第四章 原子结构和波粒二象性 感知高考-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 感知 1.(2024·浙江)玻尔氢原子电子轨道示意图 如图所示，处于=3能级的原子向低能级 跃迁，会产生三种频率为V1、V2、21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。下列说法正确的是 Es E, n=3(激发态 n=4(激发态 n=5(激发态 第1题图 A.频率为1的光，其动量为E,-E he B.频率为31和21的两种光分别射入同一 光电效应装置，均产生光电子，其最 大初动能之差为hw2 C.频率为31和21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Lc dvx D.若原子从n=3跃迁至n=4能级，人射 光的频率E-E h 2.(2024·海南)利用如图所示的装置研究光 电效应，闭合单刀双掷开关S接1时，用 频率为1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 60)练 高考 表的示数为U,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 人 2- 第2题图 A.其他条件不变，增大光强，电压表示 数增大 B.改用比1更大频率的光照射，调整电 流表的示数为0，此时电压表示数仍 为U C.其他条件不变，使开关S接2，电流表 示数仍为0 D.光电管阴极材料的截止频率u=w-eU h 3.(2024.安徽)大连相干 EleV 00----------·0 光源是我国第一台高增 0.85 -1.51 益自由电子激光用户装 -3.40 置，其激光辐射所应用 的玻尔原子理论很好地 -13.60 解释了氢原子的光谱特 第3题图 征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外 光的光子能量大于3.11eV,当大量处于 =3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射 不同频率的紫外光有() A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 4.(2024·江西)近年来， 江西省科学家发明硅衬底 2.20eV 氮化镓基系列发光二极 E 管，开创了国际上第三条 第4题图 LED技术路线。某氮化傢基LED材料的 简化能级如图所示，若能级差为2.20eV (约3.52×109J),普朗克常量h=6.63×10-4 JS,则发光频率约为()》 A.6.38×104Hz B.5.67×104Hz C.5.31×104Hz D.4.67×1014Hz 5.(2023·辽宁)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E,则() 劈裂前 劈裂后 ②③④ 第5题图 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E 6.(多选)(2023·海南)已知一个激光发射 器功率为P,发射波长为入的光，光速为 c,普朗克常量为h,则() A.光的频率为只 B.光子的能量为h 第四章原子结构和波粒二象性。 C.光子的动量为h D.在时间t内激光器发射的光子数为Pc hλ 7.(多选)(2023·浙江)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( Hs H,Ha H 红 图1 图2 tootootiid 图3 图4 第7题图 A.图1中的H.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 8.(多选)(2022·天津)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光b光 可见光 无线电波 长波短波微波红外线 紫外线X射线Y射线 第8题图 练 61 N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 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 (62)练 9.(2022·全国卷)一点光源以113W的功 率向周围有方向均匀地辐射波长约为 6×107m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3×104 个。普朗克常量为h=6.63×104J·s。R约 为() A.1×102m B.3×102m C.6x102m D.9x102m高中物理选择性必修第三册（人教版） 光波动性的体现，即光具有波粒二象性，大量光子表现 出光的波动性，C正确。 16.B【解析】物质波是一种概率波，有别于机械波 和电磁波，不存在传播速度的概念，A错误；根据动能 定理，eU=2m-0,电子德布罗意波的波长入 V2,加速电压U越大，波长越短，B正确，C错 h 误；质子的质量较大，所以其物质波波长较短，D 错误。 17.ABC【解析】普朗克曾经大胆假设：振动着的 带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这 个不可再分的最小能量值ε叫作能量子，A正确；德布 罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量ε 和动量p跟它所对应的波的频率v和波长入之间，遵从 关系会和A户，B正确；光是一种概率波，光的干 涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达概率大的地方， C正确：康普顿效应中，当人射光子与晶体中的电子碰 撞时，把一部分动量转移给电子，光子散射后波长变 长，D错误。 18.4×105个【解析】设离灯1.0x104m远处每平方 厘米面积上灯照射的能量为E,则有上=4mR E%1x10 ①： 设穿过的光子数为几，则有nc=B。②，代人数据解 入 得n=4×105(个)。 >“情境题专项 1.A【解析】根据光电效应方程得出遏止电压与入 射光频率的关系，通过图线的斜率求出普朗克常量。遏 止电压为0时，入射光的频率等于截止频率。 根据爱因斯坦光电效应方程：E=hv-Wo,动能定 理：eU=E,可得U=么v-bo,根据图像可得k= e e-,解得普朗克常量h=e(。-U,故A正确，B V2-V1 V2-V1 错误：税止颜率：光，故CD结误。 2.ABD【解析】电路中要产生电流，则a端接电源 的正极，使逸出的光电子在光电管中加速，放大器的作 用是将光电管中产生的电流放大后，使铁芯M磁化，将 衔铁N吸住，故A、B正确；根据光电效应方程知，光 电子的最大初动能与人射光的强度无关，由入射光的频 率决定，故C错误；绿光照射有光电流产生，知能产生 光电效应，由于蓝光的频率大于绿光的频率，则蓝光照 射能产生光电效应，一定有光电流产生，故D正确。 3.ABD【解析】根据光电效应方程可得Eh·无 W,电源电动势等于断路时的路端电压，由动能定理可 62 得EFeE,解得E织g,放A正确： 由题，人射的光子的个数：A是：短路时到达B板的 入 电子，N=n,电流值I复=e=eE,故B正确；光电 he 子运动的方向为从A指向B,所以电流的方向为从B流 向A,所以B为电源的正极，故C错误，D正确。 43.6x10ms【解析】由E=hv和p=久可得￡=c: 设每秒照射到薄膜上光子的个数为n,则nE=pS,由动 量定理，当入射光全部被反射时，有F=n2p,由牛顿第 二定律F=Ma,得a=3.6×103m/s2。 5.入山【解析】任何一个运动着的物体，小到电 入1-入2 子、质子，大到行星、太阳，都有德布罗意波。物体1 的动量P无、物体2的动量P无。进取的方向为正 方向，根据动量守恒可得，对撞后形成的物体的动量P PP。粘在一起的物体的德布罗意波波长入，=b=A山 P3A-2 >“感知高考 1B【解析】根据玻尔理论可知hy=E;-E,则频率 为的光的动量为n冬=g-E。B,A错误：频* C 为1和2的两种光分别射人同一光电效应装置，均产生 光电子，其最大初动能分别为Em=hyI一W逸H功，Em2=h21- W意H功，最大初动能之差为△Em=h1-h=hy2,B正确； 频率为1和y的两种光分别射人双缝间距为d、双缝到 屏的距离为L的干涉装置，根据条纹间距表达式△=子， 入=，产生的干涉条纹间距之差为△=-L=。 dv' dvs dva d ≠品，c错误：若原子从n3低证至4能 -E-E,D错误。 级，则E-E=,可得人射光的频率=片 2.D【解析】当开关S接1时，由爱因斯坦光电效 应方程eU=hy-Wo,故其他条件不变时，增大光强，电 压表的示数不变，A错误；若改用比山更大频率的光照 射时，调整电流表的示数为O,而金属的逸出功不变， 故遏止电压变大，即此时电压表示数大于U1,B错误； 其他条件不变时，使开关S接2，此时v>W,可发生光 电效应，故电流表示数不为0，C错误；根据爱因斯坦 光电效应方程eU=hw-Wa,其中W=hwe,联立解得，光 电管阴极材料的栽止颜率为火，D正确。 3.B【解析】大量处于n=3能级的氢原子向低能级 跃迁时，能够辐射出不同频率的光的种类为C=3种， 辐射出光子的能量分别为△E=E-E=-1.51eV-(-13.6eV)= 12.09eV,△E,=E3-E,=-1.51eV-(-3.4eV)=1.89eV. △E3=E2-E=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV,其中△E1> 3.11eV,△E<3.11eV,△E>3.11eV,所以辐射不同频 率的紫外光有2种。 4.C【解析】根据题意可知，辐射出的光子能量ε= 3.52x10J,由光子的能量6=-hm得分=5.3Ix10“。 5.A【解析】由图可知①和③对应的跃迁能级差相 同，可知①和③的能量相等，A正确：因②对应的能级 差小于④对应的能级差，可知②的能量小于（④的能量 根据E=hv可知②的频率小于④的频率，B错误；因② 对应的能级差小于①对应的能级差，可知②的能量小于 ①，②的频率小于①，则若用①照射某金属表面时能发 生光电效应，用②照射该金属不一定能发生光电效应， C错误：因④对应的能级差大于①对应的能级差，可知 ④的能量大于①，即④的频率大于①，因用①照射某金 属表面时逸出光电子的最大初动能为Ek,根据Em=hv- W意出功，则用④照射该金属逸出光电子的最大初动能大 于E,D错误。 6.AC【解析】光的频率v=C ，A正确；光子的能 量E==织，B错误：光子的动量p=冬，C正确：在时 间1内激光器发射的光子数n2-,D错误。 7.CD【解析】根据题意可知，氢原子发生能级跃迁 时，由公式可得E-B=加织，可知可见光I的额率大， 波长小：可见光Ⅱ的频率小，波长大。可知，图1中的 H对应的是可见光Ⅱ，A错误；由公式有，干涉条纹间 第五章 m1.原子核的组成 基础练习 1.B【解析】根据带电粒子在电场中的受力方向和 曲线运动的条件可以判断，C带负电，为电子流，A错 误；A带正电，为氦核组成的粒子流，电离能力最强， B正确；B不带电，为Y光子，穿透能力最强，C错 误；B比X射线的频率高，比X射线的波长短，D 错误。 2.C【解析】射线1很容易穿透黑纸，速度接近光 速，说明射线1是B射线；射线2可穿透几十厘米厚的 混凝土，能量很高，结合Y射线的穿透本领特别强可知 2是y射线；用射线3照射带电的导体，可使电荷很快 消失，结合α射线的电离本领强可知3射线是α射线。 故选C。 参考答案与解析。 距为△入子。由图可知，图2中间距较小，则波长较 小，对应的是可见光I,B错误；根据题意，由公式可 得、光子动量为g-央可知。1的光子动量大于Ⅱ的 光子动量，C正确；根据光电效应方程及动能定理可得eU= hw-Wo,可知频率越大，遏止电压越大，则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，D正确。 8.BD【解析】由图中a、b两单色光在电磁波谱中 的位置，判断出a光的波长入a大于b光的波长入b,a光 的频率山，小于b光的频率。若a、b光均由氢原子能 级跃迁产生，根据玻尔原子理论的频率条件w=E。-Em, 可知产生a光的能级能量差小，A错误；若a、b光分别 照射同一小孔发生衍射，根据发生明显衍射现象的条 件，a光的衍射现象更明显，B正确；在分别照射同一 光电管发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程 eU=E=hw-Wo,可知a光的遏止电压低，C错误；a、b 光分别作为同一双缝干涉装置光源时，相邻两条亮纹或 暗纹的中心间距△x=入，可知a光的干涉条纹间距大， D正确。 9.B【解析】一个光子的能量为E=hw。v为光的频 率，光的波长与频率有以下关系c=A。光源每秒发出光 子的个数为刀=忌必。P为光源的功率，光子以球面 波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相 同，此时距光源的距离为R处，每秒垂直通过每平方米 的光子数为3×104个，那么此处的球面的表面积为S= 4πR,则公=3×104，联立以上各式解得R≈3×10m, 故选B。 子核 3.AB【解析】根据带电粒子在电场中的受力方向 和曲线运动的条件可以判断。云室内充满过饱和蒸气， 射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结 成雾滴，雾滴沿射线的路径排列，显示出射线的径迹， 故A正确；由于α粒子的电离本领大贯穿本领小，故α 粒子在云室中的径迹直而粗，故B正确；Y射线的电离 本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细而 弯曲的是B射线，C错误；把云室放到磁场中，由射线 径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，故D 错误。 4.C【解析】居里夫妇用α粒子轰击铝箔，发现了 放射性磷P和中子，故A错误；玻尔的原子模型成功地 解释了氢原子的发光现象，故B错误：麦克斯韦从理论 上预言了电磁波的存在，赫兹用实验方法给予证实，选 项C正确；玻尔建立了量子理论，只成功地解释了氢原 63