2026届高三物理一轮复习专项训练：能量量子化 波粒二象性

2026高三物理一轮复习：能量量子化 波粒二象性 一、基础巩固练 1.（多选）如图所示，用导线把不带电的验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是（ ） A．有光子从锌板逸出 B．有电子从锌板逸出 C．验电器指针张开一个角度 D．锌板带负电 2．（多选）1924年德布罗意提出实物粒子（例如电子）也具有波动性．以下能支持这一观点的物理事实是（ ） A.利用晶体可以观测到电子束的衍射图样 B．电子束通过双缝后可以形成干涉图样 C．用紫外线照射某金属板时有电子逸出 D．电子显微镜因减小衍射现象的影响而具有更高的分辨本领 3．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 4．（多选）在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是（ ） A．增大入射光的强度，光电流增大 B．减小入射光的强度，光电效应现象消失 C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 5．单色光B的频率为单色光A的两倍，用单色光A照射到某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E1；用单色光B照射该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为E2.则该金属的逸出功为（ ） A．E2－E1 B．E2－2E1 C．2E1－E2 D． 6.在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应．对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是（ ） A．饱和光电流 B．遏止电压 C．光电子的最大初动能 D．逸出功 7．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ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是（ ） 二、能力提升练 8．（多选）如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表示数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表示数小于0.60 V 时，电流表示数仍不为零，当电压表示数大于或等于0.60 V时，电流表示数为零．把电路改为图乙，当电压表示数为2 V时，下列说法正确的是（ ） A．逸出功为1.9 eV B．逸出功为1.7 eV C．电子到达阳极时的最大动能为2.6 eV D．电子到达阳极时的最大动能为4.5 eV 9.（多选）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1.2×10－23 kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上．已知电子质量取9.1×10－31 kg，普朗克常量取6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是（ ） A．发射电子的动能约为8.0×10－15 J B．发射电子的物质波波长约为5.5×10－11 m C．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 10．（2025·西安高三阶段联考）某款条形码扫描探头上同时装有发光二极管和光电管，工作原理图如图乙所示．打开扫描探头，发光二极管发出红光．将探头对准条形码移动，红光遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收；遇到白色空隙时光被大量反射到探头上，光电管发生光电效应产生光电流．通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号．下列说法正确的是（ ） A．扫描探头在条形码上移动的速度不能太快，否则光电管来不及发生光电效应 B．若扫描探头的发光强度降低，光电子的最大初动能不变 C．仅将发光二极管换为发紫光，不一定能发生光电效应 D．若发光二极管发出的光的频率变为原来的一半，扫描探头缓慢移动，也能正常识别条形码 11．（多选）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Hα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 12.如图，真空中足够大的铝板M与金属板N平行放置，通过电流表与电压可调的电源相连．一束波长λ＝200 nm的紫外光持续照射到M上，光电子向各个方向逸出．已知铝的逸出功 W0＝6.73×10－19J，光速 c＝3.0×108m/s，普朗克常量 h＝6.63×10－34J·s. （1） 求光电子的最大初动能Ek （计算结果保留两位有效数字） ； （2）调节电压使电流表的示数减小到0时，M、N间的电压为U0；当电压为U0时，求能到达N的光电子中，初速度与M之间夹角的最小值θ. 三、拓展培优练 13．图甲是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示的规律，取h＝6.63×10－34 J·s.结合图像，求：（结果保留2位有效数字） （1）当UAK足够大时，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能； （2）该阴极材料的极限波长． 2026高三物理一轮复习：能量量子化 波粒二象性 一、基础巩固练 1.（多选）如图所示，用导线把不带电的验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是（ ） A．有光子从锌板逸出 B．有电子从锌板逸出 C．验电器指针张开一个角度 D．锌板带负电 答案：BC　解析：用紫外线照射锌板时，锌板里的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，带有相同电性的电荷，锌板失去电子带正电，且失去的电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误. 2．（多选）1924年德布罗意提出实物粒子（例如电子）也具有波动性．以下能支持这一观点的物理事实是（ ） A.利用晶体可以观测到电子束的衍射图样 B．电子束通过双缝后可以形成干涉图样 C．用紫外线照射某金属板时有电子逸出 D．电子显微镜因减小衍射现象的影响而具有更高的分辨本领 答案：ABD　解析：干涉、衍射等现象是波动性的体现，利用晶体做电子衍射实验，得到了电子衍射图样，证明了电子的波动性，故A正确；电子束通过双缝后可以形成干涉图样，证明了电子的波动性，故B正确；用紫外线照射某金属板时有电子逸出，发生光电效应现象，说明电子具有粒子性，故C错误；电子显微镜因减小衍射现象的影响而具有更高的分辨本领，利用了电子的衍射特性，证明了电子的波动性，故D正确. 3．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 答案：B　解析：根据E＝hν可知光子的能量增加后，光子的频率增加，又根据λ＝ 可知光子波长减小，故A错误，B正确；根据p＝ 可知光子的动量增加，故C错误，光在真空中传播速度不变，故D错误. 4．（多选）在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是（ ） A．增大入射光的强度，光电流增大 B．减小入射光的强度，光电效应现象消失 C．改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应 D．改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大 答案：AD　解析：增大入射光的强度，单位时间内照射到单位面积上的光子数增加，则光电流增大，故A正确；光电效应是否发生取决于入射光的频率，而与入射光强度无关，故B错误；用频率为ν的光照射光电管阴极，发生光电效应，用频率小于ν的光照射时，若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，C错误；根据hν－W0＝Ek可知，改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，故D正确. 5．单色光B的频率为单色光A的两倍，用单色光A照射到某金属表面时，从金属表面逸出的光电子最大初动能为E1；用单色光B照射该金属表面时，逸出的光电子最大初动能为E2.则该金属的逸出功为（ ） A．E2－E1 B．E2－2E1 C．2E1－E2 D． 答案：B　解析：根据光电效应方程，用单色光A照射某金属表面时，有E1＝hν－W0，用单色光B照射该金属表面时，有E2＝h·2ν－W0，联立解得W0＝E2－2E1，故A、C、D错误，B正确. 6.在光电效应实验中，某实验小组用同种频率的单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应．对这两个过程，下列四个物理量中，可能相同的是（ ） A．饱和光电流 B．遏止电压 C．光电子的最大初动能 D．逸出功 答案：A　解析：饱和光电流和入射光的强度有关，这个实验中可以通过控制入射光的强度来实现饱和光电流相同，A正确；不同金属的逸出功是不同的，同种频率的单色光，光子能量hν相同，根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，两种金属中逸出的光电子的最大初动能Ek不同，C、D错误；根据遏止电压和光电子最大初动能的关系Uc＝可知，光电子的最大初动能不同，遏止电压也不同，B错误. 7．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ν1<ν2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值Ekm随电压U变化关系的图像是（ ） 答案：C　解析：光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值Ekm＝Ue＋hν－hν截止，可知Ekm­U图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因ν1<ν2，则图像C正确，A、B、D错误. 二、能力提升练 8．（多选）如图甲所示，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表示数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表示数小于0.60 V 时，电流表示数仍不为零，当电压表示数大于或等于0.60 V时，电流表示数为零．把电路改为图乙，当电压表示数为2 V时，下列说法正确的是（ ） A．逸出功为1.9 eV B．逸出功为1.7 eV C．电子到达阳极时的最大动能为2.6 eV D．电子到达阳极时的最大动能为4.5 eV 答案：AC　解析：光子能量hν＝2.5 eV的光照射阴极，电流表示数不为零，则能发生光电效应，当电压表示数大于或等于0.6 V 时，电流表示数为零，则电子不能到达阳极，由动能定理eU＝mv知，最大初动能Ekm＝eU＝0.6 eV，由光电效应方程hν＝Ekm＋W0知，W0＝1.9 eV，对图乙，当电压表示数为2 V时，电子到达阳极的最大动能E′km＝Ekm＋eU′＝0.6 eV＋2 eV＝2.6 eV，故A、C正确. 9.（多选）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1.2×10－23 kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上．已知电子质量取9.1×10－31 kg，普朗克常量取6.6×10－34 J·s，下列说法正确的是（ ） A．发射电子的动能约为8.0×10－15 J B．发射电子的物质波波长约为5.5×10－11 m C．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 答案：BD　解析：据p2＝2mEk可知，电子的动能为Ek＝≈7.9×10－17 J，故选项A错误；根据德布罗意波长公式λ＝可得，发射出的电子的物质波波长约为λ＝5.5×10－11 m，故选项B正确；物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则即使电子依次通过双缝也能发生干涉现象，只是需要大量电子才能显示出干涉图样，故选项C错误，选项D正确. 10．（2025·西安高三阶段联考）某款条形码扫描探头上同时装有发光二极管和光电管，工作原理图如图乙所示．打开扫描探头，发光二极管发出红光．将探头对准条形码移动，红光遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收；遇到白色空隙时光被大量反射到探头上，光电管发生光电效应产生光电流．通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号．下列说法正确的是（ ） A．扫描探头在条形码上移动的速度不能太快，否则光电管来不及发生光电效应 B．若扫描探头的发光强度降低，光电子的最大初动能不变 C．仅将发光二极管换为发紫光，不一定能发生光电效应 D．若发光二极管发出的光的频率变为原来的一半，扫描探头缓慢移动，也能正常识别条形码 答案：B　解析：光照到光电管发生光电效应是瞬间的，即立刻产生光电子，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能与发光的频率有关，发光强度变弱时，发光频率不变，最大初动能不变，故B正确；仅将发光二极管换为发紫光，频率变大，一定能发生光电效应，故C错误；仅将发光二极管频率变为原来一半，不一定能发生光电效应，所以不一定能识别二维码．故D错误. 11．（多选）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Hα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 答案：CD　解析：根据题意，氢原子发生能级跃迁时，由公式可得Em－En＝hν＝，可见光Ⅰ的频率大，波长小，可见光Ⅱ的频率小，波长大，图1中的Hα对应的是可见光Ⅱ，故A错误；干涉条纹间距为Δx＝λ，题图2中间距较小，则波长较小，对应的是可见光Ⅰ，故B错误；根据题意，由公式可得，光子动量为p＝＝，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确；根据光电效应方程及动能定理可得eUc＝hν－W0，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，故D正确. 12.如图，真空中足够大的铝板M与金属板N平行放置，通过电流表与电压可调的电源相连．一束波长λ＝200 nm的紫外光持续照射到M上，光电子向各个方向逸出．已知铝的逸出功 W0＝6.73×10－19J，光速 c＝3.0×108m/s，普朗克常量 h＝6.63×10－34J·s. （1） 求光电子的最大初动能Ek （计算结果保留两位有效数字） ； （2）调节电压使电流表的示数减小到0时，M、N间的电压为U0；当电压为U0时，求能到达N的光电子中，初速度与M之间夹角的最小值θ. 解析：（1）根据光电效应方程可得Ek＝－W0＝J－6.73×10－19J＝3.2×10－19J. （2）设光电子逸出最大速度的大小为v，由动能定理有 －eU0＝0－mv2　① 设MN板的距离为d，当电压为U0时板间电场强度E＝　② 由牛顿第三定律有 eE＝ma　③ 对于刚能达到N板的光电子，其垂直N板的速度分量减为零．由速度分解可得，逸出M板的光电子的速度垂直分量v1＝v sin θ　④ 由运动学公式有 v＝2ad　⑤ 由①②③④⑤联立解得θ＝＝60°　⑥ 答案：（1）3.2×10－19J　（2）60° 三、拓展培优练 13．图甲是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示的规律，取h＝6.63×10－34 J·s.结合图像，求：（结果保留2位有效数字） （1）当UAK足够大时，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能； （2）该阴极材料的极限波长． 解析：（1）光电流达到饱和时，阴极发射的光电子全部到达阳极A，阴极每秒钟发射的光电子的个数 n＝＝＝4.0×1012（个）. 光电子的最大初动能 Ekm＝eUc＝1.6×10－19×0.6 J＝9.6×10－20 J. （2）设阴极材料的极限波长为λ0，根据爱因斯坦光电效应方程得 Ek＝hν－W0＝h－h， 代入数据解得λ0≈0.66 μm. 答案：（1）4.0×1012 个　9.6×10－20 J （2）0.66 μm 学科网（北京）股份有限公司 $