专题08 原子结构和波粒二象性（期末真题汇编，黑吉辽蒙专用）高二物理下学期

**基本信息** 专题聚焦原子结构和波粒二象性，汇编内蒙古、辽宁等多地区期末真题，覆盖光电效应、核式结构等4大高频考点，情境融合“羲和号”探日卫星、氢原子钟等科技前沿及智能手机传感器等生活应用，注重真实问题解决。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选|32|光电效应（光电流-电压关系）、氢原子光谱（能级跃迁）|“双太阳”冰晶折射情境，多光子光电效应计算| |多选|9|粒子波动性（德布罗意波长）、玻尔模型|结合遏止电压图像分析光子能量| |实验|1|光电效应（遏止电压测量）|通过图像求解截止频率与逸出功|

专题08 原子结构和波粒二象性（答案版） 3大高频考点概览 考点01 光电效应 考点02 原子的核式结构模型 考点03 氢原子光谱和玻尔的原子模型 考点04 粒子的波动性和量子力学的建立 一、单选题地 城 考点01 光电效应 1.【答案】D 2.【答案】C 3.【答案】B 4.【答案】B 5.【答案】D 6.【答案】B 7.【答案】D 8.【答案】D 9.【答案】D 10.【答案】B 11.【答案】B 12.【答案】C 13.【答案】D 二、多选题 14.【答案】BC 15.【答案】BC 16.【答案】AD 17.【答案】BC 18.【答案】CD 19.【答案】BC 三、实验题 20.【答案】(1)左负右正 (2) 【详解】（1）要观察遏止电压，则A极板电势要低于K极板，即电源正、负极的接线为左负右正。 （2）[1][2]根据 即 由图像可知当Uc=0时 可得 逸出功 地 城 考点02 原子的核式结构模型 一、单选题 1.【答案】B 2.【答案】A 地 城 考点03 氢原子光谱和玻尔的原子模型 一、单选题 1.【答案】C 2.【答案】D 3.【答案】B 4.【答案】C 5.【答案】D 6.【答案】C 7.【答案】B 8.【答案】D 9.【答案】C 10.【答案】B 11.【答案】A 12.【答案】C 13.【答案】C 14.【答案】D 15.【答案】C 二、多选题 16.【答案】AB 地 城 考点04 粒子的波动性和量子力学的建立 一、单选题 1.【答案】D 2.【答案】A 二、多选题 3.【答案】BC 4.【答案】ACD 2 / 17 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 原子结构和波粒二象性（原卷版） 3大高频考点概览 考点01 光电效应 考点02 原子的核式结构模型 考点03 氢原子光谱和玻尔的原子模型 考点04 粒子的波动性和量子力学的建立 一、单选题地 城 考点01 光电效应 1．（24-25·内蒙古乌兰察布西集宁一中·期末）平行太阳光透过大气中整齐的六角形冰晶时，中间的光线是由太阳直射过来的，是“真正的太阳”；左右两条光线是折射而来，沿水平方向朝左右折射约是“假太阳”。图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“双太阳”的示意图，图乙为a、b两种单色光穿过六角形冰晶的过程图，则（　　） A．太阳光照在转动的冰晶表面上，部分光线发生了全反射 B．冰晶对a的折射率比对b的折射率大 C．a光光子能量比b更大 D．用a、b光在相同实验条件下做双缝干涉实验，a的条纹间距大 2．（24-25高二下·辽宁·期末）对比学习可以帮助同学们抓住规律的要点。对比教材中两组相似的曲线，图甲为某气体在0℃和100℃温度下单位速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化规律；图乙为在T1、T2两种温度下黑体的辐射强度与其辐射电磁波波长的关系。下列说法正确的是（　　） A．图甲中虚线对应100℃时的情形 B．由图甲可知，温度升高后每个速率区间的分子数占总分子数的百分比都变大了 C．由图乙可知，温度升高后各种波长的辐射强度都增加了 D．由图乙可知，温度升高后黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 3．（24-25高二下·辽宁·期末）物理公式不仅揭示了物理量之间的关系，也揭示了单位之间的关系。已知能量子，其中单位为J，单位为Hz，则普朗克常量h的单位为（　　） A． B． C． D． 4．（24-25高二下·内蒙古部分学校·期末）智能手机中的光线传感器可以根据外界的光照强度自动调整屏幕亮度，光线传感器的主要工作原理是光电效应。下列关于光电效应的说法正确的是（　　） A．光电效应证实了光的波动性 B．发生光电效应时，入射光的频率越大，逸出光电子的最大初动能越大 C．发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与入射光强度成正比 D．光电效应实验中的遏止电压与入射光的频率成正比 5．（24-25高二下·内蒙古集宁一中·期末）如图甲所示，用频率不同的两束光a、b分别照射同一光电管的阴极K，得到的光电流与光电管两端电压的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．光电管两端电压越大，光电流就越大 B．a光的光子动量比b光的动量大 C．当电压为图乙中的U0时，a光照射强度一定大于b光照射强度 D．用a光、b光分别照射光电管时，b光照射时逸出光电子的最大初动能比a光照射时逸出光电子的最大初动能大 6．（24-25高二下·辽宁丹东·期末）如图所示，将验电器与一块不带电的锌板连接，此时验电器指针张角闭合，现用紫外线照射锌板，发现验电器指针张角张开，下列说法正确的是（　　） A．用紫外线照射锌板时，锌板带负电荷 B．用紫外线照射锌板时，验电器指针带正电荷 C．若紫外线光照强度减弱，则光电子的最大初动能增加 D．若紫外线光照强度减弱，则光电子的最大初动能减少 7．（24-25高二下·辽宁大连·期末）利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的初始位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则（　　） A．P向b端移动过程中，微安表的示数一直增大 B．P向a端移动过程中，微安表的示数一直增大 C．减弱入射光的强度，遏止电压变小 D．P向b端移动过程中，光电子到达阳极A的最大动能增大 8．（24-25高二下·辽宁·期末）做光电效应实验的装置如图所示，闭合开关S，用一发光功率为P、光子能量为E的激光光源照射金属K，调节滑动变阻器R，当电压表示数为U时，电流表示数恰好为0，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，则（　　） A．光的波长为 B．该阴极材料的逸出功为 C．断开开关S，电流表示数为0 D．光源单位时间内发出的光子数为 9．（24-25高二下·辽宁省沈阳市五校联考·期末）氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光能量范围约为1.64eV到3.11eV之间，a光的光子能量为2.86 eV。则（　　） A．氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光 B．当滑片P向a端移动时，光电流I将增大 C．a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小 D．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 10．（24-25高二下·吉林长春·期末）太阳能电池是利用太阳光产生电能的装置，它通常由一层薄膜组成，在太阳光照射下，薄膜内的硅原子会受到光照射而产生电子，这些电子可以通过导电体被收集起来，从而产生电能．现用如图甲所示的电路研究太阳能电池的工作原理，依次用太阳光中的七种颜色的光照射相同的阴极K，并根据电流表和电压表测得的示数，研究电流和电压的关系，其中黄光的电流与电压的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（    ） A．太阳能电池的发电原理是康普顿效应 B．若要测量的大小，电源的左边为电源的正极 C．若使饱和光电流增大，必须改用频率更大的光照射 D．用黄光照射某金属时能够产生光电效应，则用红光照射该金属一定能够产生光电效应 11．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期末）以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收一个光子而从金属表面逸出。现在用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应。光电效应实验装置如图所示，用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换成同频率的强激光照射，则发生了光电效应；此时，在板间加上反向电压U，当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量（　　） A． B． C．U D． 12．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期末）下列关于光电效应的说法正确的是（　　） A．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应 B．截止频率越大的金属材料逸出功越小 C．只要频率足够大，光照强度较弱的光也可以引起光电效应 D．入射光强度越大，产生光电子的最大初动能就越大 13．（24-25·黑龙江省大庆市萨尔图区大庆实验中学·期末）如图所示是研究光电效应的实验装置。大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子能量为12.09eV，用此光束照射到光电管电极K上。移动滑片P，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则（　　） A．要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向b端移动 B．不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是相同的 C．电极K处金属的逸出功是7eV D．从图示位置滑动滑片P，微安表的读数可能先增加后不变 二、多选题 14．（24-25·内蒙古乌兰察布西集宁一中·期末）用a、b、c三束光照射图甲中的实验装置，移动滑片P，电流表示数随电压表示数变化的关系如乙图所示。则（　　） A．若P在O点的左侧，三种光照射时电流表均有示数 B．若P在O点的右侧同一位置，a光照射时电流表示数一定最大 C．用同一装置做双缝干涉实验，b光产生的条纹间距最小 D．a、b两束光的光子动量之比为 15．（24-25高二下·辽宁鞍山·期末）如图甲所示为研究光电效应的实验电路图，阴极受到光照可以发射光电子，电源的正负极可以对调。分别用三束单色光照射，调节间的电压，得到光电流与电压的关系如图乙所示。下列表述正确的是（　　） A．三束单色光的频率大小关系是 B．光照射后产生的光电子最大初动能最大 C．增大光的光强，光照射得到的光电流与电压的关系图线可能与光重合 D．增大光的光强，光照射时阴极逸出的光电子数目增多，遏止电压增大 16．（24-25高二下·辽宁·期末）超市收款通常用条形码扫描仪器。某款条形码扫描探头工作原理图如图所示：打开扫描探头，发光二极管发出红光，将探头对准条形码，红光遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收；遇到白色空隙时光被大量反射到探头上，光电管发生光电效应产生光电流。通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号。下列说法正确的是（　　） A．光电效应证明光具有粒子性 B．若仅将发光二极管换为发绿光，则不能发生光电效应 C．若仅增加红光发光强度，则光电子的最大初动能变大 D．若仅调换发光二极管发出微弱蓝光，则光电子的最大初动能变大 17．（24-25高二下·辽宁辽阳·期末）光电效应在癌细胞放射治疗中的应用取得新进展。某兴趣小组用如图甲所示的电路探究光电管阴极K的遏止电压与入射光的频率之间的关系图线如图乙所示，图乙中横截距和纵截距均为已知，电子的电荷量为e。下列说法正确的是（　　） A．若普朗克常量h已知，则光电子的最大初动能为 B．若普朗克常量h已知，则光电管阴极K的逸出功为 C．普朗克常量 D．普朗克常量 18．（24-25高二下·吉林市吉林地区普通高中友好学校联合体·期末）1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角变大 B．根据图乙可知，黄光越强，光电流越大，说明光子的能量与光强有关 C．图丙中，若电子的电荷量用e表示，、、普朗克常量h已知，则该金属的截止频率为 D．图丁中，由光电子最大初动能与入射光频率的关系图像可知该金属的逸出功为E或 19．（24-25高二下·吉林省友好学校·期末）在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象称为光电效应。如图所示，甲是研究光电效应的电路图，乙是光电流与电压的关系图像，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关，电子从阴极K表面逸出后做减速运动 B．闭合开关，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动，电流表读数增大到某一值后不再增大 C．由图乙可知，③光子的频率大于①光子的频率 D．由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的小 三、实验题 20．（24-25高二下·黑龙江省大庆市大庆中学·期末）用金属物制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示。 (1)要观察遏止电压，电源正、负极的接线为___________。（选填“左负右正”或“左正右负”） (2)用不同频率的光照射该光电管，测得遏止电压与入射光频率的关系图像如图乙所示，则该金属的截止频率___________Hz，逸出功___________J。已知普朗克常量。（结果均保留两位有效数字） 地 城 考点02 原子的核式结构模型 一、单选题 1．（24-25高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）下列关于热学和原子物理的四幅插图的说法正确的是（　　） A．甲图为使用光学显微镜观察用水稀释后的墨汁，炭粒在水中的运动属于分子热运动 B．乙图中右管材料的防水效果更好 C．丙图为粒子散射实验的现象，其中J运动轨迹所占的比例最大 D．丁图中绝热容器内的气体是理想气体，抽掉隔板后，容器内气体温度降低 2．（24-25高二下·黑龙江省哈尔滨市师范大学附属中学·期末）关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是（　　） A．绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，主要原因是原子内部十分“空旷” B．绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大 C．使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑力 D．使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力 地 城 考点03 氢原子光谱和玻尔的原子模型 一、单选题 1．（24-25高二下·内蒙古锡林郭勒·期末）下列关于物理学史的说法中，正确的是（　　） A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内 B．爱因斯坦最先发现光电效应现象 C．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论 D．根据玻尔原子结构理论，电子绕氢原子核运动的半径可以取任意值 2．（24-25高二下·辽宁辽阳·期末）可见光光子的能量范围是1.62eV~3.11eV，氢原子能级的示意图如图所示，现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中可见光有（　　） A．6种 B．4种 C．3种 D．2种 3．（24-25·内蒙古锡林郭勒盟高中联考·期末）氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D．在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 4．（24-25高二下·辽宁鞍山·期末）我国自主研发的氢原子钟已运用于北斗卫星导航系统中，氢原子钟是利用氢原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备，对提高导航的精度极为重要。氢原子能级如图所示，关于大量处于能级的氢原子，下列说法正确的是（　　） A．氢原子向低能级跃迁时最多发出3种不同频率的光 B．氢原子跃迁时发出的光子中能量最大的为 C．用能量为的光子照射处于能级的氢原子，氢原子会发生电离 D．氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的频率大于由能级跃迁至能级时发出光子的频率 5．（24-25高二下·辽宁·期末）如图是氢原子的能级图，对于一群处于量子数n＝3的氢原子（　　） A．用光子能量0.1eV的光束照射这群氢原子，只要时间足够长就能够使其电离 B．这群氢原子自发地向高能级跃迁，最多能够发出3种不同频率的光子 C．这群氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光波长最长 D．若用电子轰击这群氢原子，使其发光种类增加7种，则电子的动能至少为0.97eV 6．（24-25高二下·辽宁·期末）如图为氢原子的电子轨道示意图，取无限远处电势为零，在各个轨道上标注了量子数和能量值。现有大量氢原子处于激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。