6.5 量子化现象（重难点专练）物理粤教版必修第三册

**基本信息** 聚焦量子化现象四大核心题型，以“核心知识+解题方法+思维方法”构建系统训练体系，强化物理观念与科学思维的融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |能量量子化基础概念辨析|5道（含阶段检测）|区分经典连续与量子分立能量观，熟记E=hν公式|从普朗克假说出发，建立宏观与微观能量观差异认知| |光电效应现象规律判断|5道（含期末题）|频率决定能否发生及光电子动能，光强决定饱和电流|通过四条核心规律，构建现象与本质的关联| |光电效应方程计算|5道（含模拟题）|锁定金属逸出功，联立E_k=hν-W₀与eU_c=E_k|能量守恒思维在微观场景的具体应用| |光的波粒二象性辨析|5道（含期末题）|实验匹配属性（干涉衍射→波动，光电效应→粒子）|辩证统一光的双重属性，结合频率判断主导性质|

6.5量子化现象 题型01 能量量子化基础概念辨析题 题型02 光电效应现象规律判断题型 题型03 光电效应方程计算题型 题型04 光的波粒二象性辨析题型 ▌题型01 能量量子化基础概念辨析题 一、核心知识 ① 普朗克最先提出能量量子化假说：微观粒子辐射、吸收的能量不是连续任意取值，只能是最小能量单位（能量子）的整数倍，公式：E=hν；h为普朗克常量，ν是电磁波频率。 ② 宏观世界能量看起来连续，是因为能量子数值极小，量子效应无法被人感知；微观领域量子化特点极其明显。 ③ 黑体辐射：黑体只辐射、吸收电磁波，不反射电磁波，黑体辐射规律只能用量子理论解释，经典物理无法解释。 二、 解题方法 区分经典连续能量观与量子分立能量观；只要选项描述能量可以取任意连续数值即为错误；熟记能量子公式各个物理量含义。 三、 思维方法 新旧物理观念对比思维，打破宏观连续思维，建立微观分立、量子化的新物理思维。 1．（24-25高二下·四川成都·阶段检测）物理学中有很多关于“通量”的概念，如磁通量、辐射通量等，其中辐射通量Φ表示单位时间内通过某一截面的辐射能，其单位为J/s，一束平行光垂直照射在面积为S的纸板上。已知在t时间内有n个光子照到单位面积上，光速为c，波长为λ，普朗克常量为h，则该束光的辐射通量为（　　） A． B． C． D． 2．（25-26高二下·福建莆田·阶段检测）有一种像小手电一样的微型光导体紫外消毒灯能杀灭新冠病毒，它能发出波长为253.7nm紫外线，光束近似平行光，其光斑中央附近能流密度约66μW/mm2，照在靠近它光出口的被消毒物品上，光斑中央附近垂直于光束的每1mm2面积上，每秒钟照射到的紫外线光子数量级大约为（　　）（已知普朗克常数h=6.63×10⁻34J·s） A．1013~1014个 B．1015~1016个 C．1017~1018个 D．1019~1020个 3．（23-24高二上·安徽合肥·期中）下列关于物理学史的描述中错误的是（　　） A．密立根最早通过实验测出最小的电荷量——元电荷e的值 B．法拉第最早发现了电磁感应现象，并用“力线”形象地描述了电磁场 C．爱因斯坦最早提出能量子假设，即振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍 D．安培最早提出“分子电流”假说，即在物质内部存在着一种环形电流，它的两侧相当于两个磁极 4．（多选）（2026·辽宁沈阳·模拟预测）北京时间2025年10月7日，瑞典皇家科学院宣布将该年度诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克（JohnClarke）、米歇尔·H·德沃雷特（MichelH。 Devoret）和约翰·M·马蒂尼斯（JohnM。 Martinis）三位科学家。他们获奖的理由是“发现电路中的宏观量子力学隧穿效应和能量量子化”，其实验证明量子特性能在可置于掌心的宏观系统中具象呈现，该成果为量子密码学、量子计算机等下一代量子技术开辟了全新路径。在物理学发展的长河中，很多科学家做出了卓越的贡献，下列说法中正确的是（　　） A．爱因斯坦认为微观粒子的能量是量子化的，最小的能量子称为光子，利用光子成功解释了光电效应现象 B．牛顿“月地检验”。他比较的是月球表面上物体的重力加速度和地球表面上物体的重力加速度 C．伽利略首先建立了平均速度，瞬时速度以及加速度的概念 D．法拉第首先提出了电场的概念，并引入了电场线来形象地描述电场 5．（多选）（25-26高二上·安徽阜阳·阶段检测）激光器发出的光纯净、光谱稳定，可以应用在很多方面。一激光器的发光功率为P，发出的激光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c，普朗克常量为h。下列叙述正确的是（　　） A．