第6章 波粒二象性（拔高练）-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

进阶 突破 第六章波粒二象性 第1节量子论初步 1.（2022·江苏常州三中期中)一盏电灯发光功率为100W,假设它发出的光向四周均匀辐射， 光的平均波长入=6.0×107m,在距电灯r=10m远处，以电灯为球心的球面上，1m2的面积每 秒通过的能量子数约为 () A.2×107个 B.2×1016个 C.2×105个 D.2×1023个 2.(2023·江苏扬州中学质检)已知光速c=3.0×108m/s,引力常量G=6.67×101N·m2/kg2, 普朗克常量h=663×1034J·s,用这三个物理量表示普朗克长度（量子力学中最小可测长 度)，其表达式可能是 () 5 c 第2节光电效应 1.（2023·河北石家庄期末)如图所示，用导线将锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板，验 电器金属箔片开始张开.锌、钠的极限频率v。和逸出功W。如表所示，普朗克常量h=6.63× 1034J·s.下列说法正确的是 ()》 金属 锌 钠 验电器 锌板紫外线灯 v./(×1014Hz) 5.53 Wo/ev 3.34 2.29 A.验电器的金属箔片带负电 B.从锌板逸出电子的动能都相等 C.用该紫外线灯照射金属钠，一定能使钠发生光电效应 D.锌的极限频率为8.87×1014Hz 2.(2023·河北衡水武强中学期末)如图为新型火灾报警装置的核心部件紫外线光电管，所接 电源电压为U,火灾时产生的波长为入的光照射到逸出功为W。的阴极材料K上产生光电 子，且光电子能全部到达阳极A,回路中形成电流【，从而触发火灾报警器，已知普朗克常量为 h,电子的电荷量为e,光速为c.下列说法正确的是 A.火灾中激发出光电子的光的频率为入 光束 B.阴极K上每秒钟产生的光电子数为Ie 真空 C.光电管阴极接收到光照用于激发光电子的功率为 λ D.光电子经电场加速后到达A时的最大动能为 hc Wo 进阶突破·拔高练1⑤ 3.(2023·江苏南通中学质检)如图所示是研究光电效应的实验电路图.当一束频率为v的光照 到阴极K时，阴极K发射出光电子.调节滑片的位置发现电流表示数开始会随电压表示数增 大而增大，当电压表示数大于等于U。时，电流表示数始终为I。.已知阴极K的逸出功为W。, 假设每入射n个光子会产生1个光电子，普朗克常量为h,电子的电荷量为-e. (1)求单位时间内照射到阴极K上的光子数N; (2)当电压表示数等于U。时，求光电子到达阳极A时动能E的范围. 窗口 光束 ek 第3节波粒二象性 1.(2023·河南周口淮阳中学期末)芯片制作工艺非常复杂，光刻机是制作芯片的关键设备，其 曝光系统最核心的部件之一是紫外光源.常见光源分为：可见光：436nm;紫外光(UV): 365nm;深紫外光(DUV):KrF准分子激光：248nm,ArF准分子激光：193nm;极紫外光 (EUV):10~15nm.下列说法正确的是 () A.波长越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻的刀锋越锋利，刻蚀对于精度控制要求 越高 B.光源波长越长，能量越大，曝光时间就越短 C.如果紫外光不能让某金属发生光电效应，极紫外光也一定不能 D.由康普顿效应可知深紫外光通过实物物质发生散射时会出现波长更短的成分 2.(2023·江苏南师附中质检)让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格（大小约1010m)上， 可得到电子的衍射图样，如图所示.下列说法正确的是 A.电子衍射图样说明了电子具有粒子性 B.加速电压越大，电子的物质波波长越长 C.电子物质波波长比可见光波长更长 D.动量相等的质子和电子，对应的物质波波长也相等 3.(2023·江苏南通期末)一个中子与一个氘核相向对撞结合成一个处于激发态的氘核，然后 向低能级跃迁并释放光子.已知中子的德布罗意波波长为入1，氘核的德布罗意波波长为入2， 且入，>入2，则处于激发态氚核的德布罗意波波长为 入1-入2 1+入2 入1入2 入1入2 A. B.- C. D 2 2 入1+入2 ”入1-入2 16黑白题物理1选择性必修第三册·JK击而跃迁到激发态，根据Em-E。=hv,得原子获得能量跃迁 到=3激发态，则这些氢原子从激发态向低能级跃迁的过 程中可释放出3种不同频率的光子，D错误.故选BC. 2.BD解析：AB.由图可知，吸收的入射光光子的能量为E, Eo,而发出的光的能量有三种，分别为E2-E1、E,-E。和E2 E。,所以发出光的能量一定小于或等于入射光的能量，根据 s=hw可知红光的能量小于绿光，紫光的能量大于绿光， 故A错误，B正确：CD.若吸收入射光的波长为入1，发出三种 光波长分别为入1、入2、入3，则发出的可见光的能量分别为E2 E-EE-E,故有仙=h仙，+h仙，又=无所以有入 1+,故C错误，D正确故选BD, 2入3 第五章原子核与基本粒子 第1节原子核的组成 1.AD解析：AB.由题意可知，此粒子是由四个中子构成的，所 以它的核电荷数为零，不显电性，A正确，B错误；CD.该粒子 的质量数为4，故质量比氢原子大，C错误，D正确.故选AD. 2.B解析：A.中子仍可分，并不是组成原子核的最小粒子之 一，故A错误；B.中子不带电，因此与其他核子间无库仑力， 但无论核子是否带电，相邻核子间都存在强大的核力，故 B正确；C.核子间距离在一定范围内，核力表现为引力，当 核子间距离小于一定值时，核力表现为斥力，故C错误； D.卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过实验验证了中 子的存在，故D错误.故选B. 第2节放射性元素的衰变 1.A解析：三种射线中α射线和B射线带电，进入电场后会 发生偏转，而y射线不带电，电场对它没有影响，在电场中不 偏转.由题，将电场撤去，从显微镜内观察到荧光屏上每分钟 闪烁亮点数没有变化，可知射线中含有y射线.再将薄铝片 移开，则从显微镜筒内观察到的每分钟闪烁亮点数大大增 加，根据α射线的特性：穿透本领最弱，一张纸就能挡住，分 析得知射线中含有α射线.故放射源所发出的射线可能为α 射线和y射线.A正确 2.A解析：t时间后，湖水中剩余放射性物质是原来的 (兮)厂则湖木中每分钟衰变次数也是原来的（兮）户 即N= (行)）厂6，又测得1m水样每分钟衰变a次，故湖水 (176 的体积为V=(2)a m3,故选A 3.D解析：A.始祖元素对应最上方的点，横坐标为核电荷数， 纵坐标为中子数，可知质量数为232，故A错误：B.最终的稳 定核素为Pb,是T继续衰变的产物，故B错误：C.从图中 可知有两种衰变路径，故C错误：D.横纵坐标均减小2的路 径对应衰变，横坐标增加1，纵坐标减小1的路径对应B 衰变，由图中信息可知衰变全过程最终生成稳定核素，共发 生了6次a衰变，4次B衰变，故D正确.故选D. 第3节核反应结合能 1.D解析：A.发现质子的核反应方程是4N+He→O+1H, 故A错误；BCD.核反应释放核能的原因是因为？0的结合 能大于4N和α粒子总的结合能，释放的核能等于(m,+ m3-m2-m4)c2,也等于反应后？0和质子总动能与反应前N 和粒子总动能之差，故BC错误，D正确.故选D. 参考答案与解析 2.D解析：AB.Y光子的能量E=h只，不等于该核反应释放 的核能，AB错误：CD.因为锂核的结合能为6E1,氦核的结合 能为4E2,H核的结合能为3E,则该核反应放出的核能 △E=(4E2+3E3)-6E1,C错误，D正确.故选D. 3.(7.51Mev(2)4mP,7 mc" 解析：(1)该反应中质量亏损△m=2.0141u+3.0160u- 4.0026u-1.0087u=0.0188u,由质能方程△E=△mc2代入 数据，该反应释放的核能△E≈17.51MeV. (2)太阳每秒钟辐射的能量E。=P。×4π2，太阳每秒钟减少 的质量△之太阳的寿命1解得1口mG 4uPor2 第4~5节核裂变核聚变粒子物理学 发展概况 1.BC解析：AB.假设中子的质量为m,“慢化剂”原子核的质 量为M,中子去碰撞静止的“慢化剂”，由动量守恒定律 得mo=mw+M,由机械能守恒得}m w+分， 2 muo2=1 解得碰撞后中子的速度为v= m-M m+M,可知“慢化剂”的质量 和中子质量越接近，中子碰撞后的速度越小，慢化效果越好 故A错误，B正确：C.若用石墨做“慢化剂”，碳原子核的质 量是中子质量的12倍，一次碰撞后中子速度大小v= m-M m+M0=30,一次碰擅前后中子速度大小之比为13：11， 11 故C正确；D.一个“快中子”连续与三个静止的碳原子核碰 撞后“快中子”的速度大小= (m-M3 m+M -()快中 子”的动能与其初动能之比为 11)6 13 ,故D错误故选BC 2.(1)4H→He+2e(2)见解析 解析：(1)由质量数守恒和电荷数守恒可得核反应方程为 4H→He+2e.(2)50亿年太阳辐射的总能量为△E=Pot,根 据△B=Amc2,可知50亿年太阳损失的总质量为△m≈△E n2, 代人数据可知损失的总质量与太阳质量之比”≈Q.03%, 所以这种说法合理. 第六章波粒二象性 第1节量子论初步 1.A解析：光是电磁波，辐射能量也是一份一份进行的， 100W灯泡每秒产生光能E=100J,设灯泡每秒发出的能量 子数为n,则能量为E=h片，在以电灯为球心的球面上， 1m2的面积每秒通过的能量子数n'= n E入 AurAuPhe 100×6.0×10-7 4×3.14×102×6.63×1034×3×108 个≈2.4×101”个，故A正确， 2.B解析：根据运算单位 ·s·N·m2/kg (m/s)3 g/g·m·8kg·m·mg=m根据量纲，普 m3/s3 朗克长度表达式可能是 hG 3 故选B 黑白题35 第2节光电效应 1.C解析：A.发生光电效应时，电子从锌板飞出，锌板失去电 子带正电，所以验电器带正电，故A错误：B.根据光电效应 方程E=hw-w,可知从锌板表面逸出的光电子最大动能是 确定的，有些光电子从较深处逸出，初动能较小，所以从锌板 逸出电子的动能不一定相等，故B错误；CD.根据w。=W。, W。_3.34×1.60×1019 解得。=6=6.63x104 Hz=8.06×104Hz,可知锌的 极限频率大于钠的极限频率，用该紫外线灯照射金属钠，一 定能使钠发生光电效应，故C正确，D错误故选C 2C解析：L根据c=分=知，解得= 入，A错误；B.根据I= ?,n=?,解得每秒钟产生的光电子数为=？=，B错 t 误；C.光电管阴极接收到光照用于激发光电子的功率P= n,由于”=分，结合上述解得P=低，C正确：D.光电子选 出阴极K时的最大动能Ekmatl=hw-W。,电场加速后eU= aa-El,结合上述解得Eae=eU+C二W,D错误放 选C. 3.(1 (2)eU。≤E≤eU,+hw-W。 解析：(1)单位时间内照射到阴极K上的光子数为N,产生 -e△t 的光电子数为a三d,则光电流6三名、M 4 4t=ne,解 得N=o”(2)由光电效应方程可知光电子的最大初动能 Emo=hw-W。,光电子到达阳极A时，由动能定理可得eU。= 进阶突破 专题一阿伏伽德罗常数的应用 1.B解析：A.知道阿伏伽德罗常数、气体摩尔质量和质量，无 法求得气体的体积，所以求不出分子间的平均距离，故A错 误；B.由气体分子的立方体模型得d=T。= oW,放e知 3M 气体的密度、摩尔质量、阿伏伽德罗常数可以求出分子间的 平均距离，故B正确：C.知道阿伏伽德罗常数、气体质量与 体积，可以求出气体的密度，求不出气体分子间的平均距离， 故C错误：D.由B选项分析可知，知道该气体的质量、体积 和摩尔质量，还需已知阿伏伽德罗常数才能求出分子间的平 均距离，故D错误.故选B. 2.B解析：1kg氢气物质的量为n=100g 2g·moi-500mol,1kg 氢气所含的分子数量为N=500mol×6.02×1023mol1=3.01× 1026,故选B. 3.AC解析：AB.a克拉钻石物质的量（摩尔数）为n= 2所 含分子数为N=W,=,故A正确，B错误； CD.钻石的摩尔体积V=Mx10 (单位为m3/mol),每个钻 p 石分子体积为V,=NN VM×10-3 （单位为m3),将钻石分子看 作球体，设钻石分子直径为4，则人=智()，联立解得 选择性必修第三册·JK Em-Eo,解得光电子到达阳极A时最大动能Ems= eU。+hw-Wo光电子的最小初动能为零，则光电子到达阳极A 时动能Emm=eU。,所以光电子到达阳极A时动能E,的范围 为eU。≤E≤eU。+hw-Wo 第3节波粒二象性 1.A解析：波长越短，可曝光的特征尺寸就越小，就表示光刻 的刀锋越锋利，刻蚀对于精度控制要求越高，选项A正确： 光源波长越长，则频率就越小，能量越小，选项B错误；极紫 外光的波长小于紫外光的波长，则频率较大，如果紫外光不 能让某金属发生光电效应，极紫外光不一定不能使该金属发 生光电效应，选项C错误；由康普顿效应可知深紫外光通过 实物物质发生散射时能量变小，频率变小，则会出现波长更 长的成分，选项D错误.故选A. 2.D解析：A.电子衍射图样说明了电子具有波动性，A错误； h B.根据eU= 2w,入=解得A=一 √/2meU 加速电压越大，电子的物质波波长越短，B错误； C.电子物质波波长比可见光波长更短，C错误； D.根据入=h,动量相等的质子和电子，对应的物质波波长 也相等，D正确.故选D. 3.D解析：中子的德布罗意波波长为入1，则有，=么，氘核的 P 德布罗意波波长为2，则有2=么，由于1>2，则有，< P2,中子与氘核相向对撞结合过程动量守恒，以氘核动量方 向为正方向，则有卫2P1=P3,处于激发态氚核的德布罗意波 波长入=人解得入， 入入2，故选D. P3 专项练 d= 36M×10 √NP -（单位为m),故C正确，D错误故选AC 4.(1)0.72kg(2)5.3×102个 解析：(1)成年人在1h内吸入空气的体积V=60nV。= 60×20×500×106m3=0.6m3,吸入空气的质量m=pV= 0.72kg;(2)成年人在1min内吸人空气的体积V1= nV。=20×500×10-6m3=10L,其中吸人氧气的体积 ,=Vm,吸人氧气的分子数N=N,解得N=≈53x102 5.(1)4×1022个(2)3×109m 解析：(1)设饭气的物质的量为A,则0=背，放气分子的总 数：N=-60610 ×6×1023个≈4×1022个： 0.131 《(2)每个分子所占的空间为：儿。=、，设分子间平均距离为 3「v31.6x103 a,则有：，=a,则a-√N4x10产m3x10”m 专题二理想气体的图像问题 1.A解析：烧瓶内封闭气体的体积一定，由查理定律有= T ?=光又AT三△.所以有4p=oA=P=Po,整理得pP To 黑白题36