则下列说法正确的是（　　） A．大量处于激发态的氢原子总共可辐射出8种不同频率的光 B．最容易发生衍射现象的光是由能级跃迁到能级产生的 C．这群氢原子辐射出的光中共有4种频率的光能使逸出功为4.54eV的金属发生光电效应 D．频率最大的光是由能级跃迁到能级产生的 7．（24-25高二下·辽宁省辽西重点高中·期末）我国太阳探测科学试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ是氢原子分别由n=3、n=4能级向n=2能级跃迁产生的谱线（如图），则下列说法正确的是（　　） A．Hα的光子动量大于Hβ的光子动量 B．Hα是由n=3能级向n=2能级跃迁产生的 C．Hβ的光子能使氢原子从基态跃迁到激发态 D．用同一装置做双缝干涉实验，Hβ的条纹间距比Hα的大 8．（24-25高二下·吉林长春·期末）玻尔的氢原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，成功地阐释了原子的稳定性、氢原子光谱的产生和不连续性，依此发明的氢原子钟实现了极高精度的时间测量．氢原子的能级示意图如图所示，已知红外线光子的能量在0.008eV至1.70eV之间，紫外线光子的能量在3.11eV至124eV之间，当大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，下列说法正确的是（    ） A．能辐射出6种不同频率的光子 B．能辐射出5种不同频率的紫外线光子 C．能辐射出4种不同频率的红外线光子 D．能辐射出3种不同频率的可见光光子 9．（24-25高二下·吉林长春·期末）我国太阳探测科学技术试验卫星羲和号在国际上首次成功实现空间太阳波段光谱扫描成像。和分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线，如图所示，用对应的光照射某种金属表面，恰好能使该金属发生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．用对应的光照射该金属表面也能发生光电效应 B．若照射光的频率大于对应的光的频率，则该金属的逸出功增大 C．用对应的光照射处于能级的氢原子，氢原子会发生电离 D．从能级跃迁到能级的核外电子，其动能减小，电势能增大 10．（24-25·吉林省长春市第五中学·期末）复旦大学的研究团队成功研发了新型钙基电池，其特点是成本低、更环保。图甲是研究光电效应的电路图，光电管阴极为钙金属，逸出功为，图乙是氢原子的能级图。若用大量处于能级的氢原子发光照射阴极，下列跃迁过程不能发生光电效应现象的是（    ） A．从跃迁到 B．从跃迁到 C．从跃迁到 D．从跃迁到 11．（24-25·黑龙江省哈尔滨市第三中学校·期末）2024年是量子力学诞生的一百周年，一百年前的1924年6月13日，德国哥廷恩大学的玻恩提交了一篇题为“Uber Quantenmechanik”的论文，世界上从此有了“量子力学”一词。下列关于量子力学创立初期的奠基性事件中说法正确的是（　　） A．普朗克提出能量子的假设成功解释了黑体辐射的实验规律 B．爱因斯坦提出光子假说，并成功解释了遏止电压和光照强度有关 C．康普顿效应进一步证实了光的波动说 D．玻尔原子理论认为原子的能级是连续的，并成功解释了氢原子只能发出一系列特定波长的光 12．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期末）下图为氢原子的能级图。大量处于能级的氢原子被频率为的单色光照射后，在辐射出的光子中，频率不等于的光子共有5种，则辐射出的光子频率最大的为（　　） A． B． C． D． 13．（24-25高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）如图所示，甲为研究光电效应的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，下面表格给出了几种金属的逸出功和极限频率。下列说法正确的是（　　） 几种金属的逸出功和极限频率 金属 钠 2.29 5.33 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 A．若b光为黄光，c光可能是红光 B．图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，并由此可测得、 C．若用能使表格中金属发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，可以使该氢原子电离 D．若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光 14．（24-25高二下·黑龙江省大庆市大庆中学·期末）2024年6月，我国科研人员通过分析我国首颗探日卫星“羲和号”的观测数据，精确绘制出国际首个太阳大气自转的三维图像。“羲和号”获取的太阳谱线是氢原子巴耳末系中频率最低的谱线。如图为氢原子的能级图，巴耳末系是指氢原子从更高能级跃迁到能级时发出的光谱线系。根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A．谱线是氢原子由跃迁到能级时产生的 B．谱线的光子能量为 C．辐射谱线的光子后，氢原子核外电子的动能变小 D．辐射谱线的光子后，氢原子核外电子的电势能变小 15．（24-25·黑龙江省龙东联盟·期末）如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发出不同频率的光，照射图乙所示的光电管阴极，只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为的两个光源照射光电管阴极，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出3种不同频率的光 B．图乙中，用频率的光照射时，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．图乙中，光电管中的光电流方向为由极指向极 二、多选题 16．（24-25高二下·吉林省白山市五校·期末）如图所示为氢原子能级的示意图，已知可见光光子的能量范围为1.61~3.10eV，根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A．能量为12.5eV的电子撞击处于基态的氢原子，可以使氢原子跃迁到n=3的能级 B．氢原子从n=2能级跃迁到n=4能级，能量增大 C．氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级放出的光子是可见光光子 D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射可见光的频率有3种 地 城 考点04 粒子的波动性和量子力学的建立 一、单选题 1．（24-25高二下·内蒙古自治区乌兰察布市集宁一中·期末）汤姆孙在实验中让一束电子经过电场加速后，通过多晶晶体得到了如图所示的衍射图样。已知电子质量为，加速后电子速度为，普朗克常量为，则（　　） A．该图样说明电子具有粒子性 B．该实验中电子的德布罗意波波长为 C．加速电压越大，电子的物质波波长越长 D．加速电压越大，电子的粒子性越明显 2．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期末）下列说法正确的是（　　） A．电子、质子等实物粒子也具有波动性 B．在康普顿效应中，散射的光子波长变短，光子的能量增大 C．为了解释光电效应现象，普朗克提出了光子说 D．为了解释黑体辐射现象，爱因斯坦第一次提出了能量量子化的观点 二、多选题 3．（24-25高二下·辽宁省辽阳市·期末）光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还有动量，光子的能量E与动量p之间的关系是，其中c是光速。光子的能量E与动量p和光的频率、光的波长均有关系，下列说法正确的是（　　）。 A．E与成正比 B．p与成反比 C．E与的比值为普朗克常量h D．p与的比值为普朗克常量h 4．（24-25高二下·吉林长春·期末）一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光，照射图乙所示的光电管阴极，只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出种不同频率的光 B．图乙中，用频率的光照射时，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．光和光照射极产生的光电子的最短的德布罗意波长，必有大于 2 / 17 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题08 原子结构和波粒二象性（解析版） 3大高频考点概览 考点01 光电效应 考点02 原子的核式结构模型 考点03 氢原子光谱和玻尔的原子模型 考点04 粒子的波动性和量子力学的建立 一、单选题地 城 考点01 光电效应 1．（24-25·内蒙古乌兰察布西集宁一中·期末）平行太阳光透过大气中整齐的六角形冰晶时，中间的光线是由太阳直射过来的，是“真正的太阳”；左右两条光线是折射而来，沿水平方向朝左右折射约是“假太阳”。图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“双太阳”的示意图，图乙为a、b两种单色光穿过六角形冰晶的过程图，则（　　） A．太阳光照在转动的冰晶表面上，部分光线发生了全反射 B．冰晶对a的折射率比对b的折射率大 C．a光光子能量比b更大 D．用a、b光在相同实验条件下做双缝干涉实验，a的条纹间距大 【答案】D 【详解】A．全反射条件是光密进入光疏介质才能发生，故A错误； B．由图可知，太阳光射入冰晶时，光的偏折程度比光的偏折程度小，则的折射率比的小，故错误； C．的折射率比的小，则的频率比的小，根据 可知的光子能量比的小，故C错误； D．的频率比的小，根据 则的波长比的大，用光在相同实验条件下做双缝干涉实验，根据 可知的双缝干涉条纹间距大，故D正确。 故选D。 2．（24-25高二下·辽宁·期末）对比学习可以帮助同学们抓住规律的要点。对比教材中两组相似的曲线，图甲为某气体在0℃和100℃温度下单位速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化规律；图乙为在T1、T2两种温度下黑体的辐射强度与其辐射电磁波波长的关系。下列说法正确的是（　　） A．图甲中虚线对应100℃时的情形 B．由图甲可知，温度升高后每个速率区间的分子数占总分子数的百分比都变大了 C．由图乙可知，温度升高后各种波长的辐射强度都增加了 D．由图乙可知，温度升高后黑体辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 【答案】C 【详解】A．根据麦克斯韦速率分布图像可知，温度升高时，分子速率分布会向速率较大的方向偏移，则图甲中虚线对应0℃时的情形，故A错误； B．温度升高后，分子速率分布向速率较大的方向偏移，只是在速率较大区间分子数占分子数的百分比增大，而在速率较小区间分子数占总分子数的百分比减小，并不是每个速率区间的分子数占总分子数的百分比都变大，故B错误； CD．根据黑体辐射的实验规律，温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，同时各种波长的辐射强度都增加了，故C正确，D错误。 故选C。 3．（24-25高二下·辽宁·期末）物理公式不仅揭示了物理量之间的关系，也揭示了单位之间的关系。已知能量子，其中单位为J，单位为Hz，则普朗克常量h的单位为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据，可得 则普朗克常量h的单位为 故选B。 4．（24-25高二下·内蒙古部分学校·期末）智能手机中的光线传感器可以根据外界的光照强度自动调整屏幕亮度，光线传感器的主要工作原理是光电效应。下列关于光电效应的说法正确的是（　　） A．光电效应证实了光的波动性 B．发生光电效应时，入射光的频率越大，逸出光电子的最大初动能越大 C．发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与入射光强度成正比 D．光电效应实验中的遏止电压与入射光的频率成正比 【答案】B 【详解】A．光电效应证实了光的粒子性，故A错误； BC．根据光电效应方程 可知发生光电效应时，入射光的频率越大，逸出光电子的最大初动能越大；逸出光电子的最大初动能与入射光强度无关，故B正确，C错误； D．根据， 可得 可知光电效应实验中的遏止电压与入射光的频率不成正比关系，故D错误。 故选B。 5．（24-25高二下·内蒙古集宁一中·期末）如图甲所示，用频率不同的两束光a、b分别照射同一光电管的阴极K，得到的光电流与光电管两端电压的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．光电管两端电压越大，光电流就越大 B．a光的光子动量比b光的动量大 C．当电压为图乙中的U0时，a光照射强度一定大于b光照射强度 D．用a光、b光分别照射光电管时，b光照射时逸出光电子的最大初动能比a光照射时逸出光电子的最大初动能大 【答案】D 【详解】A．根据图像，光电管两端电压大于U0后，电压增大，光电流不增大，A错误； B．根据动能定理得 根据光电效应方程得 解得 根据图像，b光的遏止电压比a光遏止电压大，所以b光的频率比a光频率高，即 根据 解得 频率越高，光子的动量越大，所以，b光的光子动量比a光的动量大，B错误； C．根据图像，a光饱和光电流大于b光饱和光电流，则用a光照射时逸出的光电子数量大于b光照射时逸出的光电子的数量，a光入射光子数量大于b光入射光子数量；又因为，根据 ，则a光光子能量小于b光光子能量；综上所述，无法比较入射光的总能量，即无法比较入射光的强度，C错误； D．根据动能定理得 根据图像，b光的遏止电压比a光遏止电压大，所以，用a光、b光分别照射光电管时，b光照射时逸出光电子的最大初动能比a光照射时逸出光电子的最大初动能大，D正确。 故选D。 6．（24-25高二下·辽宁丹东·期末）如图所示，将验电器与一块不带电的锌板连接，此时验电器指针张角闭合，现用紫外线照射锌板，发现验电器指针张角张开，下列说法正确的是（　　） A．用紫外线照射锌板时，锌板带负电荷 B．用紫外线照射锌板时，验电器指针带正电荷 C．若紫外线光照强度减弱，则光电子的最大初动能增加 D．若紫外线光照强度减弱，则光电子的最大初动能减少 【答案】B 【详解】AB．用紫外线照射锌板时，锌板发生光电效应，从锌板中有电子逸出，则锌板带正电，则验电器指针带正电荷，A错误，B正确； CD．发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光强无关，则若紫外线光照强度减弱，则光电子的最大初动能不变，CD错误。 故选B。 7．（24-25高二下·辽宁大连·期末）利用如图所示的电路研究光电效应现象，滑片P的初始位置在O点的正上方。已知入射光的频率大于阴极K的截止频率，且光的强度较大，则（　　） A．P向b端移动过程中，微安表的示数一直增大 B．P向a端移动过程中，微安表的示数一直增大 C．减弱入射光的强度，遏止电压变小 D．P向b端移动过程中，光电子到达阳极A的最大动能增大 【答案】D 【详解】A．P向b端移动过程中，P点的电势在增加，光电管两端施加的正向电压在增加，微安表的电流示数会增大，但是当电流示数已经达到饱和光电流时，再增加电压，也不会增大电流，故A错误； B．P向a端移动过程中，P点的电势在减小，，光电管两端施加的是反向电压，且电压在增大，微安表的示数会减小，故B错误； C．根据公式，改变光强时没有改变光的频率大小，所以遏止电压不变，故C错误； D．P向b端移动过程中，光电管两端施加的正向电压在增加。从阴极出射的光电子最大初动能为，经过正向电压U后，有 即 随着电压的增大，光电子到达阳极A的最大动能增大，故D正确。 故选D。 8．（24-25高二下·辽宁·期末）做光电效应实验的装置如图所示，闭合开关S，用一发光功率为P、光子能量为E的激光光源照射金属K，调节滑动变阻器R，当电压表示数为U时，电流表示数恰好为0，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，则（　　） A．光的波长为 B．该阴极材料的逸出功为 C．断开开关S，电流表示数为0 D．光源单位时间内发出的光子数为 【答案】D 【详解】A．由， 可得，光的波长为，A项错误； B．根据光电效应方程，遏止电压满足 题目中给出遏止电压 因此阴极材料的逸出功，B项错误； C．断开开关后仍发生光电效应，电流不为0，C项错误； D．根据，可得光源单位时间内发出的光子数为，D项正确。 故选D。 9．（24-25高二下·辽宁省沈阳市五校联考·期末）氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光能量范围约为1.64eV到3.11eV之间，a光的光子能量为2.86 eV。则（　　） A．氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光 B．当滑片P向a端移动时，光电流I将增大 C．a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小 D．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 【答案】D 【详解】A．氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光，只有2种可见光，分别为从能级向能级跃迁和从能级向能级跃迁，故A错误； B．当滑片P向a端移动时，施加反向电压，光电流I将减小，故B错误； C．根据 可知频率越大，遏止电压越大，故a光的频率最大，根据 可知频率越大，波长越短，故a光的波长最短，根据 可知a光光子动量最大，故C错误； D．