第四章 波粒二象性（单元自测·提升卷）物理粤教版选择性必修第三册

2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第四章·素养提升 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C C B B B D B AB AC BD 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．（7分）【答案】(1)阳极 （2分） (2)左负右正 （2分） (3) 0.6 1.9 小于（每空1分） 【详解】（1）[1]由光电管的结构知，打出的电子向A极运动，A为阳极。 （2）[1]要观察遏止电压，应该使电子向阳极运动过程中减速，故电源正、负极的接线为左负右正。 （3）①[1]用光子能量为2.5 eV的一束光照射光电管阴极K，遏止电压为Uc=0.60 V 光电子的最大初动能Ek=eUc=0.6eV ②[2]根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=ε-W0 ε=2.5eV解得W0=1.9eV ③[3]根据爱因斯坦光电效应方程有eUc=Ek=h-W0 照射同一阴极材料则W0相同，由图可知Uca<Ucb 可得 12．（10分）【答案】(1)光子 (2) 正电荷 正电荷 (3)减小 (4)无 （每空2分） 【详解】（1）紫外线照射锌板，光子能量被电子吸收。 （2）[1][2] 紫外线照射锌板，锌板有电子逸出，锌板带正电荷，静电计带正电荷。 （3）用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触，由于电荷的中和，静电计指针偏角将减小。 （4）红光的频率比黄光小，黄光不发生光电效应，红光也不会发生光电效应，则静电计指针不偏转。 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．（10分）【答案】(1)6种， (2) 【详解】（1）大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，根据 （2分） 可知最多可以释放6种频率的光子； 从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子能量为（2分） （2）处于n=2激发态的氢原子电离需要的能量为（2分） 根据（2分） 解得入射光的最大波长为（2分） 14．（10分）【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据德布罗意波长公式有（2分） 可得一个光子的动量为（3分） （2）根据动量守恒有（2分） 所以原子吸收第一个光子后速度的大小为（3分） 15．（17分）【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据动能定理有（2分） 解得（2分） （2）由（2分） （2分） 可得（2分） （3）光源发出的光的能量（2分） 根据光电效应方程有（2分） 解得（3分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第四章·素养提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8～10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．下列各种说法中不正确的有（　　） A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 B．光既具有波动性，又具有粒子性，所以说光具有波粒二象性 C．光电效应现象说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性 D．德布罗意认为任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波 2．某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的速度方向，速度大小也不相同。平行M放置一个金属网N，在M、N间连一电流表，如图（a）所示，将在电流表中检测到电流；如果在M、N之间加电压，如图（b）所示，调节电压的大小，观察电流表中的电流大小。下列说法正确的是（　　） A．图（a）中流过电流表的电流方向为从到 B．图（b）中当增大时，电流表的读数也增大 C．图（b）中当增大到某一值时电流表的读数可能为零 D．所有电子从M板到金属网N均做匀减速直线运动 3．利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，遏止电压与入射光频率的关系如图乙所示，图乙中、、均已知，电子电荷量用e表示。下列说法正确的是（　　） A．光电效应实验中产生的光电子从本质上来说就是光子 B．由图像可求得普朗克常量 C．入射光频率为时，光电子的最大初动能 D．滑动变阻器的滑片P向端移动过程中电流表示数一定一直增加 4．科学家通过实验发现，用频率低于金属截止频率的单色强激光照射金属时也能发生光电效应，这说明在强激光照射下，一个电子在极短时间内能吸收多个光子而从金属表面逸出。若某金属的截止频率为，用频率低于的强激光照射该金属，打出的光电子最大初动能为，则强激光的最大频率等于（　　） A． B． C． D． 5．陪南南同学购买奶茶付款时，开开同学观察了条形码扫描笔，突然对此很感兴趣。查询资料后，得知某款条形码扫描笔的工作原理如图所示为：发光二极管发出的光频率为，将扫描笔笔口打开，在条形码上匀速移动，遇到黑色线条光几乎全部被吸收；遇到白色线条光被大量反射到光电管中的金属表面（截止频率），产生光电流，如果光电流大于某个值，会使信号处理系统导通，将条形码变成一个个脉冲电信号。则（    ） A．扫描笔在条形码上移动的速度不影响相邻脉冲电信号的时间间隔 B．频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C．若发光二极管发出频率为的光，扫描笔缓慢移动，也能正常识别条形码 D．将光电管中的金属更换成截止频率更大的材料，更易使得信号处理系统导通 6．图甲为某种光电烟雾探测器装置示意图，光源S发出频率为的光束，当有烟雾进入该探测器时，光束会被烟雾散射进入光电管C，当光照射到光电管中的金属钠表面时会产生光电子，进而在光电管中形成光电流，当光电流大于某临界值时，便会触发报警系统报警。用如图乙所示的电路（光电管K极是金属钠）研究光电效应规律，得到钠的遏止电压与入射光频率之间的关系，如图丙所示，元电荷为e。下列说法不正确的是（　　） A．由图丙知，普朗克常量 B．由图丙知，金属钠的逸出功为 C．图甲中，光源S发出的光越强，探测器的灵敏度就越高，光电子的最大初动能就不变 D．图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，探测器的灵敏度就越高 7．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6 个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以10W的功率均匀地向各个方向发射波长为5.3×10-7m的绿光，已知瞳孔的直径为4mm，普朗克常量为 ，光速为3×108m /s，不计空气对光的吸收，则眼睛能够看到这个光源的最远距离约为（　　） A．2×107m B．2×106m C．2×105m D．2×104m 8．如图所示，能级间的跃迁产生不连续的谱线，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系，比如：巴耳末系就是氢原子从n＝3，4，5…能级跃迁到n＝2的能级时辐射出的光谱，其波长λ遵循以下规律：，下列说法正确的是（　　） A．公式中n只能取整数值，故氢光谱是线状谱 B．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的动能增大 C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子，在巴耳末系中波长最短 D．用能量为13.0eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受照射后，氢原子能跃迁到n＝4的能级 9．晓宇同学在研究光电效应现象时，利用不同频率的光照射某金属材料，记录了入射光频率以及与其相对应的遏止电压，描绘了关于的函数图像。如图所示。已知电子的电荷量为，图中为未知量，其余均为已知量。则下列说法正确的是（　　） A． B．材料的逸出功 C．普朗克常量为 D．若，则相对应的光电子的最大初动能 10．现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是（    ） A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子的数目就越多 B．在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象 C．紫外线照射锌板，会发生光电效应现象 D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．用金属铷制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示。 (1)图甲中电极A为光电管的 （选填“阴极”或“阳极”）。 (2)要观察遏止电压，电源正、负极的接线为 （选填“左负右正”或“左正右负”）。 (3)在实验过程中发现，当电源断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射光电管，电流表读数不为零。当电源接通时，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零。当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。依据实验现象与数值解答下列问题。 ①该光照射后，光电子的最大初动能Ek= eV； ②根据爱因斯坦光电效应方程金属逸出功W0= eV； ③保持实验装置不变，用颜色不同的a光和b光照射光电管阴极K时，产生的光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图乙所示。则a光的频率 （选填“大于”“等于”或“小于”）b光的频率。 12．如图所示，一静电计与锌板相连，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，静电计指针保持一定偏角。完成下列填空： (1)紫外线照射锌板， 能量被电子吸收（选填“光子”“光电子”或“光球”）。 (2)静电计带 ；锌板带 （选填“负电荷”或“正电荷”）。 (3)用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触，静电计指针偏角将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 (4)使静电计指针不偏转，再用相同强度的黄光灯照射锌板，静电计指针无偏转。那么，若改用光照强度更大的红光灯照射锌板，可观察到静电计指针 （选填“有”“无”或“可能”）偏转。 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．由玻尔理论可知，氢原子的基态能量为，激发态能量为（n=2，3，4，…）。已知普朗克常量h，真空中光速c。 (1)大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以释放几种频率的光子？求从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子能量； (2)要使处于n=2激发态的氢原子电离，求入射光的最大波长。 14．激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子连续吸收多个迎面射来的频率为的光子后，速度减小。不考虑原子质量的变化，光速为c。求： (1)一个光子的动量； (2)原子吸收第一个光子后速度的大小。 15．如图所示为研究光电效应的实验装置。闭合开关S，某单色光源发出的光能全部照射在阴极K上，回路中形成电流。移动滑动变阻器的滑片P，分别测得遏止电压为Uc、饱和电流为Im。已知阴极K金属的逸出功为W0，电子的电荷量为e，普朗克常量为h，光源发光功率恒定。 (1)求从阴极K逸出时光电子的最大动能Ekm； (2)求单位时间内到达阳极A的光电子数的最大值Nm； (3)若每入射一光子会产生一个光电子，所有的光电子都能到达阳极A，求光源的发光功率P。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第四章·素养提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8～10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．下列各种说法中不正确的有（　　） A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 B．光既具有波动性，又具有粒子性，所以说光具有波粒二象性 C．光电效应现象说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性 D．德布罗意认为任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波 【答案】C 【详解】A.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故A正确，不符合题意； B.光既具有波动性，又具有粒子性，所以说光具有波粒二象性，故B正确，不符合题意； C.光电效应和康普顿效应现象都说明光具有粒子性，故C错误，符合题意； D．德布罗意认为任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波，故D正确，不符合题意； 这道题目选择不正确的，故选：C。 2．某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的速度方向，速度大小也不相同。平行M放置一个金属网N，在M、N间连一电流表，如图（a）所示，将在电流表中检测到电流；如果在M、N之间加电压，如图（b）所示，调节电压的大小，观察电流表中的电流大小。下列说法正确的是（　　） A．图（a）中流过电流表的电流方向为从到 B．图（b）中当增大时，电流表的读数也增大 C．图（b）中当增大到某一值时电流表的读数可能为零 D．所有电子从M板到金属网N均做匀减速直线运动 【答案】C 【详解】A．由题意可知，电子从运动到，则图甲中流过电流表的电流方向为从到，选项A错误； D．由于电子受静电力方向水平向左，加速度恒定，其方向与电子速度方向间的夹角为钝角（当电子的速度方向沿金属板M板面方向时，静电力方向与电子速度方向间的夹角为直角，该方向射出的电子是不会在两板间做直线运动），故电子在两板间均做匀变速曲线运动，不是匀减速直线运动，只有垂直板面射出的电子在板间才做匀减速运动，故D错误； B．根据动能定理 U增大，到达极板电子数减少，电流表的读数减小，故错误； C．当增大到某一值时，电子到达N板的速度恰好为0，此时电流为0，故C正确。 故选C。 3．利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，遏止电压与入射光频率的关系如图乙所示，图乙中、、均已知，电子电荷量用e表示。下列说法正确的是（　　） A．光电效应实验中产生的光电子从本质上来说就是光子 B．由图像可求得普朗克常量 C．入射光频率为时，光电子的最大初动能 D．滑动变阻器的滑片P向端移动过程中电流表示数一定一直增加 【答案】B 【详解】A．光电效应实验中产生的光电子从本质上来说就是电子，是金属表面受到光照射时发射出来的电子，故A错误； B．根据光电效应方程结合图乙有，其中，根据动能定理有 联立可得普朗克常量为，故B正确； C．在光电效应中，最大初动能与遏止电压的关系为，故C错误； D．滑动变阻器的滑片P向端移动过程中，光电管两端的反向电压增大，则电流表示数逐渐减小，若反向电压足够大，则可减小至零，故D错误。 故选B。 4．科学家通过实验发现，用频率低于金属截止频率的单色强激光照射金属时也能发生光电效应，这说明在强激光照射下，一个电子在极短时间内能吸收多个光子而从金属表面逸出。若某金属的截止频率为，用频率低于的强激光照射该金属，打出的光电子最大初动能为，则强激光的最大频率等于（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据光电效应方程，可得解得（n为吸收光子数） 当n=2时，强激光取最大频率为 故选B。 5．陪南南同学购买奶茶付款时，开开同学观察了条形码扫描笔，突然对此很感兴趣。查询资料后，得知某款条形码扫描笔的工作原理如图所示为：发光二极管发出的光频率为，将扫描笔笔口打开，在条形码上匀速移动，遇到黑色线条光几乎全部被吸收；遇到白色线条光被大量反射到光电管中的金属表面（截止频率），产生光电流，如果光电流大于某个值，会使信号处理系统导通，将条形码变成一个个脉冲电信号。则（    ） A．扫描笔在条形码上移动的速度不影响相邻脉冲电信号的时间间隔 B．频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C．若发光二极管发出频率为的光，扫描笔缓慢移动，也能正常识别条形码 D．将光电管中的金属更换成截止频率更大的材料，更易使得信号处理系统导通 【答案】B 【详解】A．扫描笔在条形码上移动的速度越快，相邻脉冲电信号的时间间隔就越短，所以扫描笔在条形码上移动的速度会影响相邻脉冲电信号的时间间隔，故A错误； B．频率为的光照到光电管发生光电效应是瞬间的，会立刻产生光电子，故B正确； C．发光二极管发出频率为的光，小于截止频率，无法产生光电流，无法正常识别条形码，故C错误； D．将光电管中的金属更换成截止频率更大的材料，此时发光二极管发出光的频率不一定超过截止频率，可能不会发生光电效应，因此不一定会使信号处理系统导通。故D错误。 故选B。 6．图甲为某种光电烟雾探测器装置示意图，光源S发出频率为的光束，当有烟雾进入该探测器时，光束会被烟雾散射进入光电管C，当光照射到光电管中的金属钠表面时会产生光电子，进而在光电管中形成光电流，当光电流大于某临界值时，便会触发报警系统报警。用如图乙所示的电路（光电管K极是金属钠）研究光电效应规律，得到钠的遏止电压与入射光频率之间的关系，如图丙所示，元电荷为e。下列说法不正确的是（　　） A．由图丙知，普朗克常量 B．由图丙知，金属钠的逸出功为 C．图甲中，光源S发出的光越强，探测器的灵敏度就越高，光电子的最大初动能就不变 D．图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，探测器的灵敏度就越高 【答案】D 【详解】A．由光电效应方程和动能定理可知，在光电管加反向电压时 整理可得 可知钠的遏止电压与入射光频率的图像斜率 解得 A正确，不符合题意； B．由光电效应方程，可知当时，对应的光照频率是极限频率，由图丙可得 则有金属钠的逸出功为 B正确，不符合题意； C．图甲中，在光源频率不变的条件下，光源S发出的光越强，在相同时间内，相同烟雾浓度下散射到光电管上的光电子数越多，产生光电流越大，即探测器的灵敏度就越高，但光电子的最大初动能不变，C正确，不符合题意； D．图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，则从光电管射出的光电子的最大初动能就越小，探测器的灵敏度就越低，D错误，符合题意。 故选D。 7．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6 个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以10W的功率均匀地向各个方向发射波长为5.3×10-7m的绿光，已知瞳孔的直径为4mm，普朗克常量为 ，光速为3×108m /s，不计空气对光的吸收，则眼睛能够看到这个光源的最远距离约为（　　） A．2×107m B．2×106m C．2×105m D．2×104m 【答案】B 【详解】一个光子的能量为 为光的频率，光的波长与频率有以下关系 光源每秒发出的光子的个数为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 人眼瞳孔面积 其中d为瞳孔直径，由题意，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼镜就能察觉到，也就是说在瞳孔所处的球面上能保证每秒6个绿光的光子射入瞳孔，设人距光源的距离为r，那么人眼所处的球面的表面积为S=4πr2 所以 联立以上各式解得 B正确，ACD错误。 故选B。 8．如图所示，能级间的跃迁产生不连续的谱线，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系，比如：巴耳末系就是氢原子从n＝3，4，5…能级跃迁到n＝2的能级时辐射出的光谱，其波长λ遵循以下规律：，下列说法正确的是（　　） A．公式中n只能取整数值，故氢光谱是线状谱 B．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的动能增大 C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子，在巴耳末系中波长最短 D．用能量为13.0eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受照射后，氢原子能跃迁到n＝4的能级 【答案】AB 【详解】A.根据玻尔理论可知，公式中n只能取整数值，故氢光谐是线状谱，故A项与题意相符； B.氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的轨道半径减小，由： 可知，电子动能增大，故B项与题意相符； C.根据玻尔理论可知氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子，在巴耳末系中光子中能量值最小，则波长最长，故C项与题意不相符； D.用能量为13.0eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受照射后，若氢原子能吸收该光子，则新的能级为：E＝﹣13.6eV+13.0eV=0.6eV 氢原子没有该能级，所以氢原子不能吸收该光子，故D项与题意不符． 故选AB。 9．晓宇同学在研究光电效应现象时，利用不同频率的光照射某金属材料，记录了入射光频率以及与其相对应的遏止电压，描绘了关于的函数图像。如图所示。已知电子的电荷量为，图中为未知量，其余均为已知量。则下列说法正确的是（　　） A． B．材料的逸出功 C．普朗克常量为 D．若，则相对应的光电子的最大初动能 【答案】AC 【详解】A．由图中比例关系可得 解得，故A正确； BC．根据光电效应方程和动能定理可得， 整理可得 结合图像可得， 联立解得，，故B错误，C正确； D．根据可知，光电子的最大初动能与入射光频率不成正比关系，若，相对应的光电子的最大初动能，故D错误。 故选AC。 10．现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是（    ） A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子的数目就越多 B．在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象 C．紫外线照射锌板，会发生光电效应现象 D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同 【答案】BD 【详解】A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子的数目就越多，该现象是光电效应，突出体现了粒子性，选项A错误； B．在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象，突出体现波动性，选项B正确； C．紫外线照射锌板，会发生光电效应现象，突出体现了粒子性，选项C错误； D．晶体中相邻原子之间的距离大致与德布罗意波长相同故能发生明显的衍射现象，而衍射是波特有的性质，故D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．用金属铷制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示。 (1)图甲中电极A为光电管的 （选填“阴极”或“阳极”）。 (2)要观察遏止电压，电源正、负极的接线为 （选填“左负右正”或“左正右负”）。 (3)在实验过程中发现，当电源断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射光电管，电流表读数不为零。当电源接通时，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零。当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。依据实验现象与数值解答下列问题。 ①该光照射后，光电子的最大初动能Ek= eV； ②根据爱因斯坦光电效应方程金属逸出功W0= eV； ③保持实验装置不变，用颜色不同的a光和b光照射光电管阴极K时，产生的光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图乙所示。则a光的频率 （选填“大于”“等于”或“小于”）b光的频率。 【答案】(1)阳极 (2)左负右正 (3) 0.6 1.9 小于 【详解】（1）[1]由光电管的结构知，打出的电子向A极运动，A为阳极。 （2）[1]要观察遏止电压，应该使电子向阳极运动过程中减速，故电源正、负极的接线为左负右正。 （3）①[1]用光子能量为2.5 eV的一束光照射光电管阴极K，遏止电压为Uc=0.60 V 光电子的最大初动能Ek=eUc=0.6eV ②[2]根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=ε-W0 ε=2.5eV解得W0=1.9eV ③[3]根据爱因斯坦光电效应方程有eUc=Ek=h-W0 照射同一阴极材料则W0相同，由图可知Uca<Ucb 可得 12．如图所示，一静电计与锌板相连，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，静电计指针保持一定偏角。完成下列填空： (1)紫外线照射锌板， 能量被电子吸收（选填“光子”“光电子”或“光球”）。 (2)静电计带 ；锌板带 （选填“负电荷”或“正电荷”）。 (3)用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触，静电计指针偏角将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 (4)使静电计指针不偏转，再用相同强度的黄光灯照射锌板，静电计指针无偏转。那么，若改用光照强度更大的红光灯照射锌板，可观察到静电计指针 （选填“有”“无”或“可能”）偏转。 【答案】(1)光子 (2) 正电荷 正电荷 (3)减小 (4)无 【详解】（1）紫外线照射锌板，光子能量被电子吸收。 （2）[1][2] 紫外线照射锌板，锌板有电子逸出，锌板带正电荷，静电计带正电荷。 （3）用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触，由于电荷的中和，静电计指针偏角将减小。 （4）红光的频率比黄光小，黄光不发生光电效应，红光也不会发生光电效应，则静电计指针不偏转。 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．由玻尔理论可知，氢原子的基态能量为，激发态能量为（n=2，3，4，…）。已知普朗克常量h，真空中光速c。 (1)大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以释放几种频率的光子？求从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子能量； (2)要使处于n=2激发态的氢原子电离，求入射光的最大波长。 【答案】(1)6种， (2) 【详解】（1）大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，根据 可知最多可以释放6种频率的光子； 从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子能量为 （2）处于n=2激发态的氢原子电离需要的能量为 根据 解得入射光的最大波长为 14．激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子连续吸收多个迎面射来的频率为的光子后，速度减小。不考虑原子质量的变化，光速为c。求： (1)一个光子的动量； (2)原子吸收第一个光子后速度的大小。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据德布罗意波长公式有 可得一个光子的动量为 （2）根据动量守恒有 所以原子吸收第一个光子后速度的大小为 15．如图所示为研究光电效应的实验装置。闭合开关S，某单色光源发出的光能全部照射在阴极K上，回路中形成电流。移动滑动变阻器的滑片P，分别测得遏止电压为Uc、饱和电流为Im。已知阴极K金属的逸出功为W0，电子的电荷量为e，普朗克常量为h，光源发光功率恒定。 (1)求从阴极K逸出时光电子的最大动能Ekm； (2)求单位时间内到达阳极A的光电子数的最大值Nm； (3)若每入射一光子会产生一个光电子，所有的光电子都能到达阳极A，求光源的发光功率P。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据动能定理有 解得 （2）由 可得 （3）光源发出的光的能量 根据光电效应方程有 解得 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2025-2026学年高二年级选择性必修三物理单元自测 第四章·素养提升 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；8～10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．下列各种说法中不正确的有（　　） A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 B．光既具有波动性，又具有粒子性，所以说光具有波粒二象性 C．光电效应现象说明光具有粒子性，康普顿效应说明光具有波动性 D．德布罗意认为任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波 2．某种金属板M受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的速度方向，速度大小也不相同。平行M放置一个金属网N，在M、N间连一电流表，如图（a）所示，将在电流表中检测到电流；如果在M、N之间加电压，如图（b）所示，调节电压的大小，观察电流表中的电流大小。下列说法正确的是（　　） A．图（a）中流过电流表的电流方向为从到 B．图（b）中当增大时，电流表的读数也增大 C．图（b）中当增大到某一值时电流表的读数可能为零 D．所有电子从M板到金属网N均做匀减速直线运动 3．利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，遏止电压与入射光频率的关系如图乙所示，图乙中、、均已知，电子电荷量用e表示。下列说法正确的是（　　） A．光电效应实验中产生的光电子从本质上来说就是光子 B．由图像可求得普朗克常量 C．入射光频率为时，光电子的最大初动能 D．滑动变阻器的滑片P向端移动过程中电流表示数一定一直增加 4．科学家通过实验发现，用频率低于金属截止频率的单色强激光照射金属时也能发生光电效应，这说明在强激光照射下，一个电子在极短时间内能吸收多个光子而从金属表面逸出。若某金属的截止频率为，用频率低于的强激光照射该金属，打出的光电子最大初动能为，则强激光的最大频率等于（　　） A． B． C． D． 5．陪南南同学购买奶茶付款时，开开同学观察了条形码扫描笔，突然对此很感兴趣。查询资料后，得知某款条形码扫描笔的工作原理如图所示为：发光二极管发出的光频率为，将扫描笔笔口打开，在条形码上匀速移动，遇到黑色线条光几乎全部被吸收；遇到白色线条光被大量反射到光电管中的金属表面（截止频率），产生光电流，如果光电流大于某个值，会使信号处理系统导通，将条形码变成一个个脉冲电信号。则（    ） A．扫描笔在条形码上移动的速度不影响相邻脉冲电信号的时间间隔 B．频率为的光照到光电管的金属表面立即产生光电子 C．若发光二极管发出频率为的光，扫描笔缓慢移动，也能正常识别条形码 D．将光电管中的金属更换成截止频率更大的材料，更易使得信号处理系统导通 6．图甲为某种光电烟雾探测器装置示意图，光源S发出频率为的光束，当有烟雾进入该探测器时，光束会被烟雾散射进入光电管C，当光照射到光电管中的金属钠表面时会产生光电子，进而在光电管中形成光电流，当光电流大于某临界值时，便会触发报警系统报警。用如图乙所示的电路（光电管K极是金属钠）研究光电效应规律，得到钠的遏止电压与入射光频率之间的关系，如图丙所示，元电荷为e。下列说法不正确的是（　　） A．由图丙知，普朗克常量 B．由图丙知，金属钠的逸出功为 C．图甲中，光源S发出的光越强，探测器的灵敏度就越高，光电子的最大初动能就不变 D．图乙中，光电管K极使用的金属材料逸出功越大，截止频率越大，探测器的灵敏度就越高 7．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6 个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以10W的功率均匀地向各个方向发射波长为5.3×10-7m的绿光，已知瞳孔的直径为4mm，普朗克常量为 ，光速为3×108m /s，不计空气对光的吸收，则眼睛能够看到这个光源的最远距离约为（　　） A．2×107m B．2×106m C．2×105m D．2×104m 8．如图所示，能级间的跃迁产生不连续的谱线，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系，比如：巴耳末系就是氢原子从n＝3，4，5…能级跃迁到n＝2的能级时辐射出的光谱，其波长λ遵循以下规律：，下列说法正确的是（　　） A．公式中n只能取整数值，故氢光谱是线状谱 B．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的动能增大 C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射出的光子，在巴耳末系中波长最短 D．用能量为13.0eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受照射后，氢原子能跃迁到n＝4的能级 9．晓宇同学在研究光电效应现象时，利用不同频率的光照射某金属材料，记录了入射光频率以及与其相对应的遏止电压，描绘了关于的函数图像。如图所示。已知电子的电荷量为，图中为未知量，其余均为已知量。则下列说法正确的是（　　） A． B．材料的逸出功 C．普朗克常量为 D．若，则相对应的光电子的最大初动能 10．现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是（    ） A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子的数目就越多 B．在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象 C．紫外线照射锌板，会发生光电效应现象 D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共17分。 11．用金属铷制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示。 (1)图甲中电极A为光电管的 （选填“阴极”或“阳极”）。 (2)要观察遏止电压，电源正、负极的接线为 （选填“左负右正”或“左正右负”）。 (3)在实验过程中发现，当电源断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射光电管，电流表读数不为零。当电源接通时，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零。当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。依据实验现象与数值解答下列问题。 ①该光照射后，光电子的最大初动能Ek= eV； ②根据爱因斯坦光电效应方程金属逸出功W0= eV； ③保持实验装置不变，用颜色不同的a光和b光照射光电管阴极K时，产生的光电流I随光电管两端电压U的变化规律如图乙所示。则a光的频率 （选填“大于”“等于”或“小于”）b光的频率。 12．如图所示，一静电计与锌板相连，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，静电计指针保持一定偏角。完成下列填空： (1)紫外线照射锌板， 能量被电子吸收（选填“光子”“光电子”或“光球”）。 (2)静电计带 ；锌板带 （选填“负电荷”或“正电荷”）。 (3)用一带少量负电荷的金属小球与锌板接触，静电计指针偏角将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 (4)使静电计指针不偏转，再用相同强度的黄光灯照射锌板，静电计指针无偏转。那么，若改用光照强度更大的红光灯照射锌板，可观察到静电计指针 （选填“有”“无”或“可能”）偏转。 三、计算题：本题共3小题，共37分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13．由玻尔理论可知，氢原子的基态能量为，激发态能量为（n=2，3，4，…）。已知普朗克常量h，真空中光速c。 (1)大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以释放几种频率的光子？求从n=4能级跃迁到n=2能级释放的光子能量； (2)要使处于n=2激发态的氢原子电离，求入射光的最大波长。 14．激光冷却中性原子的原理如图所示，质量为m、速度为v0的原子连续吸收多个迎面射来的频率为的光子后，速度减小。不考虑原子质量的变化，光速为c。求： (1)一个光子的动量； (2)原子吸收第一个光子后速度的大小。 15．如图所示为研究光电效应的实验装置。闭合开关S，某单色光源发出的光能全部照射在阴极K上，回路中形成电流。移动滑动变阻器的滑片P，分别测得遏止电压为Uc、饱和电流为Im。已知阴极K金属的逸出功为W0，电子的电荷量为e，普朗克常量为h，光源发光功率恒定。 (1)求从阴极K逸出时光电子的最大动能Ekm； (2)求单位时间内到达阳极A的光电子数的最大值Nm； (3)若每入射一光子会产生一个光电子，所有的光电子都能到达阳极A，求光源的发光功率P。 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $