第四章原子结构和波粒二象性 单元检测（提升卷）-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第四章原子结构和波粒二象性单元检测同步练习（提升卷） 2025-2026学年高二下学期人教版选择性必修三 一、单选题 1．如图所示，在光电效应实验中，用光分别照射金属a、b得到了两条遏止电压与入射光频率的关系图线。已知金属a的逸出功大于金属b的逸出功，普朗克常量为h，电子的电荷量为-e。下列说法正确的是（　　） A．图线Ⅰ对应的金属为a B．图线Ⅰ、Ⅱ的斜率均为h C．用频率为ν3的光照射金属b，则光电子的最大初动能为 D．用频率为ν3的光照射金属a，则相应的遏止电压为 2．下表为几种金属的截止频率，用频率为6.8×1014Hz的单色紫光照射这些金属的表面，能逸出光电子的金属有（　　） 金属 铷 钾 钠 钙 钨 截止频率ν/1014Hz 5.15 5.44 5.56 7.73 10.95 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 3．如图所示为氢原子能级图，从能级跃迁到能级时辐射出四条光谱线。已知从跃迁到的能级时辐射光的波长为。下列说法中正确的是（　　） A．四条光谱线中，谱线和频率之比为63:85 B．的照射光能使氢原子从跃迁到的能级 C．处于高能级的氢原子越多，和之间会出现其他频率的谱线 D．用相同功率发射的这四种细光束，单位时间发射的光的平均光子数最多 4．在光电效应实验中，小明用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲、乙、丙），如图2所示。则（　　） A．乙、丙所对应的截止频率一样大 B．甲光所产生光电子的最大初动能最大 C．甲光比乙光的频率大 D．乙光比丙光的波长大 5．1885年，巴耳末研究了氢原子在可见光区的四条谱线，即图中Hα、Hβ、Hγ、Hδ（已知Hδ为紫光，Hα为红光），巴耳末发现四条谱线的波长满足（n=3，4，5，6），式中叫作里德伯常量，根据上述信息可知，Hα和Hβ对应的波长的比值为（　　） A． B． C． D． 6．利用高压电场研究粒子的波动性，氘核（）与氦核（）从静止经相同电压加速后，动能分别为、，德布罗意波长分别为、，不考虑相对论效应，则（　　） A．， B．， C．， D．， 7．某科研团队设计了一种基于量子点材料的纳米级光电传感器，用于检测极微弱的光信号。其工作原理为：量子点材料在吸收光子时克服其带隙能量产生电子-空穴对，电子-空穴对在量子点内部的势阱中被束缚，形成激子（由一个电子和一个空穴通过库仑相互作用结合而成的准粒子）；当外加电场作用于该量子点时，激子会分离为自由电子和空穴，形成光电流。量子点可能吸收一个高能光子并产生多个激子。激子的束缚能是指将电子和空穴从激子状态分离为自由电子和空穴所需的能量，束缚能越大，激子越稳定，其表达式近似为，电子和空穴之间的库仑力可表示为（r为电子和空穴之间的平均距离，为材料的介电常数，k为静电力常量，e为电子电荷量）。关于该光电传感器的工作特性，下列说法正确的是（　　） A．只要外加电场强度大于，就能产生有效的光电流 B．增大外加电场强度，有效光电流可能不变 C．该光电传感器的工作原理与光电效应原理相同 D．产生一对自由电子和空穴需要的能量等于入射光子的能量与外加电场做功之和 二、多选题 8．关于高中物理教科书中的以下四张图片，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，车从你身边疾驰而过，鸣笛的音调由高变低，是由声波反射引起的 B．图乙中，若换用频率更大的单色光，其他条件不变，观察到的干涉条纹变窄 C．图丙中，光子与电子碰撞时，一部分动量转移给电子，光子的波长变长 D．图丁中，卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，成功解释了氢原子光谱分立特点 9．氢原子能级如图所示，一群原处于n=4能级的氢原子回到n=1的状态过程中（　　） A．放出三种频率不同的光子 B．放出五种频率不同的光子 C．放出的光子的最大能量为12.75eV D．放出的光能够使逸出功为11.0eV的金属发生光电效应 10．如图甲所示，用某种型号的光线发射器的光照射光电管。图乙为氢原子能级图，光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图丙所示为、光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。已知光电管阴极材料的逸出功为，下列说法正确的是（　　） A．丙图中和对应的是甲图中电源的正极接在左端 B．光线发射器辐射出、两种光子的动量之比约为0.84 C．用光照射时，飞出阴极光电子的最大初动能为 D．若增大光线发射器的光照强度，光电流一直增大 三、实验题 11．美国物理学家密立根利用如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如图，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，板间油滴P由于带负电悬浮在两板间保持静止。 (1)若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有（　　） A．油滴质量m B．两板间的电压U C．两板间的距离d D．两板的长度L (2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量q________（已知重力加速度为g） (3)若要使原本静止的油滴落到下极板，下列做法可以达到目的有（　　） A．保持两极板电压不变，把下极板向下移 B．断开电源，把下极板向右移 C．断开电源，把下极板向下移 D．断开电源，把下极板向上移 12．某实验小组用如图甲所示电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量之间的关系。阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。请回答以下问题∶ (1)该实验中，滑动变阻器采用的是______接法（选填“分压式”或“限流式”）； (2)断开开关，当入射光的频率增大到某一数值时，电流表示数瞬间不为0，被称为______频率； (3)闭合开关后，在光照条件不变的情况下，当滑片P置于图甲中______区间（选填“Oa”或“Ob”），随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值； (4)测量遏止电压时，滑片P应置于图甲中______区间（选填“Oa”或“Ob”）。经多次实验，测得如下数据∶ 入射光频率（×1014Hz） 5.64 5.89 6.10 6.30 6.50 遏止电压Uc（V） 0.54 0.66 0.71 0.81 0.88 在图乙坐标纸中绘制关系图像______，请描绘剩余的两个点并作出最佳拟合直线，计算得图像的斜率k=______V/Hz（保留两位有效数字），已知电子电荷量为e，则普朗克常量h=______（用字母k、e表示）； (5)若换用逸出功更大的阴极材料，该图线将向_______移动（选填“左”或“右”）。 四、解答题 13．超音速飞行器以马赫数M飞行时产生音爆，音爆释放总能量为E，能量以效率η转化为频率为ν的光能，飞行器表面材料在该光照射下发生光电效应。已知该材料逸出功为W0，普朗克常量为h，求： (1)逸出的光电子的最大初动能Ek； (2)最多逸出的电子数N。 14．图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极金属的逸出功为。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？ （2）从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？ 15．光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光，瑞士科学家巴耳末发现这些谱线的波长λ 满足一个简单的公式，即巴耳末公式，（n=3，4，5…）。已知R为里德伯常量，电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，普朗克常量为h。 （1）求氢原子中电子从n=3能级跃迁到n=2时对应谱线的波长λ； （2）利用巴耳末系中波长最长的光照射某金属发生光电效应，已知遏止电压为Uc。求该金属的逸出功W0。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D B A A C A B BC CD BC 11．(1)ABC (2) (3)A 12．(1)分压式 (2)截止（或极限） (3)Oa (4) Ob (5)右 13．(1)hν-W0 (2) 【详解】（1）根据光电效应方程可得 （2）由题意得，音爆能量转化成光能为ηE，转化为光子总能量Nhν，即 所以 14．（1）2种，；（2）或 【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为 ，， 其中光子能量大于逸出功为的有2种，频率最大的光子能量是 （2）结合上述可知，光电子最大初动能为 由图甲可知，当向右移动滑片时，极电势低于极，两极间为加速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 向左移动滑片时，极电势高于极，两极间为减速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 15．（1）；（2） 【详解】（1）由题意可知，在巴耳末系中，氢原子由n=3能级跃迁到n=2时有 解得 （2）氢原子由n=3能级跃迁到n=2时，辐射光子的能量最小，巴耳末系中波长最长，根据 解得 根据光电效应方程有 根据遏止电压的规律有 解得 学科网（北京）股份有限公司 $