根据氢原子能级图可知氢光谱可见光只有4条，而a光的能量最大，故排除氢原子从能级向能级跃迁的可能，故a光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.86，b光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.55，c光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为1.89，故图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 故D正确。 故选D。 10．（24-25高二下·吉林长春·期末）太阳能电池是利用太阳光产生电能的装置，它通常由一层薄膜组成，在太阳光照射下，薄膜内的硅原子会受到光照射而产生电子，这些电子可以通过导电体被收集起来，从而产生电能．现用如图甲所示的电路研究太阳能电池的工作原理，依次用太阳光中的七种颜色的光照射相同的阴极K，并根据电流表和电压表测得的示数，研究电流和电压的关系，其中黄光的电流与电压的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是（    ） A．太阳能电池的发电原理是康普顿效应 B．若要测量的大小，电源的左边为电源的正极 C．若使饱和光电流增大，必须改用频率更大的光照射 D．用黄光照射某金属时能够产生光电效应，则用红光照射该金属一定能够产生光电效应 【答案】B 【详解】A．在太阳光照射下，薄膜内的硅原子会受到光照射而产生电子，这是利用的光电效应，故A错误； B．为遏止电压，为测量其大小，应接反向电压，让电子减速，故电源的左边为电源的正极，故B正确； C．饱和光电流的大小只与入射光的强度有关，与入射光的频率无关。若使饱和光电流增大，应增加入射光的强度，故C错误； D．用黄光照射某金属时能够产生光电效应，可知黄光的频率大于金属的极限频率，因为红光的频率小于黄光频率，所以用红光照射不一定能产生光电效应，故D错误。 故选B。 11．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期末）以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收一个光子而从金属表面逸出。现在用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应。光电效应实验装置如图所示，用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换成同频率的强激光照射，则发生了光电效应；此时，在板间加上反向电压U，当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量（　　） A． B． C．U D． 【答案】B 【详解】根据题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为 根据 解得 故选B。 12．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期末）下列关于光电效应的说法正确的是（　　） A．只要光照射的时间足够长，任何金属都能发生光电效应 B．截止频率越大的金属材料逸出功越小 C．只要频率足够大，光照强度较弱的光也可以引起光电效应 D．入射光强度越大，产生光电子的最大初动能就越大 【答案】C 【详解】A．光电效应发生与否取决于入射光频率是否超过金属的截止频率，与光照时间无关。即使时间足够长，若频率不足，仍无法发生光电效应，故A错误； B．根据逸出功 （ 为截止频率） 可知截止频率越大，逸出功越大，故B错误； C．光电效应的发生仅由入射光频率决定。只要频率大于截止频率，即使光照强度较弱，也能产生光电子，故C正确； D．根据 可知光电子的最大初动能由入射光频率决定，与光强度无关。光强度仅影响光电流大小，故D错误。 故选C。 13．（24-25·黑龙江省大庆市萨尔图区大庆实验中学·期末）如图所示是研究光电效应的实验装置。大量处于n=3激发态的氢原子跃迁时发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子能量为12.09eV，用此光束照射到光电管电极K上。移动滑片P，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零。图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则（　　） A．要使微安表的示数恰好为零，滑片P应由图示位置向b端移动 B．不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是相同的 C．电极K处金属的逸出功是7eV D．从图示位置滑动滑片P，微安表的读数可能先增加后不变 【答案】D 【详解】A．要使微安表的示数恰好为零，光电管应接入反向电压，即K板电势高于A板电势，则滑片P应由图示位置向a端移动，故A错误； B．根据 可知不同频率的光子照射电极K，只要能发生光电效应，遏止电压是不同的，故B错误； C．用光子能量为12.09eV照射到光电管电极K上，当电压表的示数为7V时，微安表的示数恰好为零，可知遏止电压为7V，根据 可得逸出功为 故C错误； D．图示电压趋近于零，未能达到饱和电流，若从图示位置向b端滑动滑片P，正向电压增大，则微安表的读数会先增加后不变，故D正确。 故选D。 二、多选题 14．（24-25·内蒙古乌兰察布西集宁一中·期末）用a、b、c三束光照射图甲中的实验装置，移动滑片P，电流表示数随电压表示数变化的关系如乙图所示。则（　　） A．若P在O点的左侧，三种光照射时电流表均有示数 B．若P在O点的右侧同一位置，a光照射时电流表示数一定最大 C．用同一装置做双缝干涉实验，b光产生的条纹间距最小 D．a、b两束光的光子动量之比为 【答案】BC 【详解】A．若P在O点的左侧，光电管加的是反向电压，三种光照射时电流表不一定有示数，故A错误； D．根据 利用图像遏止电压的值可知 而光子动量 联立得 故D错误； C．由于 则波长 根据 b光产生的条纹间距最小，故C正确； B．若P在O点的右侧同一位置，光电管加的是正向电压，由图乙知 U>0 时，a光照射时电流表示数一定最大，故B正确。 故选BC。 15．（24-25高二下·辽宁鞍山·期末）如图甲所示为研究光电效应的实验电路图，阴极受到光照可以发射光电子，电源的正负极可以对调。分别用三束单色光照射，调节间的电压，得到光电流与电压的关系如图乙所示。下列表述正确的是（　　） A．三束单色光的频率大小关系是 B．光照射后产生的光电子最大初动能最大 C．增大光的光强，光照射得到的光电流与电压的关系图线可能与光重合 D．增大光的光强，光照射时阴极逸出的光电子数目增多，遏止电压增大 【答案】BC 【详解】AB．由，， 得三束单色光的频率大小关系是 单色光照射后遏止电压较大，根据知，光照射后产生的光电子最大初动能最大，A错误，B正确； C．两光的频率相等，由于光的饱和光电流较大，则光的光强较大，增大光的光强，光照射得到的光电流与电压的关系图线可能与光重合，C正确； D．遏止电压的大小与入射光的频率有关，与入射光的光强无关，D错误。 故选BC。 16．（24-25高二下·辽宁·期末）超市收款通常用条形码扫描仪器。某款条形码扫描探头工作原理图如图所示：打开扫描探头，发光二极管发出红光，将探头对准条形码，红光遇到条形码的黑色线条时，光几乎全部被吸收；遇到白色空隙时光被大量反射到探头上，光电管发生光电效应产生光电流。通过信号处理系统，条形码就被转换成了脉冲电信号。下列说法正确的是（　　） A．光电效应证明光具有粒子性 B．若仅将发光二极管换为发绿光，则不能发生光电效应 C．若仅增加红光发光强度，则光电子的最大初动能变大 D．若仅调换发光二极管发出微弱蓝光，则光电子的最大初动能变大 【答案】AD 【详解】A．光电效应证明光具有粒子性，故A正确； B．仅将发光二极管换为发绿光，频率变高，一定能发生光电效应，故B错误； CD．根据爱因斯坦光电效应方程，若仅增加红光发光强度，发光频率不变，最大初动能不变，若仅调换发光二极管发出微弱蓝光，发光频率增加，最大初动能变大，故C错误，D正确。 故选AD。 17．（24-25高二下·辽宁辽阳·期末）光电效应在癌细胞放射治疗中的应用取得新进展。某兴趣小组用如图甲所示的电路探究光电管阴极K的遏止电压与入射光的频率之间的关系图线如图乙所示，图乙中横截距和纵截距均为已知，电子的电荷量为e。下列说法正确的是（　　） A．若普朗克常量h已知，则光电子的最大初动能为 B．若普朗克常量h已知，则光电管阴极K的逸出功为 C．普朗克常量 D．普朗克常量 【答案】BC 【详解】A．根据爱因斯坦的光电效应方程有 即光电子的最大初动能由入射光频率决定，不是一个定值，故A错误； B．结合功能关系有 联立以上整理可得 图像可知频率为时为0，代入方程可得逸出功，故B正确； CD．因为 结合题图斜率 则普朗克常量，故C正确，D错误。 故选BC。 18．（24-25高二下·吉林市吉林地区普通高中友好学校联合体·期末）1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角变大 B．根据图乙可知，黄光越强，光电流越大，说明光子的能量与光强有关 C．图丙中，若电子的电荷量用e表示，、、普朗克常量h已知，则该金属的截止频率为 D．图丁中，由光电子最大初动能与入射光频率的关系图像可知该金属的逸出功为E或 【答案】CD 【详解】A．