第四章 原子结构和波粒二象性 单元测试 -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** 人教版（2019）选择性必修第三册第四章《原子结构和波粒二象性》单元卷，90分钟100分，通过选择、实验、计算题型，覆盖原子结构、波粒二象性核心知识，注重物理观念建构与科学思维训练，适配单元复习巩固。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|12题/48分|密立根实验、光电效应、玻尔理论、α粒子散射|结合“宏观量子电路”等科技情境，基础题（1-8）与综合题（9-12）梯度分明| |实验题|2题/16分|双缝干涉、光电效应测普朗克常量|立足科学探究，如利用遏止电压图像计算普朗克常量及误差分析| |计算题|3题/36分|折射率计算、光电效应方程、电磁场中电子运动|综合考查科学推理与模型建构，如结合能级跃迁与光电效应、电磁场复合场应用|

第四章《原子结构和波粒二象性》单元测试卷（解析版） （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第三册第4章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．下列叙述正确的是（　　） A．密立根通过扭秤实验测定了电子的电荷量 B．牛顿发现了万有引力定律，并测定了引力常量 C．法拉第提出电场的概念并且引入了电场线 D．奥斯特发现了电流磁效应，并提出了分子电流假说 【答案】C 【详解】A．密立根通过油滴实验测定了电子的电荷量，选项A错误； B．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许测定了引力常量，选项B错误； C．法拉第提出电场的概念并且引入了电场线，选项C正确； D．奥斯特发现了电流磁效应，安培提出了分子电流假说，选项D错误。 故选C。 2．下列各种说法中错误的是（　　） A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的照射时间太短 C．当用某种频率的光照射金属时，未发生光电效应，增大光的强度也不发生光电效应 D．任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波 【答案】B 【详解】A． 普朗克在研究黑体热辐射问题时提出了能量子假说，这是量子物理的基础事实，故A说法正确，不符合题意； B.．光电效应能否发生取决于光的频率是否达到或超过金属的极限频率，与照射时间无关；照射时间太短不会导致不能发生光电效应，故B说法错误，符合题意； C.．当光的频率低于金属的极限频率时，未发生光电效应，增大光强（即增加光子数目）不会改变频率，因此仍不会发生光电效应，故C说法正确，不符合题意； D.．德布罗意提出物质波概念，所有运动物体（无论宏观或微观）都有对应的波，即物质波，故D说法正确，不符合题意。 故选B。 3．关于玻尔原子理论，下列说法正确的是（　　） A．玻尔原子理论能够解释所有原子的光谱实验规律 B．玻尔原子理论不能解释氢原子的特征谱线是线状谱 C．按照玻尔原子理论的解释，当电子吸收了光子跃迁后，其动能会变大 D．街道上的霓虹灯发光是由光管中的气体原子从高能级向低能级跃迁而产生的 【答案】D 【详解】A. 玻尔原子理论仅能解释氢原子或类氢离子的光谱，无法解释多电子原子的光谱实验规律（如碱金属原子光谱），故A错误。 B. 玻尔原子理论的核心贡献是解释了氢原子的特征谱线为线状谱（如巴尔末系），故B错误。 C.电子吸收光子跃迁到更高能级后，轨道半径增大，由库仑力提供向心力，推导得电子动能，轨道半径越大动能越小，故C错误； D. 霓虹灯发光是气体放电过程中，原子被激发至高能级后向低能级跃迁时发射光子产生的，符合原子跃迁原理，故D正确。 故选D。 4．如图所示是卢瑟福α粒子散射实验的实验装置图，以下说法正确的是（　　） A．α粒子是质子 B．图中A、B两位置观察到的闪光次数接近 C．实验表明原子核集中了原子几乎全部质量 D．该实验证实了汤姆逊原子模型的正确性 【答案】C 【详解】A．α粒子是氦核，故A错误； B．在α粒子散射实验中，大多数α粒子沿直线穿过金箔，在A位置观察到的闪光次数多，极少数α粒子被反弹回来，在B位置观察到的闪光次数极少，A、B两位置观察到的闪光次数不接近，故B错误； C．少数α粒子发生大角度的偏转，极少数α粒子甚至被反弹回来，说明原子核集中了原子几乎全部质量，故C正确； D．