【高考押题卷】2025年高考物理高频易错考前冲刺 原子结构和波粒二象性（含解析）

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高考物理高频易错押题预测 原子结构和波粒二象性
一．选择题（共10小题）
1．（2025 西安校级模拟）氢原子能级如图甲所示，大量处于某高能级的氢原子，向低能级跃迁时只能发出a、b、c三种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，均发生光电效应。已知可见光能量范围约为1.65eV到3.1eV之间，a光的光子能量为2.86eV，下列说法正确的是（　　）
A．a光光子动量最小
B．当滑片P向a端移动时，光电流I增大
C．若a、b、c三种可见光的光照强度相同时，a光的饱和电流最大
D．b、c的遏止电压为Ub和Uc，一定有|Ub﹣Uc|＝0.66V
2．（2025 宁波一模）如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，两束光分别从B、C两点射出。下列说法正确的是（　　）
A．C点比B点先有光射出
B．从B点射出的光子比从C点射出的光子的动量小
C．通过相同的单缝，从B点射出的光比从C点射出的光衍射现象更明显
D．调节AO的入射方向，从曲面射出的光有可能与AO方向平行
3．（2025 新郑市校级一模）已知金属钨的逸出功为4.54eV，氢原子在n能级的能量与在基态的能量的关系为En，n＝2，3，4，…其中氢原子在基态的能量E1＝﹣13.6eV。下列说法正确的是（　　）
A．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以辐射出4种单色光
B．处于n＝3能级的氢原子直接跃迁至基态，辐射出的单色光可以使金属钨发生光电效应
C．处于n＝3能级的氢原子跃迁至n＝2能级，辐射出的单色光可以使金属钨发生光电效应
D．处于基态的氢原子跃迁至n＝4能级，会放出光子
4．（2023秋 山东期末）晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。对于“红星”、“蓝星”以及它们发出的光，下列说法中正确的是（　　）
A．红光的波长比蓝光的波长短
B．红光的光子能量比蓝光的光子能量大
C．“红星”的表面温度比“蓝星”的表面温度高
D．“蓝星”的表面温度比“红星”的表面温度高
5．（2024 徐州模拟）极光是一种大气发光的自然现象，太阳风（高能带电粒子）高速运动到地球时会受到地磁场的作用而偏向两极上空。高能带电粒子与大气中的氧原子、氮原子碰撞并使其受到激发，处于激发态的氧原子、氮原子向低能级跃迁时放出可见光，其中氧原子发出红光、氮原子发出绿光。关于极光下列说法正确的是（　　）
A．赤道上空不能看到极光是因为射向赤道的高能带电粒子受到地磁场作用而偏向两极
B．绿色极光比红色极光的光子能量小
C．极光的产生是高能带电粒子与大气中氧、氮原子碰撞使其内层电子受激辐射的结果
D．太阳活动剧烈期间更不容易产生极光
6．（2024 烟台二模）某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与入射光频率的关系图像如图所示，已知电子电荷量为e，则该光电管的阴极材料的逸出功为（　　）
A．
B．
C．
D．
7．（2024 徐州模拟）在如图所示的真空管中，用强度为E（单位时间单位面积发出的能量）、波长为λ的光照射下面的金属靶，可以使电子从金属靶中逸出并打到上面的金属板收集器上。假设一个光子可以打出一个电子，金属靶的面积是S，电子的电荷量为e，光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．单位时间金属板中逸出的电子数
B．单位时间金属板中逸出的电子数
C．电路中的最大光电流
D．电路中的最大光电流
8．（2024 义乌市三模）在玻尔的原子结构理论中，氢原子由高能级向低能级跃迁时能发出一系列不同频率的光，波长可以用巴尔末里德伯公式来计算，式中λ为波长，R为里德伯常量，n、k分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数，对于每一个k，有n＝k+1，k+2，k+3，…。其中，赖曼系谱线是电子由n＞1的轨道跃迁到k＝1的轨道时向外辐射光子形成的，巴尔末系谱线是电子由n＞2的轨道跃迁到k＝2的轨道时向外辐射光子形成的。现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验。若用赖曼系中波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1；若用巴尔末系中n＝4的光照射金属时，遏止电压的大小为U2。已知电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，里德伯常量为R。普朗克常量和该金属的逸出功分别为（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