先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，由于光电效应电子从金属板上飞出，锌板负电荷减少，张角变小，如果紫外线灯继续照射锌板，就会使锌板带正电，验电器的张角又变大，故A错误； B．黄光越强，光子数越多，产生光电子越多，光电流越大，但光子的能量与光强无关，故B错误； C．根据公式 可得 可知该金属的截止频率 故C正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程有 当时，有 当时，有 故D正确。 故选CD。 19．（24-25高二下·吉林省友好学校·期末）在光的照射下，金属中的电子从金属表面逸出的现象称为光电效应。如图所示，甲是研究光电效应的电路图，乙是光电流与电压的关系图像，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关，电子从阴极K表面逸出后做减速运动 B．闭合开关，将滑动变阻器的滑片缓慢向右移动，电流表读数增大到某一值后不再增大 C．由图乙可知，③光子的频率大于①光子的频率 D．由图乙可知，①②是同种颜色的光，①的光强比②的小 【答案】BC 【详解】A．由图甲知光电管中的电场方向水平向右，电子从金属板逸出后，受到水平向左的电场力，电子做加速运动，A错误； B．向右移动滑动变阻器，光电管中电压增大，当光电管中的电流达到饱和光电流时，电流表示数将不再增大，B正确； C．根据光电效应方程 结合遏止电压 整理得 ③光子的遏止电压大于①光子的遏止电压，所以③光子的频率大于①光子的频率，C正确； D．①、②遏止电压相同，①、②频率相同，所以①、②是同种颜色的光，①的饱和光电流大于②的饱和光电流，①的光强比②的大，D错误； 故选BC。 三、实验题 20．（24-25高二下·黑龙江省大庆市大庆中学·期末）用金属物制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示。 (1)要观察遏止电压，电源正、负极的接线为___________。（选填“左负右正”或“左正右负”） (2)用不同频率的光照射该光电管，测得遏止电压与入射光频率的关系图像如图乙所示，则该金属的截止频率___________Hz，逸出功___________J。已知普朗克常量。（结果均保留两位有效数字） 【答案】(1)左负右正 (2) 【详解】（1）要观察遏止电压，则A极板电势要低于K极板，即电源正、负极的接线为左负右正。 （2）[1][2]根据 即 由图像可知当Uc=0时 可得 逸出功 地 城 考点02 原子的核式结构模型 一、单选题 1．（24-25高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）下列关于热学和原子物理的四幅插图的说法正确的是（　　） A．甲图为使用光学显微镜观察用水稀释后的墨汁，炭粒在水中的运动属于分子热运动 B．乙图中右管材料的防水效果更好 C．丙图为粒子散射实验的现象，其中J运动轨迹所占的比例最大 D．丁图中绝热容器内的气体是理想气体，抽掉隔板后，容器内气体温度降低 【答案】B 【详解】A．甲图为使用光学显微镜观察用水稀释后的墨汁，炭粒在水中的运动属于布朗运动，该现象反映了水分子在永不停息地做无规则热运动，A错误； B．乙图中右管材料与水之间为不浸润，所以右管的防水效果更好，B正确； C．丙图为粒子散射实验，实验现象中只有极少量的粒子发生较大角度的偏转，所以J运动轨迹所占的比例是最少的，C错误； D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，气体向真空自由膨胀并不对外做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能不变，所以容器内气体的温度不变，D错误。 故选B。 2．（24-25高二下·黑龙江省哈尔滨市师范大学附属中学·期末）关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是（　　） A．绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，主要原因是原子内部十分“空旷” B．绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大 C．使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑力 D．使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力 【答案】A 【详解】绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，所以带正电的物质只占整个原子的很小空间，但卢瑟福粒子带正电，它们接近时就表现出很大的库仑斥力作用，使粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对粒子的库仑斥力。 故选A。 地 城 考点03 氢原子光谱和玻尔的原子模型 一、单选题 1．（24-25高二下·内蒙古锡林郭勒·期末）下列关于物理学史的说法中，正确的是（　　） A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内 B．爱因斯坦最先发现光电效应现象 C．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论 D．根据玻尔原子结构理论，电子绕氢原子核运动的半径可以取任意值 【答案】C 【详解】A．汤姆孙发现电子后提出“枣糕模型”，认为正电荷均匀分布，而正电荷集中在核内是卢瑟福的结论，故A错误； B．光电效应现象由赫兹最先发现，爱因斯坦用光子理论解释该现象，故B错误； C．卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子核式结构理论，符合史实，故C正确； D．玻尔理论中电子轨道半径是量子化的，只能取特定分立值，故D错误。 故选C。 2．（24-25高二下·辽宁辽阳·期末）可见光光子的能量范围是1.62eV~3.11eV，氢原子能级的示意图如图所示，现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中可见光有（　　） A．6种 B．4种 C．3种 D．2种 【答案】D 【详解】大量处于的激发态的氢原子向低能级跃迁时，有 ，， ，， 已知可见光光子的能量范围是1.62eV~3.11eV，可知辐射出的光中可见光有2种。 故选D。 3．（24-25·内蒙古锡林郭勒盟高中联考·期末）氢原子能级示意图如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是（　　） A．这群氢原子最多可能辐射3种不同频率的光子 B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短 C．从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率低 D．在能级的氢原子至少需吸收13.6eV能量的光子才能电离 【答案】B 【详解】A．这群氢原子最多可能辐射种不同频率的光子，故A错误； B．从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波光子能量最大，光子频率最大，根据光子能量 可知光子能量越大，波长越短，故从能级跃迁到能级的氢原子辐射的光波长最短，故B正确； C．根据玻尔理论可知从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光子能量大，结合B选项分析可知，光子能量越大，频率越大，故从能级跃迁到能级比跃迁到能级辐射的光频率高，故C错误； D．在能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离，故D错误。 故选B。 4．（24-25高二下·辽宁鞍山·期末）我国自主研发的氢原子钟已运用于北斗卫星导航系统中，氢原子钟是利用氢原子跃迁频率稳定的特性来获取精准时间频率信号的设备，对提高导航的精度极为重要。氢原子能级如图所示，关于大量处于能级的氢原子，下列说法正确的是（　　） A．氢原子向低能级跃迁时最多发出3种不同频率的光 B．氢原子跃迁时发出的光子中能量最大的为 C．用能量为的光子照射处于能级的氢原子，氢原子会发生电离 D．氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的频率大于由能级跃迁至能级时发出光子的频率 【答案】C 【详解】A．氢原子向低能级跃迁时可发出种不同频率的光，故A错误； B．氢原子由能级跃迁至能级时发出的光子的能量最大，即，故B错误； C．用光子照射处于能级的氢原子，只要能量大于就能使氢原子电离，故C正确； D．氢原子由能级跃迁到能级时发出的光子的能量 由能级跃迁至能级时发出的光子的能量 根据可知光子的能量越大频率越高，所以氢原子由能级跃迁到能级时发出光子的频率小于由能级跃迁至能级时发出光子的频率，故D错误。 故选C。 5．（24-25高二下·辽宁·期末）如图是氢原子的能级图，对于一群处于量子数n＝3的氢原子（　　） A．用光子能量0.1eV的光束照射这群氢原子，只要时间足够长就能够使其电离 B．这群氢原子自发地向高能级跃迁，最多能够发出3种不同频率的光子 C．这群氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光波长最长 D．若用电子轰击这群氢原子，使其发光种类增加7种，则电子的动能至少为0.97eV 【答案】D 【详解】A．要想使处于量子数n＝3的氢原子电离，需要用光子能量至少为1.51eV，故A错误； B．这群氢原子不能自发地向高能级跃迁，而是吸收了能量之后才可能跃迁，故B错误； C．这群氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级，发出的光子的能量最大，频率最大，光波长最短，故C错误； D．根据题意可知大量氢原子由高能级向低能级跃迁发出光子种类为10，则有 即大量氢原子从n＝5能级向低能级跃迁恰好发出10种频率的光，所以氢原子从n＝3能级跃迁到n＝5能级吸收的能量至少为，故D正确。 故选D。 6．（24-25高二下·辽宁·期末）如图为氢原子的电子轨道示意图，取无限远处电势为零，在各个轨道上标注了量子数和能量值。现有大量氢原子处于激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。则下列说法正确的是（　　） A．大量处于激发态的氢原子总共可辐射出8种不同频率的光 B．最容易发生衍射现象的光是由能级跃迁到能级产生的 C．这群氢原子辐射出的光中共有4种频率的光能使逸出功为4.54eV的金属发生光电效应 D．频率最大的光是由能级跃迁到能级产生的 【答案】C 【详解】A．大量处于激发态的氢原子总共可辐射出种不同频率的光，A项错误； B．最容易发生衍射现象的光的波长最长，频率最低，光子能量最小，由能级跃迁到能级产生的光子能量最小，B项错误； C．根据产生光电效应的条件可知，辐射的光子能量必须大于金属的逸出功，由，可知所有跃迁到基态辐射出的光子能量均大于，其它能级间跃迁辐射出的光子能量均小于，所以这群氢原子辐射的光中共有4种频率的光能使逸出功为的金属发生光电效应，C项正确； D．频率最大的光，光子能量最大，两能级能量差最大，所以频率最大的光是由能级跃迁到能级产生的，D项错误。 故选C。 7．（24-25高二下·辽宁省辽西重点高中·期末）我国太阳探测科学试验卫星“羲和号”在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ是氢原子分别由n=3、n=4能级向n=2能级跃迁产生的谱线（如图），则下列说法正确的是（　　） A．Hα的光子动量大于Hβ的光子动量 B．Hα是由n=3能级向n=2能级跃迁产生的 C．Hβ的光子能使氢原子从基态跃迁到激发态 D．用同一装置做双缝干涉实验，Hβ的条纹间距比Hα的大 【答案】B 【详解】B．由图可知，Hα的频率小于Hβ的频率，可知Hα对应的光子能量小于Hβ对应的光子能量，则Hα是由n=3能级向n=2能级跃迁产生的，故B正确； A．根据光子动量表达式，由于Hα的波长大，则Hα的光子动量小于Hβ的光子动量，故A错误； C．氢原子从基态跃迁到激发态至少需要能量 而Hβ是由n=4向n=2能级跃迁产生的，由于 故Hβ的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，故C错误； D．Hα的频率小，波长大，根据公式，可知Hα的干涉条纹间距大于Hβ的干涉条纹间距，故D错误。 故选B。 8．（24-25高二下·吉林长春·期末）玻尔的氢原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，成功地阐释了原子的稳定性、氢原子光谱的产生和不连续性，依此发明的氢原子钟实现了极高精度的时间测量．氢原子的能级示意图如图所示，已知红外线光子的能量在0.008eV至1.70eV之间，紫外线光子的能量在3.11eV至124eV之间，当大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，下列说法正确的是（    ） A．能辐射出6种不同频率的光子 B．能辐射出5种不同频率的紫外线光子 C．能辐射出4种不同频率的红外线光子 D．能辐射出3种不同频率的可见光光子 【答案】D 【详解】A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，可能发生的跃迁种类数为 种，因此能辐射出10种不同频率的光子，A错误； B．紫外线光子（能量≥3.11eV）对应的跃迁为 5→1、4→1、3→1、2→1，共 4 种，B错误； C．红外线光子（能量 0.008eV~1.70eV）对应的跃迁为 5→4、5→3、4→3，共 3 种，C错误； D．可见光光子（能量 1.70eV~3.11eV）对应的跃迁为 5→2、4→2、3→2，共 3 种，D正确。 故选D。 9．（24-25高二下·吉林长春·期末）我国太阳探测科学技术试验卫星羲和号在国际上首次成功实现空间太阳波段光谱扫描成像。和分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线，如图所示，用对应的光照射某种金属表面，恰好能使该金属发生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．用对应的光照射该金属表面也能发生光电效应 B．若照射光的频率大于对应的光的频率，则该金属的逸出功增大 C．用对应的光照射处于能级的氢原子，氢原子会发生电离 D．从能级跃迁到能级的核外电子，其动能减小，电势能增大 【答案】C 【详解】A．氢原子由高能级向低能级跃迁释放的光子能量等于这两个能级的能量差值，由图可知，对应的光子能量小于对应的光子能量，用照射某金属时恰好发生光电效应，则用照射该金属时不能发生光电效应，故A错误； B．逸出功的大小与入射光频率无关，由金属本身决定，故B错误； C．对应的光子能量为，因此能使处于能级的氢原子发生电离，故C正确； D．根据玻尔理论，电子向低能级跃迁时，动能增加，电势能减小，故D错误。 故选C。 10．（24-25·吉林省长春市第五中学·期末）复旦大学的研究团队成功研发了新型钙基电池，其特点是成本低、更环保。图甲是研究光电效应的电路图，光电管阴极为钙金属，逸出功为，图乙是氢原子的能级图。若用大量处于能级的氢原子发光照射阴极，下列跃迁过程不能发生光电效应现象的是（    ） A．从跃迁到 B．从跃迁到 C．从跃迁到 D．从跃迁到 【答案】B 【详解】A．由可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为12.75eV，大于金属钙的逸出功，能使金属钙发生光电效应，A不符题意； B．由可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为2.55eV，小于金属钙的逸出功，不能使金属钙发生光电效应，B符合题意； C．同理可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为12.09eV，大于金属钙的逸出功，能使金属钙发生光电效应，C不符合题意； D．同理可知，从能级跃迁到能级发出的光子的能量为10.20eV，大于金属钙的逸出功，能使金属钙发生光电效应，D不符合题意。 故选B。 11．（24-25·黑龙江省哈尔滨市第三中学校·期末）2024年是量子力学诞生的一百周年，一百年前的1924年6月13日，德国哥廷恩大学的玻恩提交了一篇题为“Uber Quantenmechanik”的论文，世界上从此有了“量子力学”一词。下列关于量子力学创立初期的奠基性事件中说法正确的是（　　） A．普朗克提出能量子的假设成功解释了黑体辐射的实验规律 B．爱因斯坦提出光子假说，并成功解释了遏止电压和光照强度有关 C．康普顿效应进一步证实了光的波动说 D．玻尔原子理论认为原子的能级是连续的，并成功解释了氢原子只能发出一系列特定波长的光 【答案】A 【详解】A．普朗克提出能量子的假设成功解释了黑体辐射的实验规律，故A正确； B．爱因斯坦提出光子假说，并成功解释了在发生光电效应时遏止电压与入射光的频率有关，故B错误； C．光电效应证明光具有粒子性，康普顿效应进一步证明了光子具有动量，具有粒子特性，故C错误； D．玻尔原子理论认为，氢原子只能处于一系列不连续的能量状态中，并成功解释了氢原子只能发出一系列特定波长的光，故D错误。 故选A。 12．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期末）下图为氢原子的能级图。大量处于能级的氢原子被频率为的单色光照射后，在辐射出的光子中，频率不等于的光子共有5种，则辐射出的光子频率最大的为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】题意易知氢原子吸收光子后，能辐射出6种不同频率的光子，则吸收光子后，氢原子从n=2跃迁到n＝4，则 辐射出的光子频率最大的是从n=4跃迁到n＝1，即 解得 故选C。 13．（24-25高二下·黑龙江齐齐哈尔·期末）如图所示，甲为研究光电效应的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，下面表格给出了几种金属的逸出功和极限频率。