第4章 单元过关检测(四)原子结构和波粒二象性（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

该高中物理单元复习课件系统梳理了原子物理与波粒二象性核心内容，涵盖核式结构模型、光的粒子性与波动性、光电效应规律及氢原子能级跃迁等知识，通过概念辨析、实验规律解读与定量计算串联，构建完整知识网络。 其亮点在于融合生活科技情境，如智能手环绿光原理、“夸父一号”X射线探测等实例，培养学生科学态度与责任，通过光电管实验分析、双缝干涉图样对比等设计，提升科学探究与科学推理能力，分层练习（选择到综合计算）满足不同学情，助力教师高效开展针对性复习。

单元过关检测(四) 1 √ 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型。图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动径迹。在α粒子从A运动到B，再运动到C的过程中，下列说法正确的是(　　) A．动能先增大后减小 B．电势能先减小后增大 C．静电力先做负功后做正功，总功等于0 D．加速度先变小后变大 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 15 14 13 单元过关检测 解析：根据卢瑟福提出的原子的核式结构模型可知，原子核集中了原子的全部正电荷，即原子核外的电场分布与正点电荷的电场类似。合力方向指向运动轨迹的凹侧，根据α粒子从A运动到B的运动轨迹，可知静电力做负功，α粒子动能减小，电势能增大；从B运动到C，静电力做正功，α粒子动能增大，电势能减小；A、C在同一条等势线上，则静电力做的总功等于0，故A、B错误，C正确。 等势线密集的位置电场强度比较大，则A、B、C三点的电场强度大小的关系为EA＝EC<EB，电场强度越大则所受静电力越大，粒子加速度越大，故α粒子的加速度先变大后变小，故D错误。 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 15 14 13 单元过关检测 √ 2．下列关于波粒二象性说法正确的是(　　) A．光的干涉现象说明光具有粒子性 B．波能干涉，而电子是粒子，所以电子不会干涉 C．光的频率越低，粒子性越明显 D．光电效应现象揭示了光的粒子性 解析：光的干涉现象说明光具有波动性，故A错误； 实物粒子也具有波动性，也能发生干涉现象，故B错误； 光的频率越高，粒子性越明显，故C错误； 光电效应现象揭示了光的粒子性，故D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 √ 5．中国科学家在国际上刊文宣布，通过我国高海拔宇宙线观测站“拉索”，在人类历史上首次找到能量高于1亿亿电子伏特的宇宙线起源天体。已知普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，电子的电荷量e＝－1.6×10-19 C，人眼能看见的最高能量的可见光为频率ν＝7.8×1014 Hz的紫光，该紫光光子能量为(　　) A．3.2 eV B．1.2×10-4 eV C．5.2×10-19 eV D．8.3×10-38 eV 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 √ 6．某同学用单色光a、b分别照射同一双缝干涉实验装置，双缝到光屏的距离保持不变，在光屏上出现的干涉图样分别如图所示，下列关于两单色光a、b的说法正确的是(　　)   A．单色光a比单色光b更容易发生明显衍射 B．单色光a的频率小于单色光b的频率 C．单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量 D．在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b大 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 根据ε＝hν可知，单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量，故C正确； 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 √ 7．光电管是一种将光信号转换为电信号的器件，在通信、医疗、安防监控等领域应用广泛。将光电管接入图示电路中，用频率为ν的光照射K板，调节滑动变阻器的滑片P，当灵敏电流计G的示数为0时，电压表V的示数为U，此电压通常也称为遏止电压。已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，下列说法正确的是(　　) A．光电子从K板逸出后的初动能与遏止电压成反比 B．若增大入射光的强度，遏止电压会增大 C．K板材料的逸出功为hν－eU D．若仅增大入射光的频率，使G的示数为0，则需向左调节滑片P 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 解析：由动能定理可得－eU＝0－Ekm，所以光电子从K极逸出后的最大初动能与遏止电压U成正比，故A错误； 由爱因斯坦光电效应方程得eU＝Ekm＝hν－W0，遏止电压与入射光的强度无关，故B错误； 由eU＝hν－W0，可知W0＝hν－eU，故C正确； 增大入射光的频率，遏止电压也增大，若使G的示数为0，需向右调节滑片P，故D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 √ 二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8．在能量子量子化研究的历程中，以下说法正确的是　(　　) A．物质发射(或吸收)能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的 B．黑体既不反射电磁波，也不向外辐射电磁波 C．能量子假说中的能量子的能量ε＝hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量 D．一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度无关 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 解析：普朗克在研究物体热辐射的规律时发现，电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，每一份能量叫作一个能量子，能量子的能量ε＝hν，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，故A、C正确； 黑体不反射电磁波，但会向外辐射电磁波，即黑体辐射，故B错误； 一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，故D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 √ 9．现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性。下列事实突出体现波动性的是(　　) A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子的数目就越多 B．在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象 C．紫外线照射锌板，会发生光电效应现象 D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 解析：一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子的数目就越多，该现象是光电效应，突出体现了粒子性，故A错误； 在白光下观察竖直放置的肥皂膜，呈现彩色条纹的干涉现象，突出体现波动性，故B正确； 紫外线照射锌板，会发生光电效应现象，突出体现了粒子性，故C错误； 晶体中相邻原子之间的距离大致与热中子的德布罗意波长相同，故能发生明显的衍射现象，而衍射是波特有的性质，故D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 √ 10．光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图(a)所示，图(b)是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的I－U图线，Uc1、Uc2表示遏止电压。下列说法正确的是(　　) A．甲、乙是不同颜色的光且甲光束比 乙光束的光照强度强 B．甲光照射光电管时比丙光照射光电管时产生的光电子的最大初动能小 C．分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距宽 D．甲、乙、丙三束光的光子动量p甲＝p乙<p丙 √ √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 解析：根据eUc＝hν－W0结合题图(b)可知，甲光和乙光频率相同，则甲、乙是同种颜色的光，但是甲光比乙光的饱和电流大，即甲光的光强大于乙光，故A错误； 光电效应中eUc＝Ekm，利用图像遏止电压的值可知，甲光照射光电管时比丙光照射光电管时产生的光电子的最大初动能小，故B正确； 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 三、非选择题：本题共5小题，共54分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 11．(6分)一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，氢原子可能发射________种频率的光子；氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是________eV，用该光子照射下表中几种金属，________能发生光电效应。 金属 铯 钙 镁 钛 逸出功W0/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 6 2.55 铯 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 12．(8分)采用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的关系图像如图乙所示。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 (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”)。 解析：由题图甲电路可知，光电管加的是正向电压，将滑片向右滑动，增加了电压值，会使原来飞不到阳极的光电子飞到阳极，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。 减小 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 (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。 解析：根据光电效应方程，结合题图乙中遏止电压关系有Ek＝eUc＝hν－W0，|Uc1|>|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。 b光 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 (3)若a光的光子能量为5 eV，图乙中Uc2＝－2 V，则光电管的阴极材料的逸出功为________eV。 解析：将题目中信息hν＝5 eV，|Uc2|＝2 V 代入(2)中的公式，可得W0＝3 eV。 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 15 14 13 单元过关检测 13．(12分)铝的逸出功W0＝6.72×10-19 J，现在用波长λ＝200 nm的光照射铝表面，普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，e＝1.6×10-19 C，光速c＝3×108 m/s。求：(结果保留至小数点后2位) (1)光电子的最大初动能；(4分) 答案：3.23×10-19 J　 13 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 单元过关检测 (2)遏止电压；(4分) 答案：2.02 V (3)铝的截止频率。(4分) 答案：1.01×1015 Hz 13 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 单元过关检测 14．(12分)某同学用研究光电效应的实验装置测定普朗克常量，在不同光照下得到同一光电管两条光电流与电压之间的关系曲线如图所示。图线甲、乙与U轴交点坐标绝对值分别为U1、U2，对应入射光频率分别为ν1、ν2，电子的电荷量为e。求： (1)入射光频率为ν1时，出射光电子的最大初动能；(6分) 解析：由题图知Ekm＝eU1。 答案：eU1　 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 单元过关检测 (2)普朗克常量。(6分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 单元过关检测 15．(16分)“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求： (1)每个光子的动量p和能量E；(8分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 单元过关检测 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 单元过关检测 (2)太阳辐射硬X射线的总功率P。(8分) 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1 12 15 14 13 单元过关检测 $