卢瑟福α粒子散射实验否定了汤姆逊原子模型，建立了原子核式结构模型，故D错误。 故选C。 5．金属锂作为一种典型的碱金属，其逸出功较低，是光电效应实验中常用的材料。氢原子的部分能级示意图如图所示，已知金属锂的逸出功为，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时辐射出不同频率的光，下列说法正确的是（　　） A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时总共能产生4种不同频率的光子 B．只有3种频率的光子可以使金属锂发生光电效应 C．从能级跃迁到能级产生的光子使金属锂产生光电子的最大初动能为 D．从能级跃迁到能级产生的光子动量小于从能级跃迁到能级产生的光子动量 【答案】B 【详解】A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时总共能产生种不同频率的光子，A错误； B．从4→1，3→1，2→1跃迁辐射出的光子能量大于锂的逸出功，即只有3种频率的光子可以使金属锂发生光电效应，B正确； C．从能级跃迁到能级产生的光子能量为 则使金属锂产生光电子的最大初动能为，C错误； D．从能级跃迁到能级产生的光子能量大于从能级跃迁到能级产生的光子能量，根据，可知从能级跃迁到能级产生的光子动量大于从能级跃迁到能级产生的光子动量，D错误。 故选B。 6．近年来，物理学家在“宏观量子电路”领域做出了开创性工作。他们通过精巧的实验设计，利用超导材料制成的电路和一种名为“约瑟夫森结”的关键结构，成功地在一个肉眼可见、甚至可以握在手中的电路系统中，观测到了两种典型的量子现象。关于超导材料和能量量子化以下说法正确的是（　　） A．超导体中的超导电流不会产生焦耳热 B．所谓超导体，是当其温度降低到某个临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大 C．由量子化观点可知“宏观量子电路”中各物理量一定是“连续变化”的 D．普朗克把能量子引入物理学，进一步完善了“能量连续变化”的传统观念 【答案】A 【详解】A．超导体的电阻为零，由焦耳定律可知，当时，焦耳热，因此超导电流不会产生焦耳热，故A正确。 B．超导体在温度降至临界温度时，电阻率突变为零，而非无穷大（无穷大电阻对应绝缘体），故B错误。 C．量子化观点指物理量（如能量）离散变化，不连续；“宏观量子电路”能观测到量子现象（如能级分立），表明物理量并非连续变化，故C错误。 D．普朗克引入能量子概念，提出能量量子化（离散取值），颠覆了经典物理学中“能量连续变化”的传统观念，而非完善，故D错误。 故选A。 7．处于能级6和能级4的氢原子分别跃迁到能级2所产生的两种可见光，照射图甲所示的光电效应装置，得到图乙所示的光电流和电压的关系曲线I和II，则（　　） A．I是氢原子从能级6跃迁到能级2所发出的光 B．I、Ⅱ两种光照射同一双缝干涉装置，Ⅱ光的亮纹间距小 C．图甲中变阻器滑动触头从向移动过程中，电流会持续减小到零 D．单位时间内I光的光子数小于II光的光子数 【答案】B 【详解】A．根据图乙可知，曲线I对应的遏止电压小于曲线II对应的遏止电压，则曲线I对应的光子的能量小于曲线II对应的光子的能量，可知，I是氢原子从能级4跃迁到能级2所发出的光，故A错误； B．结合上述，I光对应的光子的能量小于II对应的光子的能量，则I光的频率小于II光的频率，光的频率越小，光的波长越大，则I光的波长大于II光的波长，根据 可知，I、Ⅱ两种光照射同一双缝干涉装置，Ⅱ光的亮纹间距小，故B正确； C．滑片在O的左侧时，AK之间的电压对光电子有减速效果，滑片在O的右侧时，AK之间的电压对光电子有加速效果，可知，图甲中变阻器滑动触头从向移动过程中，电流会先增大，当电流达到饱和电流时，电流将保持不变，故C错误； D．根据图乙可知，I光的饱和电流大于II光的饱和电流，由于饱和电流 可知，单位时间内I光的光子数大于II光的光子数，故D错误。 故选B。 8．康普顿的理论和实验证明光具有粒子性，光子和电子、质子这样的实物粒子一样，也具有动量（光子的动量为，为普朗克常量），光子与晶体中电子的相互作用过程严格地遵守动量守恒定律。如图所示，在真空环境中一光子与一静止的电子发生弹性斜碰，碰后光子的偏转角为，电子沿与光子的入射方向成角飞出。已知入射光子的波长为，则碰后光子的波长为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】光子与一静止的电子发生弹性斜碰，根据动量守恒定律可得， 联立解得碰后光子的波长为 故选A。 9．（多选）下列说法正确的是（　　） A．库仑发现了库仑定律，并测出了元电荷电量 B．牛顿提出了万有引力定律，并测得了引力常量的大小 C．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 D．麦克斯韦提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在 【答案】CD 【详解】A．库仑发现了库仑定律，但元电荷电量由密立根通过油滴实验测得，故A错误； B．牛顿提出了万有引力定律，但引力常量由卡文迪许测定，故B错误； C．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型,故C正确； D．麦克斯韦建立了电磁场理论，预言电磁波的存在，并由赫兹实验证实，故D正确。 故选CD。 10．（多选）以下说法正确的是（　　） A．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说 B．光电效应现象说明了光的粒子性 C．牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说本质上是不同的 D．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一 【答案】BC 【详解】A．爱因斯坦的光子说并不否定光的电磁说，而是说光的两种性质并存，故A错误； B．光电效应现象是光照射物体发出光电子的现象，该现象用光的波动性学说无法解释，爱因斯坦提出光子说解释了该现象，则说明光具有粒子性，故B正确； C．牛顿的“微粒说”认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的“光子说”认为光是一种量子化的物质。本质上是不同的，C正确； D．波粒二象性是光的根本属性，大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，高频光的粒子性显著，低频光的波动性显著，二者不是相互矛盾，只是在不同情况下所表现的性质可能不同，故D错误。 故选BC。 11．（多选）用图甲所示装置研究光电效应现象，三次用同一光电管在不同光照条件下实验，记录微安表的示数随光电管电压的变化情况，得到甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．小于 B．光电管中电流方向由指向 C．甲图线表示光的强度比丙大 D．甲图线表示的光产生的光电子最大初动能比乙图线表示的光产生的光电子最大初动能小 【答案】CD 【详解】A．由图乙可知，大于，故A错误； B．光电子带负电，其运动方向由K指向A，则光电管中电流方向由A指向K，故B错误； C．由图乙可知，甲图线的饱和光电流比丙图线饱和光电流大，则可知甲图线表示光的强度比丙大，故C正确； D．甲图线表示的光遏止电压比乙图线表示的光遏止电压小，则根据可知，甲图线表示的光产生的光电子最大初动能比乙图线表示的光产生的光电子最大初动能小，故D正确。 故选CD。 12．（多选）图甲为氢原子能级图，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中，释放的光子照射图乙所示的光电管阴极时，只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为、的两束光照射光电管阴极，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。真空中的光速为，下列说法正确的是（ ） A．图甲中，该群氢原子向低能级跃迁一共发出3种不同频率的光子 B．图乙中，用频率的光照射阴极时，将滑片向右滑动，电流表示数一定增大 C．图丙中，图线所表示的光的光子能量为 D．图丙中，图线、所对应的两种光的光子动量之差为 【答案】CD 【详解】A．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁，发出的光子频率种类数为种，故A错误； B．如果加的是反向电压。当滑片P向右滑动时，反向电压增大，光电流应减小。如果加的是正向电压，若已达到饱和电流，电流也不会增大，故B错误； C．氢原子从能级向低能级跃迁，释放的光子能量最大的是，能量为 其次是，能量为 根据题意可知，只有两种光能发生光电效应，故这两种光对应的光子能量分别为和。由图丙可知，图线b的遏止电压绝对值较大，根据 可知，光子能量较大，故图线对应的光子能量为，故C正确； D．光子的动量；图线、对应的光子能量分别为、，则动量之差，故D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 13．检测到地球大气中有两种电磁波。一种是Γ波，波长λ=3×10-6m；一种是Π波，波长λ'=1×10-7m。 (1)用Γ波做双缝干涉实验，保持屏到缝的距离不变，则双缝间距更小时获得的图样是（　　） A． B． C． D． (2)若波长为740nm的红光照射某金属恰能发生光电效应现象，则________能使该金属发生光电效应现象。 A．仅Γ波 B．仅Π波 C．两种波都 D．两种波都不 (3)真空中光速c=3×108m/s，则Γ波的传播周期为_________s。真空中捕捉到Γ波部分波形如图所示，则波在A、B两点之间传播需要_________s。 【答案】(1)A (2)B (3) 1×10-14 7.5×10-15 【详解】（1）根据条纹间距公式 可知，双缝间距更小时，则条纹间距变大，即获得的干涉条纹为等间距、明暗相间、亮度相同的条纹。 故选A。 （2）由于 所以红光的频率小于Π波的频率，大于Γ波的频率，若红光照射某金属恰能发生光电效应现象，则仅Π波能使该金属发生光电效应现象。 故选B。 （3）[1]真空中光速c=3×108m/s，则Γ波的传播周期为 [2]由图可得 14．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 【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。 三．计算题（本题共3小题，共36分） 15．截面为半圆形的透明体水平放置，半径R=3cm，圆心为O，直径上有一点A， 圆弧最低点为B，如图所示。用某激光笔发出的红光照射A点，当激光与直径的夹角为时，经透明体折射后激光恰好从B点射出。已知激光笔的功率为5mW，产生650 nm的红光，光在真空中的传播速度 普朗克常量 求： (1)激光在透明体内的折射率； (2)该激光笔1min内发射的光子个数（保留一位有效数字）。 【详解】（1）激光在A点折射的光路图如图所示 由几何关系可知， 由折射定律有 （2）该红光的光子能量 激光笔1min内释放出来的能量 解得该激光笔1min内发射的光子个数 16．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。 【详解】（1）根据光电效应方程可知，电子逸出的动能 由遏止电压的意义可知 联立解得激光器发光的频率 （2）激光器的功率为，则每秒逸出电子的个数 则饱和电流 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 竖直方向则有 又因为 解得 两极板间的电场强度 由牛顿第二定律可得 解得电子在竖直方向的加速度大小为 联立解得 （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 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 结合题意可知 联立解得 17．如图所示，垂直纸面的金属薄板M、N与荧光屏平行放置，板N中间有一小孔O。当频率为的光照射板M时有光电子逸出，光电子从板M逸出后经极板间电压U加速（板间电场视为匀强电场），从小孔O飞出的电子直接进入N板右侧由螺线管线圈产生的匀强磁场中，小孔O与荧光屏中心P点连线为整个装置的中轴线。已知金属薄板M的逸出功为，普朗克常量为h，匀强磁场的磁感应强度大小为B，电子的电荷量为e，质量为m。不考虑电子重力及电子间的相互作用力，求 (1)螺线管内的磁场方向； (2)求光电子从O点射入螺线管时的速度大小范围； (3)从O点射出的电子分布在一个顶角（已知）很小的圆锥内，调整荧光屏到N板的距离，就能使速度大小相同的电子束正好打在荧光屏同一点上，实现磁聚焦。若要实现将最大速度的光电子聚焦在P点，求螺线管的最小半径及N板到荧光屏的最小距离（当很小时，，）。 【详解】（1）根据左手定则可知磁场方向水平向右 （2）光电效应方程，逸出光电子的最大初动能 （3）电子进入磁场后，在平行于磁场和垂直于磁场方向的分量大小分别为 电子在沿磁场方向做匀速直线运动，在垂直于磁场方向的平面内做匀速圆周运动，所以电子的合运动为螺旋线运动。设电子在垂直于磁场方向的平面内做匀速圆周运动的半径为r，周期为T，则根据牛顿第二定律有 则螺线管的最小半径 根据匀速圆周运动规律有 电子从开始运动到再次会聚于一点时所用的最小时间为T，电子在一个回旋周期T内沿水平方向前进的距离为 N板到荧光屏的最小距离 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章《原子结构和波粒二象性》单元测试卷（原卷版） （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）： 选择性必修第三册第4章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 1．下列叙述正确的是（　　） A．密立根通过扭秤实验测定了电子的电荷量 B．牛顿发现了万有引力定律，并测定了引力常量 C．法拉第提出电场的概念并且引入了电场线 D．奥斯特发现了电流磁效应，并提出了分子电流假说 2．下列各种说法中错误的是（　　） A．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 B．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的照射时间太短 C．当用某种频率的光照射金属时，未发生光电效应，增大光的强度也不发生光电效应 D．任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波 3．关于玻尔原子理论，下列说法正确的是（　　） A．玻尔原子理论能够解释所有原子的光谱实验规律 B．玻尔原子理论不能解释氢原子的特征谱线是线状谱 C．按照玻尔原子理论的解释，当电子吸收了光子跃迁后，其动能会变大 D．街道上的霓虹灯发光是由光管中的气体原子从高能级向低能级跃迁而产生的 4．如图所示是卢瑟福α粒子散射实验的实验装置图，以下说法正确的是（　　） A．α粒子是质子 B．图中A、B两位置观察到的闪光次数接近 C．实验表明原子核集中了原子几乎全部质量 D．该实验证实了汤姆逊原子模型的正确性 5．金属锂作为一种典型的碱金属，其逸出功较低，是光电效应实验中常用的材料。氢原子的部分能级示意图如图所示，已知金属锂的逸出功为，大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时辐射出不同频率的光，下列说法正确的是（　　） A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时总共能产生4种不同频率的光子 B．只有3种频率的光子可以使金属锂发生光电效应 C．从能级跃迁到能级产生的光子使金属锂产生光电子的最大初动能为 D．从能级跃迁到能级产生的光子动量小于从能级跃迁到能级产生的光子动量 6．近年来，物理学家在“宏观量子电路”领域做出了开创性工作。他们通过精巧的实验设计，利用超导材料制成的电路和一种名为“约瑟夫森结”的关键结构，成功地在一个肉眼可见、甚至可以握在手中的电路系统中，观测到了两种典型的量子现象。关于超导材料和能量量子化以下说法正确的是（　　） A．超导体中的超导电流不会产生焦耳热 B．所谓超导体，是当其温度降低到某个临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大 C．由量子化观点可知“宏观量子电路”中各物理量一定是“连续变化”的 D．普朗克把能量子引入物理学，进一步完善了“能量连续变化”的传统观念 7．处于能级6和能级4的氢原子分别跃迁到能级2所产生的两种可见光，照射图甲所示的光电效应装置，得到图乙所示的光电流和电压的关系曲线I和II，则（　　） A．I是氢原子从能级6跃迁到能级2所发出的光 B．I、Ⅱ两种光照射同一双缝干涉装置，Ⅱ光的亮纹间距小 C．图甲中变阻器滑动触头从向移动过程中，电流会持续减小到零 D．单位时间内I光的光子数小于II光的光子数 8．康普顿的理论和实验证明光具有粒子性，光子和电子、质子这样的实物粒子一样，也具有动量（光子的动量为，为普朗克常量），光子与晶体中电子的相互作用过程严格地遵守动量守恒定律。如图所示，在真空环境中一光子与一静止的电子发生弹性斜碰，碰后光子的偏转角为，电子沿与光子的入射方向成角飞出。已知入射光子的波长为，则碰后光子的波长为（　　） A． B． C． D． 9．（多选）下列说法正确的是（　　） A．库仑发现了库仑定律，并测出了元电荷电量 B．牛顿提出了万有引力定律，并测得了引力常量的大小 C．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 D．麦克斯韦提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在 10．（多选）以下说法正确的是（　　） A．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说 B．光电效应现象说明了光的粒子性 C．牛顿的微粒说与爱因斯坦的光子说本质上是不同的 D．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一 11．（多选）用图甲所示装置研究光电效应现象，三次用同一光电管在不同光照条件下实验，记录微安表的示数随光电管电压的变化情况，得到甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．小于 B．光电管中电流方向由指向 C．甲图线表示光的强度比丙大 D．甲图线表示的光产生的光电子最大初动能比乙图线表示的光产生的光电子最大初动能小 12．（多选）图甲为氢原子能级图，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中，释放的光子照射图乙所示的光电管阴极时，只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为、的两束光照射光电管阴极，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。真空中的光速为，下列说法正确的是（ ） A．图甲中，该群氢原子向低能级跃迁一共发出3种不同频率的光子 B．图乙中，用频率的光照射阴极时，将滑片向右滑动，电流表示数一定增大 C．图丙中，图线所表示的光的光子能量为 D．图丙中，图线、所对应的两种光的光子动量之差为 第Ⅱ卷 非选择题 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 13．检测到地球大气中有两种电磁波。一种是Γ波，波长λ=3×10-6m；一种是Π波，波长λ'=1×10-7m。 (1)用Γ波做双缝干涉实验，保持屏到缝的距离不变，则双缝间距更小时获得的图样是（　　） A． B． C． D． (2)若波长为740nm的红光照射某金属恰能发生光电效应现象，则______能使该金属发生光电效应现象。 A．仅Γ波 B．仅Π波 C．两种波都 D．两种波都不 (3)真空中光速c=3×108m/s，则Γ波的传播周期为_________s。真空中捕捉到Γ波部分波形如图所示，则波在A、B两点之间传播需要_________s。 14．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”）。 三．计算题（本题共3小题，共36分） 15．截面为半圆形的透明体水平放置，半径R=3cm，圆心为O，直径上有一点A， 圆弧最低点为B，如图所示。用某激光笔发出的红光照射A点，当激光与直径的夹角为时，经透明体折射后激光恰好从B点射出。已知激光笔的功率为5mW，产生650 nm的红光，光在真空中的传播速度 普朗克常量 求： (1)激光在透明体内的折射率； (2)该激光笔1min内发射的光子个数（保留一位有效数字）。 16．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。 17．如图所示，垂直纸面的金属薄板M、N与荧光屏平行放置，板N中间有一小孔O。当频率为的光照射板M时有光电子逸出，光电子从板M逸出后经极板间电压U加速（板间电场视为匀强电场），从小孔O飞出的电子直接进入N板右侧由螺线管线圈产生的匀强磁场中，小孔O与荧光屏中心P点连线为整个装置的中轴线。已知金属薄板M的逸出功为，普朗克常量为h，匀强磁场的磁感应强度大小为B，电子的电荷量为e，质量为m。不考虑电子重力及电子间的相互作用力，求 (1)螺线管内的磁场方向； (2)求光电子从O点射入螺线管时的速度大小范围； (3)从O点射出的电子分布在一个顶角（已知）很小的圆锥内，调整荧光屏到N板的距离，就能使速度大小相同的电子束正好打在荧光屏同一点上，实现磁聚焦。若要实现将最大速度的光电子聚焦在P点，求螺线管的最小半径及N板到荧光屏的最小距离（当很小时，，）。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $