专题22 波粒二象性 十年（2015-2024）高考物理真题分类汇编（全国）（原卷版）

2015-2024年十年高考真题汇编PAGEPAGE1专题22波粒二象性考点十年考情（2015-2024）命题趋势考点1波粒二象性（10年几考）2024·辽宁·高考真题、2024·江西·高考真题、2024·浙江·高考真题、2024·海南·高考真题、2024·北京·高考真题、2024·湖南·高考真题、2024·全国·高考真题、2024·江苏·高考真题、2024·浙江·高考真题、2023·北京·高考真题、2023·辽宁·高考真题、2023·全国·高考真题、2023·浙江·高考真题、2023·海南·高考真题、2022·江苏·高考真题、2022·河北·高考真题、2022·浙江·高考真题、2022·湖南·高考真题、2022·全国·高考真题、2022·天津·高考真题、2021·江苏·高考真题、2021·海南·高考真题、2021·辽宁·高考真题、2021·天津·高考真题、2021·浙江·高考真题、2021·河北·高考真题、2021·浙江·高考真题、2020·江苏·高考真题、2020·天津·高考真题、2020·浙江·高考真题、2019·北京·高考真题、2019·天津·高考真题、2019·海南·高考真题、2019·浙江·高考真题、2019·江苏·高考真题、2018·江苏·高考真题、2018·全国·高考真题、2018·天津·高考真题、2018·浙江·高考真题、2017·天津·高考真题、2017·北京·高考真题、2017·江苏·高考真题、2017·海南·高考真题、2017·上海·高考真题、2017·全国·高考真题、2016·全国·高考真题、2016·海南·高考真题、2016·江苏·高考真题、2015·上海·高考真题、2015·全国·高考真题、2015·江苏·高考真题从内容来看，对于光电效应、氢原子的能级结构、核反应方程的书写、核能的计算问题的命题比较频繁。从整体命题趋势上看。常考类型有：①光电效应现象与光电效应方程的应用；②原子核式结构；③氢原子光谱规律、能级跃迁；④核衰变与核反应方程；⑤核能与爱因斯坦质能方程。考点01波粒二象性一、单选题1．（2024·江西·高考真题）近年来，江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管，开创了国际上第三条技术路线。某氮化镓基材料的简化能级如图所示，若能级差为（约）,普朗克常量，则发光频率约为（

）A． B． C． D．2．（2024·浙江·高考真题）玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n=3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为、、的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h，光速为c。正确的是（）A．频率为的光，其动量为B．频率为和的两种光分别射入同一光电效应装量，均产生光电子，其最大初动能之差为C．频率为和的两种光分别射入双缝间距为d，双缝到屏的距离为L的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为。D．若原子n=3跃迁至n=4能级，入射光的频率3．（2024·海南·高考真题）利用如图所示的装置研究光电效应，闭合单刀双掷开关，用频率为的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是（）A．其他条件不变，增大光强，电压表示数增大B．改用比更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为UC．其他条件不变，使开关接，电流表示数仍为零D．光电管阴极材料的截止频率4．（2024·北京·高考真题）产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖，阿秒（as）是时间单位，1as=1×10−18s，阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光，提供了阿秒量级的超快“光快门”，使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100as的阿秒光脉冲，持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c=3.0×108m/s，普朗克常量h=6.6×10−34J⋅s，下列说法正确的是（

）A．对于0.1mm宽的单缝，此阿秒光脉冲比波长为550nm的可见光的衍射现象更明显B．此阿秒光脉冲和波长为550nm的可见光束总能量相等时，阿秒光脉冲的光子数更多C．此阿秒光脉冲可以使能量为−13.6eV（−2.2×10−18J）的基态氢原子电离D．为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期5．（2024·湖南·高考真题）量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（）A．普朗克认为黑体辐射的能量是连续的B．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出C．康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分D．德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性6．（2024·全国·高考真题）三位科学家由于在发现和合成量子点方面的突出贡献，荣获了2023年诺贝尔化学奖。不同尺寸的量子点会发出不同颜色的光。现有两种量子点分别发出蓝光和红光，下列说法正确的是（）A．蓝光光子的能量大于红光光子的能量B．蓝光光子的动量小于红光光子的动量C．在玻璃中传播时，蓝光的速度大于红光的速度D．蓝光在玻璃中传播时的频率小于它在空气中传播时的频率7．（2024·江苏·高考真题）在原子跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是哪一种（）A．λ1 B．λ2 C．λ3 D．λ48．（2024·浙江·高考真题）氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，n=3、4、5、6用和光进行如下实验研究，则（）A．照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度宽B．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的侧移量小C．以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上光的平均光子数多D．相同光强的光分别照射同一光电效应装置，光的饱和光电流小9．（2024·浙江·高考真题）如图所示，金属极板M受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为。正对M放置一金属网N，在M、N之间加恒定电压U。已知M、N间距为d（远小于板长），电子的质量为m，电荷量为e，则（）A．M、N间距离增大时电子到达N的动能也增大B．只有沿x方向逸出的电子到达N时才有最大动能C．电子从M到N过程中y方向位移大小最大为D．M、N间加反向电压时电流表示数恰好为零10．（2023·北京·高考真题）在发现新的物理现象后，人们往往试图用不同的理论方法来解释，比如，当发现光在地球附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现象后，科学家分别用两种方法做出了解释。现象：从地面P点向上发出一束频率为的光，射向离地面高为H（远小于地球半径）的Q点处的接收器上，接收器接收到的光的频率为。方法一：根据光子能量（式中h为普朗克常量，m为光子的等效质量，c为真空中的光速）和重力场中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的频率。方法二：根据广义相对论，光在有万有引力的空间中运动时，其频率会发生变化，将该理论应用于地球附近，可得接收器接收到的光的频率，式中G为引力常量，M为地球质量，R为地球半径。下列说法正确的是（）A．由方法一得到，g为地球表面附近的重力加速度B．由方法二可知，接收器接收到的光的波长大于发出时光的波长C．若从Q点发出一束光照射到P点，从以上两种方法均可知，其频率会变小D．通过类比，可知太阳表面发出的光的频率在传播过程中变大11．（2023·辽宁·高考真题）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸出光电子的最大初动能为Ek，则（）

A．①和③的能量相等B．②的频率大于④的频率C．用②照射该金属一定能发生光电效应D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek12．（2023·全国·高考真题）铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10-5eV，跃迁发射的光子的频率量级为（普朗克常量，元电荷）（）A．103Hz B．106Hz C．109Hz D．1012Hz13．（2023·浙江·高考真题）被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660余颗新脉冲星，领先世界。天眼对距地球为L的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子中，有倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为v的N个光子。普朗克常量为h，则该天体发射频率为v光子的功率为（）A． B． C． D．14．（2022·江苏·高考真题）上海光源通过电子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后（）A．频率减小 B．波长减小 C．动量减小 D．速度减小15．（2022·河北·高考真题）如图是密立根于1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压与入射光频率的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知（）A．钠的逸出功为 B．钠的截止频率为C．图中直线的斜率为普朗克常量h D．遏止电压与入射光频率成正比16．（2018·全国·高考真题）用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为。已知普朗克常量为，真空中的光速为，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（）A．1×1014Hz B．8×1014Hz C．2×1015Hz D．8×1015Hz17．（2022·浙江·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（）A．逸出光电子的最大初动能为10.80eVB．n=3跃迁到n=1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n=4激发态18．（2022·湖南·高考真题）关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（

）A．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C．光电效应揭示了光的粒子性D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性19．（2022·全国·高考真题）一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10-7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个。普朗克常量为h=6.63×10-34Js。R约为（

）A．1×102m B．3×102m C．6×102m D．9×102m20．（2021·江苏·高考真题）如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（）A．B．C． D．21．（2021·海南·高考真题）某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率为（）A． B． C． D．22．（2021·辽宁·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23．（2021·天津·高考真题）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比（）A．波长变短 B．光子能量增加 C．频率降低 D．传播速度增大24．（2021·浙江·高考真题）已知普朗克常量，电子的质量为，一个电子和一滴直径约为的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（）（）A． B． C． D．25．（2021·河北·高考真题）普朗克常量，光速为c，电子质量为，则在国际单位制下的单位是（）A． B．m C． D．26．（2017·天津·高考真题）明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载，“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（）A．若增大入射角i，则b光先消失B．在该三棱镜中a光波长小于b光C．a光能发生偏振现象，b光不能发生D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低27．（2021·浙江·高考真题）下列说法正确的是（）A．光的波动性是光子之间相互作用的结果B．玻尔第一次将“量子”入原子领域，提出了定态和跃迁的概念C．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量D．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大28．（2021·浙江·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（）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29．（2020·江苏·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I及其极大值对应的波长的变化情况是（）A．I增大，增大 B．I增大，减小C．I减小，增大 D．I减小，减小30．（2020·天津·高考真题）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（

）A． B．C． D．31．（2020·浙江·高考真题）下列说法正确的是（）A．质子的德布罗意波长与其动能成正比B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性32．（2019·北京·高考真题）光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果．组次入射光子的能量/eV相对光强光电流大小/mA逸出光电子的最大动能第一组14.0弱290.924.0中430.934.0强600.9第二组46.0弱272.956.0中402.966.0强552.9由表中数据得出的论断中不正确的是A．两组实验采用了不同频率的入射光B．两组实验所用的金属板材质不同C．若入射光子的能量为5.0eV，逸出光电子的最大动能为1.9eVD．若入射光子的能量为5.0eV，相对光强越强，光电流越大33．（2019·天津·高考真题）如图为、、三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系．由、、组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（

）A．B．C．D．34．（2018·天津·高考真题）氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定A．对应的前后能级之差最小B．同一介质对的折射率最大C．同一介质中的传播速度最大D．用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能35．（2017·北京·高考真题）2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100nm（1nm=10–9m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34J·s，真空光速c=3×108m/s）（

）A．10–21J B．10–18J C．10–15J D．10–12J36．（2017·海南·高考真题）三束单色光1、2和3的波长分别为1、2和3（），分别用这三束光照射同一种金属，已知用光束2照射时，恰能产生光电子，下列说法正确的是（）A．用光束1照射时，能产生光电子B．用光束3照射时，不能产生光电子C．用光束2照射时，光越强，产生的光电子的最大初动能越大D．用光束2照射时，光越强，单位时间内产生的光电子数目越多37．（2017·上海·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38．（2015·上海·高考真题）某光源发出的光由不同波长的光组成，不同波长的光的强度如图所示。表中给出了一些材料的极限波长，用该光源发出的光照射表中材料（）材料钠铜铂极限波长（nm）541268196A．仅钠能产生光电子B．仅钠、铜能产生光电子C．仅铜、铂能产生光电子D．都能产生光电子39．（2015·上海·高考真题）用很弱的光做单缝衍射实验，改变曝光时间，在胶片上出现的图像如图所示，该实验表明A．光的本质是波B．光的本质是粒子C．光的能量在胶片上分布不均匀D．光到达胶片上不同位置的概率相同二、多选题40．（2024·辽宁·高考真题）X射线光电子能谱仪是利用X光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器，用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则（）A．该金属逸出功增大 B．X光的光子能量不变C．逸出的光电子最大初动能增大 D．单位时间逸出的光电子数增多41．（2024·浙江·高考真题）下列说法正确的是（）A．相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱B．具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同C．电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量D．自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化42．（2023·浙江·高考真题）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。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 B．电子的动能C．光子的能量 D．光子的动量43．（2023·海南·高考真题）已知一个激光发射器功率为，发射波长为的光，光速为，普朗克常量为，则（

）A．光的频率为 B．光子的能量为C．光子的动量为 D．在时间内激光器发射的光子数为44．（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Ⅱ。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（）A．图1中的对应的是ⅠB．图2中的干涉条纹对应的是ⅡC．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大45．（2022·天津·高考真题）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（）A．若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大B．若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光的衍射现象更明显C．若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压高D．若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距大46．（2022·浙江·高考真题）电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验。如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10-23kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上。已知电子质量取9.1×10-31kg，普朗克常量取6.6×10-34J·s，下列说法正确的是（）A．发射电子的动能约为8.0×10-15JB．发射电子的物质波波长约为5.5×10-11mC．只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉D．如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样47．（2017·全国·高考真题）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Ua＜UbB．若νa>νb，则一定有Eka>EkbC．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜EkbD．若νa>νb，则一定有hνa-Eka>hνb-Ekb48．（2019·海南·高考真题）对于钠和钙两种金属，其遏止电压与入射光频率v的关系如图所示．用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则（

）A．钠的逸出功小于钙的逸出功B．图中直线的斜率为C．在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同D．若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高49．（2019·浙江·高考真题）【加试题】波长为λ1和λ2的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为λ1的光的条纹间距大于波长为λ2的条纹间距．则（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为λ1和λ2的光所对应的物理量）A．这两束光的光子的动量p1＞p2B．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1＞C2C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压U1＞U2D．这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n＝2能级时产生，则相应激发态的电离能△E1＞△E250．（2015·全国·高考真题）实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是（）A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关51．（2019·浙江·高考真题）处于较高能级的氢原子向较低能级跃迁时，能辐射出a、b两种可见光，a光照射某金属表面时有光电子逸出，b光照射该金属表面时没有光电子逸出，则（）A．以相同的入射角射向一平行玻璃砖，a光的侧移量小于b光的B．垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度小于b光的C．a光和b光的频率之比可能是D．a光子的动量大于b光子的52．（2018·浙江·高考真题）a、b是两种单色光，其光子能量分别为、，其，则（）A．a、b光子动量之比为B．若a、b入射到同一双缝干涉装置上，则相邻亮条纹的间距之比C．若a、b都能使某种金属发生光电效应，则光电子最大初动能之差D．若a、b是由处在同一激发态的原子跃迁到a态和b态时产生的，则a、b两态能级之差53．（2016·全国·高考真题）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是（

）A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生E．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关54．（2016·全国·高考真题）现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生．下列说法正确的是(

)A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大B．入射光的频率变高，饱和光电流变大C．入射光的频率变高，光电子的最大初动能变大D．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关55．（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α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56．（2015·江苏·高考真