2025-2026学年高二下学期物理同步周测1 （第四章 原子结构和波粒二象性）

2025-2026学年度高二物理同步周测卷1 考试范围：选修三 第四章 原子结构和波粒二象性 一、单选题 1．处于n=4能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（　　） A．4种 B．6种 C．11种 D．12种 2．以下科学家中，提出实物粒子具有波粒二象性的是 A．德布罗意 B．查德威克 C．贝克勒尔 D．约里奥·居里夫妇 3．氢原子中核外电子从第2能级跃迁到基态时，辐射的光照射在某金属上时能产生光电效应．那么，处于第3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的各种频率的光可能使此金属板发生光电效应的至少有（  ） A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 4．下列关于物理学史的史实中，正确的是（    ） A．奥斯特最早发现了电磁感应现象 B．卢瑟福的α散射实验证明了原子核是由质子与中子组成的 C．库仑发现了点电荷间的相互作用规律 D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律，洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 5．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图所示，则关于这两种光的波长，下列说法正确的是（　　） A．a光的波长较长 B．b光的波长较长 C．两种光的波长一样长 D．无法确定 6．按照玻尔理论，氢原子从能级跃迁到能级和从能级跃迁到能级放出光子的频率分别为、，则（　　） A． B． C． D．无法确定、的大小关系 7．如图所示，当用一束紫外线照射锌板，发生了光电效应，下列说法正确的是（　　） A．有电子从锌板上飞出来 B．锌板受紫外线照射的一面带正电，其背面带负电 C．改用强度更大的红外线灯照射锌板时，验电器的指针一定发生偏转 D．在紫外线照射锌板前，先让锌板带上一定量的负电荷会有助于验电器的指针偏转 8．氢原子的部分能级图如图所示，用某频率的光照射大量处于基态的氢原子能辐射出三条谱线。下列说法正确的是（　　） A．若已知可见光的光子能量范围为1.61~3.10eV，则三条谱线在可见光范围内的有2条 B．光子能量为13.7eV的光不能使处于基态的氢原子发生跃迁 C．该三条谱线中频率最大的光子的频率等于另外两种光子的频率之和 D．该三条谱线的光均能使逸出功为2.29eV的钠原子发生光电效应 二、多选题 9．如图所示为氢原子的能级图，大量氢原子从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出a光，从n=2的能级向n=1的能级跃迁时辐射出b光，下列说法正确的是（　　） A．已知金属钾的逸出功为2.25eV，用a、b两种光照射金属钾均可使其发生光电效应 B．大量氢原子从n=4的能级向基态跃迁时最多可能辐射出10种光子 C．用光子能量为14.0eV的某种电磁波照射处于基态的氢原子，可使其电离 D．用动能为11.0eV的电子碰撞处于基态的氢原子，可能使其跃迁到激发态 10．氢原子从能级A跃迁到能级B，释放波长为λ1的光子，从能级A跃迁到能级C释放波长为λ2的光子，且λ1>λ2，当它从能级B跃迁到能级C时（    ） A．吸收光子 B．释放光子 C．电子的动能增加 D．原子的电势能增加 11．两束光线A、B在做双缝干涉实验中，光线A产生的条纹间距较大，则下列判断正确的是（    ） A．光线A的频率高 B．光线B的能量大 C．光线A的动量大 D．若照射同一金属表面，光线A恰能发生光电效应，则B也能发生光电效应 12．如图所示，锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板，发现验电器指针张开一个角度，则（　　） A．锌板带正电，验电器带正电 B．锌板带正电，验电器带负电 C．若改用红外线照射，验电器指针一定仍张开 D．若改用红外线照射，验电器指针可能不会张开 三、实验题 13．采用如图甲所示电路可研究光电效应规律，现分别用a、b两束单色光照射光电管，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图象如图乙所示。 （1）实验中当灵敏电流表有示数时将滑片P向右滑动，则电流表示数一定不会________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 （2）照射阴极材料时，________（选填“a光”或“b光”）使其逸出的光电子的最大初动能大。 （3）若a光的光子能量为5eV，图乙中UC2=-2V，则光电管的阴极材料的逸出功为____eV。 14．用如图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示，则金属的逸出功为____eV，当光电管上加正向电压U=2V时，电子到达A极板的最大动能为___eV。 四、解答题 15．如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F上出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U=104V，电子质量为m=9.1×10－31kg，普朗克常量h=6.63×10－34J·s，电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发生衍射作用，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹，试计算电子的德布罗意波长。 16．研究最大尺度的宇宙学理论与研究微观世界的粒子物理、量子理论有密切联系，它们相互沟通、相互支撑。 （1）根据量子理论，光子既有能量也有动量，光子的动量，其中h为普朗克常量，λ为光的波长。太阳光照射到地球表面时，如同大量气体分子频繁碰撞器壁一样，会产生持续均匀的“光压力”。现将问题简化，假设太阳光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到达地球的每一个光子的平均能量为E=4×10-19J，每秒钟照射到地球的光子数为N=4.5×1035，已知真空中光速c=3×108m/s。求太阳光对地球的“光压力”；（结果保留一位有效数字） （2）目前地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分还是来自太阳内部核聚变时释放的核能，在长期演化过程中，太阳内部的核反应过程非常复杂，我们将其简化为氢转变为氦。已知太阳的质量为M0=2×1030kg，其中氢约占70%，太阳辐射的总功率为P0=4×1026W，氢转变为氦的过程中质量亏损约为1%，1年=3.15×107s。求现有氢中的10%发生聚变需要多少年？（结果保留一位有效数字） 17．氦氖激光器发射波长为的单色光，已知普朗克常量。 （1）这种光的一个光子的能量为多少？ （2）若该激光器的发光功率为，则每秒发射多少个光子？（结果均保留一位有效数字） 18．有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，当它们跃迁时： （1）这些氢原子最多能发出几种频率的光？并画出能级图，在图上用箭头标明； （2）在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子的波长最长？是多少？ (已知氢原子的基态能量E1=-13.6eV，量子数n的能级值，普朗克常数 h=6.63×10-34J·s) 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 2025-2026学年度高二物理同步周测卷1 考试范围：选修三 第四章 原子结构和波粒二象性 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A B C A A A C CD BC 题号 11 12 答案 BD AD 1．B 【详解】现有大量的氢原子处于的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时，辐射光子的频率为种。故选B。 2．A 【知识点】德布罗意波 【详解】德布罗意提出实物粒子象光子一样，也具有波粒二象性． 3．B 【知识点】玻尔理论对氢原子光谱的解释 【详解】氢原子由高能级E3向低能级跃迁的可能情形为3→1,3→2,2→1三种.其中3→1发出的光子频率大于2→1发出光子的频率，3→2发出的光子频率小于2→1发出的光子频率，已知2→1发出的光子能发生光电效应，则3→1发出的光子频率一定能使该金属发生光电效应，而3→2发出的光子频率无法判定是否能发生光电效应.因此辐射出的三种频率的光能使此金属板发出光电效应的至少有2种。故选B。 4．C 【知识点】α粒子散射实验、物理学史 【分析】考查了物理学史 【详解】A．法拉第发现了电磁感应现象，A错误； B．α散射实验证明了原子核核式结构，B错误； C．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，即库仑定律，C正确； D．洛伦兹力发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，D错误。故选C。 【点睛】平时学习应该注意积累对物理学史的了解，知道前辈科学家们为探索物理规律而付出的艰辛努力，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。 5．A 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】由图示图象可知，b光的遏止电压大，逸出功 则b光的频率大，由公式可知，a光的波长较长，故A正确，BCD错误。故选A。 6．A 【详解】按照玻尔理论可知，量子数越大相邻两能级差越小，则氢原子从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级放出光子的能量更小，由公式可知 故选A。 7．A 【知识点】光电效应现象及其解释 【详解】AB．锌板紫外线照射锌板，发生了光电效应，射出带负电的光电子，这样锌板本身带的正电荷会多于负电荷，所以锌板都带正电，故A正确，B错误； C．光电效应发生的条件是照射光的频率大于金属的极限频率，照射光频率越大，金属板越容易发生光电效应，红光的频率低于紫外线的频率，所以改用强度更大的红外线灯照射锌板时，不一定发生光电效应，验电器指针不一定偏转，故C错误； D．在紫外线照射锌板前，先让锌板带上一定量的负电荷，发生光电效应会使验电器的指针偏转角度先变小，故不利于验电器指针的偏转，故D错误。故选A。 8．C 【知识点】定态和原子的能级结构 【详解】A. 基态的氢原子受到激发后能辐射出三条谱线，即三种不同频率的光子，说明氢原子吸收能量从基态跃迁到n=3的能级，从n=3跃迁到n=1辐射出的光子的能量 从n=3跃迁到n=2辐射出的光子的能量 从n=2跃迁到n=1辐射出的光子的能量 若已知可见光的光子能量范围为1.61~3.10eV，则三条谱线在可见光范围内的有1条，即从n=3跃迁到n=2辐射出的光子，故A错误； B. 基态氢原子的电离能为13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都能被基态氢原子吸收而发生跃迁，故B错误； C. 三条谱线中频率最大的光子频率是从n=3跃迁到n=1辐射出的光子，由上分析知 则 故C正确； D. 从n=3跃迁到n=2辐射出的光子的能量 不能使逸出功为2.29eV的钠原子发生光电效应，故D错误。 故选C。 9．CD 【知识点】玻尔理论对氢原子光谱的解释、定态和原子的能级结构 【详解】从n=3的能级向n=2的能级跃迁时,有 从n=2的能级向n=1的能级跃迁时 A．a、b两种光照射金属钾时，只有b光子能量均大于金属钾的逸出功。所以只有b光使其发生光电效应。故A错误； B．大量氢原子从n=4的能级向基态跃迁时最多可能辐射出种光子。故B错误； C．用光子能量为14.0eV的某种电磁波照射处于基态的氢原子，可使其电离，原因是，该光子能量大于基态能级，可以使氢原子电离。故C正确； D．用动能为11.0eV的电子碰撞处于基态的氢原子，只要满足氢原子的能级差，可以使电子的部分或全部能量被氢原子吸收，故可使其跃迁到激发态。故D正确。故选CD。 10．BC 【知识点】定态和原子的能级结构 【分析】玻尔理论 【详解】氢原子从能级A跃迁到能级B，释放波长为λ1的光子，则由玻尔理论可知 同理，从能级A跃迁到能级C释放波长为λ2的光子，则 因 则 即 当它从能级B跃迁到能级C时要释放光子，A错误，B正确； CD．原子由高能级跃迁到低能级时，电子的动能变大，电势能减小，C正确，D错。选BC。 【点睛】此题考查了玻尔理论；解决本题的关键知道原子由高能级向低能级跃迁，辐射光子，低能级向高能级跃迁，吸收光子，知道能级差与光子频率间的关系 原子由高能级向低能级跃迁时，电子的轨道半径减小，电子的动能变大，整个原子的电势能减小，总能量减小。 11．BD 【知识点】Δx=Lλ /d公式简单计算、光电效应现象及其解释、德布罗意波 【详解】A.根据条纹间距的表达式可知，光线A产生的条纹间距较大，则A的波长较大，光线A的频率低，选项A错误； B. 因为B的频率高，则根据E=hγ可知光线B的能量大，选项B正确； C. 根据可知，光线A的动量小，选项C错误； D. 因A的频率较低，则根据光电效应规律，若照射同一金属表面，光线A恰能发生光电效应，则B也能发生光电效应，选项D正确． 12．AD 【知识点】光电效应现象及其解释 【详解】AB．用紫外线照射锌板时，发现验电器指针张开一个角度，说明发生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电而张开一定角度，锌板、验电器均带正电，选项A正确，B错误； CD．若改用红外线照射，能量减小，不一定能使锌板发生光电效应，故验电器指针可能不会张开，选项C错误，D正确。故选AD。 13． 减小 b光 3 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】(1)[1]由甲图电路可知，光电管加的是正向电压，将滑片向右滑动，增加了电压值，会使原来飞不到对阴极的光电子飞到，故电流表的示数要么不变(已达到饱和电流)，要么增大(未达到饱和电流时)。不会出现减小的情况。 (2)[2]根据光电效应方程，结合乙图中遏止电压关系有 故照射阴极材料时，b光使其逸出的光电子的最大初动能大。 (3)[3]将题目中信息 带入上一空的公式，可得 14． 3 4 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】[1]由图1可知，该装置所加的电压为正向电压，当电压是-2V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为 Ekm=2eV 根据光电效应方程 所以 W0=3eV [2]当光电管上加正向电压U=2V时，根据动能定理可知，电子到达A极板的最大动能为 Ekm′= W+Ekm=4eV 15．1.23×10-11m 【知识点】德布罗意波 【详解】根据动能定理有eU=mv2 根据动能和动量的定义式有 Ek=mv2== 又因为 联立方程可得 代入数据可得 λ≈1.23×10-11m 16．（1）6×108N；（2）年 【知识点】德布罗意波、爱因斯坦光子说 【详解】（1）每个光子能量 每个光子动量 对于t时间内照射到地球表面被吸收的光子 由动量定理有 -Ft=0－NtP      -Ft=0－Nt 代入数据可得，太阳光照射到地球表面产生的光压力 F=6×108N （2）由ΔE=Δmc2可知，每1s太阳因核聚变亏损的质量 现有氢中的10%发生聚变反应而亏损的质量为 M= M0×70%×1%×10% 需要的时间 年 17．（1）；（2）个 【知识点】爱因斯坦光子说 【详解】（1）根据题意，由公式和可得，一个光子的能量为 代入数据解得 （2）根据题意，设每秒发射个光子，时间内有 解得 个 18．（1） （2）n3→n2； 【知识点】玻尔理论对氢原子光谱的解释 【详解】（1）当氢原子从量子数n=3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线， 如图所示                                                     （2）上述三种跃迁辐射中，由n3→n2的跃迁能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长为 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年度高二物理同步周测卷1 考试范围：选修三 第四章 原子结构和波粒二象性 一、单选题 1．处于n=4能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有（　B　） A．4种 B．6种 C．11种 D．12种 【详解】现有大量的氢原子处于的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时，辐射光子的频率为种。故选B。 2．以下科学家中，提出实物粒子具有波粒二象性的是（　A　） A．德布罗意 B．查德威克 C．贝克勒尔 D．约里奥·居里夫妇 【知识点】德布罗意波 【详解】德布罗意提出实物粒子象光子一样，也具有波粒二象性． 3．氢原子中核外电子从第2能级跃迁到基态时，辐射的光照射在某金属上时能产生光电效应．那么，处于第3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的各种频率的光可能使此金属板发生光电效应的至少有（ B ） A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 【知识点】玻尔理论对氢原子光谱的解释 【详解】氢原子由高能级E3向低能级跃迁的可能情形为3→1,3→2,2→1三种.其中3→1发出的光子频率大于2→1发出光子的频率，3→2发出的光子频率小于2→1发出的光子频率，已知2→1发出的光子能发生光电效应，则3→1发出的光子频率一定能使该金属发生光电效应，而3→2发出的光子频率无法判定是否能发生光电效应.因此辐射出的三种频率的光能使此金属板发出光电效应的至少有2种。故选B。 4．下列关于物理学史的史实中，正确的是（  C  ） A．奥斯特最早发现了电磁感应现象 B．卢瑟福的α散射实验证明了原子核是由质子与中子组成的 C．库仑发现了点电荷间的相互作用规律 D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律，洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 【知识点】物理学史、α粒子散射实验 【分析】考查了物理学史 【详解】A．法拉第发现了电磁感应现象，A错误； B．α散射实验证明了原子核核式结构，B错误； C．库仑发现了点电荷间的相互作用规律，即库仑定律，C正确； D．洛伦兹力发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，D错误。故选C。 【点睛】平时学习应该注意积累对物理学史的了解，知道前辈科学家们为探索物理规律而付出的艰辛努力，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。 5．用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图所示，则关于这两种光的波长，下列说法正确的是（　A　） A．a光的波长较长 B．b光的波长较长 C．两种光的波长一样长 D．无法确定 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】由图示图象可知，b光的遏止电压大，逸出功 则b光的频率大，由公式可知，a光的波长较长，故A正确，BCD错误。故选A。 6．按照玻尔理论，氢原子从能级跃迁到能级和从能级跃迁到能级放出光子的频率分别为、，则（　A　） A． B． C． D．无法确定、的大小关系 【详解】按照玻尔理论可知，量子数越大相邻两能级差越小，则氢原子从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级放出光子的能量更小，由公式可知 故选A。 7．如图所示，当用一束紫外线照射锌板，发生了光电效应，下列说法正确的是（　A　） A．有电子从锌板上飞出来 B．锌板受紫外线照射的一面带正电，其背面带负电 C．改用强度更大的红外线灯照射锌板时，验电器的指针一定发生偏转 D．在紫外线照射锌板前，先让锌板带上一定量的负电荷会有助于验电器的指针偏转 【知识点】光电效应现象及其解释 【详解】AB．锌板紫外线照射锌板，发生了光电效应，射出带负电的光电子，这样锌板本身带的正电荷会多于负电荷，所以锌板都带正电，故A正确，B错误； C．光电效应发生的条件是照射光的频率大于金属的极限频率，照射光频率越大，金属板越容易发生光电效应，红光的频率低于紫外线的频率，所以改用强度更大的红外线灯照射锌板时，不一定发生光电效应，验电器指针不一定偏转，故C错误； D．在紫外线照射锌板前，先让锌板带上一定量的负电荷，发生光电效应会使验电器的指针偏转角度先变小，故不利于验电器指针的偏转，故D错误。故选A。 8．氢原子的部分能级图如图所示，用某频率的光照射大量处于基态的氢原子能辐射出三条谱线。下列说法正确的是（　C　） A．若已知可见光的光子能量范围为1.61~3.10eV，则三条谱线在可见光范围内的有2条 B．光子能量为13.7eV的光不能使处于基态的氢原子发生跃迁 C．该三条谱线中频率最大的光子的频率等于另外两种光子的频率之和 D．该三条谱线的光均能使逸出功为2.29eV的钠原子发生光电效应 【知识点】定态和原子的能级结构 【详解】A. 基态的氢原子受到激发后能辐射出三条谱线，即三种不同频率的光子，说明氢原子吸收能量从基态跃迁到n=3的能级，从n=3跃迁到n=1辐射出的光子的能量 从n=3跃迁到n=2辐射出的光子的能量 从n=2跃迁到n=1辐射出的光子的能量 若已知可见光的光子能量范围为1.61~3.10eV，则三条谱线在可见光范围内的有1条，即从n=3跃迁到n=2辐射出的光子，故A错误； B. 基态氢原子的电离能为13.6eV，只要大于或等于13.6eV的光子都能被基态氢原子吸收而发生跃迁，故B错误； C. 三条谱线中频率最大的光子频率是从n=3跃迁到n=1辐射出的光子，由上分析知 则 故C正确； D. 从n=3跃迁到n=2辐射出的光子的能量 不能使逸出功为2.29eV的钠原子发生光电效应，故D错误。 故选C。 二、多选题 9．如图所示为氢原子的能级图，大量氢原子从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出a光，从n=2的能级向n=1的能级跃迁时辐射出b光，下列说法正确的是（　CD　） A．已知金属钾的逸出功为2.25eV，用a、b两种光照射金属钾均可使其发生光电效应 B．大量氢原子从n=4的能级向基态跃迁时最多可能辐射出10种光子 C．用光子能量为14.0eV的某种电磁波照射处于基态的氢原子，可使其电离 D．用动能为11.0eV的电子碰撞处于基态的氢原子，可能使其跃迁到激发态 【知识点】定态和原子的能级结构、玻尔理论对氢原子光谱的解释 【详解】从n=3的能级向n=2的能级跃迁时,有 从n=2的能级向n=1的能级跃迁时 A．a、b两种光照射金属钾时，只有b光子能量均大于金属钾的逸出功。所以只有b光使其发生光电效应。故A错误； B．大量氢原子从n=4的能级向基态跃迁时最多可能辐射出种光子。故B错误； C．用光子能量为14.0eV的某种电磁波照射处于基态的氢原子，可使其电离，原因是，该光子能量大于基态能级，可以使氢原子电离。故C正确； D．用动能为11.0eV的电子碰撞处于基态的氢原子，只要满足氢原子的能级差，可以使电子的部分或全部能量被氢原子吸收，故可使其跃迁到激发态。故D正确。故选CD。 10．氢原子从能级A跃迁到能级B，释放波长为λ1的光子，从能级A跃迁到能级C释放波长为λ2的光子，且λ1>λ2，当它从能级B跃迁到能级C时（  BC  ） A．吸收光子 B．释放光子 C．电子的动能增加 D．原子的电势能增加 【知识点】定态和原子的能级结构 【分析】玻尔理论 【详解】氢原子从能级A跃迁到能级B，释放波长为λ1的光子，则由玻尔理论可知 同理，从能级A跃迁到能级C释放波长为λ2的光子，则 因 则 即 当它从能级B跃迁到能级C时要释放光子，A错误，B正确； CD．原子由高能级跃迁到低能级时，电子的动能变大，电势能减小，C正确，D错。选BC。 【点睛】此题考查了玻尔理论；解决本题的关键知道原子由高能级向低能级跃迁，辐射光子，低能级向高能级跃迁，吸收光子，知道能级差与光子频率间的关系 原子由高能级向低能级跃迁时，电子的轨道半径减小，电子的动能变大，整个原子的电势能减小，总能量减小。 11．两束光线A、B在做双缝干涉实验中，光线A产生的条纹间距较大，则下列判断正确的是（  BD  ） A．光线A的频率高 B．光线B的能量大 C．光线A的动量大 D．若照射同一金属表面，光线A恰能发生光电效应，则B也能发生光电效应 【知识点】Δx=Lλ /d公式简单计算、光电效应现象及其解释、德布罗意波 【详解】A.根据条纹间距的表达式可知，光线A产生的条纹间距较大，则A的波长较大，光线A的频率低，选项A错误； B. 因为B的频率高，则根据E=hγ可知光线B的能量大，选项B正确； C. 根据可知，光线A的动量小，选项C错误； D. 因A的频率较低，则根据光电效应规律，若照射同一金属表面，光线A恰能发生光电效应，则B也能发生光电效应，选项D正确． 12．如图所示，锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板，发现验电器指针张开一个角度，则（　AD　） A．锌板带正电，验电器带正电 B．锌板带正电，验电器带负电 C．若改用红外线照射，验电器指针一定仍张开 D．若改用红外线照射，验电器指针可能不会张开 【知识点】光电效应现象及其解释 【详解】AB．用紫外线照射锌板时，发现验电器指针张开一个角度，说明发生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电而张开一定角度，锌板、验电器均带正电，选项A正确，B错误； CD．若改用红外线照射，能量减小，不一定能使锌板发生光电效应，故验电器指针可能不会张开，选项C错误，D正确。故选AD。 三、实验题 13．采用如图甲所示电路可研究光电效应规律，现分别用a、b两束单色光照射光电管，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图象如图乙所示。 （1）实验中当灵敏电流表有示数时将滑片P向右滑动，则电流表示数一定不会________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 （2）照射阴极材料时，________（选填“a光”或“b光”）使其逸出的光电子的最大初动能大。 （3）若a光的光子能量为5eV，图乙中UC2=-2V，则光电管的阴极材料的逸出功为____eV。 【答案】 减小 b光 3 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】(1)[1]由甲图电路可知，光电管加的是正向电压，将滑片向右滑动，增加了电压值，会使原来飞不到对阴极的光电子飞到，故电流表的示数要么不变(已达到饱和电流)，要么增大(未达到饱和电流时)。不会出现减小的情况。 (2)[2]根据光电效应方程，结合乙图中遏止电压关系有 故照射阴极材料时，b光使其逸出的光电子的最大初动能大。 (3)[3]将题目中信息 带入上一空的公式，可得 14．用如图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射到光电管上时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示，则金属的逸出功为____eV，当光电管上加正向电压U=2V时，电子到达A极板的最大动能为___eV。 【答案】 3 4 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】[1]由图1可知，该装置所加的电压为正向电压，当电压是-2V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为 Ekm=2eV 根据光电效应方程 所以 W0=3eV [2]当光电管上加正向电压U=2V时，根据动能定理可知，电子到达A极板的最大动能为 Ekm′= W+Ekm=4eV 四、解答题 15．如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F上出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U=104V，电子质量为m=9.1×10－31kg，普朗克常量h=6.63×10－34J·s，电子被加速后通过小孔K1和K2后入射到薄的金箔上，发生衍射作用，结果在照相底片上形成同心圆明暗条纹，试计算电子的德布罗意波长。 【答案】1.23×10-11m 【知识点】德布罗意波 【详解】根据动能定理有eU=mv2 根据动能和动量的定义式有Ek=mv2== 又因为 联立方程可得 代入数据可得 λ≈1.23×10-11m 16．研究最大尺度的宇宙学理论与研究微观世界的粒子物理、量子理论有密切联系，它们相互沟通、相互支撑。 （1）根据量子理论，光子既有能量也有动量，光子的动量，其中h为普朗克常量，λ为光的波长。太阳光照射到地球表面时，如同大量气体分子频繁碰撞器壁一样，会产生持续均匀的“光压力”。现将问题简化，假设太阳光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到达地球的每一个光子的平均能量为E=4×10-19J，每秒钟照射到地球的光子数为N=4.5×1035，已知真空中光速c=3×108m/s。求太阳光对地球的“光压力”；（结果保留一位有效数字） （2）目前地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分还是来自太阳内部核聚变时释放的核能，在长期演化过程中，太阳内部的核反应过程非常复杂，我们将其简化为氢转变为氦。已知太阳的质量为M0=2×1030kg，其中氢约占70%，太阳辐射的总功率为P0=4×1026W，氢转变为氦的过程中质量亏损约为1%，1年=3.15×107s。求现有氢中的10%发生聚变需要多少年？（结果保留一位有效数字）【答案】（1）6×108N；（2）年 【知识点】爱因斯坦光子说、德布罗意波 【详解】（1）每个光子能量 每个光子动量 对于t时间内照射到地球表面被吸收的光子 由动量定理有 -Ft=0－NtP      -Ft=0－Nt 代入数据可得，太阳光照射到地球表面产生的光压力 F=6×108N （2）由ΔE=Δmc2可知，每1s太阳因核聚变亏损的质量 现有氢中的10%发生聚变反应而亏损的质量为 M= M0×70%×1%×10% 需要的时间 年 17．氦氖激光器发射波长为的单色光，已知普朗克常量。 （1）这种光的一个光子的能量为多少？ （2）若该激光器的发光功率为，则每秒发射多少个光子？（结果均保留一位有效数字）【答案】（1）；（2）个 【知识点】爱因斯坦光子说 【详解】（1）根据题意，由公式和可得，一个光子的能量为 代入数据解得 （2）根据题意，设每秒发射个光子，时间内有 解得 个 18．有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，当它们跃迁时： （1）这些氢原子最多能发出几种频率的光？并画出能级图，在图上用箭头标明； （2）在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子的波长最长？是多少？ (已知氢原子的基态能量E1=-13.6eV，量子数n的能级值，普朗克常数 h=6.63×10-34J·s) 【答案】（1） （2）n3→n2； 【知识点】玻尔理论对氢原子光谱的解释 【详解】（1）当氢原子从量子数n=3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线， 如上图所示                                                     （2）上述三种跃迁辐射中，由n3→n2的跃迁能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $2025-2026学年度高二物理同步周测卷1 考试范围：选修三第四章原子结构和波粒二象性 一、单选题 1.处于4能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有(B) A.4种 B.6种 C.11种 D.12种 【详解】现有大量的氢原子处于=4的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时，辐射光子 的频率为n=C=6种。故选B。 2.以下科学家中，提出实物粒子具有波粒二象性的是(A) A.德布罗意 B.查德威克 C.贝克勒尔 D.约里奥居里夫妇 【知识点】德布罗意波 【详解】德布罗意提出实物粒子象光子一样，也具有波粒二象性. 3.氢原子中核外电子从第2能级跃迁到基态时，辐射的光照射在某金属上时能产生光电效 应.那么，处于第3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的各种频率的光可能使此金属板 发生光电效应的至少有(B) A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 【知识点】玻尔理论对氢原子光谱的解释 【详解】氢原子由高能级E3向低能级跃迁的可能情形为3→1,3→2,2→1三种.其中3→1发 出的光子频率大于2→1发出光子的频率，3→2发出的光子频率小于2→1发出的光子频率， 已知2→1发出的光子能发生光电效应，则3→1发出的光子频率一定能使该金属发生光电效 应，而3→2发出的光子频率无法判定是否能发生光电效应.因此辐射出的三种频率的光能使 此金属板发出光电效应的至少有2种。故选B。 4.下列关于物理学史的史实中，正确的是(C) A.奥斯特最早发现了电磁感应现象 B.卢瑟福的α散射实验证明了原子核是由质子与中子组成的 C.库仑发现了点电荷间的相互作用规律 D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律，洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 【知识点】物理学史、α粒子散射实验 【分析】考查了物理学史 【详解】A.法拉第发现了电磁感应现象，A错误； 试卷第1页，共9页 B.α散射实验证明了原子核核式结构，B错误； C.库仑发现了点电荷间的相互作用规律，即库仑定律，C正确： D.洛伦兹力发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，D错 误。故选C。 【点睛】平时学习应该注意积累对物理学史的了解，知道前辈科学家们为探索物理规律而付 出的艰辛努力，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。 5.用同一光电管研究4、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流1与光电管两极间所加 电压U的关系如图所示，则关于这两种光的波长，下列说法正确的是(A) A.a光的波长较长 B.b光的波长较长 C.两种光的波长一样长 D.无法确定 U.2U。0 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】由图示图象可知，b光的遏止电压大，逸出功W。=eU。=hw 则b光的频率大，由公式c=v可知，a光的波长较长，故A正确，BCD错误。故选A。 6.按照玻尔理论，氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级和从n=4能级跃迁到n=2能级放出 光子的频率分别为V、V2,则(A) A.V]<v2 B.=V2C.%1>y2 D.无法确定y、V,的大小关系 【详解】按照玻尔理论可知，量子数越大相邻两能级差越小，则氢原子从=5能级跃迁到 n=3能级比从n=4能级跃迁到n=2能级放出光子的能量更小，由公式E=w可知，<y2 故选A。 7.如图所示，当用一束紫外线照射锌板，发生了光电效应，下列说法正确的是(A) 验电器 锌板 A.有电子从锌板上飞出来 B.锌板受紫外线照射的一面带正电，其背面带负电 试卷第2页，共9页 C.改用强度更大的红外线灯照射锌板时，验电器的指针一定发生偏转 D.在紫外线照射锌板前，先让锌板带上一定量的负电荷会有助于验电器的指针偏转 【知识点】光电效应现象及其解释 【详解】AB.锌板紫外线照射锌板，发生了光电效应，射出带负电的光电子，这样锌板本 身带的正电荷会多于负电荷，所以锌板都带正电，故A正确，B错误： C.光电效应发生的条件是照射光的频率大于金属的极限频率，照射光频率越大，金属板越 容易发生光电效应，红光的频率低于紫外线的频率，所以改用强度更大的红外线灯照射锌板 时，不一定发生光电效应，验电器指针不一定偏转，故C错误； D.在紫外线照射锌板前，先让锌板带上一定量的负电荷，发生光电效应会使验电器的指针 偏转角度先变小，故不利于验电器指针的偏转，故D错误。故选A。 8.氢原子的部分能级图如图所示，用某频率的光照射大量处于基态的氢原子能辐射出三条 谱线。下列说法正确的是(C) n E/eV -0.54 91 -3.4 -13.6 A.若已知可见光的光子能量范围为1.61~3.10eV,则三条谱线在可见光范围内的有2条 B.光子能量为13.7eV的光不能使处于基态的氢原子发生跃迁 C.该三条谱线中频率最大的光子的频率等于另外两种光子的频率之和 D.该三条谱线的光均能使逸出功为2.29eV的钠原子发生光电效应 【知识点】定态和原子的能级结构 【详解】A.基态的氢原子受到激发后能辐射出三条谱线，即三种不同频率的光子，说明氢 原子吸收能量从基态跃迁到=3的能级，从=3跃迁到=1辐射出的光子的能量 w,=E3-E1=-1.51eV-(-13.6)eV=12.09eV 从=3跃迁到n=2辐射出的光子的能量hw2=E,-E2=-1.5leV-（-3.4)eV=1.89eV 从n=2跃迁到h=1辐射出的光子的能量1w,=E2-E,=-3.4eV-(-13.6)eV=10.2eV 若已知可见光的光子能量范围为1.61~3.10eV,则三条谱线在可见光范围内的有1条，即从 试卷第3页，共9页 1=3跃迁到=2辐射出的光子，故A错误； B.基态氢原子的电离能为13.6V,只要大于或等于13.6eV的光子都能被基态氢原子吸收而 发生跃迁，故B错误： C.三条谱线中频率最大的光子频率是从=3跃迁到=1辐射出的光子，由上分析知 =w2+则y1=y2+y,故C正确； D.从n=3跃迁到n=2辐射出的光子的能量1w,=1.89eV<2.29eV 不能使逸出功为2.29eV的钠原子发生光电效应，故D错误。故选C。 二、多选题 9.如图所示为氢原子的能级图，大量氢原子从3的能级向=2的能级跃迁时辐射出α光， 从=2的能级向F1的能级跃迁时辐射出b光，下列说法正确的是(CD) n E/eV 00-----------0 -8对 3 -1.51 -3.40 1 -13.60 A.己知金属钾的逸出功为2.25V,用a、b两种光照射金属钾均可使其发生光电效应 B.大量氢原子从-4的能级向基态跃迁时最多可能辐射出10种光子 C.用光子能量为14.0V的某种电磁波照射处于基态的氢原子，可使其电离 D.用动能为11.0eV的电子碰撞处于基态的氢原子，可能使其跃迁到激发态 【知识点】定态和原子的能级结构、玻尔理论对氢原子光谱的解释 【详解】从=3的能级向=2的能级跃迁时，有△E。=E,-E2=1.89eV 从1=2的能级向F1的能级跃迁时△E。=E2-E1=10.20eV A.、b两种光照射金属钾时，只有b光子能量均大于金属钾的逸出功。所以只有b光使其 发生光电效应。故A错误； B.大量氢原子从=4的能级向基态跃迁时最多可能辐射出C=6种光子。故B错误； C.用光子能量为14.0V的某种电磁波照射处于基态的氢原子，可使其电离，原因是，该 试卷第4页，共9页 光子能量大于基态能级，可以使氢原子电离。故C正确： D.用动能为I1.0V的电子碰撞处于基态的氢原子，只要满足氢原子的能级差，可以使电 子的部分或全部能量被氢原子吸收，故可使其跃迁到激发态。故D正确。故选CD。 10.氢原子从能级A跃迁到能级B,释放波长为λ，的光子，从能级A跃迁到能级C释放波 长为2的光子，且>2，当它从能级B跃迁到能级C时(BC) A.吸收光子 B.释放光子 C.电子的动能增加 D.原子的电势能增加 【知识点】定态和原子的能级结构 【分析】玻尔理论 【详解】氢原子从能级A跃迁到能级B,释放波长为，的光子，则由玻尔理论可知E,-B。=g 同理，从能级A跃迁到能级C释放波长为的光子，则马。瓜。% 因1>12 则E4-E。>E4-E。即E。>E。 当它从能级B跃迁到能级C时要释放光子，A错误，B正确： CD.原子由高能级跃迁到低能级时，电子的动能变大，电势能减小，C正确，D错。选BC。 【点睛】此题考查了玻尔理论；解决本题的关键知道原子由高能级向低能级跃迁，辐射光子， 低能级向高能级跃迁，吸收光子，知道能级差与光子频率间的关系B。一￡二多 原子由高能级向低能级跃迁时，电子的轨道半径减小，电子的动能变大，整个原子的电势能 减小，总能量减小。 11.两束光线A、B在做双缝干涉实验中，光线A产生的条纹间距较大，则下列判断正确的 是(BD) A.光线A的频率高 B.光线B的能量大 C.光线A的动量大 D.若照射同一金属表面，光线A恰能发生光电效应，则B也能发生光电效应 【知识点】△x=L)/d公式简单计算、光电效应现象及其解释、德布罗意波 【详解】A根据条纹间距的表达式△x=2可知，光线A产生的条纹间距较大，则A的波 d 长较大，光线A的频率低，选项A错误： B.因为B的频率高，则根据E=y可知光线B的能量大，选项B正确： 试卷第5页，共9页 h C.根据p=可知，光线A的动量小，选项C错误： D.因A的频率较低，则根据光电效应规律，若照射同一金属表面，光线A恰能发生光电效 应，则B也能发生光电效应，选项D正确 12.如图所示，锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板，发现验电器指针张开一个角度， 则(AD) 验电器 锌板 A.锌板带正电，验电器带正电 B.锌板带正电，验电器带负电 C.若改用红外线照射，验电器指针一定仍张开 紫外线灯 D.若改用红外线照射，验电器指针可能不会张开 【知识点】光电效应现象及其解释 777777777777777777777777 【详解】AB.用紫外线照射锌板时，发现验电器指针张开一个角度，说明发生了光电效应， 有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电而张开一定角度，锌板、验电 器均带正电，选项A正确，B错误： CD.若改用红外线照射，能量减小，不一定能使锌板发生光电效应，故验电器指针可能不 会张开，选项C错误，D正确。故选AD。 三、实验题 13.采用如图甲所示电路可研究光电效应规律，现分别用4、b两束单色光照射光电管，得 到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图象如图乙所示。 uA Ue Ue 0 U 甲 乙 (1)实验中当灵敏电流表有示数时将滑片P向右滑动，则电流表示数一定不会 (选 填“增大不变”或“减小”)。 (2)照射阴极材料时， (选填“α光”或“b光)使其逸出的光电子的最大初动能大。 (3)若a光的光子能量为5eV,图乙中Uc2=2V,则光电管的阴极材料的逸出功为eV。 【答案】 减小 b光 3 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 试卷第6页，共9页 【详解】(1)[1]由甲图电路可知，光电管加的是正向电压，将滑片向右滑动，增加了电压值， 会使原来飞不到对阴极的光电子飞到，故电流表的示数要么不变（已达到饱和电流），要么增 大（未达到饱和电流时）。不会出现减小的情况。 (2[2]根据光电效应方程，结合乙图中遏止电压关系有Em=eU。=1w-W。Uc>Uc2 故照射阴极材料时，b光使其逸出的光电子的最大初动能大。 3)3]将题目中信息h加=5eV,U=2V带入上一空的公式，可得W。=3eV 14.用如图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5V的光照射到光电管上时， 测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示，则金属的逸出功为V,当光电管 上加正向电压U=2V时，电子到达A极板的最大动能为V。 光束 窗口 ◆I/mA →UV 0 图1 图2 【答案】 3 4 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】[1]由图1可知，该装置所加的电压为正向电压，当电压是-2V时，电流表示数为0， 知道光电子的最大初动能为Em=2eV根据光电效应方程Em=hw-W。所以Wo=3eV [2]当光电管上加正向电压=2V时，根据动能定理可知，电子到达A极板的最大动能为 Eim=W+Eom-4eV 四、解答题 15.如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F上出来的热电子可认为初速度为零，所 加的加速电压=104V,电子质量为9.1×103kg,普朗克常量h-6.63×104Js,电子被加 速后通过小孔K和K后入射到薄的金箔上，发生衍射作用，结果在照相底片上形成同心圆 明暗条纹，试计算电子的德布罗意波长。 【答案】1.23×10-1m 【知识点】德布罗意波 试卷第7页，共9页 【详解】根据动能定理有eU=?2 根据动能和动量的定义式有8一片m贮0-多又因为1-么 2m21m h 联立方程可得1= 代入数据可得≈1.23×1011m √J2meUJ 16.研究最大尺度的宇宙学理论与研究微观世界的粒子物理、量子理论有密切联系，它们相 互沟通、相互支撑。 (1)根据量子理论，光子既有能量也有动量，光子的动量p= 元：其中为普朗克常量， 为光的波长。太阳光照射到地球表面时，如同大量气体分子频繁碰撞器壁一样，会产生持续 均匀的“光压力”。现将问题简化，假设太阳光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到达地 球的每一个光子的平均能量为E-4×101J,每秒钟照射到地球的光子数为-4.5×1035，已知 真空中光速c=3×10/s。求太阳光对地球的“光压力”：（结果保留一位有效数字) (2)目前地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分还是来自太阳内部核聚变时释放的核能， 在长期演化过程中，太阳内部的核反应过程非常复杂，我们将其简化为氢转变为氦。己知太 阳的质量为M0=2×103kg,其中氢约占70%，太阳辐射的总功率为P二4×1026W,氢转变为 氦的过程中质量亏损约为1%，1年=3.15×10s。求现有氢中的10%发生聚变需要多少年？（结 果保留一位有效数字)【答案】(1)6×10N;(2)1x10年 【知识点】爱因斯坦光子说、德布罗意波 【详解】1D每个光子能量日=M气每个光子动量P-冬名 Γ-c 对于t时间内照射到地球表面被吸收的光子 由动量定理有-Ft-O一NtP =0-ME 代入数据可得，太阳光照射到地球表面产生的光压力F=6×10N (2)由△E=△C2可知，每1s太阳因核聚变亏损的质量 Am= 2 现有氢中的10%发生聚变反应而亏损的质量为 M=M0×70%×1%×10% 需要的时间 tM =1×10°年 △L 试卷第8页，共9页 17.氦氖激光器发射波长为632.8m的单色光，已知普朗克常量h=6.63×1034J.s。 (1)这种光的一个光子的能量为多少？ (2)若该激光器的发光功率为101W,则每秒发射多少个光子？（结果均保留一位有效数 字)【答案】(1)3×101J;(2)3x106个 【知识点】爱因斯坦光子说 【详解】(1)根据题意，由公式E=加和c=v可得，一个光子的能量为E。=hS 代入数据解得E。≈3x1019J (2)根据题意，设每秒发射n个光子，t时间内有Pt=ntE。 解得n= P_10×10-3 B,3×1093x106个 18.有一群氢原子处于量子数=3的激发态，当它们跃迁时： (1)这些氢原子最多能发出几种频率的光？并画出能级图，在图上用箭头标明： (2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子的波长最长？是多少？ (已知氢原子的基态能量E一13.6©V,量子数加的能级值E,=二A,普朗克常数 2 h=6.63×1034Js) 【答案】(1) n=3 n=2 (2)ng→2；元=6.58×107m n=1 【知识点】玻尔理论对氢原子光谱的解释 【详解】(1)当氢原子从量子数=3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线， 如上图所示 (2)上述三种跃迁辐射中，由→2的跃迁能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长 为h号=E-E,=-1.51eV-(-3.4)eV=1.89eV 120g6w9030rm63810 试卷第9页，共9页2025-2026学年度高二物理同步周测卷1 考试范围：选修三第四章原子结构和波粒二象性 一、单选题 1.处于4能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有() A.4种 B.6种 C.11种 D.12种 2.以下科学家中，提出实物粒子具有波粒二象性的是 A.德布罗意 B.查德威克 C.贝克勒尔 D.约里奥居里夫妇 3.氢原子中核外电子从第2能级跃迁到基态时，辐射的光照射在某金属上时能产生光电效 应.那么，处于第3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的各种频率的光可能使此金属板 发生光电效应的至少有() A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 4.下列关于物理学史的史实中，正确的是() A.奥斯特最早发现了电磁感应现象 B.卢瑟福的a散射实验证明了原子核是由质子与中子组成的 C.库仑发现了点电荷间的相互作用规律 D,安培发现了磁场对运动电荷的作用规律，洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律 5.用同一光电管研究4、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加 电压U的关系如图所示，则关于这两种光的波长，下列说法正确的是() U.U。O A.a光的波长较长 B.b光的波长较长 C.两种光的波长一样长 D.无法确定 6.按照玻尔理论，氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级和从n=4能级跃迁到n=2能级放出 光子的频率分别为y、v2,则() A.VI<v2 B.y=v,C.v>v, D.无法确定Y、y2的大小关系 试卷第1页，共5页 7.如图所示，当用一束紫外线照射锌板，发生了光电效应，下列说法正确的是() 验电器 锌板 A.有电子从锌板上飞出来 B.锌板受紫外线照射的一面带正电，其背面带负电 C.改用强度更大的红外线灯照射锌板时，验电器的指针一定发生偏转 D.在紫外线照射锌板前，先让锌板带上一定量的负电荷会有助于验电器的指针偏转 8.氢原子的部分能级图如图所示，用某频率的光照射大量处于基态的氢原子能辐射出三条 谱线。下列说法正确的是() E/eV -0.54 9 -3.4 -13.6 A.若已知可见光的光子能量范围为1.61~3.10eV,则三条谱线在可见光范围内的有2条 B.光子能量为13.7eV的光不能使处于基态的氢原子发生跃迁 C.该三条谱线中频率最大的光子的频率等于另外两种光子的频率之和 D.该三条谱线的光均能使逸出功为2.29V的钠原子发生光电效应 二、多选题 9.如图所示为氢原子的能级图，大量氢原子从=3的能级向=2的能级跃迁时辐射出α光， 从=2的能级向1的能级跃迁时辐射出b光，下列说法正确的是() n EleV 0 0 54 8对 -1.51 -3.40 -13.60 A.已知金属钾的逸出功为2.25V,用a、b两种光照射金属钾均可使其发生光电效应 试卷第2页，共5页 B.大量氢原子从一4的能级向基态跃迁时最多可能辐射出10种光子 C.用光子能量为14.0eV的某种电磁波照射处于基态的氢原子，可使其电离 D.用动能为11.0eV的电子碰撞处于基态的氢原子，可能使其跃迁到激发态 10.氢原子从能级A跃迁到能级B,释放波长为λ，的光子，从能级A跃迁到能级C释放波 长为2的光子，且>22，当它从能级B跃迁到能级C时() A.吸收光子 B.释放光子 C.电子的动能增加 D.原子的电势能增加 11.两束光线A、B在做双缝干涉实验中，光线A产生的条纹间距较大，则下列判断正确的 是() A.光线A的频率高 B.光线B的能量大 C.光线A的动量大 D.若照射同一金属表面，光线A恰能发生光电效应，则B也能发生光电效应 12.如图所示，锌板与验电器相连，用紫外线灯照射锌板，发现验电器指针张开一个角度， 则() 验电器 锌板 紫外线灯 7777777777777777777777777 A.锌板带正电，验电器带正电 B.锌板带正电，验电器带负电 C.若改用红外线照射，验电器指针一定仍张开 D.若改用红外线照射，验电器指针可能不会张开 三、实验题 13.采用如图甲所示电路可研究光电效应规律，现分别用、b两束单色光照射光电管，得 到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图象如图乙所示。 试卷第3页，共5页 A a Ue Ue2 0 甲 乙 (1)实验中当灵敏电流表有示数时将滑片P向右滑动，则电流表示数一定不会 （选 填“增大“不变”或“减小”)。 (2)照射阴极材料时， (选填“α光”或“b光)使其逸出的光电子的最大初动能大。 (3)若a光的光子能量为5eV,图乙中Uc2二2V,则光电管的阴极材料的逸出功为eV。 14.用如图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5V的光照射到光电管上时， 测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示，则金属的逸出功为V,当光电管 上加正向电压=2V时，电子到达A极板的最大动能为eV。 光束 窗口 ◆ImA →UW 0 图1 图2 四、解答题 15.如图所示为证实电子波存在的实验装置，从F上出来的热电子可认为初速度为零，所 加的加速电压=104V,电子质量为9.1×1031kg,普朗克常量h-6.63×1034Js,电子被加 速后通过小孔K,和飞后入射到薄的金箔上，发生衍射作用，结果在照相底片上形成同心圆 明暗条纹，试计算电子的德布罗意波长。 K 试卷第4页，共5页 16.研究最大尺度的宇宙学理论与研究微观世界的粒子物理、量子理论有密切联系，它们相 互沟通、相互支撑。 少)根据量子理论，光子既有能量也有动量，光子的动量P=,其中为普朗克常量，☑ 为光的波长。太阳光照射到地球表面时，如同大量气体分子频繁碰撞器壁一样，会产生持续 均匀的“光压力”。现将问题简化，假设太阳光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到达地 球的每一个光子的平均能量为-4×101J,每秒钟照射到地球的光子数为N-4.5×1035,已知 真空中光速c=3×10/s。求太阳光对地球的‘光压力”；（结果保留一位有效数字） (2)目前地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分还是来自太阳内部核聚变时释放的核能， 在长期演化过程中，太阳内部的核反应过程非常复杂，我们将其简化为氢转变为氨。己知太 阳的质量为M0=2×103kg,其中氢约占70%，太阳辐射的总功率为P0=4×1026W,氢转变为 氦的过程中质量亏损约为1%，1年=3.15×10s。求现有氢中的10%发生聚变需要多少年？（结 果保留一位有效数字) 17.氦氖激光器发射波长为632.8nm的单色光，已知普朗克常量h=6.63×1034J.s。 (1)这种光的一个光子的能量为多少？ (2)若该激光器的发光功率为10W,则每秒发射多少个光子？（结果均保留一位有效数 字) 18.有一群氢原子处于量子数=3的激发态，当它们跃迁时： (1)这些氢原子最多能发出几种频率的光？并画出能级图，在图上用箭头标明： (2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子的波长最长？是多少？ (已知氢原子的基态能量E=13.6©V,量子数n的能级值E=二E,普朗克常数 h=6.63×1034Js) 试卷第5页，共5页 2025-2026学年度高二物理同步周测卷1 考试范围：选修三第四章原子结构和波粒二象性参考答案 题号 1 2 4 5 6 8 0 10 答案 A C C CD BC 题号 11 12 答案 BD AD 1.B 【详解】现有大量的氢原子处于=4的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时，辐射光子 的频率为n=C=6种。故选B。 2.A 【知识点】德布罗意波 【详解】德布罗意提出实物粒子象光子一样，也具有波粒二象性 3.B 【知识点】玻尔理论对氢原子光谱的解释 【详解】氢原子由高能级E3向低能级跃迁的可能情形为3→1,3→2,2→1三种.其中3→1发 出的光子频率大于21发出光子的频率，3→2发出的光子频率小于2→1发出的光子频率， 已知2→1发出的光子能发生光电效应，则3→1发出的光子频率一定能使该金属发生光电效 应，而3→2发出的光子频率无法判定是否能发生光电效应.因此辐射出的三种频率的光能使 此金属板发出光电效应的至少有2种。故选B。 4.C 【知识点】粒子散射实验、物理学史 【分析】考查了物理学史 【详解】A.法拉第发现了电磁感应现象，A错误： B.a散射实验证明了原子核核式结构，B错误： C.库仑发现了点电荷间的相互作用规律，即库仑定律，C正确： D.洛伦兹力发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，D错 误。故选C。 【点睛】平时学习应该注意积累对物理学史的了解，知道前辈科学家们为探索物理规律而付 出的艰辛努力，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。 5.A 答案第1页，共6页 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】由图示图象可知，b光的遏止电压大，逸出功W。=eU。=hw 则b光的频率大，由公式c=y可知，a光的波长较长，故A正确，BCD错误。故选A。 6.A 【详解】按照玻尔理论可知，量子数越大相邻两能级差越小，则氢原子从=5能级跃迁到 n=3能级比从n=4能级跃迁到n=2能级放出光子的能量更小，由公式E=w可知？<y2 故选A。 7.A 【知识点】光电效应现象及其解释 【详解】AB.锌板紫外线照射锌板，发生了光电效应，射出带负电的光电子，这样锌板本 身带的正电荷会多于负电荷，所以锌板都带正电，故A正确，B错误： C.光电效应发生的条件是照射光的频率大于金属的极限频率，照射光频率越大，金属板越 容易发生光电效应，红光的频率低于紫外线的频率，所以改用强度更大的红外线灯照射锌板 时，不一定发生光电效应，验电器指针不一定偏转，故C错误： D.在紫外线照射锌板前，先让锌板带上一定量的负电荷，发生光电效应会使验电器的指针 偏转角度先变小，故不利于验电器指针的偏转，故D错误。故选A。 8.C 【知识点】定态和原子的能级结构 【详解】A.基态的氢原子受到激发后能辐射出三条谱线，即三种不同频率的光子，说明氢 原子吸收能量从基态跃迁到=3的能级，从3跃迁到=1辐射出的光子的能量 1hw1=E3-E1=-1.51eV-(-13.6)eV=12.09eV 从n=3跃迁到=2辐射出的光子的能量w,=E,-E2=-1.51eV-(-3.4)eV=1.89eV 从n=2跃迁到n=1辐射出的光子的能量hw3=E2-E,=-3.4eV-（-13.6)eV=10.2eV 若已知可见光的光子能量范围为1.61~3.10eV,则三条谱线在可见光范围内的有1条，即从 1=3跃迁到n=2辐射出的光子，故A错误： B.基态氢原子的电离能为13.6eV,只要大于或等于13.6eV的光子都能被基态氢原子吸收而 发生跃迁，故B错误； C.三条谱线中频率最大的光子频率是从=3跃迁到=1辐射出的光子，由上分析知 答案第2页，共6页 w=w2+y3则y1=y2+y3故C正确： D.从=3跃迁到=2辐射出的光子的能量w,=1.89eV<2.29eV 不能使逸出功为2.29eV的钠原子发生光电效应，故D错误。故选C。 9.CD 【知识点】玻尔理论对氢原子光谱的解释、定态和原子的能级结构 【详解】从1=3的能级向=2的能级跃迁时，有△E。=E,-E2=1.89eV 从n=2的能级向1的能级跃迁时△E。=E2-E,=10.20eV A.、b两种光照射金属钾时，只有b光子能量均大于金属钾的逸出功。所以只有b光使其 发生光电效应。故A错误： B.大量氢原子从=4的能级向基态跃迁时最多可能辐射出C?=6种光子。故B错误： C.用光子能量为14.0V的某种电磁波照射处于基态的氢原子，可使其电离，原因是，该 光子能量大于基态能级，可以使氢原子电离。故C正确： D.用动能为11.0V的电子碰撞处于基态的氢原子，只要满足氢原子的能级差，可以使电 子的部分或全部能量被氢原子吸收，故可使其跃迁到激发态。故D正确。故选CD。 10.BC 【知识点】定态和原子的能级结构 【分析】玻尔理论 【详解氖原子从能级A跃迁到能级B,释放波长为A的光子，则由玻尔理论可知B。-B,=化 同理，从能级A跃迁到能级C释放波长为的光子，则B。-B。=元 hc 因1>2 则E-E。>E4-E。即E。>E。 当它从能级B跃迁到能级C时要释放光子，A错误，B正确； CD.原子由高能级跃迁到低能级时，电子的动能变大，电势能减小，C正确，D错。选BC。 【点睛】此题考查了玻尔理论；解决本题的关键知道原子由高能级向低能级跃迁，辐射光子， 能级向高能级跃迁，吸收光子，知道能级差与光子频率间的关系E。-￡，=G 原子由高能级向低能级跃迁时，电子的轨道半径减小，电子的动能变大，整个原子的电势能 减小，总能量减小。 11.BD 答案第3页，共6页 【知识点】△x=L/公式简单计算、光电效应现象及其解释、德布罗意波 条纹间距的表达式△r二2可知，光线A产生的条纹回 长较大，光线A的频率低，选项A错误： B.因为B的频率高，则根据E=y可知光线B的能量大，选项B正确： C根据刀：受可知，光线A的动量小，选项C错误； D.因A的频率较低，则根据光电效应规律，若照射同一金属表面，光线A恰能发生光电效 应，则B也能发生光电效应，选项D正确， 12.AD 【知识点】光电效应现象及其解释 【详解】AB.用紫外线照射锌板时，发现验电器指针张开一个角度，说明发生了光电效应， 有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电而张开一定角度，锌板、验电 器均带正电，选项A正确，B错误： CD.若改用红外线照射，能量减小，不一定能使锌板发生光电效应，故验电器指针可能不 会张开，选项C错误，D正确。故选AD。 13. 减小 b光3 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】(1)[1]由甲图电路可知，光电管加的是正向电压，将滑片向右滑动，增加了电压值， 会使原来飞不到对阴极的光电子飞到，故电流表的示数要么不变（已达到饱和电流），要么增 大（未达到饱和电流时）。不会出现减小的情况。 (2[2]根据光电效应方程，结合乙图中遏止电压关系有Em=eU。=w-W。U>Uc2 故照射阴极材料时，b光使其逸出的光电子的最大初动能大。 (33]将题目中信息w=5eV,Uc2=2V带入上一空的公式，可得W。=3eV 14. 34 【知识点】遏止电压的本质及其决定因素 【详解】[1]由图1可知，该装置所加的电压为正向电压，当电压是-2V时，电流表示数为0， 知道光电子的最大初动能为Em=2eV根据光电效应方程Em=hw-W。所以W二3eV [2]当光电管上加正向电压=2V时，根据动能定理可知，电子到达A极板的最大动能为 Eim'=W+Eiom-4eV 答案第4页，共6页