2025年高考物理復習分類訓練：能量量子化（解析卷）

專題01運動的描述

一、單選題

h

1.（2021?河北?高考真題）普朗克常量/i=6.626xl（T34j.s,光速為的電子質(zhì)量為人，則——在國際單位制

mec

下的單位是（）

A.J/sB.mC.JmD.m/s

【答案】B

h

【解析】根據(jù)——可得它們的單位為：

mec

2

___J_?__—_N_?_____=___________=jyj

kg?m/skgRg?

故選B。

2.（2021.浙江?統(tǒng)考高考真題）2020年12月我國科學家在量子計算領(lǐng)域取得了重大成果，構(gòu)建了一臺76個

光子100個模式的量子計算機“九章”，它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級計算機“富岳”快一百

萬億倍。關(guān)于量子，下列說法正確的是（）

心章

面才■子［十隨新突GB

200|>

narMt-Krnar-n?''

A.是計算機運算的一種程序B.表示運算速度的一個單位

C.表示微觀世界的不連續(xù)性觀念D.類似于質(zhì)子、中子的微觀粒子

【答案】C

【解析】量子是不可分割的最小的單元，體現(xiàn)了物質(zhì)的不連續(xù)性，即通常所說的“量子化”。

故選C。

3.（2020?江蘇?統(tǒng)考高考真題）“測溫槍”（學名“紅外線輻射測溫儀”）具有響應快、非接觸和操作方便等優(yōu)

點。它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計出來的，能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度升高，則

人體熱輻射強度/及其極大值對應的波長2的變化情況是（）

A./增大，2增大B./增大，4減小

C./減小，X增大D./減小，%減小

【答案】B

【解析】黑體輻射的實驗規(guī)律如圖

各種波長的輻射強度都有增加，所以人體熱輻射的強度/增大；隨著溫度的升高,

輻射強度的峰值向波長較短的方向移動，所以2減小。

故選B。

4.（2017?上海?統(tǒng)考高考真題）光子的能量與其（）

A.頻率成正比B.波長成正比

C.速度成正比D.速度平方成正比

【答案】A

【解析】根據(jù)E=〃v=牛可知，光子的能量與頻率成正比，波長成反比；光子的速度為c,為定值;

故選A.

5.（2022?浙江?統(tǒng)考高考真題）如圖為氫原子的能級圖。大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向低能級躍遷時

放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉。下列說法正確的是（）

nE7eV

00-■0

5---0.54

4---0.85

3---1.51

2-3.40

1-13.6

A.逸出光電子的最大初動能為10.80eV

B.n=3躍遷到n=l放出的光子動量最大

C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應

D.用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到〃=4激發(fā)態(tài)

【答案】B

【解析】A.從行3躍遷到n=l放出的光電子能量最大，根據(jù)

Ek=E-W0

可得此時最大初動能為

Ek=9.8eV

故A錯誤；

B.根據(jù)

hhv

P=\=—

zc

E=hv

又因為從n=3躍遷到n=l放出的光子能量最大，故可知動量最大，故B正確；

C.大量氫原子從〃=3的激發(fā)態(tài)躍遷基態(tài)能放出c；=3種頻率的光子，其中從w=3躍遷到〃=2放出的光子能

量為

A4=3.4eV-1.51eV=1.89eV<2.29eV

不能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應，其他兩種均可以，故C錯誤；

D.由于從w=3躍遷到，=4能級需要吸收的光子能量為

AE=1.5leV-0.85eV=0.66eV豐0.85eV

所以用0.85eV的光子照射，不能使氫原子躍遷到?=4激發(fā)態(tài)，故D錯誤。

故選B。

6.（2021.遼寧?統(tǒng)考高考真題）赫茲在研究電磁波的實驗中偶然發(fā)現(xiàn)，接收電路的電極如果受到光照，就更

容易產(chǎn)生電火花。此后許多物理學家相繼證實了這一現(xiàn)象，即照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從

表面逸出。最初用量子觀點對該現(xiàn)象給予合理解釋的科學家是（）

A.玻爾B.康普頓

C.愛因斯坦D.德布羅意

【答案】C

【解析】A.玻爾引入量子化的觀念解釋了氫原子光譜，與題意不符，A錯誤；

B.康普頓提出康普頓效應，發(fā)現(xiàn)了光子不僅具有能量，還具有動量，證明了光具有粒子性，與題意不符,

B錯誤；

C.愛因斯坦提出光子說，從理論上解釋了光電效應的實驗現(xiàn)象，符合題意，C正確；

D.德布羅意提出一切物質(zhì)都具有波粒二象性，與題意不符，D錯誤。

故選C。

7.（2014?江蘇?高考真題）已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73x1014Hz和5.44x1014Hz,在某種單色光的照射

下兩種金屬均發(fā)生光電效應，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的

（）

A.波長B.頻率C.能量D.動量

【答案】A

【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應方程得

Ek=hv-W0

又

WQ=hvc

聯(lián)立得

Ek=hv-hvc

由題知，鈣的截止頻率比鉀的截止頻率大，由上式可知從鈣表面逸出的光電子最大初動能較小，由

P=J2/嗎

可知該光電子的動量較小，根據(jù)

,h

A=-

P

可知，波長較大，則頻率較小。

故選A。

二、多選題

8.（2023?浙江?高考真題）氫原子從高能級向低能級躍遷時，會產(chǎn)生四種頻率的可見光，其光譜如圖1所示。

氫原子從能級6躍遷到能級2產(chǎn)生可見光I,從能級3躍遷到能級2產(chǎn)生可見光IE用同一雙縫干涉裝置研

究兩種光的干涉現(xiàn)象，得到如圖2和圖3所示的干涉條紋。用兩種光分別照射如圖4所示的實驗裝置，都

能產(chǎn)生光電效應。下列說法正確的是（）

圖2

圖3

A.圖1中的對應的是I

B.圖2中的干涉條紋對應的是II

c.i的光子動量大于n的光子動量

D.p向。移動，電流表示數(shù)為零時I對應的電壓表示數(shù)比n的大

【答案】CD

【解析】根據(jù)題意可知。氫原子發(fā)生能級躍遷時，由公式可得

Em-En=hv=丸—

可知，可見光I的頻率大，波長小，可見光n的頻率小，波長大。

A.可知，圖1中的H。對應的是可見光H,故A錯誤；

B.由公式有，干涉條紋間距為

Ax=2—

d

由圖可知，圖2中間距較小，則波長較小，對應的是可見光I,故B錯誤;

C.根據(jù)題意，由公式可得，光子動量為

hvh

P=—C=;A

可知，i的光子動量大于n的光子動量，故c正確；

D.根據(jù)光電效應方程及動能定理可得

eUc=hv-WQ

可知，頻率越大，遏止電壓越大，則尸向。移動，電流表示數(shù)為零時I對應的電壓表示數(shù)比n的大，故D

正確。

故選CD。

9.（2020?浙江?高考真題）如圖所示，波長為乙和乙的兩種單色光射入三棱鏡，經(jīng)折射后射出兩束單色光。

和b,則這兩束光（）

A.照射同一種金屬均有光電子逸出，光電子最大初動能￡口>￡砂

B.射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距此）人與

C.在水中的傳播速度均<%

D.光子動量A,<A,

【答案】BD

【解析】A.根據(jù)光路圖可知三棱鏡對b光的偏折程度更大，所以b光折射率大，頻率高，波長短。根據(jù)光

電效應方程：

hv=W0+EK

因為%>匕，所以%>EK0，故A錯誤；

B.根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式：

Ax=-A.

d

因為A,>4，所以故B正確；

C.介質(zhì)中傳播速度：

c

v=—

n

因為%>他，所以5>%，故C錯誤；

D.根據(jù)光子動量的公式：

h

p=—

2

因為A,>4,,所以四>%,故D正確。

故選BD.

10.（2016?海南?高考真題）下列說法正確的是.

A.愛因斯坦在光的粒子性的基礎(chǔ)上，建立了光電效應方程

B.康普頓效應表明光子只具有能量，不具有動量

C.波爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律

D.盧瑟福根據(jù)a粒子散射實驗提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型

E.德布羅意指出微觀粒子的動量越大，其對應的波長就越長

【答案】ACD

【解析】愛因斯坦提出了光子假說，建立了光電效應方程，故選項A正確；康普頓效應表明光不僅具有能

量，還具有動量，故選項B錯誤；波爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律，故C正確；盧瑟

福根據(jù)a粒子散射實驗提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故D正確；布羅意波波長為：2=^,其中P為微粒的

動量，故動量越大，則對應的波長就越短，故選項E錯誤.

三、解答題

11.（2023?江蘇?統(tǒng)考高考真題）“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星可以觀測太陽輻射的硬X射線。硬X射線是波長

很短的光子，設(shè)波長為2。若太陽均勻地向各個方向輻射硬X射線，衛(wèi)星探測儀鏡頭正對著太陽，每秒接

收到N個該種光子。已知探測儀鏡頭面積為S,衛(wèi)星離太陽中心的距離為R,普朗克常量為〃，光速為c,

求:

（1）每個光子的動量〃和能量E；

（2）太陽輻射硬X射線的總功率H

【答案】⑴P=2,E=h^--(2)AjrR'Nhc

A/tSA

【解析】（1）由題意可知每個光子的動量為

h

p=—

2

每個光子的能量為

E=hv=h—

A

（2）太陽均勻地向各個方向輻射硬X射線,根據(jù)題意設(shè)f秒發(fā)射總光子數(shù)為“，則

nMR?

7N~S

可得

4?R2M

n=

S

所以f秒輻射光子的總能量

47iR2Nthc

W=E,=nh-=

2SA

太陽輻射硬X射線的總功率

W_47iR2Nhc

tSA

四、填空題

12.（2018?江蘇?高考真題）光電效應實驗中，用波長為4的單色光A照射