的正负极反接，光电管所加电压变为反向电压，则光电流会减小，报警系统的电流会

减小，不能触发报警，故C错误；

D、报警器恰好报警时，将图中的滑片P向右移动后，光电管所加的正向电压将增大，根据光电流的变

化特点，可知光电流增大或者处于饱和状态而不变，报警系统的电流不会减小，则警报不能被解除，故

D错误。

故选：Bo

【点评】本题考查了应用光电效应现象分析光电烟雾报警器的工作原理。考查理论结合实际的能力，掌

握光电效应现象的本质，掌握光电效应实验的原理。

7.氢原子的能级图如图所示，现有大量处于n=3能级的氢原子向n=l能级跃迁，用产生的光子照射某

金属材料，其中能量最低的光子刚好能使该金属材料发生光电效应，则逸出的光电子的最大初动能为

()

nE/eV

00------------------0

4-------------------0.85

3---------------------1.51

2---------------------3.40

1---------------------13.6

A.13.6eVB.10.2eVC.3.4eVD.1.89eV

【考点】分析能量跃迁过程中的能量变化(吸收或释放光子)；爱因斯坦光电效应方程.

【专题】定量思想；方程法；光电效应专题；原子的能级结构专题；推理能力.

【答案】B

【分析】先根据玻尔理论求出三种可能的光子的能量，然后根据发生光电效应的条件求出金属的逸出功，

最后根据光电效应方程求出逸出的光电子的最大初动能。

【解答】解：大量处于n=3能级的氢原子向n=l能级跃迁可以产生3种能量的光子，从高到低分别是

AEI=E3-Ei=-1.51eV+13.6eV=12.09eV>AE2=E2-Ei=-3.4eV+13.6eV=10.2eV、AE3=E3-E2

=-1.51eV+3.4eV=1.89eV,能量最低的光子刚好能使该金属逸出光电子，说明该金属材料的逸出功为

W=AE3=1.89eV

所以能量最高的光子照射该金属产生的光电子初动能最大，则有Ek=AEi-W=12.09eV-1.89eV=

10.2eV

故ACD错误，B正确。

故选：B«

【点评】解决该题需熟记光电效应方程，能根据玻尔理论判断可能的跃迁情况，注意光电效应方程的应

用。

8.如图甲所示，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变化的图像，其中直线

与横轴交点的坐标为4.29,与纵轴交点的坐标为0.5,如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法正确的

A.该金属的逸出功为0.5eV

B.根据该图像能求出普朗克常量

C.该金属的极限频率为5.50X1()14HZ

D.用n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应

【考点】光电效应现象及其物理物理意义；分析能量跃迁过程中的能量变化(吸收或释放光子).

【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；原子的能级结构专题；分析综合能力.

【答案】B

【分析】根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hv-Wo,Ek-v图象的斜率等于h。横轴的截距大小等于截

止频率，逸出功Wo=hvo,根据数学知识进行求解。

【解答】解：B、由Ek=hv-W得知，该图线的斜率表示普朗克常量h,故B正确；

A、当Ek=hv-w=0时，逸出功为

W=加0=6.63x10-34*4.29x1014/=2.84x10-19/~1.78eK,故A错误；

C、根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hv-W可知Ek-v图象的横轴的截距大小等于截止频率，由图知

该金属的截止频率为4.29X1014Hz,故C错误；

D、用n=4能级的氢原子跃迁到n=3能级时所辐射的光能量为

AE=E4-E3=-0.85eV-(-1.51)eV=0.66eV<1.78eV,故不能使该金属发生光电效应,故D错误。

故选：Bo

【点评】解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道逸出功与极限频率的关系，结合数学知识即可进

行求解。

9.爱因斯坦光电效应方程成功解释了光电效应现象。下图中①、②两直线分别是金属A、B发生光电效应

时的遏止电压Uc与入射光频率v的关系图像，则下列说法正确的是()

A.金属B的逸出功比金属A的小

B.①、②两直线的斜率均为“

e

C.当用频率为9X1014HZ的光分别照射两金属A、B时，A中发出光电子的最大初动能较小

D.当入射光频率v不变时，增大入射光的光强，则遏止电压Uc增大

【考点】爱因斯坦光电效应方程；光电效应现象及其物理物理意义.

【专题】定性思想；归纳法；光电效应专题；推理能力.

【答案】B

【分析】根据爱因斯坦的光电效应方程，结合遏制电压和动能的关系即可判断逸出功的大小和图像的斜

率；根据爱因斯坦的光电效应方程可以分析光电子的最大初动能；根据光饱和电流和光照强度的关系分

析。

【解答】解：AB、由EK=NV-WO,Uce=EK得Uc=W-也，可知①、②两直线的斜率均为之当

eee

Uc=O时，图像②对应的截止频率v大，则金属B的逸出功大，故A错误，B正确；

C、当用频率为9X1014HZ的光分别照射两金属A、B时，图像①对应的遏止电压Uc大，则A中飞出

光电子的最大初动能较大，故C错误；

D当入射光频率v不变时，增大入射光的光强，遏止电压Uc不变，饱和电流增大，故D错误。

故选：Bo

【点评】本题考查光电效应，要熟练掌握爱因斯坦光电效应方程Ekm=/iv-Wo以及最大初动能与遏止

电压的关系式eUc=Ekmo

10.北京正负电子对撞机，是我国的一座重大科学装置。正负电子对撞机是一种高能物理实验设备，它的

作用是通过将正电子和负电子加速到接近光速，然后让它们碰撞，以探索宇宙的基本结构和性质。动能

大小均为Ek的一对正负电子相向运动发生对撞并发生湮灭，产生一对光子。已知正、负电子的静止质

量均为m,光在真空中的传播速度为c,则所产生的一个光子的动量大小为（）

A.—B.meC.——meD.—+me

ccc

【考点】能量子与量子化现象；动量守恒定律在绳连接体问题中的应用.

【专题】定量思想；推理法；光的波粒二象性和物质波专题；分析综合能力.

【答案】D

【分析】根据能量守恒定律求出光子的能量，结合光子的动量表达式p=4求解光子的动量。

【解答】解：根据能量守恒定律得：2Ek+2mc2=2%其中.hv=亨

光子的动量p=j

联立解得：p=^+me,故D正确，ABC错误。

故选：D。

【点评】本题考查质能方程的应用，解题关键掌握动量的公式及质能方程的公式。

多选题（共4小题）

（多选）11.地铁靠站时列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器。如图甲所示，若光线被乘客阻挡，电

流发生变化，工作电路立即报警。如图乙所示，光线发射器内大量处于n=3激发态的氢原子向低能级

跃迁时，辐射出的光中只有a、b两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为a、b光单独照射光

电管时产生的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为2.55eV,可

见光光子能量范围是1.62eV-3.11eV,下列说法正确的是（）

光

线nE/eV

发>----------------o

射5------------------------0.54

器4-------------------------0.85

3-----------------------1.51

2-------------------------3.40

113.6

甲乙

A.a光、b光均是可见光

B.a光为氢原子从n=2能级跃迁到n=l能级时发出的光

C.b光为氢原子从n=3能级跃迁到n=l能级时发出的光

D.若部分光线被遮挡，光电子飞出阴极时的最大初动能变小

【考点】分析能量跃迁过程中的能量变化（吸收或释放光子）；光电效应现象及其物理物理意义；爱因

斯坦光电效应方程.

【专题】定性思想；推理法；光电效应专题；原子的核式结构及其组成；推理能力.

【答案】BC

【分析】计算出发射器发出的光子能量和可见光对比；根据爱因斯坦光电效应方程计算；根据图丙分析

遏止电压，再判断能量；由光电效应方程判断。

【解答】解：A.大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁时，光线发射器中发出的三种光子的能

量分别为：

Ei=-1.51eV-(-13.6)eV=12.09eV

E2=-3.40eV-(-13.6)eV=10.2eV

E3=-1.51eV-(-3.40)eV=1.89eV

可知光线发射器中发出的光只有一种为可见光，由于E3=L89eV<2.55eV,可知a光、b光均不是可见

光，故A错误；

BC.a光遏止电压小于b光遏止电压，根据光电效应方程Ekm=hv-Wo和eUc=Ekm

得a光子能量小于b光子能量，则a光子能量等于E2,为氢原子从n=2能级跃迁到n=l能级时发出

的光，b光子能量等于E1,为氢原子从n=3能级跃迁到n=l能级时发出的光，故BC正确；

D.部分光线被遮挡，不改变光子能量，根据光电效应方程Ekm=hv-Wo可知光电子飞出阴极时的最

大初动能不变，故D错误。

故选：BC-

【点评】掌握爱因斯坦光电效应方程和原子能级跃迁规律即可正确解答。

(多选)12.英国物理学家卢瑟福用a粒子轰击厚度为微米的金箔，发现少数a粒子发生较大偏转。如图

所示，甲、乙两个a粒子从较远处(规定电势为零)分别以相同的初速度轰击金箔，实线为两个a粒

子在某一金原子核附近电场中的运动轨迹，两轨迹的交点为a,虚线表示以金原子核为圆心的圆，两轨

迹与该圆的交点分别为b、c。忽略其他原子核及a粒子之间的作用，两粒子从较远处运动到b、c两点

的过程中，下列说法正确的是()

A.电场力对甲、乙两个粒子做的功一定相同

B.两个a粒子经过a点时加速度一定不同

C.乙粒子在a点的电势能一定大于在c点时的电势能

D.电场力对甲粒子冲量的大小一定等于对乙粒子冲量的大小

【考点】卢瑟福a粒子散射实验；动量定理的内容和应用；电场力做功与电势能变化的关系.

【专题】定性思想；方程法；电场力与电势的性质专题；原子的核式结构及其组成；推理能力.

【答案】AC

【分析】根据正点电荷附近电势的特点可得a、b两点电势高低，根据电势能定义可得电势能高低，结

合电势能的变化分析电场力做功；根据牛顿第二定律分析；根据只有电场力做功，带电粒子动能和电势

能关系可知两粒子在b、c两点的动能关系，则可得速度关系，根据动量定理分析冲量的大小。

【解答】解：A、以场源电荷为圆心的同心圆为等势面，因此可知b、c两点的电势相同；由电势能定

义式Ep=cpq,则甲、乙粒子在b、c两点的电势能相等，结合电场力做功等电势能的变化量可知，甲、

乙两个a粒子从较远处（规定电势为零）运动到b、c两点的过程中电场力做的功相等，故A正确；

B、根据点电荷的场强公式£="，可知离场源电荷距离相等的点场强大小相等，两个a粒子经过a点

时所受电场力F=qE相同，由牛顿第二定律可知，两粒子在该点加速度相同，故B错误；

C、距离正点电荷越近，电势越高，离正点电荷越远，电势越低，可知，a点电势高于c点电势，即：＜pa

＞（pc,可知正电荷在电势越高的地方电势能越大，因此，乙粒子在a点的电势能大于c点的电势能，故

C正确；

D、甲、乙粒子在b、c两点的电势能相等，只有电场力做功，粒子的动能和电势能之和不变，所以甲、

乙粒子在b、C两点的动能相等，则两粒子在b、C两点的速度相等，即Vb=Vc,甲、乙两粒子的初速度

相等，但速度是矢量，b、c两点处速度大小相同，但方向不同，而根据矢量运算可知，甲粒子速度的

变化量与乙粒子速度的变化量的大小方向均不同，由I=mAv可知甲粒子从较远处到b点过程中电场

力冲量的大小不等于乙粒子从较远处到c点过程中电场力冲量的大小，故D错误。

故选：AC-

【点评】本题考查了带电粒子在电场中的运动、动量定理等;解题的关键是知道点电荷周围电势的特点。

知道正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小，注意速度是矢量，矢量的叠加

遵守平行四边形定则。

（多选）13.X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光，

若只考虑电子被阳极材料吸收后产生的光，其中光的能量最大值等于阴极发射电子的动能。则（）

（已知阳极与阴极之间的电势差为U、普朗克常量为h、电子电量为e和光速为c）

A,X光的最大波长为空

eU

B.X光频率是不连续的

C.用X射线管发出的光入射钠金属能产生光电效应，则产生光电子的最大初动能为Ue

D.用波长为人的X光照射钠金属，在散射光中有频率比;小的成分

A

【考点】爱因斯坦光电效应方程；实物粒子的波动性；从能量转化与守恒的角度解决电场中的问题；光

电效应现象及其物理物理意义.

【专题】定量思想；方程法；光电效应专题；光的波粒二象性和物质波专题.

【答案】BD

【分析】根据光子的能量E=hv=牛可知光子的能量越大，光的波长越短，而能量最大的光子的能量

为£=£1<=61）,该X射线管发出的X光有最短波长，且最短波长为入=需；光子与电子碰撞过程中会

发生康普顿效应，频率减小。

【解答】解：A.由动能定理，打到阳极时电子的动能为Ek=eU

由题意可知，光的能量最大值等于阴极发射电子的动能，则能量最大的光子的能量为E=Ek=eU

而光子的能量E=加=/*

显然，光子的能量越大，波长则越短，因此可知X光有最短波长，可得其最短波长为4=需，故A错

误；

B.根据量子理论，X光的能量是不连续的，则可知其频率是不连续的，故B正确；

C.根据爱因斯坦的光电效应方程E'k=hv-Wo

X光的最大能量为eU,则有E'k=eU-Wo

可知，用X射线管发出的光入射钠金属产生光电效应，产生光电子的最大初动能小于Ue,故C错误;

D.波长为人的X光光子与金属钠的核外电子发生碰撞，把一部分能量转移给了电子，光子能量减小,

即光子的频率减小，则在散射光中有频率比v=J小的成分，故D正确。

71

故选：BD»

【点评】本题考查动能定理，光子的能量表达式，光子波长、频率和波速的关系式；发射的“光子能量

的最大值等于电子的动能”是本题的突破口，故在学习过程中要努力学会挖掘隐含条件。

（多选）14.原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。如图甲所示，XX代表激发态1,X代表激发态2,

G代表基态，由于能级劈裂，如图乙所示，X