下列说法正确的是（　　） 几种金属的逸出功和极限频率 金属 钠 2.29 5.33 钾 2.25 5.44 铷 2.13 5.15 A．若b光为黄光，c光可能是红光 B．图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，并由此可测得、 C．若用能使表格中金属发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，可以使该氢原子电离 D．若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，可以产生6种不同频率的光 【答案】C 【详解】A．由乙图可知，b光的反向遏止电压小于c光，所以b光的频率小于c光，若b光为黄光则c光不可能是红光，A错误； B．图甲所示的光电管两端所加的是正向电压，所以无法求出反向遏止电压，B错误； C．若使表格中的至少一个金属发生光电效应，则光子的能量至少为2.13eV，用该光直接照射处于激发态的氢原子，则有 所以可以使该氢原子电离，C正确； D．若b光的光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，该氢原子能跃迁到能级，再逐级跃迁至基态，最多可以产生3种不同频率的光，D错误。 故选C。 14．（24-25高二下·黑龙江省大庆市大庆中学·期末）2024年6月，我国科研人员通过分析我国首颗探日卫星“羲和号”的观测数据，精确绘制出国际首个太阳大气自转的三维图像。“羲和号”获取的太阳谱线是氢原子巴耳末系中频率最低的谱线。如图为氢原子的能级图，巴耳末系是指氢原子从更高能级跃迁到能级时发出的光谱线系。根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A．谱线是氢原子由跃迁到能级时产生的 B．谱线的光子能量为 C．辐射谱线的光子后，氢原子核外电子的动能变小 D．辐射谱线的光子后，氢原子核外电子的电势能变小 【答案】D 【详解】A．光子能量最小时频率最小，则光子能量最小，故谱线是氢原子由跃迁到能级时产生的，故A错误； B．根据玻尔理论可知谱线的光子能量为 故B错误； C．辐射谱线的光子后，氢原子向低能级跃迁，氢原子核外电子的动能增大，故C错误； D．辐射谱线的光子后，氢原子向低能级跃迁，库仑力对电子做正功，氢原子核外电子的电势能变小，故D正确。 故选D。 15．（24-25·黑龙江省龙东联盟·期末）如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发出不同频率的光，照射图乙所示的光电管阴极，只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为的两个光源照射光电管阴极，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出3种不同频率的光 B．图乙中，用频率的光照射时，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．图乙中，光电管中的光电流方向为由极指向极 【答案】C 【详解】A．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可产生种光子，故A错误； B．图乙中不知道电源正负极，没办法判断在光电管AK之间加的正向还是反向电压，所以滑片P向右滑动时，电流变化情况没法判断，故B错误； C．只有频率为和的光能使它发生光电效应，那么这两种光子必定是能级向能级跃迁和能级向能级跃迁产生的，由图丙可知b光的频率较大，则b光为n=4能级向能级跃迁产生的，所以b光的光子能量为12.75eV，故C正确； D．产生的光电子运动方向为由K极指向A极，则电流方向为由A极指向K极，故D错误。 故选C。 二、多选题 16．（24-25高二下·吉林省白山市五校·期末）如图所示为氢原子能级的示意图，已知可见光光子的能量范围为1.61~3.10eV，根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A．能量为12.5eV的电子撞击处于基态的氢原子，可以使氢原子跃迁到n=3的能级 B．氢原子从n=2能级跃迁到n=4能级，能量增大 C．氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级放出的光子是可见光光子 D．处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射可见光的频率有3种 【答案】AB 【详解】A．n=1和n=3间的能级差为12.09eV，由于用电子撞击基态的氢原子，部分电子动能被吸收，则用能量为12.5eV的电子撞击处于基态的氢原子，可以使氢原子跃迁到n=3的能级，故A正确； B．氢原子从n=2能级跃迁到n=4能级，由低能级跃迁到高能级，要吸收能量，总能量增大，故B正确； C．氢原子从n=5能级跃迁到n=3能级，氢原子辐射出的光子的能量为 则该光子能量不在可见光光子的能量范围内，故C错误； D．处于n=3能级的大量氢原子向低能级跃迁，辐射光的频率有种，其中可见光频率为1种，故D错误。 故选AB。 地 城 考点04 粒子的波动性和量子力学的建立 一、单选题 1．（24-25高二下·内蒙古自治区乌兰察布市集宁一中·期末）汤姆孙在实验中让一束电子经过电场加速后，通过多晶晶体得到了如图所示的衍射图样。已知电子质量为，加速后电子速度为，普朗克常量为，则（　　） A．该图样说明电子具有粒子性 B．该实验中电子的德布罗意波波长为 C．加速电压越大，电子的物质波波长越长 D．加速电压越大，电子的粒子性越明显 【答案】D 【详解】A．该图样说明电子的衍射性，说明电子的波动性，故A错误； B．该实验中电子的德布罗意波波长 故B错误； C．加速电压越大，电子速度越大，根据B分析可知，电子的物质波波长越短，故C错误； D．加速电压越大，电子的物质波波长越短，粒子性越明显，故D正确。 故选D。 2．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·期末）下列说法正确的是（　　） A．电子、质子等实物粒子也具有波动性 B．在康普顿效应中，散射的光子波长变短，光子的能量增大 C．为了解释光电效应现象，普朗克提出了光子说 D．为了解释黑体辐射现象，爱因斯坦第一次提出了能量量子化的观点 【答案】A 【详解】A．电子、质子等实物粒子具有波动性是德布罗意物质波理论的核心内容，故A正确； B．康普顿效应中，光子与电子碰撞后能量减少，波长变长，故B错误； C．普朗克提出能量量子化解释黑体辐射，而爱因斯坦提出光子说解释光电效应，故C错误； D．普朗克首次提出能量量子化观点以解释黑体辐射，不是爱因斯坦第一次提出了能量量子化的观点，故D错误。 故选A。 二、多选题 3．（24-25高二下·辽宁省辽阳市·期末）光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还有动量，光子的能量E与动量p之间的关系是，其中c是光速。光子的能量E与动量p和光的频率、光的波长均有关系，下列说法正确的是（　　）。 A．E与成正比 B．p与成反比 C．E与的比值为普朗克常量h D．p与的比值为普朗克常量h 【答案】BC 【详解】B．光子的动量 故p与成反比，故B正确； A．光子的能量 故E与成反比，故A错误； C．光子的能量 得 故E与的比值为普朗克常量h，故C正确； D．由光子的动量 得 故p与的乘积为普朗克常量h，故D错误。 故选BC。 4．（24-25高二下·吉林长春·期末）一群处于能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光，照射图乙所示的光电管阴极，只有频率为和的光能使它发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，氢原子向低能级跃迁一共发出种不同频率的光 B．图乙中，用频率的光照射时，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．光和光照射极产生的光电子的最短的德布罗意波长，必有大于 【答案】ACD 【详解】A．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可产生种光子，故A正确； B．图乙中不知道电源正负极，没办法判断在光电管AK之间加的正向还是反向电压，所以滑片P向右滑动时，电流变化情况没法判断，故B错误； C．只有频率为和的光能使它发生光电效应，那么这两种光子必定是能级向能级跃迁和能级向能级跃迁产生的，由图丙可知b光的截止电压大，根据，即b光的频率较大，则b光为能级向能级跃迁产生的，所以b光的光子能量为，故C正确； D．图丙可知遏止电压，根据，所以b光打出的光电子的最大初动能比a光打出的光电子大，根据，可知b光打出的光电子的最大动量比a光打出的光电子大。 根据德布罗意波长，可知a光打出的光电子的最短德布罗意波长比b光打出的光电子大，故D正确。 故选ACD。 2 / 17 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $