2025年高考物理一輪復習之原子結(jié)構(gòu)與波粒二象性

2025年高考物理一輪復習之原子結(jié)構(gòu)與波粒二象性

選擇題（共10小題）

1.某實驗小組利用如圖（a）所示的電路研究某種金屬的遏止電壓Uc與入射光的頻率v的關系，描繪出

如圖（b）所示的圖像。根據(jù)光電效應規(guī)律，結(jié)合圖像分析，下列說法正確的是（）

A.滑片P向右移動，電流表示數(shù)會變大

B.僅增大入射光的強度，則光電子的最大初動能增大

C.由Uc-v圖像可得出普朗克常量為衛(wèi)二（e為電子的電荷量）

Vl-Vo

D.開關S斷開時，若入射光的頻率為vi,則電壓表的示數(shù)為Ui

2.關于電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用、能量量子化，下列說法正確的是（）

A.利用紅外線的熱效應能殺菌消毒，夜視儀利用了紅外成像技術

B.X射線具有很強的輻射性，常用于癌癥病人的化療

C.能量量子化指能量的連續(xù)性，微觀粒子的能量值可以是任意值

D.普朗克提出了“能量子”假說，解決了黑體輻射的理論困難

3.圖甲為研究光電效應的電路圖，其中光電管陰極K的材料的逸出功Wo=36XIO一1）。圖乙為實驗中

用某一頻率的光照射光電管時，光電流隨電壓變化的曲線，當U=-2.5V時，光電流剛好為0。己知普

朗克常量h=6.6X10一3與.$,電子電荷量e=L6Xl（Ti9c,質(zhì)量m=9.1XlO^ikg,下列說法正確的是

A.入射光的頻率為L5X1（）16HZ

B.以最大初動能逸出的光電子的德布羅意波的波長約為7.7X10一l°m

C.當電壓U=2.5V時，光電子到達陽極A的最大動能為8.0X10-2%

D.每秒射到光電管陰極K的光子至少為1.2X1017個

4.如圖，某學習小組同學重做教材上的物理實驗，用紫外線照射本來帶電的金屬鋅板，發(fā)現(xiàn)靜電計指針

張角變小，下列說法正確的是（）

照射后,冷

,/-

紫外線燈

A.靜電計指針張角變小說明紫外線讓靜電計發(fā)生了光電效應

B.如果減小紫外線照射強度，重做該實驗，鋅板可能不會發(fā)生光電效應

C.換用紅外線照射鋅板，也會出現(xiàn)圖示現(xiàn)象

D.為了實現(xiàn)上述實驗效果，鋅板在實驗前應該帶負電

5.如圖甲所示為光電效應的實驗原理圖，陰極K由逸出功Wo=3.2OeV的金屬鈣制成，圖乙是汞原子的

能級圖，汞原子從n=4能級躍遷到n=l能級時產(chǎn)生光①，從n=3能級躍遷到n=l能級時產(chǎn)生光②,

從n=3能級躍遷到n=2能級時產(chǎn)生光③?，F(xiàn)分別用上述三種光照射陰極K,下列說法正確的是（）

nE/eV

oo0

-10.40

A.若照射時間足夠長，上述三種光均能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)

B.用光①照射陰極K時，通過電流計G的電流方向由d到c

C.用光②照射陰極K時，將滑片P逐漸向右移動，電流計G示數(shù)一直增大

D.要使電流計G示數(shù)為零，應將滑片P向左移動，且用光①照射時，移動距離最大

6.某興趣小組設計了一種光電煙霧報警器，其結(jié)構(gòu)和原理如圖所示。光源向外發(fā)射某一特定頻率的光，

發(fā)生火情時有煙霧進入報警器內(nèi)，會使部分光改變傳播方向，繞過擋板進入光電管從而發(fā)生光電效應,

于是有電流輸入報警系統(tǒng)，電流大于Io就會觸發(fā)報警系統(tǒng)報警。某次實驗中，當滑動變阻器的滑片P

處于圖示位置，煙霧濃度增大到n時恰好報警。假設煙霧濃度越大，單位時間內(nèi)光電管接收到的光子數(shù)

越多。下列說法可能正確的是（）

A.光線繞過擋板進入光電管利用了光的折射

B.為提高光電煙霧報警器的靈敏度，可以將滑片P向右移動少許

C.僅將電源的正負極反接，在煙霧濃度為n時也可能觸發(fā)報警

D.報警器恰好報警時，將滑片P向右移動后，警報有可能會被解除

7.氫原子的能級圖如圖所示，現(xiàn)有大量處于n=3能級的氫原子向n=l能級躍遷，用產(chǎn)生的光子照射某

金屬材料，其中能量最低的光子剛好能使該金屬材料發(fā)生光電效應，則逸出的光電子的最大初動能為

nE/eV

oo0

4-0.85

3-1.51

23.40

1---------------------13.6

A.13.6eVB.10.2eVC.3.4eVD.1.89eV

8.如圖甲所示，是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率變化的圖像，其中直線

與橫軸交點的坐標為4.29,與縱軸交點的坐標為0.5,如圖乙所示是氫原子的能級圖，下列說法正確的

是（）

nE/eV

oo0

4-0.85

3-1.51

2-----------------3.40

1-------------------13.6

甲乙

A.該金屬的逸出功為0.5eV

B.根據(jù)該圖像能求出普朗克常量

C.該金屬的極限頻率為5.50X1（）14HZ

D.用n=4能級的氫原子躍遷到n=3能級時所輻射的光照射該金屬能使該金屬發(fā)生光電效應

9.愛因斯坦光電效應方程成功解釋了光電效應現(xiàn)象。下圖中①、②兩直線分別是金屬A、B發(fā)生光電效應

時的遏止電壓Uc與入射光頻率v的關系圖像，則下列說法正確的是（）

A.金屬B的逸出功比金屬A的小

B.①、②兩直線的斜率均為4

e

C.當用頻率為9X1O"HZ的光分別照射兩金屬A、B時，A中發(fā)出光電子的最大初動能較小

D.當入射光頻率v不變時，增大入射光的光強，則遏止電壓Uc增大

10.北京正負電子對撞機，是我國的一座重大科學裝置。正負電子對撞機是一種高能物理實驗設備，它的

作用是通過將正電子和負電子加速到接近光速，然后讓它們碰撞，以探索宇宙的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。動能

大小均為Ek的一對正負電子相向運動發(fā)生對撞并發(fā)生湮滅，產(chǎn)生一對光子。已知正、負電子的靜止質(zhì)

量均為m,光在真空中的傳播速度為c,則所產(chǎn)生的一個光子的動量大小為（）

A.—B.meC.——meD.—+me

ccc

二.多選題（共4小題）

（多選）11.地鐵靠站時列車車體和屏蔽門之間安裝有光電傳感器。如圖甲所示，若光線被乘客阻擋，電

流發(fā)生變化，工作電路立即報警。如圖乙所示，光線發(fā)射器內(nèi)大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級

躍遷時，輻射出的光中只有a、b兩種可以使該光電管陰極逸出光電子，圖丙所示為a、b光單獨照射光

電管時產(chǎn)生的光電流I與光電管兩端電壓U的關系圖線。已知光電管陰極材料的逸出功為2.55eV,可

見光光子能量范圍是L62eV?3」leV,下列說法正確的是（）

光

線

發(fā)

射

器

放大器工作電路

A.a光、b光均是可見光

B.a光為氫原子從n=2能級躍遷到n=l能級時發(fā)出的光

C.b光為氫原子從n=3能級躍遷到n=l能級時發(fā)出的光

D.若部分光線被遮擋，光電子飛出陰極時的最大初動能變小

（多選）12.英國物理學家盧瑟福用a粒子轟擊厚度為微米的金箔，發(fā)現(xiàn)少數(shù)a粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)。如圖

所示，甲、乙兩個a粒子從較遠處（規(guī)定電勢為零）分別以相同的初速度轟擊金箔，實線為兩個a粒

子在某一金原子核附近電場中的運動軌跡，兩軌跡的交點為a,虛線表示以金原子核為圓心的圓，兩軌

跡與該圓的交點分別為b、c。忽略其他原子核及a粒子之間的作用，兩粒子從較遠處運動到b、c兩點

的過程中，下列說法正確的是（）

A.電場力對甲、乙兩個粒子做的功一定相同

B.兩個a粒子經(jīng)過a點時加速度一定不同

C.乙粒子在a點的電勢能一定大于在c點時的電勢能

D.電場力對甲粒子沖量的大小一定等于對乙粒子沖量的大小

（多選）13.X射線管中，由陰極發(fā)射的電子被加速后打到陽極，會產(chǎn)生包括X光在內(nèi)的各種能量的光,

若只考慮電子被陽極材料吸收后產(chǎn)生的光，其中光的能量最大值等于陰極發(fā)射電子的動能。則（）

（已知陽極與陰極之間的電勢差為U、普朗克常量為h、電子電量為e和光速為c）

ch

A.X光的最大波長為二；

eU

B.X光頻率是不連續(xù)的

C.用X射線管發(fā)出的光入射鈉金屬能產(chǎn)生光電效應，則產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ue

D.用波長為人的X光照射鈉金屬，在散射光中有頻率比;小的成分

（多選）14.原子處于磁場中，某些能級會發(fā)生劈裂。如圖甲所示，XX代表激發(fā)態(tài)1,X代表激發(fā)態(tài)2,

G代表基態(tài)，由于能級劈裂，如圖乙所示，X態(tài)劈裂為兩支，分別為XH、Xv兩個能級。原子劈裂前輻

射出光譜線①和②，劈裂后輻射出光譜線③、④、⑤和⑥，則（）

劈裂前劈裂后

甲乙

A.①的波長大于③的波長

B.③的動量小于⑤的動量

C.③和④的波長之和等于⑤和⑥波長之和

D.若用②照射某種金屬能發(fā)生光電效應，則用④照射也一定能發(fā)生

三.填空題（共2小題）

15.根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氫離子（He+）的能級圖如圖甲所示，大量處在n=4的激發(fā)態(tài)的氨離子（He+）

在向低能級躍遷的過程中會輻射出種能量的光，用其中所輻射出的能量最小的光去照射光電管

陰極K,電路圖如圖乙所示，合上開關，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零。調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)

小于1.64V時，電流表示數(shù)仍不為零，當電壓表讀數(shù)大于或等于1.64V時，電流表讀數(shù)為零。則光電管

陰極材料的逸出功W=eVo

n

oo

3

-13.60

16.另一類光電煙霧探測器的原理如圖(a),當有煙霧進入時，來自光源S的光被煙霧散射后進入光電管

C,光射到光電管中的鈉表面時會產(chǎn)生光電流。傳感器檢測到光電流大于預設范圍便會觸發(fā)警報。金屬

鈉的遏止電壓Uc隨入射光頻率V的變化規(guī)律如圖(b)所示。

(1)光源S發(fā)出的光波波長應小于mo

(2)圖(b)中圖像的斜率為k,普朗克常量h=0(電子電荷量e)

四.解答題(共4小題)

17.如圖甲是研究光電效應的實驗原理圖，陰極K金屬的逸出功為3.0eV。如圖乙是氫原子的能級圖。用

大量處于n=3能級的氫原子躍遷發(fā)出的光照射K極，求：

(1)有幾種光可以使該金屬發(fā)生光電效應，其中頻率最大的光子能量是多少eV；

(2)從圖示位置向左移動滑片P至某處，電壓表示數(shù)為2.29V,光電子到達A極的最大動能為多少eV。

18.1885年巴爾末對當時已知的在可見光區(qū)的四條譜線進行了研究，四條譜線波長分別為：656nm、486nm、

434nm、410nm,發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長能夠用一個公式表示。如果采用波長的倒數(shù)，這個公式可以寫做

111

-=R(—--n=3、4,5.......o式中R叫做里德伯常量。這個公式后來稱為巴爾末公式，它所確

A.22n2

定的這一組譜線稱為巴耳末系。公式中的n只能取整數(shù)，不能連續(xù)取值。已知氫原子基態(tài)能量為Ei=

-13.6eV,氫原子的能級公式為與，式中n=l、2、3……稱為量子數(shù)，普朗克常量h=6.63X10一

34J-S,光速c=3.0X108m/s。(以下結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(1)求出里德伯常量R的數(shù)值；

(2)已知金屬鈉的截止頻率為6.0X1()14HZ,電子電量為e=1.6X019。通過計算求出用上述巴耳末

系中的4條可見光照射金屬鈉，發(fā)生光電效應時光電子的最大初動能為多少。

19.一速率為vo的自由電子和一個氫原子碰撞，忽略碰撞過程氫原子動能的變化，電子損失的動能使該氫

原子從基態(tài)躍遷至第4能級。已知氫原子處于基態(tài)時能量為Ei,n能級時能量為En=與，電子質(zhì)量為

m,普朗克常量為h,真空中光速為c。

(1)求碰后自由電子速率V;

(2)若該氫原子從第4能級向低能級躍遷，可能釋放光子的最大波長尢

20.極紫外線廣泛應用于芯片制造行業(yè)，如圖甲所示，用波長入=110nm的極紫外線照射光電管，恰好能

-9-198

發(fā)生光電效應。已知普朗克常量11=6.6義10-3打”，inm=iom,leV=1.6X10J,c=3X10m/s=

(1)求陰極K材料的逸出功Wo；

(2)圖乙是氫原子的能級圖，若大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)出的光照射陰極K,靈敏電流計G

顯示有示數(shù)，調(diào)整電源和滑動變阻器，測得電流計示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的關系圖像如圖丙，則圖丙中

Uc的大小是多少？

2025年高考物理一輪復習之原子結(jié)構(gòu)與波粒二象性

參考答案與試題解析

一.選擇題（共10小題）

1.某實驗小組利用如圖（a）所示的電路研究某種金屬的遏止電壓Uc與入射光的頻率v的關系，描繪出

如圖（b）所示的圖像。根據(jù)光電效應規(guī)律，結(jié)合圖像分析，下列說法正確的是（）

A.滑片P向右移動，電流表示數(shù)會變大

B.僅增大入射光的強度，則光電子的最大初動能增大

C.由Uc-v圖像可得出普朗克常量為@一（e為電子的電荷量）

Vl-V0

D.開關S斷開時，若入射光的頻率為vi,則電壓表的示數(shù)為Ui

【考點】愛因斯坦光電效應方程；光電效應現(xiàn)象及其物理物理意義.

【專題】定量思想；推理法；光電效應專題；推理能力.

【答案】C

【分析】根據(jù)電路結(jié)構(gòu)分析A,根據(jù)光電效應方向分析B選項；結(jié)合動能定理與光電效應方程得出遏

止電壓與入射光的頻率的表達式，結(jié)合圖象進行分析；開關S斷開時，電壓表示數(shù)為0。

【解答】解：A.根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)可知A板帶負電，滑片P向右移動，電流表示數(shù)不會變大，故A錯

誤；

B.根據(jù)光電效應方程Ek=hv-Wo可知，增大入射光的頻率，光電子的最大初動能增大，增大入射光

的強度，光電子的最大初動能不變，故B錯誤；

C.根據(jù)動能定理有0-Ek=-Uce,結(jié)合前面的分析有Uc=：v-粵，由圖可知斜率為k=J^=。，

6cV]—VQc

所以得普朗克常量為h=盧萬，故C正確；

vl-v0

D.開關S斷開時，電壓表示數(shù)為0,故D錯誤。

故選：Co

【點評】本題的關鍵是要掌握光電效應方程及光電效應的實驗規(guī)律，理解飽和光電流的意義，知道遏止

電壓的是反向電壓及其意義。

2.關于電磁波的發(fā)現(xiàn)及應用、能量量子化，下列說法正確的是（）

A.利用紅外線的熱效應能殺菌消毒，夜視儀利用了紅外成像技術

B.X射線具有很強的輻射性，常用于癌癥病人的化療

C.能量量子化指能量的連續(xù)性，微觀粒子的能量值可以是任意值

D.普朗克提出了“能量子”假說，解決了黑體輻射的理論困難

【考點】能量子與量子化現(xiàn)象；紅外線的特點和應用；X射線的特點和應用.

【專題】定性思想；推理法；電磁場理論和電磁波；理解能力.

【答案】D

【分析】根據(jù)紅外線、紫外線以及X射線等常見光線的功能和應用分析；微觀粒子的能量是量子化的，

只能取某些分立的值；普朗克提出了量子假說，第一次提出了不連續(xù)的概念，解決了黑體輻射的理論困

難。

【解答】解：A.利用紫外線能殺菌消毒，紅外線不具有該功能，夜視儀利用了紅外線成像技術，故A

錯誤；

B.丫射線具有很強的輻射性，常用于癌癥病人的化療，X射線具有穿透性，熒光性和攝影效應的特性，

所以可以用來做胸透，故B錯誤；

C.能量量子化是指微觀粒子的能量值只能是一個最小能量單位的整數(shù)倍，即微觀粒子的能量是量子化

的，只能是某些分立的值，是不連續(xù)的，故C錯誤；

D.普朗克提出了能量子假說，不但解決了黑體輻射的理論困難，而且更重要的是提出了“量子”概念，

揭開了物理學史上嶄新的一頁，故D正確。

故選：D。

【點評】本題考查電磁波譜的應用和能量子的相關知識，要注意正確掌握電磁波的性質(zhì)，并能正確掌握

它們在生產(chǎn)生活中的應用，知道微觀粒子的能量是量子化的，只能取某些分立的值。

3.圖甲為研究光電效應的電路圖，其中光電管陰極K的材料的逸出功色=3.6xIO-】）。圖乙為實驗中

用某一頻率的光照射光電管時，光電流隨電壓變化的曲線，當U=-2.5V時，光電流剛好為0。已知普

朗克常量h=6.6X電子電荷量e=1.6義10Re,質(zhì)量m=9.1X10-3%g,下列說法正確的是

A.入射光的頻率為1.5X1016HZ

B.以最大初動能逸出的光電子的德布羅意波的波長約為7.7Xl(fi°m

C.當電壓U=2.5V時，光電子到達陽極A的最大動能為8.0XI。-2打

D.每秒射到光電管陰極K的光子至少為1.2X1017個

【考點】愛因斯坦光電效應方程；光電效應現(xiàn)象及其物理物理意義.

【專題】定量思想；推理法；光電效應專題；理解能力.

【答案】B

【分析】明確2.5V為遏止電壓，根據(jù)動能定理和愛因斯坦光電效應方程可確定入射光的頻率，再根據(jù)

德布羅意波的波長公式解波長；根據(jù)動能定理求解光電子到達陽極A的最大動能；根據(jù)飽和電流求解

光電子數(shù)，再根據(jù)光電子數(shù)和光子數(shù)對應確定光子數(shù)。

【解答】解：A、由乙圖可知，遏止電壓Uc=2.5V,由愛因斯坦光電效應方程可知，Ek=hv-Wo,且

-eUc=O-Ek,聯(lián)立解得本次實驗入射光的頻率為v=1.2X1()15HZ,故A錯誤；

B、以最大初動能逸出的光電子的德布羅意波的波長入=去最大初動能Ek=Uce=2.5X1.6X1。-叫=4

-19

X10J,由p=可矢口,光電子的動量p=72義9,1x10-31X4xI。一19kg?m/s=8.5X4退,卜8。

—34

m/s,聯(lián)立解得波長入=6,63X理-7.7Xl(Ti°m,故B正確；

8.5xl0Y1n

C、由動能定理可知，當電壓U=2.5V時，光電子到達陽極A的最大動能為EKi=Ek+Ue=2.5X1.6X

10-19J+4X10-19J=8.0X10-19J,故C錯誤；

D、由題意可知，飽和電流m=35.0心，則Is時間內(nèi)到達A極的電子數(shù)n=^=范3維個=2.2X

e1.6x10-19

IO】4個，即每秒射到光電管陰極K的光子至少為2.2義IO】4個，故D錯誤。

故選：Bo

【點評】本題考查對光電效應的理解以及愛因斯坦光電效應方程應用，要注意正確理解I-U圖象，從

圖中找出遏止電壓和飽和電流是解題的關鍵。

4.如圖，某學習小組同學重做教材上的物理實驗，用紫外線照射本來帶電的金屬鋅板，發(fā)現(xiàn)靜電計指針

A.靜電計指針張角變小說明紫外線讓靜電計發(fā)生了光電效應

B.如果減小紫外線照射強度，重做該實驗，鋅板可能不會發(fā)生光電效應

C.換用紅外線照射鋅板，也會出現(xiàn)圖示現(xiàn)象

D.為了實現(xiàn)上述實驗效果，鋅板在實驗前應該帶負電

【考點】光電效應現(xiàn)象及其物理物理意義.

【專題】定性思想；推理法；光電效應專題；分析綜合能力.

【答案】D

【分析】根據(jù)光電效應理論結(jié)合光電效應產(chǎn)生的條件分析。

【解答】解：B、紫外線使鋅板發(fā)生光電效應，即使降低激外線強度，光電效應依然正常發(fā)生，不過單

位時間逸出的光電子數(shù)量減少而已，故B錯誤；

C、如果將紫外線更換為紅外線，鋅板不會發(fā)生光電效應，故C錯誤；

AD、由于光電效應使金屬表面電子逸出，為了實驗效果更加明顯，鋅板應該帶負電，待電子逸出后，

靜電計指針張角減小，故A錯誤，D正確。

故選：D。

【點評】考查光電效應現(xiàn)象以及光電效應的特點，解決本題的關鍵知道光電效應的實質(zhì)，以及知道光電

效應的條件，注意乙光照射鋅板，發(fā)現(xiàn)指針張角迅速減小是解題的突破口。

5.如圖甲所示為光電效應的實驗原理圖，陰極K由逸出功Wo=3.2OeV的金屬鈣制成，圖乙是汞原子的

能級圖，汞原子從n=4能級躍遷到n=l能級時產(chǎn)生光①，從n=3能級躍遷到n=l能級時產(chǎn)生光②,

從n=3能級躍遷到n=2能級時產(chǎn)生光③?，F(xiàn)分別用上述三種光照射陰極K,下列說法正確的是（）

nE/eV

8--------------------0

4-----------------------1.60

3---------------------2.70

2-----------------------5.50

1-----------------------10.40

乙

A.若照射時間足夠長，上述三種光均能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)

B.用光①照射陰極K時，通過電流計G的電流方向由d到c

C.用光②照射陰極K時，將滑片P逐漸向右移動，電流計G示數(shù)一直增大

D.要使電流計G示數(shù)為零，應將滑片P向左移動，且用光①照射時，移動距離最大

【考點】愛因斯坦光電效應方程；分析能量躍遷過程中的能量變化（吸收或釋放光子）.

【專題】定量思想；推理法；光電效應專題；推理能力.

【答案】D

【分析】本題根據(jù)能級躍遷規(guī)律hv=En-Em,結(jié)合光電效應方程Ekm=hv-WO,遏止電壓與最大初

動能的關系為-eUc=O-Ekm,以及電路的構(gòu)造分析求解。

【解答】解：A.根據(jù)能級躍遷規(guī)律hv=En-Em,汞原子從n=4能級躍遷到n=l能級產(chǎn)生光子的能量

為8.8OeV,從n=3能級躍遷到n=l能級產(chǎn)生光子的能量為7.70eV,從n=3能級躍遷到n=2能級產(chǎn)

生光子的能量為2.80eV,故三種光中，光③的光子能量小于金屬鈣的逸出功而無法發(fā)生光電效應，因

此只有用光①、②照射能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且電流計G的指針能否發(fā)生偏轉(zhuǎn)與光照時間無

關，故A錯誤；

B.電流的方向與負電荷定向移動的方向相反，用光①照射陰極K時通過電流計G的電流方向是由c到d,

故B錯誤；

C.題圖甲中滑片右移時，電路所加電壓為正向電壓，用光②照射陰極K時，將滑動變阻器的滑片逐漸

向右移動會增大光電流，但達到飽和電流后，光電流不再變化，故C錯誤；

D.根據(jù)愛因斯坦光電效應方程有Ekm=hv-Wo,遏止電壓與最大初動能的關系為-eUc=O-Ekm,聯(lián)

立解得eUc=hv-Wo,即Uc=：i/-粵，可知

遏止電壓與入射光頻率成一次函數(shù)關系，入射光的光子能量（或頻率）越大，遏止電壓越大，所以要使

電流計G示數(shù)為零，滑片P左移最多的是用光①照射時，故D正確。

故選：D。

【點評】本題考查了光電效應基本知識，理解光電效應方程中各個物理量的含義，掌握能級躍遷規(guī)律是

解決此類問題的關鍵。

6.某興趣小組設計了一種光電煙霧報警器，其結(jié)構(gòu)和原理如圖所示。光源向外發(fā)射某一特定頻率的光，

發(fā)生火情時有煙霧進入報警器內(nèi)，會使部分光改變傳播方向，繞過擋板進入光電管從而發(fā)生光電效應，

于是有電流輸入報警系統(tǒng)，電流大于Io就會觸發(fā)報警系統(tǒng)報警。某次實驗中，當滑動變阻器的滑片P

處于圖示位置，煙霧濃度增大到n時恰好報警。假設煙霧濃度越大，單位時間內(nèi)光電管接收到的光子數(shù)

越多。下列說法可能正確的是（）

A.光線繞過擋板進入光電管利用了光的折射

B.為提高光電煙霧報警器的靈敏度，可以將滑片P向右移動少許

C.僅將電源的正負極反接，在煙霧濃度為n時也可能觸發(fā)報警

D.報警器恰好報警時，將滑片P向右移動后，警報有可能會被解除

【考點】光電效應現(xiàn)象及其物理物理意義；常見的傳感器及分類.

【專題】定性思想；推理法；光電效應專題；理解能力.

【答案】B

【分析】煙霧濃度增大時，其他條件不變的情況下，光電流會變大，可能觸發(fā)報警，報警器恰好報警時，

將圖中的滑片P向右移動后，光電管C所加的正向電壓將增大，根據(jù)光電流的變化特點解答；僅將圖

中電源的正負極反接，光電管C所加電壓變?yōu)榉聪螂妷?，根?jù)光電流與電壓的關系解答。

【解答】解：A、光線繞過擋板進入光電管利用了光的散射，故A錯誤；

B、要提高光電煙霧報警器的靈敏度，就要在其他條件不變的情況下，光電流會變大，而將圖中的滑片

P向右移動后，光電管所加的正向電壓將增大，根據(jù)光電流的變化特點，可知光電流增大，電流更容易

大于I。就會觸發(fā)報警系統(tǒng)報警，故B正確；

C、僅將圖中電源的正負極反接，光電管所加電壓變?yōu)榉聪螂妷?，則光電流會減小，報警系統(tǒng)的電流會

減小，不能觸發(fā)報警，故C錯誤；

D、報警器恰好報警時，將圖中的滑片P向右移動后，光電管所加的正向電壓將增大，根據(jù)光電流的變

化特點，可知光電流增大或者處于飽和狀態(tài)而不變，報警系統(tǒng)的電流不會減小，則警報不能被解除，故

D錯誤。

故選：Bo

【點評】本題考查了應用光電效應現(xiàn)象分析光電煙霧報警器的工作原理。考查理論結(jié)合實際的能力，掌

握光電效應現(xiàn)象的本質(zhì)，掌握光電效應實驗的原理。

7.氫原子的能級圖如圖所示，現(xiàn)有大量處于n=3能級的氫原子向n=l能級躍遷，用產(chǎn)生的光子照射某

金屬材料，其中能量最低的光子剛好能使該金屬材料發(fā)生光電效應，則逸出的光電子的最大初動能為

()

nE/eV

00------------------0

4-------------------0.85

3---------------------1.51

2---------------------3.40

1---------------------13.6

A.13.6eVB.10.2eVC.3.4eVD.1.89eV

【考點】分析能量躍遷過程中的能量變化(吸收或釋放光子)；愛因斯坦光電效應方程.

【專題】定量思想；方程法；光電效應專題；原子的能級結(jié)構(gòu)專題；推理能力.

【答案】B

【分析】先根據(jù)玻爾理論求出三種可能的光子的能量，然后根據(jù)發(fā)生光電效應的條件求出金屬的逸出功，

最后根據(jù)光電效應方程求出逸出的光電子的最大初動能。

【解答】解：大量處于n=3能級的氫原子向n=l能級躍遷可以產(chǎn)生3種能量的光子，從高到低分別是

AEI=E3-Ei=-1.51eV+13.6eV=12.09eV>AE2=E2-Ei=-3.4eV+13.6eV=10.2eV、AE3=E3-E2

=-1.51eV+3.4eV=1.89eV,能量最低的光子剛好能使該金屬逸出光電子，說明該金屬材料的逸出功為

W=AE3=1.89eV

所以能量最高的光子照射該金屬產(chǎn)生的光電子初動能最大，則有Ek=AEi-W=12.09eV-1.89eV=

10.2eV

故ACD錯誤，B正確。

故選：B?

【點評】解決該題需熟記光電效應方程，能根據(jù)玻爾理論判斷可能的躍遷情況，注意光電效應方程的應

用。

8.如圖甲所示，是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率變化的圖像，其中直線

與橫軸交點的坐標為4.29,與縱軸交點的坐標為0.5,如圖乙所示是氫原子的能級圖，下列說法正確的

A.該金屬的逸出功為0.5eV

B.根據(jù)該圖像能求出普朗克常量

C.該金屬的極限頻率為5.50X1()14HZ

D.用n=4能級的氫原子躍遷到n=3能級時所輻射的光照射該金屬能使該金屬發(fā)生光電效應

【考點】光電效應現(xiàn)象及其物理物理意義；分析能量躍遷過程中的能量變化(吸收或釋放光子).

【專題】定量思想；推理法；光電效應專題；原子的能級結(jié)構(gòu)專題；分析綜合能力.

【答案】B

【分析】根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek=hv-Wo,Ek-v圖象的斜率等于h。橫軸的截距大小等于截

止頻率，逸出功Wo=hvo,根據(jù)數(shù)學知識進行求解。

【解答】解：B、由Ek=hv-W得知，該圖線的斜率表示普朗克常量h,故B正確；

A、當Ek=hv-w=0時，逸出功為

W=加0=6.63x10-34*4.29x1014/=2.84x10-19/~1.78eK,故A錯誤；

C、根據(jù)愛因斯坦光電效應方程Ek=hv-W可知Ek-v圖象的橫軸的截距大小等于截止頻率，由圖知

該金屬的截止頻率為4.29X1014Hz,故C錯誤；

D、用n=4能級的氫原子躍遷到n=3能級時所輻射的光能量為

AE=E4-E3=-0.85eV-(-1.51)eV=0.66eV<1.78eV,故不能使該金屬發(fā)生光電效應,故D錯誤。

故選：Bo

【點評】解決本題的關鍵掌握光電效應方程，以及知道逸出功與極限頻率的關系，結(jié)合數(shù)學知識即可進

行求解。

9.愛因斯坦光電效應方程成功解釋了光電效應現(xiàn)象。下圖中①、②兩直線分別是金屬A、B發(fā)生光電效應

時的遏止電壓Uc與入射光頻率v的關系圖像，則下列說法正確的是()

A.金屬B的逸出功比金屬A的小

B.①、②兩直線的斜率均為“

e

C.當用頻率為9X1014HZ的光分別照射兩金屬A、B時，A中發(fā)出光電子的最大初動能較小

D.當入射光頻率v不變時，增大入射光的光強，則遏止電壓Uc增大

【考點】愛因斯坦光電效應方程；光電效應現(xiàn)象及其物理物理意義.

【專題】定性思想；歸納法；光電效應專題；推理能力.

【答案】B

【分析】根據(jù)愛因斯坦的光電效應方程，結(jié)合遏制電壓和動能的關系即可判斷逸出功的大小和圖像的斜

率；根據(jù)愛因斯坦的光電效應方程可以分析光電子的最大初動能；根據(jù)光飽和電流和光照強度的關系分

析。

【解答】解：AB、由EK=NV-WO,Uce=EK得Uc=W-也，可知①、②兩直線的斜率均為之當

eee

Uc=O時，圖像②對應的截止頻率v大，則金屬B的逸出功大，故A錯誤，B正確；

C、當用頻率為9X1014HZ的光分別照射兩金屬A、B時，圖像①對應的遏止電壓Uc大，則A中飛出

光電子的最大初動能較大，故C錯誤；

D當入射光頻率v不變時，增大入射光的光強，遏止電壓Uc不變，飽和電流增大，故D錯誤。

故選：Bo

【點評】本題考查光電效應，要熟練掌握愛因斯坦光電效應方程Ekm=/iv-Wo以及最大初動能與遏止

電壓的關系式eUc=Ekmo

10.北京正負電子對撞機，是我國的一座重大科學裝置。正負電子對撞機是一種高能物理實驗設備，它的

作用是通過將正電子和負電子加速到接近光速，然后讓它們碰撞，以探索宇宙的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。動能

大小均為Ek的一對正負電子相向運動發(fā)生對撞并發(fā)生湮滅，產(chǎn)生一對光子。已知正、負電子的靜止質(zhì)

量均為m,光在真空中的傳播速度為c,則所產(chǎn)生的一個光子的動量大小為（）

A.—B.meC.——meD.—+me

ccc

【考點】能量子與量子化現(xiàn)象；動量守恒定律在繩連接體問題中的應用.

【專題】定量思想；推理法；光的波粒二象性和物質(zhì)波專題；分析綜合能力.

【答案】D

【分析】根據(jù)能量守恒定律求出光子的能量，結(jié)合光子的動量表達式p=4求解光子的動量。

【解答】解：根據(jù)能量守恒定律得：2Ek+2mc2=2%其中.hv=亨

光子的動量p=j

聯(lián)立解得：p=^+me,故D正確，ABC錯誤。

故選：D。

【點評】本題考查質(zhì)能方程的應用，解題關鍵掌握動量的公式及質(zhì)能方程的公式。

多選題（共4小題）

（多選）11.地鐵靠站時列車車體和屏蔽門之間安裝有光電傳感器。如圖甲所示，若光線被乘客阻擋，電

流發(fā)生變化，工作電路立即報警。如圖乙所示，光線發(fā)射器內(nèi)大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級

躍遷時，輻射出的光中只有a、b兩種可以使該光電管陰極逸出光電子，圖丙所示為a、b光單獨照射光

電管時產(chǎn)生的光電流I與光電管兩端電壓U的關系圖線。已知光電管陰極材料的逸出功為2.55eV,可

見光光子能量范圍是1.62eV-3.11eV,下列說法正確的是（）

光

線nE/eV

發(fā)>----------------o

射5------------------------0.54

器4-------------------------0.85

3-----------------------1.51

2-------------------------3.40

113.6

甲乙

A.a光、b光均是可見光

B.a光為氫原子從n=2能級躍遷到n=l能級時發(fā)出的光

C.b光為氫原子從n=3能級躍遷到n=l能級時發(fā)出的光

D.若部分光線被遮擋，光電子飛出陰極時的最大初動能變小

【考點】分析能量躍遷過程中的能量變化（吸收或釋放光子）；光電效應現(xiàn)象及其物理物理意義；愛因

斯坦光電效應方程.

【專題】定性思想；推理法；光電效應專題；原子的核式結(jié)構(gòu)及其組成；推理能力.

【答案】BC

【分析】計算出發(fā)射器發(fā)出的光子能量和可見光對比；根據(jù)愛因斯坦光電效應方程計算；根據(jù)圖丙分析

遏止電壓，再判斷能量；由光電效應方程判斷。

【解答】解：A.大量處于n=3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，光線發(fā)射器中發(fā)出的三種光子的能

量分別為：

Ei=-1.51eV-(-13.6)eV=12.09eV

E2=-3.40eV-(-13.6)eV=10.2eV

E3=-1.51eV-(-3.40)eV=1.89eV

可知光線發(fā)射器中發(fā)出的光只有一種為可見光，由于E3=L89eV<2.55eV,可知a光、b光均不是可見

光，故A錯誤；

BC.a光遏止電壓小于b光遏止電壓，根據(jù)光電效應方程Ekm=hv-Wo和eUc=Ekm

得a光子能量小于b光子能量，則a光子能量等于E2,為氫原子從n=2能級躍遷到n=l能級時發(fā)出

的光，b光子能量等于E1,為氫原子從n=3能級躍遷到n=l能級時發(fā)出的光，故BC正確；

D.部分光線被遮擋，不改變光子能量，根據(jù)光電效應方程Ekm=hv-Wo可知光電子飛出陰極時的最

大初動能不變，故D錯誤。

故選：BC-

【點評】掌握愛因斯坦光電效應方程和原子能級躍遷規(guī)律即可正確解答。

(多選)12.英國物理學家盧瑟福用a粒子轟擊厚度為微米的金箔，發(fā)現(xiàn)少數(shù)a粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)。如圖

所示，甲、乙兩個a粒子從較遠處(規(guī)定電勢為零)分別以相同的初速度轟擊金箔，實線為兩個a粒

子在某一金原子核附近電場中的運動軌跡，兩軌跡的交點為a,虛線表示以金原子核為圓心的圓，兩軌

跡與該圓的交點分別為b、c。忽略其他原子核及a粒子之間的作用，兩粒子從較遠處運動到b、c兩點

的過程中，下列說法正確的是()

A.電場力對甲、乙兩個粒子做的功一定相同

B.兩個a粒子經(jīng)過a點時加速度一定不同

C.乙粒子在a點的電勢能一定大于在c點時的電勢能

D.電場力對甲粒子沖量的大小一定等于對乙粒子沖量的大小

【考點】盧瑟福a粒子散射實驗；動量定理的內(nèi)容和應用；電場力做功與電勢能變化的關系.

【專題】定性思想；方程法；電場力與電勢的性質(zhì)專題；原子的核式結(jié)構(gòu)及其組成；推理能力.

【答案】AC

【分析】根據(jù)正點電荷附近電勢的特點可得a、b兩點電勢高低，根據(jù)電勢能定義可得電勢能高低，結(jié)

合電勢能的變化分析電場力做功；根據(jù)牛頓第二定律分析；根據(jù)只有電場力做功，帶電粒子動能和電勢

能關系可知兩粒子在b、c兩點的動能關系，則可得速度關系，根據(jù)動量定理分析沖量的大小。

【解答】解：A、以場源電荷為圓心的同心圓為等勢面，因此可知b、c兩點的電勢相同；由電勢能定

義式Ep=cpq,則甲、乙粒子在b、c兩點的電勢能相等，結(jié)合電場力做功等電勢能的變化量可知，甲、

乙兩個a粒子從較遠處（規(guī)定電勢為零）運動到b、c兩點的過程中電場力做的功相等，故A正確；

B、根據(jù)點電荷的場強公式￡="，可知離場源電荷距離相等的點場強大小相等，兩個a粒子經(jīng)過a點

時所受電場力F=qE相同，由牛頓第二定律可知，兩粒子在該點加速度相同，故B錯誤；

C、距離正點電荷越近，電勢越高，離正點電荷越遠，電勢越低，可知，a點電勢高于c點電勢，即：＜pa

＞（pc,可知正電荷在電勢越高的地方電勢能越大，因此，乙粒子在a點的電勢能大于c點的電勢能，故

C正確；

D、甲、乙粒子在b、c兩點的電勢能相等，只有電場力做功，粒子的動能和電勢能之和不變，所以甲、

乙粒子在b、C兩點的動能相等，則兩粒子在b、C兩點的速度相等，即Vb=Vc,甲、乙兩粒子的初速度

相等，但速度是矢量，b、c兩點處速度大小相同，但方向不同，而根據(jù)矢量運算可知，甲粒子速度的

變化量與乙粒子速度的變化量的大小方向均不同，由I=mAv可知甲粒子從較遠處到b點過程中電場

力沖量的大小不等于乙粒子從較遠處到c點過程中電場力沖量的大小，故D錯誤。

故選：AC-

【點評】本題考查了帶電粒子在電場中的運動、動量定理等;解題的關鍵是知道點電荷周圍電勢的特點。

知道正電荷在電勢高的地方電勢能大，負電荷在電勢高的地方電勢能小，注意速度是矢量，矢量的疊加

遵守平行四邊形定則。

（多選）13.X射線管中，由陰極發(fā)射的電子被加速后打到陽極，會產(chǎn)生包括X光在內(nèi)的各種能量的光，

若只考慮電子被陽極材料吸收后產(chǎn)生的光，其中光的能量最大值等于陰極發(fā)射電子的動能。則（）

（已知陽極與陰極之間的電勢差為U、普朗克常量為h、電子電量為e和光速為c）

A,X光的最大波長為空

eU

B.X光頻率是不連續(xù)的

C.用X射線管發(fā)出的光入射鈉金屬能產(chǎn)生光電效應，則產(chǎn)生光電子的最大初動能為Ue

D.用波長為人的X光照射鈉金屬，在散射光中有頻率比;小的成分

A

【考點】愛因斯坦光電效應方程；實物粒子的波動性；從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場中的問題；光

電效應現(xiàn)象及其物理物理意義.

【專題】定量思想；方程法；光電效應專題；光的波粒二象性和物質(zhì)波專題.

【答案】BD

【分析】根據(jù)光子的能量E=hv=?？芍庾拥哪芰吭酱螅獾牟ㄩL越短，而能量最大的光子的能量

為￡=￡1<=61）,該X射線管發(fā)出的X光有最短波長，且最短波長為入=需；光子與電子碰撞過程中會

發(fā)生康普頓效應，頻率減小。

【解答】解：A.由動能定理，打到陽極時電子的動能為Ek=eU

由題意可知，光的能量最大值等于陰極發(fā)射電子的動能，則能量最大的光子的能量為E=Ek=eU

而光子的能量E=加=/*

顯然，光子的能量越大，波長則越短，因此可知X光有最短波長，可得其最短波長為4=需，故A錯

誤；

B.根據(jù)量子理論，X光的能量是不連續(xù)的，則可知其頻率是不連續(xù)的，故B正確；

C.根據(jù)愛因斯坦的光電效應方程E'k=hv-Wo

X光的最大能量為eU,則有E'k=eU-Wo

可知，用X射線管發(fā)出的光入射鈉金屬產(chǎn)生光電效應，產(chǎn)生光電子的最大初動能小于Ue,故C錯誤;

D.波長為人的X光光子與金屬鈉的核外電子發(fā)生碰撞，把一部分能量轉(zhuǎn)移給了電子，光子能量減小,

即光子的頻率減小，則在散射光中有頻率比v=J小的成分，故D正確。

71

故選：BD?

【點評】本題考查動能定理，光子的能量表達式，光子波長、頻率和波速的關系式；發(fā)射的“光子能量

的最大值等于電子的動能”是本題的突破口，故在學習過程中要努力學會挖掘隱含條件。

（多選）14.原子處于磁場中，某些能級會發(fā)生劈裂。如圖甲所示，XX代表激發(fā)態(tài)1,X代表激發(fā)態(tài)2,

G代表基態(tài)，由于能級劈裂，如圖乙所示，X