第四章 原子结构和波粒二象性（单元自测）物理人教版选择性必修第三册

………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2025-2026学年高二年级选修三物理单元检测卷 第四章 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以功率均匀地向各个方向发射波长为的绿光，不计空气吸收。已知人眼瞳孔在暗处的直径为，普朗克常量为，光速为。下列说法正确的是（    ） A．该绿光的频率为 B．该光源每秒辐射出的绿光光子数为个 C．瞳孔正对光源且距离为时，在单位时间内，瞳孔接收到的光能量与光源辐射总能量之比为 D．人眼能看到此光源的最远距离为 2．如图为观察电子在电场中偏转的实验，高压感应线圈接在阴极射线管A、B的两端，使阴极A发射的电子加速。感应发电机接在平行板电容器C、D两端，使电子偏转。某次实验时，在阴极射线管内的荧光屏上观察到的轨迹如图中虚线所示，轨迹恰好经过荧光屏的Q点，N、P、Q为荧光屏边缘上的三点。下列说法正确的是（     ） A．平行板电容器C端接感应发电机的正极 B．阴极射线管A端接高压感应线圈的正极 C．仅增大高压感应线圈电压，电子从NQ边射出 D．仅减小感应发电机电压，电子从PQ边射出 3．氢原子光谱在可见光区按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，其中，且为红光，为紫光。下列说法正确的是（    ） A．对应的是电子从n=6能级向n=2能级跃迁所释放光的谱线 B．气体中中性原子的发光光谱都是连续谱 C．若光能使某金属板发生光电效应，则光一定也能使该金属板发生光电效应 D．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的侧移量最小 4．如图甲所示，将一束激光射向螺旋弹簧，得到如图乙所示的衍射图样。将一束X射线射向DNA提取物，观测到图丙所示图样，经过深度分析后得出了DNA螺旋结构模型。已知该激光的波长远大于X射线的波长。下列说法中正确的是（     ） A．图乙现象说明光是一种横波 B．图丙现象说明光具有粒子性 C．DNA螺旋结构的得出运用了类比思想 D．该激光光子能量大于X射线光子能量 5．如图所示为红外线光感式烟雾报警器的原理图，烟雾报警器光源发出红外线（3.0×1014 Hz~3.5×1014 Hz），在没有烟雾时，红外线沿直线传播（如图中虚线所示）；有烟雾时，红外线会散射到光电管中。当烟雾浓度增大时，报警系统中的电流随之增大，达到限定值即引发报警。已知可见光频率范围为3.8×1014 Hz~7.5×1014 Hz，关于该光电报警系统，下列说法正确的是（　　） A．阴极金属的极限频率大于3.5×1014 Hz B．若光源换成可见光，则报警器会一直报警 C．若不小心把电源反接，在浓烟中报警器也有可能报警 D．光源采用红外线的原因，是因为红外线的波长比可见光的波长更短 6．在卢瑟福粒子散射实验中，粒子（带正电）靠近金原子核（带正电）的运动轨迹如图所示，其中为轨迹上的两点。下列说法中正确的是（　　） A．粒子在点受到的库仑力大于在点受到的库仑力 B．粒子在点的速率大于在点的速率 C．粒子从到的过程中，库仑力做正功 D．图中点的电势高于点的电势 7．制造芯片需要光刻机，光刻机使用的光源类型主要包括深紫外光（KrF、ArF）和极紫外光（EUV）。处在激发态的氢原子辐射的光中含有紫外光，图为氢原子的能级图，已知紫外光光子的能量范围在3eV至124eV之间。大量处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率紫外光的种类有（　　） A．5种 B．4种 C．3种 D．2种 8．关于下列四幅图所涉及的物理知识的分析，正确的是（    ） A．图甲中，若只增大屏到双缝间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小 B．图乙是方解石双折射现象，说明方解石具有各向异性的光学特征 C．图丙是光电效应实验时所得到的光电流与所加电压的关系，可知c光的频率最大 D．图丁是氢原子的能级示意图，处于基态的氢原子能吸收能量为12.09eV的光子而发生跃迁 9．用图甲装置研究光电效应。光线发射器原理如图乙所示，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的3种频率的光强度均稳定。其中只有a、b两种光可使该光电管发生光电效应。图丙为测得的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知可见光光子的能量范围是1.62eV~3.11eV。下列说法正确的是（　　） A．光线发射器发出的光中只有一种可见光 B．光电子飞出阴极时的最大初动能为12.09eV C．若部分光线被遮挡，则光电子飞出阴极时的最大初动能不变，光电流也不变 D．图丙中 10．我国首颗探日卫星“羲和号”获得太阳多种谱线，研究发现，太阳谱线包含氢原子光谱。氢原子能级如图，现有大量氢原子从能级自发向低能级跃迁。已知金属锡的逸出功为4.42eV。则（　　） A．从向能级跃迁发出的光的频率最大 B．从向能级跃迁发出的光的波长最大 C．从向能级跃迁发出的光，能使锡发生光电效应 D．从向能级跃迁发出的光，不能使锡发生光电效应 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11．物理学家密立根准确测出元电荷的数值后，从1907年起，他开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要物理量，他的目的是测量金属的遏止电压与入射光的频率，作出图像，由此算出普朗克常量。他在实验中得到的某金属遏止电压与入射光频率的关系图线如图所示。 (1)根据如图所示的数据和爱因斯坦光电效应方程，可以得到普朗克常量_____J・s。（结果保留三位有效数字） (2)普朗克根据黑体辐射的数据通过拟合得到，以此值为参考，普朗克常量测量值的相对误差（相对误差）为_____。（结果保留两位有效数字） (3)该实验结果证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性。若换用逸出功更大的金属重复上述实验，得到的图线斜率将_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。 12．某实验小组的同学为了探究光电效应现象，设计了如图所示的电路图。已知普朗克常量为h，电子的电量为e。 (1)阴极为________； (2)若a为电源的正极、b为电源的负极，用频率为ν的光照射阴极，同时滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，当电压表的示数为时，电流表的示数刚好为零，则阴极材料的逸出功为________； (3)仅将电源的正负极对调，重复第（2）问中的操作，滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，电流表的示数________，当电压表示数为时，光电子到阳极的最大动能为________； (4)在第（3）问的基础上，保持滑动变阻器的触头以及照射光的强度不变，换用频率更大的光照射阴极，电流表的示数________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。 13．如图所示，△ABC是玻璃三棱镜的截面，，，D为AC面上的点。现让一波长λ的单色光PD沿与CA面的夹角为θ的方向从D点射入三棱镜，经AB面时恰好发生全反射，垂直BC面射出三棱镜后进入光电管，射到阴极K并发生光电效应。 (1)求该玻璃的折射率。 (2)若光电管阴极材料的逸出功，普朗克常量，元电荷e，光速c，求遏止电压。 14．光纤通信有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点。如图甲是光纤的示意图，简化成由内芯和包层组成（内芯简化为长直玻璃丝，包层简化为真空），设玻璃丝折射率为n (1)若某单色光从真空以入射角60度从左端面入射后恰好发生全反射通过此光纤，求折射率n； (2)经过传输的单色光照射在光电管上，此时电流表示数不为零。移动滑动变阻器滑片，求电流表示数刚好为零时的电压（已知单色光波长、光电管阴极材料逸出功、普朗克常量h、元电荷e、光速c） 15．我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，为两正对、间距为的金属板。用发光功率为的激光器发出单一频率的细光束全部照射在极板的中心时，若每射入个光子会产生1个光电子从中心处发出，且仅在图示的平面内沿各个方向运动。调节滑片改变两板间电压，发现当电压表示数为时，微安表示数恰好为零。已知普朗克常量为，电子电荷量为，质量为，极板材料的逸出功为，不计电子间的相互作用。 (1)求激光器发光的频率； (2)若两极板长度为2d，交换电源正负极，调节滑片逐渐增大两板间电压，求电流达到饱和的大小和电压表的示数； (3)在（2）的基础上，若两极板长度足够，在两板间加上方向垂直图示平面向里的匀强磁场。求微安表电流为零时的最小值。 试题 第3页（共8页） 试题 第4页（共8页） 试题 第1页（共8页） 试题 第2页（共8页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选修三物理单元检测卷 第四章 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以功率均匀地向各个方向发射波长为的绿光，不计空气吸收。已知人眼瞳孔在暗处的直径为，普朗克常量为，光速为。下列说法正确的是（    ） A．该绿光的频率为 B．该光源每秒辐射出的绿光光子数为个 C．瞳孔正对光源且距离为时，在单位时间内，瞳孔接收到的光能量与光源辐射总能量之比为 D．人眼能看到此光源的最远距离为 2．如图为观察电子在电场中偏转的实验，高压感应线圈接在阴极射线管A、B的两端，使阴极A发射的电子加速。感应发电机接在平行板电容器C、D两端，使电子偏转。某次实验时，在阴极射线管内的荧光屏上观察到的轨迹如图中虚线所示，轨迹恰好经过荧光屏的Q点，N、P、Q为荧光屏边缘上的三点。下列说法正确的是（     ） A．平行板电容器C端接感应发电机的正极 B．阴极射线管A端接高压感应线圈的正极 C．仅增大高压感应线圈电压，电子从NQ边射出 D．仅减小感应发电机电压，电子从PQ边射出 3．氢原子光谱在可见光区按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，其中，且为红光，为紫光。下列说法正确的是（    ） A．对应的是电子从n=6能级向n=2能级跃迁所释放光的谱线 B．气体中中性原子的发光光谱都是连续谱 C．若光能使某金属板发生光电效应，则光一定也能使该金属板发生光电效应 D．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的侧移量最小 4．如图甲所示，将一束激光射向螺旋弹簧，得到如图乙所示的衍射图样。将一束X射线射向DNA提取物，观测到图丙所示图样，经过深度分析后得出了DNA螺旋结构模型。已知该激光的波长远大于X射线的波长。下列说法中正确的是（     ） A．图乙现象说明光是一种横波 B．图丙现象说明光具有粒子性 C．DNA螺旋结构的得出运用了类比思想 D．该激光光子能量大于X射线光子能量 5．如图所示为红外线光感式烟雾报警器的原理图，烟雾报警器光源发出红外线（3.0×1014 Hz~3.5×1014 Hz），在没有烟雾时，红外线沿直线传播（如图中虚线所示）；有烟雾时，红外线会散射到光电管中。当烟雾浓度增大时，报警系统中的电流随之增大，达到限定值即引发报警。已知可见光频率范围为3.8×1014 Hz~7.5×1014 Hz，关于该光电报警系统，下列说法正确的是（　　） A．阴极金属的极限频率大于3.5×1014 Hz B．若光源换成可见光，则报警器会一直报警 C．若不小心把电源反接，在浓烟中报警器也有可能报警 D．光源采用红外线的原因，是因为红外线的波长比可见光的波长更短 6．在卢瑟福粒子散射实验中，粒子（带正电）靠近金原子核（带正电）的运动轨迹如图所示，其中为轨迹上的两点。下列说法中正确的是（　　） A．粒子在点受到的库仑力大于在点受到的库仑力 B．粒子在点的速率大于在点的速率 C．粒子从到的过程中，库仑力做正功 D．图中点的电势高于点的电势 7．制造芯片需要光刻机，光刻机使用的光源类型主要包括深紫外光（KrF、ArF）和极紫外光（EUV）。处在激发态的氢原子辐射的光中含有紫外光，图为氢原子的能级图，已知紫外光光子的能量范围在3eV至124eV之间。大量处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率紫外光的种类有（　　） A．5种 B．4种 C．3种 D．2种 8．关于下列四幅图所涉及的物理知识的分析，正确的是（    ） A．图甲中，若只增大屏到双缝间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小 B．图乙是方解石双折射现象，说明方解石具有各向异性的光学特征 C．图丙是光电效应实验时所得到的光电流与所加电压的关系，可知c光的频率最大 D．图丁是氢原子的能级示意图，处于基态的氢原子能吸收能量为12.09eV的光子而发生跃迁 9．用图甲装置研究光电效应。光线发射器原理如图乙所示，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的3种频率的光强度均稳定。其中只有a、b两种光可使该光电管发生光电效应。图丙为测得的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知可见光光子的能量范围是1.62eV~3.11eV。下列说法正确的是（　　） A．光线发射器发出的光中只有一种可见光 B．光电子飞出阴极时的最大初动能为12.09eV C．若部分光线被遮挡，则光电子飞出阴极时的最大初动能不变，光电流也不变 D．图丙中 10．我国首颗探日卫星“羲和号”获得太阳多种谱线，研究发现，太阳谱线包含氢原子光谱。氢原子能级如图，现有大量氢原子从能级自发向低能级跃迁。已知金属锡的逸出功为4.42eV。则（　　） A．从向能级跃迁发出的光的频率最大 B．从向能级跃迁发出的光的波长最大 C．从向能级跃迁发出的光，能使锡发生光电效应 D．从向能级跃迁发出的光，不能使锡发生光电效应 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11．物理学家密立根准确测出元电荷的数值后，从1907年起，他开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要物理量，他的目的是测量金属的遏止电压与入射光的频率，作出图像，由此算出普朗克常量。他在实验中得到的某金属遏止电压与入射光频率的关系图线如图所示。 (1)根据如图所示的数据和爱因斯坦光电效应方程，可以得到普朗克常量_____J・s。（结果保留三位有效数字） (2)普朗克根据黑体辐射的数据通过拟合得到，以此值为参考，普朗克常量测量值的相对误差（相对误差）为_____。（结果保留两位有效数字） (3)该实验结果证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性。若换用逸出功更大的金属重复上述实验，得到的图线斜率将_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。 12．某实验小组的同学为了探究光电效应现象，设计了如图所示的电路图。已知普朗克常量为h，电子的电量为e。 (1)阴极为________； (2)若a为电源的正极、b为电源的负极，用频率为ν的光照射阴极，同时滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，当电压表的示数为时，电流表的示数刚好为零，则阴极材料的逸出功为________； (3)仅将电源的正负极对调，重复第（2）问中的操作，滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，电流表的示数________，当电压表示数为时，光电子到阳极的最大动能为________； (4)在第（3）问的基础上，保持滑动变阻器的触头以及照射光的强度不变，换用频率更大的光照射阴极，电流表的示数________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。 13．如图所示，△ABC是玻璃三棱镜的截面，，，D为AC面上的点。现让一波长λ的单色光PD沿与CA面的夹角为θ的方向从D点射入三棱镜，经AB面时恰好发生全反射，垂直BC面射出三棱镜后进入光电管，射到阴极K并发生光电效应。 (1)求该玻璃的折射率。 (2)若光电管阴极材料的逸出功，普朗克常量，元电荷e，光速c，求遏止电压。 14．光纤通信有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点。如图甲是光纤的示意图，简化成由内芯和包层组成（内芯简化为长直玻璃丝，包层简化为真空），设玻璃丝折射率为n (1)若某单色光从真空以入射角60度从左端面入射后恰好发生全反射通过此光纤，求折射率n； (2)经过传输的单色光照射在光电管上，此时电流表示数不为零。移动滑动变阻器滑片，求电流表示数刚好为零时的电压（已知单色光波长、光电管阴极材料逸出功、普朗克常量h、元电荷e、光速c） 15．我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，为两正对、间距为的金属板。用发光功率为的激光器发出单一频率的细光束全部照射在极板的中心时，若每射入个光子会产生1个光电子从中心处发出，且仅在图示的平面内沿各个方向运动。调节滑片改变两板间电压，发现当电压表示数为时，微安表示数恰好为零。已知普朗克常量为，电子电荷量为，质量为，极板材料的逸出功为，不计电子间的相互作用。 (1)求激光器发光的频率； (2)若两极板长度为2d，交换电源正负极，调节滑片逐渐增大两板间电压，求电流达到饱和的大小和电压表的示数； (3)在（2）的基础上，若两极板长度足够，在两板间加上方向垂直图示平面向里的匀强磁场。求微安表电流为零时的最小值。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选修三物理单元检测卷 第四章 建议用时：75分钟，满分：100分 第Ⅰ卷 选择题 一．选择题（本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。） 1．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以功率均匀地向各个方向发射波长为的绿光，不计空气吸收。已知人眼瞳孔在暗处的直径为，普朗克常量为，光速为。下列说法正确的是（    ） A．该绿光的频率为 B．该光源每秒辐射出的绿光光子数为个 C．瞳孔正对光源且距离为时，在单位时间内，瞳孔接收到的光能量与光源辐射总能量之比为 D．人眼能看到此光源的最远距离为 【答案】D 【详解】A．根据光速、波长和频率的关系，可得绿光频率，不是，故A错误； B．单个绿光光子的能量为，光源每秒辐射的总能量为，因此每秒辐射的光子数，不是，故B错误； C．光源向各方向均匀辐射，能量均匀分布在半径为的球面上，球面面积，瞳孔面积 二者比值为，不是，故C错误； D．人眼刚好能看到光源时，每秒进入瞳孔的光子数为。每秒进入瞳孔的光子数满足 代入、，化简可得，故D正确。 故选D。 2．如图为观察电子在电场中偏转的实验，高压感应线圈接在阴极射线管A、B的两端，使阴极A发射的电子加速。感应发电机接在平行板电容器C、D两端，使电子偏转。某次实验时，在阴极射线管内的荧光屏上观察到的轨迹如图中虚线所示，轨迹恰好经过荧光屏的Q点，N、P、Q为荧光屏边缘上的三点。下列说法正确的是（     ） A．平行板电容器C端接感应发电机的正极 B．阴极射线管A端接高压感应线圈的正极 C．仅增大高压感应线圈电压，电子从NQ边射出 D．仅减小感应发电机电压，电子从PQ边射出 【答案】C 【详解】A．平行板电容器C若接感应发电机的正极，D接负极，则电容器间电场方向竖直向下，电子带负电，所受电场力方向竖直向上，电子向上偏转。但根据轨迹经过荧光屏Q点可知，电子落点偏向下侧，故C端应接负极，故A错误； B．阴极射线管中，阴极A发射电子需接高压感应线圈的负极，阳极B接正极，才能使电子加速飞向阳极，故A端接高压感应线圈的正极错误，故B错误； C．电子经加速电压加速后获得速度，进入偏转电场后侧向偏转量。仅增大时，偏转量减小，电子落点向荧光屏中心靠近，从边射出，故C正确； D．仅减小偏转电压时，偏转量减小，电子落点向中心靠近，不会从下面的边射出，故D错误。 故选C。 3．氢原子光谱在可见光区按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，其中，且为红光，为紫光。下列说法正确的是（    ） A．对应的是电子从n=6能级向n=2能级跃迁所释放光的谱线 B．气体中中性原子的发光光谱都是连续谱 C．若光能使某金属板发生光电效应，则光一定也能使该金属板发生光电效应 D．以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的侧移量最小 【答案】C 【详解】A．根据巴耳末公式 可知n越小，越大，已知，故对应的是电子从能级向能级跃迁所释放光的谱线，故A错误； B．气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，故B错误； C．发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，光的频率与波长成反比，满足 因为 可知 由光子的能量表达式可知，若光能使某金属板发生光电效应，则光一定也能使该金属板发生光电效应，故C正确； D．对于同一种介质，频率高的光折射率大；光以相同入射角斜射入平行玻璃砖时，折射率越大，则侧移量越大，故光的侧移量最大，故D错误。 故选C。 4．如图甲所示，将一束激光射向螺旋弹簧，得到如图乙所示的衍射图样。将一束X射线射向DNA提取物，观测到图丙所示图样，经过深度分析后得出了DNA螺旋结构模型。已知该激光的波长远大于X射线的波长。下列说法中正确的是（     ） A．图乙现象说明光是一种横波 B．图丙现象说明光具有粒子性 C．DNA螺旋结构的得出运用了类比思想 D．该激光光子能量大于X射线光子能量 【答案】C 【详解】A．图乙是激光照射螺旋弹簧产生的衍射图样，衍射现象只能说明光具有波动性，而说明光是横波的关键现象是偏振，衍射本身无法区分横波和纵波，故A错误； B．图丙是X射线照射DNA产生的衍射图样，衍射是波特有的现象，这说明 X 射线（光）具有波动性，而非粒子性。粒子性的典型现象是光电效应、康普顿效应，故B错误； C．题目中，通过激光照射螺旋弹簧得到的衍射图样，类比X射线照射DNA得到的衍射图样，进而分析出DNA的螺旋结构，这正是类比思想的典型应用。故C正确； D．根据光子能量可知，光子能量与波长成反比。已知激光的波长远大于X射线的波长，因此激光光子的能量小于X射线光子的能量，故D错误。 故选C。 5．如图所示为红外线光感式烟雾报警器的原理图，烟雾报警器光源发出红外线（3.0×1014 Hz~3.5×1014 Hz），在没有烟雾时，红外线沿直线传播（如图中虚线所示）；有烟雾时，红外线会散射到光电管中。当烟雾浓度增大时，报警系统中的电流随之增大，达到限定值即引发报警。已知可见光频率范围为3.8×1014 Hz~7.5×1014 Hz，关于该光电报警系统，下列说法正确的是（　　） A．阴极金属的极限频率大于3.5×1014 Hz B．若光源换成可见光，则报警器会一直报警 C．若不小心把电源反接，在浓烟中报警器也有可能报警 D．光源采用红外线的原因，是因为红外线的波长比可见光的波长更短 【答案】C 【详解】A．当有烟雾时红外线能使光电管产生光电流，说明红外线可以使阴极发生光电效应。红外线最高频率为3.5×1014 Hz，故阴极金属的极限频率小于3.5×1014 Hz，故A错误； B． 报警器的原理是无烟雾时光沿直线传播，不会进入光电管；有烟雾时光散射进入光电管，产生光电流报警。换成可见光后，无烟雾时光依然沿直线传播，不会照射光电管阴极，没有光电流，不会报警，因此报警器不会一直报警，故B错误； C．电源反接后，光电管加反向电压，只要反向电压小于入射光的遏止电压，就仍会有光电子到达阳极，形成光电流。浓烟中大量红外线散射进入光电管，光强足够大时，电流可以达到报警限定值，因此报警器仍有可能报警，故C正确； D．由光速关系可知，光源频率越低，波长越长。红外线频率小于可见光，因此红外线波长比可见光更长，故D错误。 故选C。 6．在卢瑟福粒子散射实验中，粒子（带正电）靠近金原子核（带正电）的运动轨迹如图所示，其中为轨迹上的两点。下列说法中正确的是（　　） A．粒子在点受到的库仑力大于在点受到的库仑力 B．粒子在点的速率大于在点的速率 C．粒子从到的过程中，库仑力做正功 D．图中点的电势高于点的电势 【答案】B 【详解】A．根据库仑定律得 点到金原子核的距离大于点，所以在点受到的库仑力小于点，故A错误； BC．粒子带正电，金原子核带正电，粒子与金原子核之间的库仑力为斥力，粒子从到的过程中，库仑力做负功，速度减少，点的速率大于在点的速率，故B正确，C错误； D．根据电势的定义 可得 由于从到的过程中，库仑力做负功，电势能增加 又粒子带正电 可得，故D错误。 故选B。 7．制造芯片需要光刻机，光刻机使用的光源类型主要包括深紫外光（KrF、ArF）和极紫外光（EUV）。处在激发态的氢原子辐射的光中含有紫外光，图为氢原子的能级图，已知紫外光光子的能量范围在3eV至124eV之间。大量处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率紫外光的种类有（　　） A．5种 B．4种 C．3种 D．2种 【答案】C 【详解】大量处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中，根据 可知可以辐射6种不同频率的光子；其中直接跃迁到，直接跃迁到，直接跃迁到辐射的光子均为紫外光。 故选C。 8．关于下列四幅图所涉及的物理知识的分析，正确的是（    ） A．图甲中，若只增大屏到双缝间的距离，相邻亮条纹间的距离将减小 B．图乙是方解石双折射现象，说明方解石具有各向异性的光学特征 C．图丙是光电效应实验时所得到的光电流与所加电压的关系，可知c光的频率最大 D．图丁是氢原子的能级示意图，处于基态的氢原子能吸收能量为12.09eV的光子而发生跃迁 【答案】BD 【详解】A．根据可知，若只增大屏到双缝间的距离L，相邻亮条纹间的距离将增大，故A错误； B．方解石的双折射现象，是由于晶体对不同振动方向的光具有不同的折射率，说明方解石在光学性质上具有各向异性，故B正确； C．根据光电效应方程有 可知入射光频率越大，遏止电压越大，图示可知b光遏止电压最大，因此b光的频率最大，故C错误； D．光子激发跃迁需要满足的条件是光子的能量恰好是跃迁的两个能级的能量差，图丁中，1、3能级差恰好为12.09eV，因此处于基态的氢原子能吸收能量为12.09eV的光子而发生跃迁，故D正确。 故选BD。 9．用图甲装置研究光电效应。光线发射器原理如图乙所示，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的3种频率的光强度均稳定。其中只有a、b两种光可使该光电管发生光电效应。图丙为测得的光电流I与光电管两端电压U的关系图线。已知可见光光子的能量范围是1.62eV~3.11eV。下列说法正确的是（　　） A．光线发射器发出的光中只有一种可见光 B．光电子飞出阴极时的最大初动能为12.09eV C．若部分光线被遮挡，则光电子飞出阴极时的最大初动能不变，光电流也不变 D．图丙中 【答案】AD 【详解】AB．光线发射器中发出的光子的能量分别为 可见光光子的能量范围是1.62eV~3.11eV，光线发射器中发出的光中只有在1.62eV~3.11eV范围内，故只有一种可见光。 再根据光电效应方程 光电管中光电子飞出阴极时的最大初动能为，故A正确B错误； C．最大初动能由入射光频率决定，与光强无关，因此最大初动能不变；但光电流与入射光强成正比，遮挡光线会使光强减小，光电流减小，故C 错误。 D．题目说明只有a、b两种光可使光电管发生光电效应，说明能量最小的光无法使光电管发生光电效应，因此能产生光电效应的是能量为10.2 eV和12.09 eV的两种光。 根据光电效应方程 又，即遏止电压越大，对应光子能量越高。 对应为能量为10.2 eV的光的遏止电压为 对应能量为12.09 eV的光的遏止电压为​ 由以上可得两者的遏止电压差，故D正确。 故选AD。 10．我国首颗探日卫星“羲和号”获得太阳多种谱线，研究发现，太阳谱线包含氢原子光谱。氢原子能级如图，现有大量氢原子从能级自发向低能级跃迁。已知金属锡的逸出功为4.42eV。则（　　） A．从向能级跃迁发出的光的频率最大 B．从向能级跃迁发出的光的波长最大 C．从向能级跃迁发出的光，能使锡发生光电效应 D．从向能级跃迁发出的光，不能使锡发生光电效应 【答案】AD 【详解】AB．根据氢原子的能级图，由 可知，从向的能级差最大，对应光子的能量最大，因此其频率也最大；根据可知，波长最短，故A正确，B错误； CD．从向能级跃迁发出的光子的能量为 所以从向能级跃迁发出的光，不能使锡发生光电效应，故C错误，D正确。 故选AD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11．物理学家密立根准确测出元电荷的数值后，从1907年起，他开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要物理量，他的目的是测量金属的遏止电压与入射光的频率，作出图像，由此算出普朗克常量。他在实验中得到的某金属遏止电压与入射光频率的关系图线如图所示。 (1)根据如图所示的数据和爱因斯坦光电效应方程，可以得到普朗克常量_____J・s。（结果保留三位有效数字） (2)普朗克根据黑体辐射的数据通过拟合得到，以此值为参考，普朗克常量测量值的相对误差（相对误差）为_____。（结果保留两位有效数字） (3)该实验结果证明了爱因斯坦光电效应方程的正确性。若换用逸出功更大的金属重复上述实验，得到的图线斜率将_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1) (2)3.7% (3)不变（每空2分） 【详解】（1）利用光电子的最大初动能和爱因斯坦光电效应方程 可得，图线斜率为 由图像数据得 （2）相对误差 （3）斜率，故更换逸出功更大的金属，不影响图线的斜率。 12．某实验小组的同学为了探究光电效应现象，设计了如图所示的电路图。已知普朗克常量为h，电子的电量为e。 (1)阴极为________； (2)若a为电源的正极、b为电源的负极，用频率为ν的光照射阴极，同时滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，当电压表的示数为时，电流表的示数刚好为零，则阴极材料的逸出功为________； (3)仅将电源的正负极对调，重复第（2）问中的操作，滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，电流表的示数________，当电压表示数为时，光电子到阳极的最大动能为________； (4)在第（3）问的基础上，保持滑动变阻器的触头以及照射光的强度不变，换用频率更大的光照射阴极，电流表的示数________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 【答案】(1)K (2) (3) 先变大后不变 (4)减小（每空2分） 【详解】（1）由电路图可知，K为阴极、为阳极。 （2）由爱因斯坦的光电效应方程得 当电压表的示数为时，电流表的示数刚好为零，遏止电压为，则有 解得逸出功为 （3）[1]仅将电源的正负极对调，滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，电流表的示数先逐渐增大，当达到饱和电流后，电流表的示数再保持不变； [2]由（2）可知光电子的最大初动能为 当电压表示数为U0时，电场力做正功，则由动能定理得 解得 （4）在第（3）问的基础上，保持滑动变阻器的触头以及照射光的强度不变，照射光的频率增大，则单位时间到达阴极的光子数目减少，单位时间从阴极表面逸出的光电子数目减少，则光电流减小，电流表的示数减小。 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。 13．如图所示，△ABC是玻璃三棱镜的截面，，，D为AC面上的点。现让一波长λ的单色光PD沿与CA面的夹角为θ的方向从D点射入三棱镜，经AB面时恰好发生全反射，垂直BC面射出三棱镜后进入光电管，射到阴极K并发生光电效应。 (1)求该玻璃的折射率。 (2)若光电管阴极材料的逸出功，普朗克常量，元电荷e，光速c，求遏止电压。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光的传播路径如图所示 光经面发生全反射的临界角（2分） 则该玻璃的折射率为（2分） （2）根据光电效应方程有（2分） 根据动能定理有（2分） 又 解得（2分） 14．光纤通信有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点。如图甲是光纤的示意图，简化成由内芯和包层组成（内芯简化为长直玻璃丝，包层简化为真空），设玻璃丝折射率为n (1)若某单色光从真空以入射角60度从左端面入射后恰好发生全反射通过此光纤，求折射率n； (2)经过传输的单色光照射在光电管上，此时电流表示数不为零。移动滑动变阻器滑片，求电流表示数刚好为零时的电压（已知单色光波长、光电管阴极材料逸出功、普朗克常量h、元电荷e、光速c） 【答案】(1) (2) 【详解】（1） 设光在光纤左端面的折射角为，光从真空入射玻璃，由折射定律： 代入入射角（1分） 光在内芯与真空包层的界面恰好发生全反射，设侧面入射角为临界角，由全反射临界角公式： （2分） 由几何关系得（1分） 因此（1分） 结合三角关系 得（1分） 代入折射定律： （1分） 代入 两边平方整理得： （1分） （2）单色光频率 由光电效应方程，光电子最大初动能： （2分） 电流为零时，反向截止电压满足（1分） 整理得： （1分） 15．我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，为两正对、间距为的金属板。用发光功率为的激光器发出单一频率的细光束全部照射在极板的中心时，若每射入个光子会产生1个光电子从中心处发出，且仅在图示的平面内沿各个方向运动。调节滑片改变两板间电压，发现当电压表示数为时，微安表示数恰好为零。已知普朗克常量为，电子电荷量为，质量为，极板材料的逸出功为，不计电子间的相互作用。 (1)求激光器发光的频率； (2)若两极板长度为2d，交换电源正负极，调节滑片逐渐增大两板间电压，求电流达到饱和的大小和电压表的示数； (3)在（2）的基础上，若两极板长度足够，在两板间加上方向垂直图示平面向里的匀强磁场。求微安表电流为零时的最小值。 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）根据光电效应方程可知，电子逸出的动能（1分） 由遏止电压的意义可知（1分） 联立解得激光器发光的频率（1分） （2）激光器的功率为，则每秒逸出电子的个数（1分） 则饱和电流（1分） 水平方向逸出的电子也可到达MN板时，电子做类平抛运动，水平方向则有（1分） 竖直方向则有（1分） 又因为（1分） 解得 两极板间的电场强度（1分） 由牛顿第二定律可得（1分） 解得电子在竖直方向的加速度大小为 联立解得（1分） （3）加上磁场后，水平向左逸出的电子恰好不能到达MN板时电流为零，将初速度分解为向右的速度为，则满足（1分） 解得 其中 向左的速度为，电子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，则有（2分） 结合题意可知（1分） 联立解得（1分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年高二年级选修三物理单元检测卷 第四章 一、选择题：本题共10小题，共46分，在每小题给出的四个选项中，1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分，8~10题有多项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答得0分。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D C C C C B C BD AD AD 二、实验题：本题共2小题，共18分。 11(1) (2)3.7% (3)不变（每空2分） 12．(1)K (2) (3) 先变大后不变 (4)减小（每空2分） 三、计算题：本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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。 13．（1）光的传播路径如图所示 光经面发生全反射的临界角（2分） 则该玻璃的折射率为（2分） （2）根据光电效应方程有（2分） 根据动能定理有（2分） 又 解得（2分） 14．（1） 设光在光纤左端面的折射角为，光从真空入射玻璃，由折射定律： 代入入射角（1分） 光在内芯与真空包层的界面恰好发生全反射，设侧面入射角为临界角，由全反射临界角公式： （2分） 由几何关系得（1分） 因此（1分） 结合三角关系 得（1分） 代入折射定律： （1分） 代入 两边平方整理得： （1分） （2）单色光频率 由光电效应方程，光电子最大初动能： （2分） 电流为零时，反向截止电压满足（1分） 整理得： （1分） 15．（1）根据光电效应方程可知，电子逸出的动能（1分） 由遏止电压的意义可知（1分） 联立解得激光器发光的频率（1分） （2）激光器的功率为，则每秒逸出电子的个数（1分） 则饱和电流（1分） 水平方向逸出的电子也可到达MN板时，电子做类平抛运动，水平方向则有（1分） 竖直方向则有（1分） 又因为（1分） 解得 两极板间的电场强度（1分） 由牛顿第二定律可得（1分） 解得电子在竖直方向的加速度大小为 联立解得（1分） （3）加上磁场后，水平向左逸出的电子恰好不能到达MN板时电流为零，将初速度分解为向右的速度为，则满足（1分） 解得 其中 向左的速度为，电子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，则有（2分） 结合题意可知（1分） 联立解得（1分） 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $