第6章 波粒二象性 综合拔高练（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册（鲁科版）

综合拔高练 高考真题练 考点1　光电效应的理解及应用 1.(多选题)(2024黑吉辽,8)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.该金属的逸出功增大 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 2.(2022浙江6月选考,7)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2.29 eV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10.80 eV B.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0.85 eV的光子照射,氢原子跃迁到n=4激发态 3.(2021江苏,8)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极时的最大动能Ekm随电压U变化关系的图像是 (　　) 考点2　对波粒二象性的理解 4.(2024湖南,1)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 5.(2022全国乙,17)一点光源以113 W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10-7 m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=6.63×10-34 J·s。R约为 (　　) A.1×102 m　　　　　　B.3×102 m　　　　 C.6×102 m　　　　　　D.9×102 m 6.(多选题)(2022浙江1月选考,16)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 7.(2022湖南,1)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 8.(2021浙江6月选考,13)已知普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,电子的质量为9.11×10-31 kg。一个电子和一滴直径约为4 μm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.10-8　　　　B.106　　　　C.108　　　　D.1016 高考模拟练 应用实践 1.(2023山东济南一模)2023年2月27日,我国自主研制的空间站双光子显微镜首获航天员皮肤三维图像。该种显微镜成像时,需要将介质分子从基态S0激发到激发态Sn,双光子显微镜是通过让介质分子同时吸收两个光子a实现此激发过程,如图甲所示;单光子显微镜是让介质分子只吸收一个光子b实现此激发过程,如图乙所示。则光子a和光子b的波长之比为 (　　) 甲 乙 A.1∶1　　　　B.2∶1　　　　C.4∶1　　　　D.1∶2 2.(2023山东淄博一中二模)电子显微镜的工作原理是用高电压对电子束加速,最后打在感光胶片上,观察显微图像。现用电子显微镜观测某生物大分子的结构,为满足测量要求,将显微镜工作时的观测线度设定为电子的德布罗意波波长的n倍,其中n>1。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e,电子的初速度不计,显微镜工作时的加速电压为U,则该显微镜的观测线度为 (　　) A.　　　　　　B. C.　　　　　　D. 3.(2024黑龙江三模)在研究甲、乙两种金属的光电效应现象实验中,光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系如图所示,则下列说法正确的是 (　　) A.甲金属的逸出功大于乙金属的逸出功 B.两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等 C.若增大入射光的频率,则所需遏止电压随之增大 D.若增大入射光的强度,但不改变入射光的频率,则光电子的最大初动能将增大 4.(2023山东新高考联合质量测评)如图甲所示,大量处于第4能级的氢原子向低能级跃迁时能发出多种频率的光,分别用这些频率的光照射图乙电路中的阴极K,只能得到3条光电流随电压变化的关系曲线,如图丙所示。下列说法正确的是 (　　) 甲 乙 丙 A.a光照射光电管产生的光电子动能一定比c光大 B.该氢原子共发出3种频率的光 C.滑动变阻器滑片滑到最左端时,电流表示数一定为0 D.图中M点的数值为-4.45 迁移创新 5.(多选题)(2024浙江温州三模)如图为某款条形码扫描笔的工作原理图,发光二极管发出的光频率为ν0。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(截止频率为0.8ν0),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。下列说法正确的是 (　　) A.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 B.频率为ν0的光照射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1.2ν0的光,则一定无法识别条形码 D.若发光二极管发出频率为0.5ν0的光,扫描笔缓慢移动,也能正常识别条形码 6.(2024上海黄浦二模)如图(a)所示为一款光电烟雾探测器的原理图,当有烟雾进入时,来自光源S的光被烟雾散射后进入光电管C,光射到光电管中的钠表面时会产生光电流,传感器检测到光电流大于预设值便会触发警报。金属钠的遏止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图(b)所示。 (1)光源S发出的光波波长应小于多少? (2)图(b)中图像的斜率为k,求普朗克常量h的表达式。(电子电荷量为e) 答案与分层梯度式解析 综合拔高练 高考真题练 1.BD　逸出功由金属材料本身决定,A错误。光子能量E=hν,由光子频率决定,B正确。由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0可知,逸出的光电子最大初动能不变,C错误。光的强度增加,单位时间照射到金属表面的光子数增加,单位时间逸出的光电子数增多,D正确。 2.B　从n=3跃迁到n=1放出的光电子能量最大,根据Ek=E-W0可得此时最大初动能为Ek=9.8 eV,故A错误;根据p==和E=hν得p=,又因为从n=3跃迁到n=1放出的光子能量最大,故可知动量最大,故B正确;大量氢原子从n=3的激发态跃迁基态能放出=3种频率的光子,其中从n=3跃迁到n=2放出的光子能量为ΔEk=3.4 eV-1.51 eV=1.89 eV<2.29 eV,不能使金属钠产生光电效应,其他两种均可以,故C错误;由于从n=3跃迁到n=4能级需要吸收的光子能量为ΔE=1.51 eV-0.85 eV=0.66 eV≠0.85 eV,所以用0.85 eV的光子照射,不能使氢原子跃迁到n=4激发态,故D错误。故选B。 3.C　逸出电子的最大初动能Ek0=hν-W0①,逸出功W0=hνc②;电子由K板至A板电场力做正功,为eU=Ekm-Ek0③,联立方程得出Ekm=eU+hν-hνc,由公式可知Ekm-U图线的斜率表示e,因为ν1<ν2,所以纵轴截距hν-hν1>hν-hν2,所以选C。 4.B　普朗克认为黑体辐射的能量是不连续的,A错误;紫光的光子频率更高,光子能量更大,如果红光可以使某金属发生光电效应,则紫光一定也可以使该金属发生光电效应,B正确;康普顿在研究石墨对X射线散射时,发现在散射的X射线中,除了与入射波长λ0相同的成分外,还有波长大于λ0的成分,这个现象称为康普顿效应,C错误;德布罗意认为实物粒子也具有波粒二象性,质子、电子等都具有波动性,D错误。 5.B　一个光子的能量为E=hν,ν为光的频率,光的波长与频率的关系为c=λν,光源每秒发出的光子的个数为n==,P为光源的功率,光子以球面波的形式传播,那么以光源为球心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3×1014个,此处球面的表面积为S=4πR2,则=3×1014,联立以上各式解得R≈3×102 m,故选B。 6.BD　根据动量的大小与动能的关系可知发射电子的动能Ek== J≈8.0×10-17 J,故A错误;发射电子的物质波波长λ== m=5.5×10-11 m,故B正确;物质波是概率波,每个电子依次通过双缝都能发生干涉现象,只是需要大量电子显示出干涉图样,故C错误,D正确。故选B、D。 7.C　玻尔的量子化模型很好地解释了原子光谱的分立特征,A错误;玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱,但不足之处是它保留了经典理论中的一些观点,如电子轨道的概念,并没有完全揭示微观粒子的运动规律,B错误;光电效应揭示了光的粒子性,C正确;电子束穿过铝箔后的衍射图样证实了电子的波动性,质子、中子及原子、分子均具有波动性,D错误。故选C。 8.C　根据德布罗意波长公式λ=和动量与动能关系式p=,联立得λ=,由题意可知,电子与油滴的动能相同,则其波长与质量的二次方根成反比,所以有=,m油=ρ·πd3=0.8×103××3.14×(4×10-6)3 kg≈2.7×10-14 kg,代入数据解得=≈1.7×108,所以C正确。A、B、D错误。 高考模拟练 1.B　将介质分子从基态S0激发到激发态Sn,两过程吸收的光子能量一样多,则有2hνa=hνb,则光子频率关系为=,波长和频率成反比,故光子a和光子b的波长之比为2∶1。故选B。 2.C　电子被加速,由动能定理得eU=Ek,又p=,λ=,L=nλ,联立可得L=,故选C。 3.C　根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν-W0,可知光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像的斜率为普朗克常量h,横轴截距为νc=,所以两条图线的斜率一定相等,即α和β一定相等,甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功,A、B错误;根据Ek=hν-W0可知,增大入射光的频率,产生的光电子的最大初动能增大,再由eUc=Ek可知,所需遏止电压随之增大,C正确;根据光电效应规律可知,不改变入射光频率ν,只增大入射光的强度,则光电子的最大初动能不变,D错误。 4.D　由图丙可知,a光的遏止电压最大,即a光的频率最大,则a光照射光电管产生的光电子最大初动能比c光大,但动能不一定大,故A错误;该氢原子发出光的频率个数N==6种,故B错误,当加速电压为0时,由于光电子有动能,仍能进入电路,故电流表示数不一定为0,故C错误;a光是由能级4跃迁到能级1产生的光,则有hνa=E4-E1=12.75 eV,由光电效应方程得hνa=W+Ekma且Ekma=7 eV,解得W=5.75 eV,c光是由能级2跃迁到能级1产生的光,由hνc=W+Ekmc且Ekmc=eUc得Uc=-4.45 V,故D正确。故选D。 5.AB　根据题意,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越短,故A正确;频率为ν0的光照射到光电管发生光电效应是瞬间的,即立刻产生光电子,故B正确;若发光二极管发出频率为1.2ν0的光,大于截止频率,可以产生光电流,可以正常识别条形码,故C错误;若发光二极管发出频率为0.5ν0的光,小于截止频率,无法产生光电流,即无法正常识别条形码,故D错误。 6.答案　(1)5×10-7 m　(2)h=ke 解析　(1)由题图(b)可知金属钠的极限频率为6×1014 Hz,光源S发出的光波波长应小于λ== m=5×10-7 m。 (2)根据光电效应方程有Ek=hν-W0 根据动能定理有Ek=eUc 整理得Uc=ν- 则Uc-ν图像的斜率为k= 解得普朗克常量为h=ke。 7 学科网（北京）股份有限公司 $