第四章 原子结构和波粒二象性 期末复习检测-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 聚焦原子结构与波粒二象性核心内容，通过选择、实验、计算题型系统覆盖黑体辐射、光电效应等考点，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念|10题|概念辨析与图像分析|从黑体辐射（能量量子化）到光电效应（光的粒子性），构建波粒二象性认知链条| |实验探究|2题|α粒子散射/黑体辐射实验规律判断|实验现象与原子结构模型、辐射理论的推导验证| |综合计算|3题|光子能量/光电效应方程/能级跃迁计算|公式应用与能量转化分析，衔接理论与实际应用|

高中物理高二期末复习检测 选择性必修三 第四章 原子结构和波粒二象性 1． 选择题 1．（2026安徽蚌埠二模）2026年，我国科研团队成功研制出能激发钍-229原子核跃迁的连续激光。已知普朗克常量为h，光速为c，若该激光的波长为λ，则其光子的能量为（ ） A．h B．hc C．h D．h 答案 C 解析 光子的能量为E=hν=h，C正确。 2 对黑体的认识,下列说法正确的是(　　) A.黑体不仅能吸收电磁波,也能反射电磁波 B.黑体是黑色的且其自身辐射电磁波 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关,还与材料的种类及其表面状况有关 D.黑体是一种理想化模型,实际物体没有绝对黑体 答案　D 解析　黑体吸收电磁波而不发生反射,黑体自身向外辐射电磁波,不一定是黑色的,A、B错误;任何物体都会反射电磁波,只吸收不反射电磁波的物体实际是不存在的,黑体是一种理想化的模型,D正确;黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关,与材料的种类及其表面状况无关,C错误。 3 (2025·江苏无锡高二下月考)四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究,下列说法正确的是(　　) A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大 B.随着温度升高,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C.随着温度升高,波长短的辐射强度增大,波长长的辐射强度减小 D.黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况无关 答案　D 解析　根据图像可知,在同一温度下,随波长的增大,辐射强度先增大后减小,并不是波长越短的电磁波辐射强度越大,A错误;随着温度升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,B错误;随着温度升高,各种波长的辐射强度均增大,C错误;黑体只能够发生热辐射,不能够发生热反射,可知黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况无关,D正确。 4．（2026甘肃岷县三模）钾的逸出功为2.25eV，在某次光电效应实验中，用紫外线照射钾板，检测到一个逃逸电子的动能为0.58eV，则所用紫外线的能量可能为(      ) A. 2.88eV B.2.78eV C. 2.68eV D.2.58eV 答案：A 解析：题中电子的动能不一定是最大初动能，根据光电效应方程可得紫外线光子能量E≥2.25eV+0.58eV=2.83eV，故A正确，BCD错误。 5 (2025·山东东营高二期末)用不同频率的光照射某种金属时,逸出光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线如图所示,图线的反向延长线与纵轴交点纵坐标为-a(a>0 ),与横轴交点横坐标为b,电子的电荷量大小为e,则由图像获取的信息正确的是(　　) A.该金属的截止频率为a B.该金属的逸出功为b C.普朗克常量为 D.入射光的频率为2b时,遏止电压为 答案　D 解析　根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hν-hνc,结合图像,当Ek=0时,b=νc,即该金属的截止频率为b;当ν=0时,Ek=-hνc=-a,即该金属的逸出功为a;普朗克常量为h=k=,故A、B、C错误;根据爱因斯坦光电效应方程可得,当入射光的频率为2b时,光电子最大初动能为Ek=hν'-hνc=·2b-a=a,由动能定理得eUc=Ek,则Uc=,故D正确。 6. 美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,用X光对静止的电子进行照射,照射后电子获得速度的同时,X光光子的运动方向也会发生相应的改变。下列说法正确的是(　　) A.当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把部分动量转移给电子,因此光子散射后频率变大 B.康普顿效应揭示了光的粒子性,表明光子除了具有能量之外还具有动量 C.X光散射后与散射前相比,速度变小 D.散射后的光子虽然改变原来的运动方向,但频率保持不变 答案　B 解析　在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把部分动量转移给电子,则光子动量减小,但速度仍为光速c,根据p=,知光子频率减小,康普顿效应说明光不但具有能量而且具有动量,揭示了光的粒子性,故A、C、D错误,B正确。 7. (2025·河南新乡高二下期末)物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射的X射线中,部分波长发生改变,这个现象称为康普顿效应,我国物理学家吴有训进一步证实了该效应的普遍性。如图所示,一个光子和一个静止的电子相互碰撞后,电子向某一个方向运动,光子沿另一个方向散射出去,下列说法正确的是(　　) A.散射光子的速度变小 B.散射光子的速度可能变大 C.散射光子的频率变小 D.散射光子的波长变短 答案　C 解析　散射后的光子速度不变,但能量减少,根据ε=hν可知光子的频率变小,根据c=λν可知光子的波长变长,故C正确。 8. 1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说,即能量子假说,下列说法属于能量子假说内容的是(　　) 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.能量子假说中将不可再分的最小能量值,称为“能量子” C.能量子假说中的能量子ε=hν,ν为带电微粒的振动频率,h为普朗克常量 D.能量子假说认为能量是连续的,是不可分割的 答案　ABC 解析　能量子假说认为,物体发射(或吸收)能量时,能量不是连续的,而是一份一份进行的,每一份不可再分的最小能量值,称为“能量子”,它的表达式为ε=hν,ν为带电微粒的振动频率,h为普朗克常量,A、B、C正确,D错误。 9 下列关于光谱和光谱分析的说法中,正确的是(　　) A.太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱 B.煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱 C.进行光谱分析时,可以用线状谱,不能用连续光谱 D.我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 答案　BC 解析　太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱,正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致,白炽灯发出的是连续光谱,A错误;月球本身不会发光,靠反射太阳光才能使我们看到它,所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分,D错误;光谱分析只能是线状谱和吸收光谱,连续光谱是不能用来做光谱分析的,C正确;煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯都是稀薄气体发出的光,产生的光谱都是线状谱,B正确。 10 (2025·贵州贵阳高二下期末)用如图甲所示的实验装置研究光电效应,电路中电源的正负极可以对调,用一定强度、频率为ν的激光照射阴极K时,得到的光电子遏止电压为U0,饱和电流为Im,如图乙所示。已知光电子的质量为m,所带的电荷量为e,普朗克常量为h,下列说法正确的是(　　) A.阴极K的逸出功为-eU0 B.光电子的最大初速度为 C.阴极K的截止频率为ν+ D.阴极K单位时间内射出的光电子数为 答案　BD 解析　根据爱因斯坦光电效应方程得Ek=hν-W0,由动能定理得eU0=Ek=m,解得阴极K的逸出功与光电子的最大初速度分别为W0=hν-eU0,vm=,故A错误,B正确;逸出功与截止频率的关系为W0=hνc,解得阴极K的截止频率为νc==ν-,故C错误;光电效应的产生是瞬时的,设单位时间内射出的光电子数为n,根据电流的定义得Im=ne,解得阴极K单位时间内射出的光电子数为n=,故D正确。 2． 实验题 11. α粒子散射实验是科学史上重要实验。 （1）如图为卢瑟福和他的同事们做的α粒子散射实验装置示意图,以下说法中正确的是(　　) A.荧光屏在B位置的亮斑比在A位置多 B.该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 C.荧光屏在C位置的亮斑比在A、B位置少 D.该实验说明原子质量均匀地分布在原子内 (2)在卢瑟福进行的α粒子散射实验中,观察到的实验现象是(　　) A.绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进 B.有少数α粒子发生了大角度的偏转 C.原子的中心有一个很小的核 D.比较多的α粒子几乎都被撞了回来 答案（1）　BC （2）AB 解析　（1）根据α粒子散射实验现象,大多数粒子通过金箔后方向不变,少数粒子方向发生改变,极少数偏转超过90°,甚至有的被反向弹回,可知荧光屏在B位置的亮斑比在A位置少,荧光屏在C位置的亮斑比在A、B位置少,选项A错误,C正确;该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上,而不是原子质量均匀地分布在原子内,选项B正确,D错误。 （2）　在卢瑟福进行的α粒子散射实验中,观察到的实验现象是:绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转,极少数偏转的角度超过90°,甚至有的被反向弹回,选项A、B正确,C、D错误。 12.人们对黑体辐射进行了深入的实验及理论研究。 （1）.关于黑体辐射,下列说法正确的是(　　) A.一切物体只有在吸收电磁波的同时才会辐射电磁波 B.黑体在不断的辐射电磁波,且温度越高最强辐射波的波长越长 C.黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射,因此肉眼看不到黑体 D.黑体辐射电磁波的能量是不连续的,而是某个能量值的整数倍 （2）.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是(　　) (3)根据黑体辐射的实验规律,以下说法正确的是(　　) A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大 B.在同一温度下,辐射强度最大的电磁波的波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间 C.温度越高,辐射强度的极大值就越大 D.温度越高,辐射强度最大的电磁波的波长越短 答案　（1）D （2）A （3）BCD 　解析　（1）自然界的任何物体都向外辐射电磁波,故A错误;黑体在不断的辐射电磁波,且温度越高最强辐射波的波长越短,故B错误;黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射,但黑体辐射电磁波,肉眼能看到黑体,故C错误;根据量子化的理论,黑体辐射电磁波的能量是不连续的,只能是某一最小能量值的整数倍,故D正确。 （2）由黑体辐射实验规律知温度越高,辐射越强,且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,A正确,B、C、D错误。 （3）　在同一温度下,辐射强度最大的电磁波的波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间,故A错误,B正确;黑体辐射的强度与温度有关,温度越高,黑体辐射的强度越大,且辐射强度的极大值也就越大,故C正确;随着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,故D正确。 3． 计算题 13. 纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面。将激光束的宽度聚光到纳米级范围内,可以精确地修复人体损坏的器官。糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因,利用聚光到纳米级的激光束进行治疗,90%的患者都可以避免失明的严重后果。一台功率为10 W的氩激光器,能发出波长λ=500 nm的激光,用它“点焊”视网膜,每次“点焊”需要2×1 J的能量,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,求: (1)每次“点焊”视网膜的时间; (2)在一次“点焊”的时间内发出的激光光子的数量。 答案　(1)2×10-4 s　(2)5×1015个 解析　(1)已知激光器的功率P=10 W 每次“点焊”需要的能量E=2×10-3 J 根据E=Pt得 每次“点焊”视网膜的时间是 t== s=2×10-4 s。 (2)设每个光子的能量为ε, 则ε=hν=h 在这段时间内发出的激光光子的数量 n=== 个≈5×1015 个。 14 .如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ=0.50 μm的绿光照射阴极K,实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律,取h=6.63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s。结合图像,求(以下所求结果均保留2位有效数字): (1)每秒钟阴极发射的光电子数; (2)光电子飞出阴极K时的最大动能; (3)该阴极材料的极限频率。 答案　(1)4.0×1012个　(2)9.6×10-20 J　(3)4.6×1014 Hz 解析　(1)每秒发射的光电子个数 n==个=4.0×1012个。 (2)光电子飞出阴极K时的最大初动能 Ek=eUc=0.6 eV=9.6×10-20 J。 (3)由光电效应方程可得Ek=h-hν0 代入数据可得该阴极材料的极限频率ν0=4.6 ×1014Hz。 15.一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,求: (1)氢原子可能发射几种频率的光子? (2)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多少? (3)用(2)中的光子照射表中几种金属,哪种金属能发生光电效应?发生光电效应时,发射光电子的最大初动能是多少电子伏? 金属 铯 钙 镁 钛 逸出功W0/eV 1.9 3.2 3.7 4.1 答案　(1)6　(2)2.55 eV　(3)铯金属　0.65 eV 解析　(1)可能发射=6种频率的光子。 (2)由玻尔的跃迁规律可得辐射光子的能量为 ε=E4-E2=-0.85 eV-(-3.40eV)=2.55 eV。 (3)ε只大于铯的逸出功,故光子只有照射铯金属时才能发生光电效应, 根据爱因斯坦的光电效应方程可得光电子的最大初动能为 Ekm=ε-W0=2.55 eV-1.9 eV=0.65 eV。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理高二期末复习检测 选择性必修三 第四章 原子结构和波粒二象性 1． 选择题 1．（2026安徽蚌埠二模）2026年，我国科研团队成功研制出能激发钍-229原子核跃迁的连续激光。已知普朗克常量为h，光速为c，若该激光的波长为λ，则其光子的能量为（ ） A．h B．hc C．h D．h 2 对黑体的认识,下列说法正确的是(　　) A.黑体不仅能吸收电磁波,也能反射电磁波 B.黑体是黑色的且其自身辐射电磁波 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关,还与材料的种类及其表面状况有关 D.黑体是一种理想化模型,实际物体没有绝对黑体 3 (2025·江苏无锡高二下月考)四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究,下列说法正确的是(　　) A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大 B.随着温度升高,辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 C.随着温度升高,波长短的辐射强度增大,波长长的辐射强度减小 D.黑体的辐射强度按波长的分布与材料的表面状况无关 4．（2026甘肃岷县三模）钾的逸出功为2.25eV，在某次光电效应实验中，用紫外线照射钾板，检测到一个逃逸电子的动能为0.58eV，则所用紫外线的能量可能为(      ) A. 2.88eV B.2.78eV C. 2.68eV D.2.58eV 5 (2025·山东东营高二期末)用不同频率的光照射某种金属时,逸出光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线如图所示,图线的反向延长线与纵轴交点纵坐标为-a(a>0 ),与横轴交点横坐标为b,电子的电荷量大小为e,则由图像获取的信息正确的是(　　) A.该金属的截止频率为a B.该金属的逸出功为b C.普朗克常量为 D.入射光的频率为2b时,遏止电压为 6. 美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,用X光对静止的电子进行照射,照射后电子获得速度的同时,X光光子的运动方向也会发生相应的改变。下列说法正确的是(　　) A.当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把部分动量转移给电子,因此光子散射后频率变大 B.康普顿效应揭示了光的粒子性,表明光子除了具有能量之外还具有动量 C.X光散射后与散射前相比,速度变小 D.散射后的光子虽然改变原来的运动方向,但频率保持不变 7. (2025·河南新乡高二下期末)物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射的X射线中,部分波长发生改变,这个现象称为康普顿效应,我国物理学家吴有训进一步证实了该效应的普遍性。如图所示,一个光子和一个静止的电子相互碰撞后,电子向某一个方向运动,光子沿另一个方向散射出去,下列说法正确的是(　　) A.散射光子的速度变小 B.散射光子的速度可能变大 C.散射光子的频率变小 D.散射光子的波长变短 8. 1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说,即能量子假说,下列说法属于能量子假说内容的是(　　) 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.能量子假说中将不可再分的最小能量值,称为“能量子” C.能量子假说中的能量子ε=hν,ν为带电微粒的振动频率,h为普朗克常量 D.能量子假说认为能量是连续的,是不可分割的 9 下列关于光谱和光谱分析的说法中,正确的是(　　) A.太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱 B.煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱 C.进行光谱分析时,可以用线状谱,不能用连续光谱 D.我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 10 (2025·贵州贵阳高二下期末)用如图甲所示的实验装置研究光电效应,电路中电源的正负极可以对调,用一定强度、频率为ν的激光照射阴极K时,得到的光电子遏止电压为U0,饱和电流为Im,如图乙所示。已知光电子的质量为m,所带的电荷量为e,普朗克常量为h,下列说法正确的是(　　) A.阴极K的逸出功为-eU0 B.光电子的最大初速度为 C.阴极K的截止频率为ν+ D.阴极K单位时间内射出的光电子数为 2． 实验题 11. α粒子散射实验是科学史上重要实验。 （1）如图为卢瑟福和他的同事们做的α粒子散射实验装置示意图,以下说法中正确的是(　　) A.荧光屏在B位置的亮斑比在A位置多 B.该实验说明原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 C.荧光屏在C位置的亮斑比在A、B位置少 D.该实验说明原子质量均匀地分布在原子内 (2)在卢瑟福进行的α粒子散射实验中,观察到的实验现象是(　　) A.绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进 B.有少数α粒子发生了大角度的偏转 C.原子的中心有一个很小的核 D.比较多的α粒子几乎都被撞了回来 12.人们对黑体辐射进行了深入的实验及理论研究。 （1）.关于黑体辐射,下列说法正确的是(　　) A.一切物体只有在吸收电磁波的同时才会辐射电磁波 B.黑体在不断的辐射电磁波,且温度越高最强辐射波的波长越长 C.黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射,因此肉眼看不到黑体 D.黑体辐射电磁波的能量是不连续的,而是某个能量值的整数倍 （2）.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是(　　) (3)根据黑体辐射的实验规律,以下说法正确的是(　　) A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大 B.在同一温度下,辐射强度最大的电磁波的波长不是最大的,也不是最小的,而是处在最大与最小波长之间 C.温度越高,辐射强度的极大值就越大 D.温度越高,辐射强度最大的电磁波的波长越短 3． 计算题 13. 纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面。将激光束的宽度聚光到纳米级范围内,可以精确地修复人体损坏的器官。糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因,利用聚光到纳米级的激光束进行治疗,90%的患者都可以避免失明的严重后果。一台功率为10 W的氩激光器,能发出波长λ=500 nm的激光,用它“点焊”视网膜,每次“点焊”需要2×1 J的能量,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,求: (1)每次“点焊”视网膜的时间; (2)在一次“点焊”的时间内发出的激光光子的数量。 14 .如图甲所示是研究光电效应规律的光电管。用波长λ=0.50 μm的绿光照射阴极K,实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差UAK满足如图乙所示规律,取h=6.63×10-34 J·s,光速c=3×108 m/s。结合图像,求(以下所求结果均保留2位有效数字): (1)每秒钟阴极发射的光电子数; (2)光电子飞出阴极K时的最大动能; (3)该阴极材料的极限频率。 15.一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,求: (1)氢原子可能发射几种频率的光子? (2)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多少? (3)用(2)中的光子照射表中几种金属,哪种金属能发生光电效应?发生光电效应时,发射光电子的最大初动能是多少电子伏? 金属 铯 钙 镁 钛 逸出功W0/eV 1.9 3.2 3.7 4.1 学科网（北京）股份有限公司 $