周周练06 第四章原子结构和波粒二象性 第1-2节 物理人教版选择性必修第三册

2025-2026学年高二物理（选择性必修3）周周练 第四章 周练06 原子结构和波粒二象性 第1-2节 （时间:75分钟 分数：100分） 1、 选择题(本题共12小题，共48分。其中1～8题为单选题，每小题4分；9--12题为多选题， 每小题4分，漏选得2分，错选得0分) 1．关于黑体辐射，下列说法正确的是（　　） A．黑体辐射规律除与温度有关之外，还与材料及表面状况有关 B．黑体吸收了绝大部分电磁波 C．普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律 D．黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动 2．下列说法正确的是（　　） A．某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示，则温度T1>T2 B．同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则入射光的频率关系为 C．图乙中，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，则甲光照射产生的光电子的最大初动能更大 D．图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变长 3．已知某光子的动量为p，真空中光速为c，根据爱因斯坦质能方程，光子的质量可表示为（　　） A． B． C． D． 4．一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是（　　） A．换用紫光照射 B．换用红光照射 C．增大光束的强度 D．延长光照时间 5．光电效应实验得到光电流I与加在光电管两极间电压U的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．入射光①的频率大于② B．入射光①的频率大于③ C．若电压U增大，阴极K产生光电子数增加 D．入射光③产生光电子的最大初动能比①大 6．如图所示，为研究光电效应的装置，若用频率v的光照射光电管，阴极K有光电子逸出，则滑动变阻器的滑片P向a端移动的过程中（　　）    A．若开关接1时，光电流一直变大 B．若开关接1时，光电流一直减小，最终可能为零 C．若开关接2时，光电流一直变大 D．若开关接2时，光电流一直减小，最终可能为零 7．如图甲所示为研究光电效应规律的实验装置，同一入射光照射到不同金属材料表面，发生光电效应时的遏止电压与金属材料的逸出功的关系如图乙所示，已知普朗克常量为h，则入射光的频率为（　　） A． B． C． D． 8．图甲是双缝干涉实验的装置，用a、b两种不同频率的单色光分别做实验，a光形成的相邻两条亮纹中心之间的距离较大。图乙是研究光电效应工作的实验装置，当用a、b两束光分别照射阴极时，微安表均有示数，普朗克常量为h，下列说法正确的是（    ）    A．a光的频率大于b光的频率 B．用a光照射阴极，滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表的示数一定增大 C．用b光照射阴极时，光电子的最大初动能较大 D．阴极K接电源正极，微安表示数一定为零 9．下列关于能量量子化的说法正确的是（　　） A．能量子假说是由爱因斯坦最早提出来的 B．能量子与电磁波的频率成正比 C．带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的 D．电磁波波长越长，其能量子越大 10．1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中成功地解释了光电效应现象。关于光电效应，下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B．光电子的最大初动能与加在光电管两端的正向电压大小无关 C．遏止电压由光的频率和金属种类决定 D．饱和光电流与光的频率和金属种类有关 11．金属甲和金属乙发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的波长倒数的关系如图所示，已知普朗克常量为h，真空中的光速为c。则（　　） A．金属甲、乙的-围线的斜率均等于h B．金属乙的逸出功为hcb C．要使金属甲发生光电效应，入射光的波长需要大于 D．能使金属乙发生光电效应的入射光，一定能使金属甲发生光电效应 12．如图甲所示是一款烟雾探测装置的原理图。当有烟雾进入时，来自光源的光被烟雾散射后进入光电管，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于，便会触发报警系统。金属钠的遏止电压随入射光频率的变化规律如图乙所示，则（    ） A．图乙中图像斜率的物理意义为普朗克常量 B．要使该探测器正常工作，光源发出的光波波长不能大于 C．触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是个 D．通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的 二、填空题（本题2小题，共14分） 13．（4分）19世纪观察到了光的__________、__________现象，波动说才得到了公认，后来又发现了__________，证实光具有粒子性，因而光具有__________． 14．（10分）如图所示为光电实验装置示意图，用光强相同、频率分别为和、且的两束光照射光电管内的K极时，测得相应的遏止电压分别为和；元电荷为e。 （1）图中K极为光电管的______（填“阴极”或“阳极”）。 （2）灵敏电流表的电流减小，可能是滑动变阻器的滑片P向______（填“上”或“下”）滑动时造成的。 （3）和的大小关系为______（填“<”“=”或“>”）。 （4）用频率为的光照射时，光电子的最大初动能为______。 （5）不改变入射光的频率，只减小入射光的强度，那么光电子的最大初动能将______（填“增加”“减小”或“不变”）。 三、解答题（本题3小题，共38分） 15．（11分）在光电效应实验中，某金属的极限频率对应的光在真空中波长为。已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h，该金属的逸出功为多少？若用真空中波长为（）的单色光做实验，则其遏止电压为多少？ 16．（12分）如图所示，△ABC是玻璃三棱镜的截面，D为AC面上的点。现让一波长λ=441nm的单色光PD沿与CA面的夹角为θ的方向从D点射入三棱镜，经AB面时恰好发生全反射，垂直BC面射出三棱镜后进入光电管，射到阴极K并发生光电效应。已知 (1)求该玻璃的折射率和cosθ的值。 (2)若光电管阴极材料的逸出功普朗克常量元电荷光速求遏止电压。（保留两位有效数字） 17．（15分）一个点光源以功率向四周均匀地发射波长为的单色光，已知球的表面积，体积，式中为球的半径。在离光源中心距离为处，与入射光方向垂直放置一钾箔，因其面积较小，可认为光源发出的光垂直均匀的照在钾箔上。已知光的传播速度为，普朗克恒量为，光子动量为，以下问题均用题目中所给的物理符号表示。 （1）求该光源发射的能量传播到距离光源为处单位面积上的功率； （2）假设钾箔完全吸收了垂直照射到它上面的能量，求在单位面积上钾箔受到光照的平均作用力； （3）关于钾箔在该单色光源的照射下是否能产生光电效应，经典理论认为：若一个要被逐出的电子收集能量的圆形截面的半径约为一个典型原子的半径，只需吸收足够的光辐射能量就可以逐出电子。已知钾的逸出功为，请根据以上信息，求电子被逐出的时间。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二物理（选择性必修3）周周练 第四章 周练06 原子结构和波粒二象性 第1-2节 （时间:75分钟 分数：100分） 1、 选择题(本题共12小题，共48分。其中1～8题为单选题，每小题4分；9--12题为多选题， 每小题4分，漏选得2分，错选得0分) 1．关于黑体辐射，下列说法正确的是（　　） A．黑体辐射规律除与温度有关之外，还与材料及表面状况有关 B．黑体吸收了绝大部分电磁波 C．普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律 D．黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动 【答案】C 【详解】A．根据黑体辐射规律：黑体辐射电磁波的强度，按波长的分布，只与黑体的温度有关，与材料及表面状况无关，故A错误。 B．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，故B错误。 C．普朗克提出能量子假说完美解释了黑体辐射实验规律，故C正确。 D．黑体辐射中温度越高，辐射强度极大值向波长较短的方向移动，故D错误。 故选C。 2．下列说法正确的是（　　） A．某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示，则温度T1>T2 B．同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则入射光的频率关系为 C．图乙中，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，则甲光照射产生的光电子的最大初动能更大 D．图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的波长变长 【答案】AD 【详解】A．随着温度的升高各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较小的方向偏移，则温度T1>T2，故A正确； BC．同一光电管的W0一样，根据光电效应方程和动能定理可得 可知遏止电压越大，对应的光子的频率越大，由题图可知入射光的频率关系为 图乙中，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，由于丙光的频率更大，所以丙光照射产生的光电子的最大初动能更大，故BC错误； D．图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后光子的能量变小，由 可知碰后散射光的波长变长，故D正确。 故选AD。 3．已知某光子的动量为p，真空中光速为c，根据爱因斯坦质能方程，光子的质量可表示为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据爱因斯坦质能方程，光子的能量为 ，其中 为光子的动质量。 光子的动量与能量的关系为 ，代入质能方程得 解得 故选B。 4．一束黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，则下列措施中可能使该金属产生光电效应的是（　　） A．换用紫光照射 B．换用红光照射 C．增大光束的强度 D．延长光照时间 【答案】A 【详解】AB．黄光照射某金属表面时，不能产生光电效应，说明黄光的频率小于极限频率，紫光的频率高于黄光，红光的频率低于黄光，故换用紫光照射可能使该金属产生光电效应，A正确，B错误； CD．是否能发生光电效应与光束的强弱、光照时间无关，CD错误。 故选A。 5．光电效应实验得到光电流I与加在光电管两极间电压U的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．入射光①的频率大于② B．入射光①的频率大于③ C．若电压U增大，阴极K产生光电子数增加 D．入射光③产生光电子的最大初动能比①大 【答案】D 【详解】ABD．根据爱因斯坦光电效应方程结合动能定有 由图乙可知，入射光①②的遏止电压相等小于入射光③的遏止电压，则入射光①②的频率相等小于入射光③的频率，则入射光③产生光电子的最大初动能比①大，故AB错误D正确； C．阴极K产生光电子数与光照强度有关，与电压U无关，故C错误。 故选D。 6．如图所示，为研究光电效应的装置，若用频率v的光照射光电管，阴极K有光电子逸出，则滑动变阻器的滑片P向a端移动的过程中（　　）    A．若开关接1时，光电流一直变大 B．若开关接1时，光电流一直减小，最终可能为零 C．若开关接2时，光电流一直变大 D．若开关接2时，光电流一直减小，最终可能为零 【答案】D 【详解】AB．若开关接1时，光电管加正向电压，滑片P向a端移动的过程中光电流可能先增大，达到饱和电流后再不变，故AB错误； CD．若开关接2时，光电管加反向电压，滑片P向a端移动的过程中，光电管两端反向电压增大，光电流一直减小，最终可能为零，故C错误，D正确； 故选D。 7．如图甲所示为研究光电效应规律的实验装置，同一入射光照射到不同金属材料表面，发生光电效应时的遏止电压与金属材料的逸出功的关系如图乙所示，已知普朗克常量为h，则入射光的频率为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据爱因斯坦光电方程 结合 联立可得 结合图乙可得 联立可得 故选A。 8．图甲是双缝干涉实验的装置，用a、b两种不同频率的单色光分别做实验，a光形成的相邻两条亮纹中心之间的距离较大。图乙是研究光电效应工作的实验装置，当用a、b两束光分别照射阴极时，微安表均有示数，普朗克常量为h，下列说法正确的是（    ）    A．a光的频率大于b光的频率 B．用a光照射阴极，滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表的示数一定增大 C．用b光照射阴极时，光电子的最大初动能较大 D．阴极K接电源正极，微安表示数一定为零 【答案】C 【详解】A．根据知，a光产生的条纹间距大，则a光的波长长，频率小，故A错误； B．滑动变阻器的滑片向右滑动时，光电管两端电压增大，会有更多光电子达到阳极，电流表的示数逐渐增大，当达到饱和光电流后，电流表示数不再增大，故B错误； C．根据 已知b光频率大，可得用b光照射阴极时，光电子的最大初动能较大，故C正确； D．阴极K接电源正极时，该装置所加的电压为反向电压，而当逸出的光电子的最大初动能较小，使其无法达到A端，此时电流表示数才为0，故D错误； 故选C。 9．下列关于能量量子化的说法正确的是（　　） A．能量子假说是由爱因斯坦最早提出来的 B．能量子与电磁波的频率成正比 C．带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的 D．电磁波波长越长，其能量子越大 【答案】BC 【详解】A．能量子假说是由普朗克最早提出来的。故A选项错误； B．根据普朗克能量量子化假说，能量子的能量，为频率。故B选项正确； C．根据普朗克能量量子化假说，能量不连续，所以带电微粒辐射和吸收能量时是一份一份不连续的。故C选项正确； D．能量子的能量，所以电磁波波长越长，其能量子越小。故D选项错误。 故选BC。 10．1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中成功地解释了光电效应现象。关于光电效应，下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 B．光电子的最大初动能与加在光电管两端的正向电压大小无关 C．遏止电压由光的频率和金属种类决定 D．饱和光电流与光的频率和金属种类有关 【答案】BC 【详解】AB. 根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系；光电子的最大初动能与加在光电管两端的正向电压大小无关，故A错误，B正确； C. 光电效应中遏止电压由入射光频率和极限频率决定，极限频率由金属本身的材料决定，金属种类不同，极限频率不同，故C正确； D. 金属种类不同，对应的极限频率不同，当入射光频率小于极限频率时，不能发生光电效应；当入射光频率大于极限频率时，饱和光电流与入射光强度成正比，故D错误。 故选BC。 11．金属甲和金属乙发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的波长倒数的关系如图所示，已知普朗克常量为h，真空中的光速为c。则（　　） A．金属甲、乙的-围线的斜率均等于h B．金属乙的逸出功为hcb C．要使金属甲发生光电效应，入射光的波长需要大于 D．能使金属乙发生光电效应的入射光，一定能使金属甲发生光电效应 【答案】BD 【详解】A．根据光电效应方程 知两图线的斜率均为hc，故A错误； B．乙图线与横轴交点对应Ek=0，即 且由乙图线可知 联立解得 故B正确； C．由甲图可知，Ek=0时，则极限频率为 解得极限波长为 故要使金属甲发生光电效应，入射光的波长需要小于，故B错误； D．由图可知，乙的极限波长小，因此极限频率大于甲的极限频率，根据光电效应发生的条件，可知能使金属乙发生光电效应的入射光，一定能使金属甲发生光电效应，故D正确。 故选BD。 12．如图甲所示是一款烟雾探测装置的原理图。当有烟雾进入时，来自光源的光被烟雾散射后进入光电管，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于，便会触发报警系统。金属钠的遏止电压随入射光频率的变化规律如图乙所示，则（    ） A．图乙中图像斜率的物理意义为普朗克常量 B．要使该探测器正常工作，光源发出的光波波长不能大于 C．触发报警系统时钠表面每秒释放出的光电子数最少是个 D．通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的 【答案】BCD 【详解】A．根据遏制电压与光电子的最大初动能之间的关系，同时结合爱因斯坦的光电效应方程可得 整理得 由此可得图像的斜率为，故A错误； B．根据题意可知金属的截止频率为 Hz 则有所以光源S发出的光波波长不能大于 m 故B正确； C．当光电流等于时，根据电流的定义式可知每秒产生的光子的个数为 故C正确； D．当光源S发出的光能使光电管发生光电效应，则光源越强，被烟雾散射进入光电管的光就越多，越容易探测到烟雾，也就是说光电烟雾探测器灵敏度越高，即通过调节光源发光的强度来调整光电烟雾探测器的灵敏度是可行的，故D正确； 故选BCD。 二、填空题（本题2小题，共14分） 13．（4分）19世纪观察到了光的__________、__________现象，波动说才得到了公认，后来又发现了__________，证实光具有粒子性，因而光具有__________． 【答案】 干涉 衍射 光电效应 波粒二象性 【详解】[1][2][3][4] 19世纪观察到了光的干涉、衍射现象，波动说才得到了公认，后来又发现了光电效应，证实光具有粒子性，因而光具有波粒二象性。 14．（10分）如图所示为光电实验装置示意图，用光强相同、频率分别为和、且的两束光照射光电管内的K极时，测得相应的遏止电压分别为和；元电荷为e。 （1）图中K极为光电管的______（填“阴极”或“阳极”）。 （2）灵敏电流表的电流减小，可能是滑动变阻器的滑片P向______（填“上”或“下”）滑动时造成的。 （3）和的大小关系为______（填“<”“=”或“>”）。 （4）用频率为的光照射时，光电子的最大初动能为______。 （5）不改变入射光的频率，只减小入射光的强度，那么光电子的最大初动能将______（填“增加”“减小”或“不变”）。 【答案】 阴极 下 < 不变 【详解】（1）[1]光照射光电管内的K极发生光电效应，K极逸出光电子，因此K极是阴极。 （2）[2]根据电路图可知，A、K之间加的是减速电压，灵敏电流表的电流减小，电源输出的减速电压增大，可知可能是滑动变阻器的滑片P向下滑动时造成的。 （3）[3]根据 可知，光的频率越大，遏止电压越高，由于 可知< （4）[4]根据上述可知，用频率为的光照射时，光电子的最大初动能为。 （5）[5]根据 可知，不改变入射光的频率，只减小入射光的强度，那么光电子的最大初动能将不变。 三、解答题（本题3小题，共38分） 15．（11分）在光电效应实验中，某金属的极限频率对应的光在真空中波长为。已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h，该金属的逸出功为多少？若用真空中波长为（）的单色光做实验，则其遏止电压为多少？ 【答案】， 【详解】某金属的极限频率对应的光在真空中波长为，此时光电子的最大初动能Ekm=0，据光电效应方程 可得该金属的逸出功为。 若用真空中波长为的单色光做实验，由光电效应方程可得 设遏制电压为U，则满足 联立可得。 16．（12分）如图所示，△ABC是玻璃三棱镜的截面，D为AC面上的点。现让一波长λ=441nm的单色光PD沿与CA面的夹角为θ的方向从D点射入三棱镜，经AB面时恰好发生全反射，垂直BC面射出三棱镜后进入光电管，射到阴极K并发生光电效应。已知 (1)求该玻璃的折射率和cosθ的值。 (2)若光电管阴极材料的逸出功普朗克常量元电荷光速求遏止电压。（保留两位有效数字） 【答案】(1)， (2) 【详解】（1）光的传播路径如图所示 光经面发生全反射的临界角 又由 解得 单色光经AC面折射，由几何关系可知，折射角 根据折射定律可得 解得 （2）根据光电效应方程有 根据动能定理有 又 解得 17．（15分）一个点光源以功率向四周均匀地发射波长为的单色光，已知球的表面积，体积，式中为球的半径。在离光源中心距离为处，与入射光方向垂直放置一钾箔，因其面积较小，可认为光源发出的光垂直均匀的照在钾箔上。已知光的传播速度为，普朗克恒量为，光子动量为，以下问题均用题目中所给的物理符号表示。 （1）求该光源发射的能量传播到距离光源为处单位面积上的功率； （2）假设钾箔完全吸收了垂直照射到它上面的能量，求在单位面积上钾箔受到光照的平均作用力； （3）关于钾箔在该单色光源的照射下是否能产生光电效应，经典理论认为：若一个要被逐出的电子收集能量的圆形截面的半径约为一个典型原子的半径，只需吸收足够的光辐射能量就可以逐出电子。已知钾的逸出功为，请根据以上信息，求电子被逐出的时间。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）一个点光源以功率向四周均匀地发射波长为的单色光，光源发射的能量传播到距离光源为处单位面积上的功率 （2）设钾箔的面积为S，t时间内钾箔吸收的光子个数为N，有 由动量定理 解得 单位面积上钾箔受到光照的平均作用力 （3）一个电子在单位时间内吸收的能量 逐出电子所需要的时间为t，需要的能量为W，有 解得 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二物理（选择性必修3）周周练 第四章 周练06 原子结构和波粒二象性 第1-2节 （时间:75分钟 分数：100分） 1、 选择题(本题共12小题，共48分。其中1～8题为单选题，每小题4分；9--12题为多选题， 每小题4分，漏选得2分，错选得0分) 1．C 2．A 3．B 4．A 5．D 6．D 7．A 8．C 9．BC 10．BD 11．BD 12．BCD 二、填空题（本题2小题，共14分） 13．（4分）干涉 衍射 光电效应 波粒二象性 14．（10分）（1）阴极 （2）下 （3） < （4） （5）不变 三、解答题（本题3小题，共38分） 15．（11分）， 【详解】某金属的极限频率对应的光在真空中波长为，此时光电子的最大初动能Ekm=0，据光电效应方程 可得该金属的逸出功为。 若用真空中波长为的单色光做实验，由光电效应方程可得 设遏制电压为U，则满足 联立可得。 16．（12分） (1)， (2) 【详解】（1）光的传播路径如图所示 光经面发生全反射的临界角 又由 解得 单色光经AC面折射，由几何关系可知，折射角 根据折射定律可得 解得 （2）根据光电效应方程有 根据动能定理有 又 解得 17．（15分）（1）； （2）； （3） 【详解】（1）一个点光源以功率向四周均匀地发射波长为的单色光，光源发射的能量传播到距离光源为处单位面积上的功率 （2）设钾箔的面积为S，t时间内钾箔吸收的光子个数为N，有 由动量定理 解得 单位面积上钾箔受到光照的平均作用力 （3）一个电子在单位时间内吸收的能量 逐出电子所需要的时间为t，需要的能量为W，有 解得 / 学科网（北京）股份有限公司 $