该激光的频率为 B．该激光的频率为 C．该激光器在t时间内辐射的能量为Pt D．该激光器在t时间内辐射的能量子数为 ▌题型02 光电效应现象规律判断题型 一、核心知识 ① 光电效应定义：光照射金属表面，金属向外发射光电子的现象，由爱因斯坦用光量子（光子）理论解释。 ② 光子能量公式：E=hν，一束光频率越高，单个光子能量越大。 ③ 光电效应四条核心规律： 1）存在截止频率（极限频率）：入射光频率低于截止频率，无论光照多久、光多强，都不会产生光电效应； 2）光电子最大初动能只由入射光频率决定，和光照强度无关； 3）光电效应发生时间极短，几乎瞬时发生； 4）光照强度只决定单位时间逸出光电子的数量，影响饱和光电流大小。 二、解题方法 牢牢抓住频率决定能不能发生光电效应、决定光电子动能；光强只决定光子个数、饱和电流，分开两组变量逐一判断。 三、 思维方法 变量隔离思维，分开频率、光照强度两个独立变量，理清各自对应的物理效果，避免互相混淆。 1．（25-26高二下·贵州黔东南·期末）德国物理学家海因里希·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz）在检验麦克斯韦电磁理论的实验中，偶然发现了光电效应，经过马克斯·普朗克（Max Planck）、勒纳德（P·Lenard）、密立根、爱因斯坦等科学家的不懈努力，正确解释了光电效应，建立了光量子理论。如图所示为研究光电效应的电路图。开关闭合后，当用频率为的单色光照射光电管的阴极K时，电流表有示数。下列说法正确的是（     ） A．用频率小于的单色光照射光电管的阴极K，则阴极K的逸出功变小 B．用频率小于的单色光照射光电管的阴极K，则电流表的示数一定为零 C．让滑片P向D端移动，则电流表的示数一定增大 D．增加该单色光的强度，则电流表示数一定增大 2．（25-26高二下·广东东莞·期末）列车车体和屏蔽门之间安装有光电传感器（如图甲所示），列车到站时，若光线被乘客阻挡，电流发生变化，从而引发报警。光线发射器内大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光中只有、 两种可以使该光电管阴极逸出光电子，图乙为、 光单独照射光电管时产生的光电流与光电管两端电压的关系图线。下列说法正确的是（     ） A．增大正向电压，光电流可以一直增大 B．a光照射光电管产生的光电子最大初动能较大 C．b光的光子是氢原子从能级跃迁到能级时发出 D．若部分光线被遮挡，则放大器的电流将减少 3．（25-26高二下·山西太原·期末）如图1所示，用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极K，调节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流随电压变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是（     ） A．甲光的波长小于乙光的波长 B．当光电流为零时，滑片P位于点右侧 C．乙光照射时，光电子的最大初动能最小 D．与丙光相比甲光照射时，阴极K单位时间逸出的光电子更多 4．（25-26高二下·安徽宿州·期末）如图所示，是研究光电效应的电路图，用黄光照射某金属时，电流表指针发生偏转。则以下说法正确的是（     ） A．将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的黄光照射时，电流表的示数一定增大 B．将电源的正负极调换，仍用相同的黄光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零 C．将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数一定增大 D．如果改用紫光照射该金属时，电流表可能无示数 5．（多选）（25-26高三上·广东揭阳·期中）图为利用光电管控制的太阳能路灯发光的装置系统，主要由光电管、微电流放大器、电磁继电器、路灯线路等组成，光电管受可见光照射时都能发生光电效应。下列判断正确的是（　　） A．光一照射极立刻产生光电子 B．晚间天黑光电管没有受光时，路灯就亮起来 C．光电管是电源，光照后电流方向为 D．该系统如果在紫外线较强的地区，流入电磁铁中的光电流更大 ▌题型03 光电效应方程计算题型 一、核心知识 ① 爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν-W0 Ek：光电子最大初动能；W0：金属逸出功，W0=hνc，νc为金属截止频率。 ② 同一金属逸出功W0固定不变，只由金属材料本身决定。 ③ 反向遏止电压关系：eUc=Ek，遏止电压只和入射光频率有关。 2. 解题方法 先锁定金属确定逸出功，再带入光电效应方程做计算；遇到遏止电压题目，联立动能与电场做功的式子换算求解，统一物理单位。 3. 思维方法 能量守恒思维，光子的能量一部分用来克服金属逸出功，剩下的转化为光电子动能，本质是能量守恒在微观光电场景的应用。 1．（25-26高二下·北京·期末）从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压（即图1所示的电路中电流表的读数减小到零时加在电极、之间的反向电压）与入射光的频率，由此算出普朗克常量，并与普朗克根据黑体辐射得出的值相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图示装置进行实验，得到了某金属的图像如图2所示。下列说法正确的是（     ） A．该金属的极限频率约为 B．该金属的极限频率约为 C．该图线的斜率为普朗克常量 D．该图线的斜率为这种金属的逸出功 2．（2023·河南·模拟预测）如图所示，端窗式光电倍增管（PMT）是光电探测装置，其主要结构为光阴极和倍增极组成；当频率为的入射光照射到光阴极上时，从光阴极上有电子逸出，光阴极和第一倍增极电压为（），所有的光电子刚好不能到达第一倍增极。已知电子所带电荷为（），质量为，普朗克常量为。则（     ） A．从光阴极飞出的光电子最大初动能为 B．光阴极的逸出功为 C．若增加入射光的强度，光电子到达第一倍增极的速度可能不为0 D．当频率为的入射光照射到光阴极上时，光电子的最大初动能为 3．（24-25高二下·河北石家庄·阶段检测）在研究光电效应时，用不同波长的光照射某金属，产生光电子的最大初动能与入射光波长的关系如图所示，为图像的渐近线，真空中光速为，则（　　） A．该金属的逸出功为3 B．普朗克常量为 C．时，光电子的最大初动能为 D．波长为的光能使该金属发生光电效应 4．（25-26高二下·江苏无锡·阶段检测）如图为研究光电效应的实验装置图，将滑动变阻器的滑片移到最左端，用a、b两束不同的单色光分别照射光电管K极，发现两次电流表示数相同。将滑动变阻器向右移，发现电流表的示数为零时，用单色光a照射时电压表的示数比用单色光b照射时电压表的示数大，下列说法正确的是（     ） A．a光频率比b光频率低 B．滑动变阻器向右移动过程中，从K极打出的光电子逐渐减少 C．滑动变阻器向右移动过程中，从K极打出的光电子最大初动能减小 D．同光强下，a光饱和光电流比b光饱和光电流小 5．（25-26高二下·宁夏银川·期末）在研究光电效应现象时，某同学设计了如图所示的电路，现在将波长200nm的光照射铝的表面并发生了光电效应。已知铝的逸出功是4.2eV，普朗克常量，真空中光速。求： (1)光电子的最大初动能； (2)遏止电压； (3)铝的极限频率。 ▌题型04 光的波粒二象性辨析题型 一、核心知识 ① 光同时具备波动性、粒子性，也就是波粒二象性：干涉、衍射现象证明光的波动性；光电效应、康普顿效应证明光的粒子性。 ② 频率越低、波长越长的光，波动性表现越显著；频率越高、波长越短的光，粒子性表现越明显。 ③ 光子是一份一份的能量粒子，大量光子整体更容易体现波动性，少量光子更容易体现粒子性。 二、 解题方法 对应实验匹配属性：干涉衍射→波动性；光电效应、康普顿效应→粒子性；根据波长、频率大小判断两种性质谁占主导。 三、思维方法 辩证统一思维，不割裂波与粒子两种属性，根据场景、光子数量、波长条件判断哪种性质表现更强。 1．（24-25高二下·江苏盐城·阶段检测）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 m，加速后电子速度大小为 v，普朗克常量为 h，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短 D．加速电压越大，电子的波动性越明显 2．（2026·吉林长春·三模）两种光子的动量之比为，它们都能使金属A发生光电效应，且其逸出光电子的最大初动能分别为、。则（　　） A．两种光子的波长之比为 B．两种光子的能量之比为 C．A金属的逸出功为 D．A金属的逸出功为 3．（25-26高二下·辽宁盘锦·期末）《史记》中对日晕有“日有晕，谓之日轮”的描述。如图（a）所示，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射而形成的。图（b）为太阳光射到六边形冰晶上发生两次折射的光路图，对于图（b）中出射的单色光。下列说法正确的是（     ） A．在冰晶中，单色光的传播速度比单色光的传播速度小 B．从玻璃射向空气发生全反射时，光临界角比光的小 C．通过相同的双缝干涉装置时，光干涉条纹间距更大 D．单色光的粒子性比单色光的粒子性更明显 4．（25-26高二下·山东淄博·期末）如图甲所示，将一束红色激光射向螺旋弹簧，得到如图乙所示的衍射图样。将一束 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。下列说法正确的是（     ） A．图乙利用了激光的偏振性 B．图丙现象说明光具有粒子性 C．X射线的波长远小于DNA分子大小 D．DNA螺旋结构的得出运用了类比思想 5．（多选）（25-26高二下·湖南长沙·期末）下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（     ） A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B．图乙：康普顿效应说明光子就是一种粒子，不具有波动性 C．图丙：为电子束穿过铝箔后的衍射图样，它证实了电子具有粒子性 D．图丁：汤姆生研究阴极射线管证实了阴极射线是带电粒子流 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.5量子化现象 题型01 能量量子化基础概念辨析题 题型02 光电效应现象规律判断题型 题型03 光电效应方程计算题型 题型04 光的波粒二象性辨析题型 ▌题型01 能量量子化基础概念辨析题 一、核心知识 ① 普朗克最先提出能量量子化假说：微观粒子辐射、吸收的能量不是连续任意取值，只能是最小能量单位（能量子）的整数倍，公式：E=hν；h为普朗克常量，ν是电磁波频率。 ② 宏观世界能量看起来连续，是因为能量子数值极小，量子效应无法被人感知；微观领域量子化特点极其明显。 ③ 黑体辐射：黑体只辐射、吸收电磁波，不反射电磁波，黑体辐射规律只能用量子理论解释，经典物理无法解释。 二、 解题方法 区分经典连续能量观与量子分立能量观；只要选项描述能量可以取任意连续数值即为错误；熟记能量子公式各个物理量含义。 三、 思维方法 新旧物理观念对比思维，打破宏观连续思维，建立微观分立、量子化的新物理思维。 1.A 2.A 3.C 4.CD 5.BC ▌题型02 光电效应现象规律判断题型 一、核心知识 ① 光电效应定义：光照射金属表面，金属向外发射光电子的现象，由爱因斯坦用光量子（光子）理论解释。 ② 光子能量公式：E=hν，一束光频率越高，单个光子能量越大。 ③ 光电效应四条核心规律： 1）存在截止频率（极限频率）：入射光频率低于截止频率，无论光照多久、光多强，都不会产生光电效应； 2）光电子最大初动能只由入射光频率决定，和光照强度无关； 3）光电效应发生时间极短，几乎瞬时发生； 4）光照强度只决定单位时间逸出光电子的数量，影响饱和光电流大小。 二、解题方法 牢牢抓住频率决定能不能发生光电效应、决定光电子动能；光强只决定光子个数、饱和电流，分开两组变量逐一判断。 三、 思维方法 变量隔离思维，分开频率、光照强度两个独立变量，理清各自对应的物理效果，避免互相混淆。 1.D 2.D 3.D 4.B 5.AB ▌题型03 光电效应方程计算题型 一、核心知识 ① 爱因斯坦光电效应方程：Ek=hν-W0 Ek：光电子最大初动能；W0：金属逸出功，W0=hνc，νc为金属截止频率。 ② 同一金属逸出功W0固定不变，只由金属材料本身决定。 ③ 反向遏止电压关系：eUc=Ek，遏止电压只和入射光频率有关。 2. 解题方法 先锁定金属确定逸出功，再带入光电效应方程做计算；遇到遏止电压题目，联立动能与电场做功的式子换算求解，统一物理单位。 3. 思维方法 能量守恒思维，光子的能量一部分用来克服金属逸出功，剩下的转化为光电子动能，本质是能量守恒在微观光电场景的应用。 1.A 2.B 3.B 4.D 5.【答案】(1)2.02eV (2)2.02V (3) 【详解】（1）由爱因斯坦光电效应方程可得 （2）由，可得遏止电压 （3）由得极限频率 ▌题型04 光的波粒二象性辨析题型 一、核心知识 ① 光同时具备波动性、粒子性，也就是波粒二象性：干涉、衍射现象证明光的波动性；光电效应、康普顿效应证明光的粒子性。 ② 频率越低、波长越长的光，波动性表现越显著；频率越高、波长越短的光，粒子性表现越明显。 ③ 光子是一份一份的能量粒子，大量光子整体更容易体现波动性，少量光子更容易体现粒子性。 二、 解题方法 对应实验匹配属性：干涉衍射→波动性；光电效应、康普顿效应→粒子性；根据波长、频率大小判断两种性质谁占主导。 三、思维方法 辩证统一思维，不割裂波与粒子两种属性，根据场景、光子数量、波长条件判断哪种性质表现更强。 1.C 2.C 3.C 4.D 5.AD 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $