第4章 原子结构和波粒二象性 章末检测-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版 江苏专用）

第四章 章 (时间：30分钟 一、选择题（每题10分，共60分）》 1.(2024·湖南高考)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 2.*(2025·江苏镇江期末)在T1、T2两种温 度条件下，黑体辐射强度与辐射波长的关系 图像如图所示，则下列关于黑体辐射，说法正 确的是 A.T>T2 B.随着温度的升高，黑体辐射 的峰值向长波方向移动 C.图像与坐标轴围成的面积 01 入2 波长 相等且都是1 D.黑体不仅可以反射电磁波，还可以向外辐 射电磁波 3.*(2025·广东高考)有甲、乙两种金属，甲 的逸出功小于乙的逸出功.使用某频率的光分 别照射这两种金属，只有甲发射光电子，其最 大初动能为E,下列说法正确的是( ) A.使用频率更小的光，可能使乙也发射光 电子 6 B.使用频率更小的光，若仍能使甲发射光电 子，则其最大初动能小于E C.频率不变，减弱光强，可能使乙也发射光 电子 选择性必修第三册黑： 末检测 分：100分) D.频率不变，减弱光强，若仍能使甲发射光电 子，则其最大初动能小于E *激光冷却中性原子的原理如图所示，质量 为m、速度为。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.下列说法正确的是( ) A.激光冷却利用了光的波动性 B.原子吸收第一个光子后速度的变化量为 4=h mc C.原子每吸收一个光子后速度的变化量不同 D原子吸收个光子后速度减小到原来的 一半 *★(2026·湖南华大新高考联盟一模)氢原 子的能级图如图所示，大量处于n=4能级的 氢原子向低能级跃迁，用跃迁时辐射出的光 照射金属钙表面，已知钙金属的逸出功为 3.2eV,则跃迁时辐射出的光子中可以使金属 钙发生光电效应的种类为 EleV --…0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4 -13.6 A.6种 B.3种 C.2种 D.1种 #(2025·江苏南京金陵中学期 中)一群处于第4能级的氢原子， 向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的 光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的 金属上，只能测得2条电流随电压变化的图像 题72 如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所8 示，则下列推断正确的是 leV ---0 4 -0.85 -1.51 -3.4 电源 -13.6 A.图乙中的a光是氢原子由第4能级向基态 跃迁发出的 B.图乙中的b光光子能量为12.75eV C.动能为1eV的电子能使处于第3能级的氢 原子电离 D.阴极金属的逸出功可能为W。=6.75eV 二、非选择题（共40分） 7.*创新实验(20分)如图(a)所示为α粒子 散射实验模拟装置图，图(b)为“原子核模型 仪”的正视图，图(c)为“原子核模型仪”的俯 视图.为了使小钢球能平滑地从滑槽滚到原子 核模型仪上，滑槽下端弧形应接近水平状态 调节滑槽相对“原子核模型仪”的方位，释放 钢球，可以观察到钢球出射方向的差异 (1)简述装置中用来模拟α粒子和原子核半 径的部分以及从该模拟实验中可以观察 到的现象 (2)能否将“原子核模型仪”改成圆柱状？简 述你的理由 发射台 小钢球 原子 滑槽 模型仪 (a) (c) 第四章黑 接(20分)(2025·北京海淀区期中)如图 所示为研究光电效应实验装置.发光功率为P 的激光器，发出频率为v的光全部照射在阴极 K上，回路中形成光电流.当滑片B向左移至 a时，微安表的示数恰好为零，电压表的示数 为U;当滑片B向右移至b时，微安表的示数 达到最大值，电压表的示数为U.光电子电量 为e,普朗克常量为h.求： (1)阴极材料的逸出功W。; (2)当滑片B向右移至b时，光电子到达A极 板时的最大动能E,； (3)若每入射N个光子会产生一个光电子，所 有的光电子都能到达A,微安表的最大示 数1. 单色光 频讲 白题73道半径减小，原子核对电子的库仑力做正功，电子与氢原子 核间的电势能减小 (2)一群处于n=4能级上的氢原子，跃迁到基态最多能发出 不同颜率的光的种类数目为4x(4-1D=6,上述6种光的光 2 子能量最小时，其频率最小，可知是由4能级跃迁至3能级，则有 B-5=hm,解得m=Q5x1610（-151x1.6102= 663×10-34 1.6×1014Hz (3)一群处于n=5激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子 中仅有一种能使某金属发生光电效应，则这种光的光子能量 最大，其应是由5能级跃迁至1能级辐射出的，则有w=E,- E1,电子的最大初动能为0.2eV,根据光电效应方程有 Ekmx=hw-Wo,解得该金属的逸出功W。=12.86eV. 6.A解析：CD.根据题意，b、c、d都能向a能级跃迁并辐射出 光子，则a是最低能级，故CD错误：AB.根据玻尔理论的假 设h加=h无=E-E:可知能级越高，与a的能级差越大，辐 射的光子波长入越小，得出E,>E。>E>E。,故A正确，B错 误故选A. 7.B解析：A.由题图可知①和③对应的跃迁能级差相同，可 知①和③的能量相等，故A错误：BC.因②对应的能级差小 于④对应的能级差，可知②的能量小于④的能量，根据 E=w可知②的频率小于④的频率，②的波长大于④的波 长，则②的波动性比④明显，同理可得③的波长大于④的波 长，经同一障碍物时，③比④更容易发生明显衍射，故B正 确，C错误：D.因④对应的能级差大于①对应的能级差，可 知④的能量大于①的能量，即④的频率大于①的频率，因用 ①照射某金属表面时能逸出光电子的最大初动能为E:,根 据E,=w-W。,则用④照射该金属，逸出光电子的最大初动 能大于E,故D错误.故选B. &A解析：由题意和玻尔原子理论可知：马-8=九B,- E=h元B-B=h 入 联立可得这种激光的波长：入= 入入2，故选A 入2-入1 第5节粒子的波动性和量子力学的建立 白题 基础过关 1.D解析：AD.德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出了 物质波的概念，认为一切运动的实物粒子都具有波粒二象 性，这一理论符合实验事实，故A正确，不符合题意，D错误， 符合题意；B.运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个 小孔时，都没有特定的运动轨道，B正确，不符合题意：C.波 选择性必修第三册 动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高 速运动的现象中是统一的，C正确，不符合题意故选D. 2.D解析：新物理粒子的波长为入=么，新物理粒子的动量为 p p三mm,新物理粒子的动能为E)m2=?,联立解得入妇 2m1 ,故选D. √2mE 3.B解析：A.泊松亮斑是光的衍射现象，证明光具有波动 性，A错误：B.电子束的衍射图样说明电子在运动中具有波 动性，B正确：C根据A=合p=V2,解得A= √/2mEk 质子的德布罗意波长与其动能的平方根成反比，C错误； D.光电效应说明光具有粒子性，D错误.故选B. 4A解析：A根据公式入=么，加速后电子的速度变大，动量 p 变大，故加速后电子物质波波长比可见光波长更短，故A正 确；B.根据动能定理eU= 心放可得A分高故 加速电压越大，电子的物质波波长越短，故B错误；C.根据 图中电子明显的衍射图像可知加速后电子的物质波波长远 大于金属品格间距，故C错误；D.根据入=人可知动量相等 的质子和电子，对应的物质波波长相等，故D错误故选A. 5.B解析：普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能 量连续变化”的传统观念，故A错误：爱因斯坦最早认识到 了能量子的意义，为解释光电效应的实验规律提出了光子 说，并成功地解释了光电效应现象，故B正确：玻尔第一次将 量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，故C错 误：德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预 言实物粒子也具有波动性，故D错误 第四章章末检测 1.B解析：A.普朗克认为黑体辐射的能量是一份一份的，是 量子化的，故A错误：B.产生光电效应的条件是光的频率大 于金属的极限频率，紫光的频率大于红光，若红光能使某金 属发生光电效应，可知紫光也能使该金属发生光电效应，故 B正确；C.石墨对X射线的散射过程遵循动量守恒，光子和 电子碰撞后，电子获得一定的动量，光子动量变小，根据入= 九可知波长变长，故C错误；D.德布罗意认为物质都具有波 动性，包括质子和电子，故D错误故选B. 2.A解析：A.因为温度为T,时辐射强度的峰值较大，所以 T,>T,,故A正确：B.随着温度的升高，黑体辐射的峰值向 短波方向移动，B错误：C.图像与坐标轴围成的面积不相 等，C错误：D.黑体不反射电磁波，D错误.故选A. 黑白题32 3.B解析：A.某频率的光不能使乙金属发生光电效应，说明 此光的频率小于乙金属的截止频率，则换用频率更小的光不 能发生光电效应，A错误；B.由光电效应方程E,=v-W。可 知频率越大最大初动能越大，换用频率更小的光，最大初动 能小于E,B正确；C.频率不变，则小于乙金属的截止频率， 乙金属不会发生光电效应，C错误；D.由E,=hw-W。可知频 率不变，最大初动能不变，D错误故选B. 4.B解析：A.在激光冷却中体现了光的粒子性，故A错误： 且根据德布罗意波长公式有A=办=，可得-个光子的动 p。 量为pg,根据动量守恒有mn,=m,所以原子吸收第 一个光子后速度的变化量为△如=，-，=-他， mc,故B正确， C.由动量守恒，每个光子的动量相同，所以原子每吸收一个 光子后速度改交量相同，故C错误，D,原子吸收密个光子 mcvo hu =mv 后，根据动量守恒有mo-仰。=m2,即m0hm c 解得2=0，故D错误故选B. 5.B解析：大量氢原子从n=4的高能级向低能级跃迁，共辐 射出6种不同种类的光子，其对应的能量如图所示. 0.66eV EleV 2.55eV1.89eV -3.4 12.75eV 12.09eW 10.2eV 1 -13.6 钙金属的逸出功为3.2eV,氢原子从n=4能级跃迁到n=1 能级、从n=3能级跃迁到n=1能级、从n=2能级跃迁到n= 1能级可以使金属钙发生光电效应.故选B. 6.B解析：A.图乙中的a光遏止电压比b光小，根据Ue= 2m=v-W意功可知，6光频率大，对应的氢原子跃迁的能 级差最大，则b光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的， 选项A错误；B.图乙中的b光光子能量为E。=E4-E,= (-0.85eV)-(-13.6eV)=12.75eV,选项B正确；C.使处于 第3能级的氢原子电离需要的最小能量为1.51eV,则动能 为1eV的电子不能使处于第3能级的氢原子电离，选项 C错误：D.因a光子对应着从第3能级到基态的跃迁，该光 能使光电管发生光电效应；比a光能量稍小的跃迁对应于从 第2能级到基态的跃迁，该跃迁放出能量为10.2eV,但是该 光不能使光电管发生光电效应，可知阴极金属的逸出功大于 10.2eV,不可能为6.75eV,选项D错误.故选B. 7.(1)见解析(2)见解析 参考答案与解析 解析：(1)装置中用来模拟α粒子的为小钢球，装置中用来 模拟原子核半径的部分为装置中的凸起部分.从该模拟实验 中可以观察到的现象：大部分钢球沿原轨道做直线运动，小 部分偏离发射方向做曲线运动但偏角较小，极少部分被反弹 回来.（2)不能将“原子核模型仪”改成圆柱状，如果改成圆柱 状，小球与圆柱碰撞后都做偏折方向不同的直线运动，与α粒 子散射实验现象不符合 8.(1hv-@U,(2)oU,teU.(3)Nbr 解析：(1)依题意，变阻器的滑片B向左移至α时，加在光电 管两端的电压为反向电压，此时微安表示数恰好变为零，可 得电子从K极射出时的最大初动能为Em=eU,=hw-W。,得 阴极材料的逸出功W。=hw-eU1; (2)当滑片B向右移至b时，微安表的示数达最大值，电压 表的示数为U2,根据功能关系可得，此时电子到达A极时的 最大动能为E,=eU1+eU2; (3)根据n=,=为e,解得 Nhv 第四章 真题演练 黑题 真题体验 1.B解析：黑体辐射的实验规律如图所示： +辐射强度 A1700K 1500K 13Q0K 1Q0 02 4入/um 特点是随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以 人体热辐射的强度1增大：随着温度的升高，辐射强度的峰 值向波长较短的方向移动，所以入减小故选B. 2.A解析：设天体发射频率为v光子的功率为P,由题意可知 X7=M,其中1=1s,解得P=W,故选A Rn 3.B解析：根据光电子最大初动能与遏止电压的关系E,三 eU。,根据图像有U2>Uc3>U1,故Ea>E3>E1,故选B. 4.D解析：A.当开关S接1时，由爱因斯坦光电效应方 程eU1=hm,-W。知，其他条件不变时，增大光强，电压表的示 数不变，故A错误；B.若改用比”1更大频率的光照射时，调 整电流表的示数为零，而金属的逸出功不变，故遏止电压变 大，即此时电压表示数大于U,故B错误：C.其他条件不变 时，使开关S接2，此时hw1>W。,可发生光电效应，故电流表 示数不为零，故C错误；D.根据爱因斯坦光电效应方 程eU,=hy,-W。,其中W。=hm。,联立解得，光电管阴极材料 黑白题33