2025年高考物理复习分类训练：能量量子化（解析卷）

专题01运动的描述

一、单选题

h

1.（2021・河北・高考真题）普朗克常量/i=6.626xl（T34j.s,光速为的电子质量为人，则——在国际单位制

mec

下的单位是（）

A.J/sB.mC.JmD.m/s

【答案】B

h

【解析】根据——可得它们的单位为：

mec

2

___J_?__—_N_?_____=___________=jyj

kg?m/skgRg?

故选B。

2.（2021.浙江•统考高考真题）2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个

光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百

万亿倍。关于量子，下列说法正确的是（）

心章

面才■子［十随新突GB

200|>

narMt-Krnar-n«''

A.是计算机运算的一种程序B.表示运算速度的一个单位

C.表示微观世界的不连续性观念D.类似于质子、中子的微观粒子

【答案】C

【解析】量子是不可分割的最小的单元，体现了物质的不连续性，即通常所说的“量子化”。

故选C。

3.（2020•江苏•统考高考真题）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优

点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则

人体热辐射强度/及其极大值对应的波长2的变化情况是（）

A./增大，2增大B./增大，4减小

C./减小，X增大D./减小，%减小

【答案】B

【解析】黑体辐射的实验规律如图

各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度/增大；随着温度的升高,

辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以2减小。

故选B。

4.（2017・上海・统考高考真题）光子的能量与其（）

A.频率成正比B.波长成正比

C.速度成正比D.速度平方成正比

【答案】A

【解析】根据E=〃v=牛可知，光子的能量与频率成正比，波长成反比；光子的速度为c,为定值;

故选A.

5.（2022・浙江•统考高考真题）如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁时

放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（）

nE7eV

00-■0

5---0.54

4---0.85

3---1.51

2-3.40

1-13.6

A.逸出光电子的最大初动能为10.80eV

B.n=3跃迁到n=l放出的光子动量最大

C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应

D.用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到〃=4激发态

【答案】B

【解析】A.从行3跃迁到n=l放出的光电子能量最大，根据

Ek=E-W0

可得此时最大初动能为

Ek=9.8eV

故A错误；

B.根据

hhv

P=\=—

zc

E=hv

又因为从n=3跃迁到n=l放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确；

C.大量氢原子从〃=3的激发态跃迁基态能放出c；=3种频率的光子，其中从w=3跃迁到〃=2放出的光子能

量为

A4=3.4eV-1.51eV=1.89eV<2.29eV

不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误；

D.由于从w=3跃迁到，=4能级需要吸收的光子能量为

AE=1.5leV-0.85eV=0.66eV丰0.85eV

所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到»=4激发态，故D错误。

故选B。

6.（2021.辽宁•统考高考真题）赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的电极如果受到光照，就更

容易产生电火花。此后许多物理学家相继证实了这一现象，即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从

表面逸出。最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是（）

A.玻尔B.康普顿

C.爱因斯坦D.德布罗意

【答案】C

【解析】A.玻尔引入量子化的观念解释了氢原子光谱，与题意不符，A错误；

B.康普顿提出康普顿效应，发现了光子不仅具有能量，还具有动量，证明了光具有粒子性，与题意不符,

B错误；

C.爱因斯坦提出光子说，从理论上解释了光电效应的实验现象，符合题意，C正确；

D.德布罗意提出一切物质都具有波粒二象性，与题意不符，D错误。

故选C。

7.（2014・江苏•高考真题）已知钙和钾的截止频率分别为7.73x1014Hz和5.44x1014Hz,在某种单色光的照射

下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的

（）

A.波长B.频率C.能量D.动量

【答案】A

【解析】根据爱因斯坦光电效应方程得

Ek=hv-W0

又

WQ=hvc

联立得

Ek=hv-hvc

由题知，钙的截止频率比钾的截止频率大，由上式可知从钙表面逸出的光电子最大初动能较小，由

P=J2/吗

可知该光电子的动量较小，根据

,h

A=­

P

可知，波长较大，则频率较小。

故选A。

二、多选题

8.（2023•浙江•高考真题）氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。

氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I,从能级3跃迁到能级2产生可见光IE用同一双缝干涉装置研

究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都

能产生光电效应。下列说法正确的是（）

图2

图3

A.图1中的对应的是I

B.图2中的干涉条纹对应的是II

c.i的光子动量大于n的光子动量

D.p向。移动，电流表示数为零时I对应的电压表示数比n的大

【答案】CD

【解析】根据题意可知。氢原子发生能级跃迁时，由公式可得

Em-En=hv=丸—

可知，可见光I的频率大，波长小，可见光n的频率小，波长大。

A.可知，图1中的H。对应的是可见光H,故A错误；

B.由公式有，干涉条纹间距为

Ax=2—

d

由图可知，图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光I,故B错误;

C.根据题意，由公式可得，光子动量为

hvh

P=—C=;A

可知，i的光子动量大于n的光子动量，故c正确；

D.根据光电效应方程及动能定理可得

eUc=hv-WQ

可知，频率越大，遏止电压越大，则尸向。移动，电流表示数为零时I对应的电压表示数比n的大，故D

正确。

故选CD。

9.（2020・浙江•高考真题）如图所示，波长为乙和乙的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光。

和b,则这两束光（）

A.照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能£口>£砂

B.射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距此）人与

C.在水中的传播速度均<%

D.光子动量A,<A,

【答案】BD

【解析】A.根据光路图可知三棱镜对b光的偏折程度更大，所以b光折射率大，频率高，波长短。根据光

电效应方程：

hv=W0+EK

因为%>匕，所以%>EK0，故A错误；

B.根据双缝干涉条纹间距公式：

Ax=­A.

d

因为A,>4，所以故B正确；

C.介质中传播速度：

c

v=—

n

因为%>他，所以5>%，故C错误；

D.根据光子动量的公式：

h

p=—

2

因为A,>4,,所以四>%,故D正确。

故选BD.

10.（2016•海南・高考真题）下列说法正确的是.

A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程

B.康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量

C.波尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律

D.卢瑟福根据a粒子散射实验提出了原子的核式结构模型

E.德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长

【答案】ACD

【解析】爱因斯坦提出了光子假说，建立了光电效应方程，故选项A正确；康普顿效应表明光不仅具有能

量，还具有动量，故选项B错误；波尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故C正确；卢瑟

福根据a粒子散射实验提出了原子核式结构模型，故D正确；布罗意波波长为：2=^,其中P为微粒的

动量，故动量越大，则对应的波长就越短，故选项E错误.

三、解答题

11.（2023•江苏・统考高考真题）“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长

很短的光子，设波长为2。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接

收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S,卫星离太阳中心的距离为R,普朗克常量为〃，光速为c,

求:

（1）每个光子的动量〃和能量E；

（2）太阳辐射硬X射线的总功率H

【答案】⑴P=2,E=h^--(2)AjrR'Nhc

A/tSA

【解析】（1）由题意可知每个光子的动量为

h

p=—

2

每个光子的能量为

E=hv=h—

A

（2）太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线,根据题意设f秒发射总光子数为“，则

nMR?

7N~S

可得

4»R2M

n=

S

所以f秒辐射光子的总能量

47iR2Nthc

W=E,=nh-=

2SA

太阳辐射硬X射线的总功率

W_47iR2Nhc

tSA

四、填空题

12.（2018•江苏・高考真题）光电效应实验中，用波长为4的单色光A照射