9．（2024 济宁二模）2023年诺贝尔物理学奖颁发给了研究阿秒激光脉冲做出贡献的科学家。已知1阿秒为10﹣18s，光在真空中的速度为3.0×108m/s，某种光的波长为该光在真空中2187.7阿秒运动的距离，若该光是由氢原子能级跃迁发出的，根据如图所示的氢原子能级图和表格中不同光的波长与能量的对应关系，可知此光来源于氢原子（　　）
波长（10﹣9m） 能量（eV）
656.3 1.89
486.4 2.55
121.6 10.2
102.6 12.09
A．n＝2和n＝1能级之间的跃迁
B．n＝3和n＝1能级之间的跃迁
C．n＝3和n＝2能级之间的跃迁
D．n＝4和n＝3能级之间的跃迁
10．（2024 徐州二模）氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子能量在1.64～3.11eV之间。处在n＝2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的（　　）
A．红外线 B．可见光 C．紫外线 D．γ射线
二．多选题（共4小题）
（多选）11．（2023秋 九江期末）有关如图四幅图说法正确的是（　　）
A．图甲对线框施加一水平力F，使线框向右做加速运动，线框可以产生感应电流
B．图乙为第一张人体X光照片，X射线可用于诊断病情，它的波长比可见光短
C．图丙是电磁波的产生与传播示意图，麦克斯韦理论告诉我们，变化的电场产生变化的磁场
D．图丁的氦原子光谱是一些分立的亮线，说明原子的能量是量子化的
（多选）12．（2024秋 浙江月考）下列说法正确的是（　　）
A．雷达是利用无线电波中的微波进行定位
B．扩散现象只能发生在液体或气体中，不能发生在固体中
C．卢瑟福的核式结构模型可以解释氢原子光谱不连续现象
D．透过偏振片观察手机等液晶屏幕上的字，转动偏振片时可观察到明暗变化
（多选）13．（2023秋 舟山期末）EUV光刻机是国际上最先进的光刻机，此光刻机使用极紫外光作为光源，经查阅资料得知，极紫外光是一种波长为λ的紫外线，已知普朗克常量为h，光速为c，则下列说法正确的是（　　）
A．真空中极紫外光的传播速度比红光大
B．极紫外光的能量是不连续的
C．极紫外光的频率为
D．若极紫外光源的发光功率为P，则单位时间发射的光子数为
（多选）14．（2024 全国模拟）大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（　　）
A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV
B．n＝3跃迁到n＝1放出的光子能量最大
C．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
D．有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应
三．解答题（共6小题）
15．（2025 四川模拟）如图，两根相距l的无限长平行光滑金属轨固定放置。导轨平面与水平面的夹角为θ（sinθ＝0.6）。导轨间区域存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。将导轨与阻值为R的电阻、开关S、真空器件P用导线连接，P侧面开有可开闭的通光窗N，其余部分不透光；P内有阴极K和阳极A，阴极材料的逸出功为W。断开S，质量为m的的导体棒ab与导轨垂直且接触良好，沿导轨由静止下滑，下滑过程中始终保持水平，除R外，其余电阻均不计，重力加速度大小为g。电子电荷量为e，普朗克常数为h。
（1）求ab开始下滑瞬间的加速度大小；
（2）求ab速度能达到的最大值；
（3）关闭N，闭合S，ab重新达到匀速运动状态后打开N，用单色光照射K，若ab保持运动状态不变，求单色光的最大频率。
16．（2024 邗江区校级模拟）如图，为氢原子的能级示意图，已知基态和第2、第3能级能量分别为E1、E2、E3。大量氢原子处于n＝3能级，普朗克常量为h，电子电量为e。求：
（1）辐射出的不同频率的光子最小频率；
（2）辐射出的光子最大动量。
17．（2025 宁波校级模拟）研究光电效应的装置如甲图所示，该装置可用于分析光子的信息。在xOy平面（纸面）内，垂直纸面的金属薄板M、N与y轴平行放置，板N中间有一小孔O1，坐标为（0，L）。第一象限存在垂直向里的匀强磁场，x轴（L，0）处有小孔O2，平行板电容器A，K的上极板与x轴紧靠且平行，其长度为L，板间距为，A板中央小孔O3与O2对齐，K板连接电流表后接地。在入射光的照射下，质量为m，电荷量为e的电子从M板逸出后经极板电压加速从O1点持续不断进入磁场，速度大小在与v0之间，已知速度为v0的电子经磁场偏转后恰能垂直x轴射入O2点，板M的逸出功为W，普朗克常量为h。忽略电子之间的相互作用，电子到达边界或极板立即吸收并导走。
（1）求逸出光电子的最大初动能Ekm和入射光的频率；
（2）求匀强磁场的磁感应强度大小和所有能到达x轴上的电子在磁场中运动的最短时间；
（3）UKA＝0时，求到达K板最左端的电子刚从板M逸出时速度v1的大小及与x轴的夹角θ；
（4）若在小孔O3处增加一特殊装置，可使进入的电子沿各方向均匀分布在与﹣x轴成0～90°范围内，速率在与v0之间。监测发现每秒钟有n个电子通过小孔O3，调节加载在k与A板之间的电压UKA，试在乙图中大致画出流过电流表的电流i随UKA变化的关系曲线。标出相关数据，写出必要的计算过程。
18．（2024秋 顺义区期末）如图所示为密立根油滴实验的原理图，从喷雾器喷嘴喷出的油滴因摩擦而带电，落入两块相互平行的极板M、N之间（M板带正电、N板带负电），调节两极板间的电压U，使某个油滴恰好悬浮在P点。保持两极板间的电压为U不变，已知油滴质量为m，两板间距为d，重力加速度为g，不计空气浮力及带电油滴间的相互作用。
（1）求两极板间电场强度的大小E；
（2）判断该油滴的电性，并求油滴的带电量q；
（3）若两极板间电压突然变为零，原来静止在P点的油滴经过加速过程后达到最大速率，然后将匀速到达N板。设油滴在上述过程中的总位移为L，质量和电荷量均保持不变，匀速下降阶段历时为t，受到空气阻力的大小为速率的k倍。求油滴从静止到刚达到最大速率过程中重力势能的变化量ΔEp。
19．（2024秋 徐汇区校级期末）金属的逸出功是材料科学、电子工程等领域研究和应用的重要参数之一，对现代科技和生活产生着深远影响。
（1）用图（a）所示装置得到图（b），选择有效区域后得到图中的间距ΔX，已知双缝间距为d，双缝到光强分布传感器的距离为D，则激光器中的单色光波长为 　 　。
（2）分别用两束单色光a、b在图（c）中研究光电效应，得到光电流和电压的关系如图（d）所示。
①单色光a、b的光强Ia　 　Ib（A.＞，B.＝，C.＜）。
②单色光a、b的频率νa　 　νb（A.＞，B.＝，C.＜）。
③已知元电荷e，光电子的最大初动能为 　 　。
（3）若已知第9题中的光的波长为λ，则图（c）中金属板K的逸出功W＝ 　 　。（已知普朗克常量为h，光速为c）
20．（2024秋 徐汇区校级期中）一群处于第4能级的氢原子，都回到基态能发出几种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路光电管的阴极K金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像（如图乙所示），其中a光对应图线与横轴的交点坐标为Ua＝5V，已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电量为e＝1.6×10﹣19C。
（1）该群氢原子回到基态可发出 　 　不同频率的光子。
A.12种
B.3种
C.6种
D.4种
（2）采用a光照射金属时，逸出光电子的最大初动能Eka＝ 　 　。该金属逸出功W＝ 　 　eV。
（3）（论证）若光电子运动方向始终朝向A极板，能否在光电管内加入外界匀强磁场，使得光电子在电场和磁场共同作用下匀速直线运动到A极板上？阐明理由。
（4）（计算）只有c光照射金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流I＝3.2μA，若入射的光子有80%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E。
高考物理高频易错押题预测 原子结构和波粒二象性
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．（2025 西安校级模拟）氢原子能级如图甲所示，大量处于某高能级的氢原子，向低能级跃迁时只能发出a、b、c三种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，均发生光电效应。已知可见光能量范围约为1.65eV到3.1eV之间，a光的光子能量为2.86eV，下列说法正确的是（　　）
A．a光光子动量最小
B．当滑片P向a端移动时，光电流I增大
C．若a、b、c三种可见光的光照强度相同时，a光的饱和电流最大
D．b、c的遏止电压为Ub和Uc，一定有|Ub﹣Uc|＝0.66V
【考点】德布罗意波的公式；爱因斯坦光电效应方程；光电效应方程的图像问题；光子与光子的能量．
【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】根据可见光能量范围确定氢原子所处的能级，根据德布罗意波长公式结合光子能量公式及波长与频率关系，联立求出光子动量表达式，根据表达式分析判断；根据研究光电效应的电路图的特点判断；由于a光的能量最大，即频率最大，a光的光子数最少，据此分析判断；根据光电效应方程列方程组求解即可。
【解答】解：A．可见光能量范围约为1.65eV到3.1eV之间，即从高能级向低能级跃迁，只能发出a、b、c三种可见光，则高能级的氢原子处于n＝5能级，三种可见能量分别为2.86eV、2.55eV和1.89eV，根据德布罗意波长公式得：
又
光子能量为
E＝hν
联立解得：
可知，a光光子动量最大，故A错误；
B．当滑片P向a端移动时，接入反向电压，光电流I减小，故B错误；
C．若a、b、c三种可见光的光照强度相同时，由于a光的能量最大，即频率最大，a光的光子数最少，则饱和电流最小，故C错误；
D．若b、c光的能量分别为2.55eV和1.89eV，根据爱因斯坦的光电效应方程及能量守恒定律得：
Eb＝W0+eUb
Ec＝W0+eUc
联立解得：
|Ub﹣Uc|＝0.66V
故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查原子光谱及能级公式和光电效应知识，要明确光子都是由原子受激发时发出的一种能量形式，熟练掌握爱因斯坦的光电效应方程，知道决定饱和电流大小的因素。
2．（2025 宁波一模）如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，两束光分别从B、C两点射出。下列说法正确的是（　　）
A．C点比B点先有光射出
B．从B点射出的光子比从C点射出的光子的动量小
C．通过相同的单缝，从B点射出的光比从C点射出的光衍射现象更明显
D．调节AO的入射方向，从曲面射出的光有可能与AO方向平行
【考点】能量子与量子化现象；光的折射定律；折射率的波长表达式和速度表达式；光发生明显衍射的条件．
【专题】定量思想；推理法；物理光学综合专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】根据折射定律，光子的动量表达式，结合光速、波长和频率的之间的关系，以及光衍射现象与波长的关系分析求解。
【解答】解：C．从B点射出的光偏折程度较大，故玻璃对从B点射出的光的折射率较大，所以从B点射出的光频率比较大，波长较短，则从C点射出的光比从B点射出的光衍射现象更明显，故C错误；
A．连接BD、CD，如下图所示
设折射角分别为θB、θC，则根据折射定律有：
，
联立解得：
故光在半圆柱体玻璃中传播时间为
所以两束光在半圆柱体玻璃中传播时间相等，故A错误；
B．根据上述分析可知nB＞nC，则色光频率νB＞νC，光子动量满足：
故动量关系满足：
pB＞pC
故B错误；
D．根据折射定律，可知穿过平行玻璃砖的入射光线和出射光线平行，则调整AO的入射方向，当光从半圆柱的最低点射出时，即曲面在该点的切线与OD平行时，从曲面射出的光与AO方向平行，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了光的综合知识，理解光子的动量表达式，正确画出光的折射图像是解决此类问题的关键。
3．（2025 新郑市校级一模）已知金属钨的逸出功为4.54eV，氢原子在n能级的能量与在基态的能量的关系为En，n＝2，3，4，…其中氢原子在基态的能量E1＝﹣13.6eV。下列说法正确的是（　　）
A．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以辐射出4种单色光
B．处于n＝3能级的氢原子直接跃迁至基态，辐射出的单色光可以使金属钨发生光电效应
C．处于n＝3能级的氢原子跃迁至n＝2能级，辐射出的单色光可以使金属钨发生光电效应
D．处于基态的氢原子跃迁至n＝4能级，会放出光子
【考点】原子能级跃迁与光电效应的结合；分析能级跃迁过程中释放的光子种类．
【专题】定量思想；推理法；原子的能级结构专题；分析综合能力．
【答案】B
【分析】根据数学组合公式分析；
根据光子能量与能级差的关系，即Em﹣En＝hν求出光子能量，再根据光电效应的条件分析；
氢原子从低能级向高能级跃迁需要吸收光子。
【解答】A．一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以辐射出种单色光，故A错误；
B．由可知于n＝3能级的氢原子的能量
处于n＝3能级的氢原子直接跃迁到基态，辐射出的光子能量ΔE31＝（﹣1.51eV）﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV，大于金属钨的逸出功4.54eV，可以发生光电效应，故B正确；
C．处于n＝2能级的氢原子的能量，处于n＝3能级的氢原子跃迁到n＝2能级，辐射出的光子能量
ΔE32＝（﹣1.51eV）﹣（﹣3.4eV）＝1.89eV，小于金属钨的逸出功4.54eV，不可以发生光电效应，故C错误；
D．氢原子从低能级向高能级跃迁需要吸收光子，故D错误。
故选：B。
【点评】解决本题的关键知道光子能量与能级差的关系，即Em﹣En＝hν，以及知道光电效应产生的条件。
4．（2023秋 山东期末）晴朗的夜空繁星闪烁，有的恒星颜色偏红，有的恒星颜色偏蓝。对于“红星”、“蓝星”以及它们发出的光，下列说法中正确的是（　　）
A．红光的波长比蓝光的波长短
B．红光的光子能量比蓝光的光子能量大
C．“红星”的表面温度比“蓝星”的表面温度高
D．“蓝星”的表面温度比“红星”的表面温度高
【考点】光子的动量．
【专题】定性思想；归纳法；光的波粒二象性和物质波专题；理解能力．
【答案】D
【分析】可见光中红光的波长最长；根据E＝hν分析；根据黑体辐射实验规律分析。
【解答】解：A、可见光中红光的波长最长，所以红光的波长比蓝光的波长长，故A错误；
B、所有的电磁波在真空中的速度都相等，根据c＝λν可知，因为红光的波长比蓝光的波长长，所以红光的频率小于蓝光的频率，根据E＝hν可知，红光光子的能量小于蓝光光子的能量，故B错误；
CD、根据黑体辐射实验规律可知，随着温度的升高，辐射波长的极大值向波长较短的方法移动，蓝光的波长比红光的波长短，所以“蓝星”的表面温度比“红星”的表面温度高，故C错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了光子的能量公式和黑体辐射实验规律，容易题。
5．（2024 徐州模拟）极光是一种大气发光的自然现象，太阳风（高能带电粒子）高速运动到地球时会受到地磁场的作用而偏向两极上空。高能带电粒子与大气中的氧原子、氮原子碰撞并使其受到激发，处于激发态的氧原子、氮原子向低能级跃迁时放出可见光，其中氧原子发出红光、氮原子发出绿光。关于极光下列说法正确的是（　　）
A．赤道上空不能看到极光是因为射向赤道的高能带电粒子受到地磁场作用而偏向两极
B．绿色极光比红色极光的光子能量小
C．极光的产生是高能带电粒子与大气中氧、氮原子碰撞使其内层电子受激辐射的结果
D．太阳活动剧烈期间更不容易产生极光
【考点】玻尔原子理论的基本假设；左手定则判断洛伦兹力的方向；光子与光子的能量．
【专题】定性思想；归纳法；原子的能级结构专题；理解能力．
【答案】A
【分析】射向赤道的高能带电粒子受到地磁场作用而偏向两极；根据E＝hν分析；极光是因为高能带电粒子与大气中氧、氮原子碰撞使其外层电子受激辐射产生的；太阳活动剧烈期间更容易产生极光。
【解答】解：A.赤道上空不能看到极光是因为射向赤道的高能带电粒子受到地磁场作用而偏向两极，故A正确；
B.根据E＝hν可知，绿色极光比红色极光的光子能量大，故B错误；
C.极光的产生是高能带电粒子与大气中氧、氮原子碰撞使其外层电子受激辐射的结果，故C错误；
D.太阳活动剧烈期间更容易产生极光，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了极光产生的原因，以及光子能量公式的理解。
6．（2024 烟台二模）某实验小组研究光电效应规律时，用不同频率的光照射同一光电管并记录数据，得到遏止电压与入射光频率的关系图像如图所示，已知电子电荷量为e，则该光电管的阴极材料的逸出功为（　　）
A．
B．
C．
D．
【考点】光电效应方程的图像问题．
【专题】信息给予题；定量思想；推理法；光电效应专题；理解能力．
【答案】A
【分析】根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理，结合图像求解作答。
【解答】解：设该光电管的阴极材料的逸出功为W0，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν﹣W0
动能定理eUc＝Ek
可得eUc＝hν﹣W0
结合图像可得eU1＝hν1﹣W0，eU2＝hν2﹣W0
联立解得
故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】本题主要考查了爱因斯坦光电效应方程与动能定理的运用，基础题型。
7．（2024 徐州模拟）在如图所示的真空管中，用强度为E（单位时间单位面积发出的能量）、波长为λ的光照射下面的金属靶，可以使电子从金属靶中逸出并打到上面的金属板收集器上。假设一个光子可以打出一个电子，金属靶的面积是S，电子的电荷量为e，光速为c。下列说法正确的是（　　）
A．单位时间金属板中逸出的电子数
B．单位时间金属板中逸出的电子数
C．电路中的最大光电流
D．电路中的最大光电流
【考点】光电流及其影响因素；光电效应现象及其物理意义．
【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】根据每个光子的能量和射到金属钯上的总能量分析；根据电流的定义式分析。
【解答】解：AB、每个光子的能量为，所以单位时间金属板中逸出的电子数为nS，解得nS，故AB错误；
CD、根据电流的定义式可知，电路中的最大电流为Imne，则，故C正确，D错误。
故选：C。
【点评】掌握光子的能量公式以及电流的定义式是解题的基础。
8．（2024 义乌市三模）在玻尔的原子结构理论中，氢原子由高能级向低能级跃迁时能发出一系列不同频率的光，波长可以用巴尔末里德伯公式来计算，式中λ为波长，R为里德伯常量，n、k分别表示氢原子跃迁前和跃迁后所处状态的量子数，对于每一个k，有n＝k+1，k+2，k+3，…。其中，赖曼系谱线是电子由n＞1的轨道跃迁到k＝1的轨道时向外辐射光子形成的，巴尔末系谱线是电子由n＞2的轨道跃迁到k＝2的轨道时向外辐射光子形成的。现用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验。若用赖曼系中波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1；若用巴尔末系中n＝4的光照射金属时，遏止电压的大小为U2。已知电子电荷量的大小为e，真空中的光速为c，里德伯常量为R。普朗克常量和该金属的逸出功分别为（　　）
A．，
B．，
C．，
D．，
【考点】分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）；爱因斯坦光电效应方程．
【专题】定量思想；推理法；原子的能级结构专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】根据巴尔末一里德伯公式，得到频率ν1、ν2，根据光电效应方程联立求解。
【解答】解：在赖曼系中，氢原子由n＝2跃到k＝1，对应的波长最长设为λ1，频率为ν1，则根据巴尔末里德伯公式可得
所以
所以
在巴尔末系中，氢原子由n＝4跃迁到k＝2，对应的频率为ν2，波长为λ2，则
设λ1、λ2对应的最大动能分别为Ek1、Ek2，根据光电效应方程有
Ekl＝hν1﹣W0
Ek2＝hν2﹣W0
根据动能定理有
，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】本题主要考查了玻尔理论与光电效应的综合应用，关键要掌握光电效应的规律和玻尔理论，认真阅读题意，从大量材料中获取有效信息。
9．（2024 济宁二模）2023年诺贝尔物理学奖颁发给了研究阿秒激光脉冲做出贡献的科学家。已知1阿秒为10﹣18s，光在真空中的速度为3.0×108m/s，某种光的波长为该光在真空中2187.7阿秒运动的距离，若该光是由氢原子能级跃迁发出的，根据如图所示的氢原子能级图和表格中不同光的波长与能量的对应关系，可知此光来源于氢原子（　　）
波长（10﹣9m） 能量（eV）
656.3 1.89
486.4 2.55
121.6 10.2
102.6 12.09
A．n＝2和n＝1能级之间的跃迁
B．n＝3和n＝1能级之间的跃迁
C．n＝3和n＝2能级之间的跃迁
D．n＝4和n＝3能级之间的跃迁
【考点】分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）．
【专题】定量思想；推理法；原子的能级结构专题；推理论证能力．
【答案】C
【分析】求解该种光的波长，根据表格数据可知该光的能量，结合氢原子能级图分析。
【解答】解：某种光的波长为该光在真空中2187.7阿秒运动的距离，1阿秒为10﹣18s，该种光的波长为
λ＝ct＝3.0×108×2187.7×10﹣18m＝656.31×10﹣9m
由表格可知该光的能量为1.89eV，根据氢原子能级图可知n＝3和n＝2能级间的能量差为
ΔE＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40）eV＝1.89eV
故此光来源于氢原子n＝3和n＝2能级之间的跃迁。故ABD错误，C正确。
故选：C。
【点评】该题考查氢原子的跃迁，解决本题的关键知道能级跃迁所满足的规律，能级的跃迁满足hν＝Em﹣En，能灵活运用。
10．（2024 徐州二模）氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子能量在1.64～3.11eV之间。处在n＝2能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子属于电磁波谱中的（　　）
A．红外线 B．可见光 C．紫外线 D．γ射线
【考点】分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）．
【专题】定量思想；推理法；原子的能级结构专题；分析综合能力．
【答案】C
【分析】能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级差，据此判断该光子所属的种类。
【解答】解：处在n＝2能级的氢原子向基态跃迁时辐射的光子能量E＝E2﹣E1＝﹣3.4eV﹣（﹣13.6eV）＝10.2eV，其能量大于可见光光子的能量，故属于紫外线，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】解决本题的关键知道能级间跃迁时，辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，即Em﹣En＝hν。
二．多选题（共4小题）
（多选）11．（2023秋 九江期末）有关如图四幅图说法正确的是（　　）
A．图甲对线框施加一水平力F，使线框向右做加速运动，线框可以产生感应电流
B．图乙为第一张人体X光照片，X射线可用于诊断病情，它的波长比可见光短
C．图丙是电磁波的产生与传播示意图，麦克斯韦理论告诉我们，变化的电场产生变化的磁场
D．图丁的氦原子光谱是一些分立的亮线，说明原子的能量是量子化的
【考点】氢原子光谱及巴耳末公式；感应电流的产生条件；麦克斯韦电磁场理论；X射线的特点和应用．
【专题】定性思想；推理法；原子的能级结构专题；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】BD
【分析】由法拉第电磁感应定律，可知要产生感应电流，需要闭合线圈的磁通量变化，结合图形即可知是否能产生感应电流；由X光与可见光的频率关系，可知波长相对大小；由麦克斯韦理论，可知周期性变化的电场产生周期性变化的磁场，均匀变化的电场产生稳定的磁场，即可分析变化的电场是否一定产生变化的磁场；由氢原子光谱的特点，可知其具有的能量的特点。
【解答】解：A．图甲对线框施加一水平力F，由图可知，使线框向右做加速运动时，穿过线框的磁通量不变，根据法拉第电磁感应定律可知，该线框不可以产生感应电流，故A错误；
B．X射线可用于诊断病情，它的频率比可见光大，但是它的波长比可见光短，故B正确；
C．麦克斯韦理论告诉我们，均匀变化的磁场产生稳定的电场，而周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，故C错误；
D．能量量子化也适合与原子系统，原子的能量是量子化的，原子在不同能级间跃迁产生分立的光谱，故D正确。
故选：BD。
【点评】本题考查电磁学的应用，关键是掌握各种应用与原理的对应情况。
（多选）12．（2024秋 浙江月考）下列说法正确的是（　　）
A．雷达是利用无线电波中的微波进行定位
B．扩散现象只能发生在液体或气体中，不能发生在固体中
C．卢瑟福的核式结构模型可以解释氢原子光谱不连续现象
D．透过偏振片观察手机等液晶屏幕上的字，转动偏振片时可观察到明暗变化
【考点】原子的核式结构模型；电磁波与信息化社会；偏振现象的应用；扩散现象实例及解释．
【专题】定性思想；推理法；原子的核式结构及其组成；电磁场理论和电磁波；理解能力．
【答案】AD
【分析】本题考查的是物理中的多个知识点，包括电磁波的应用、物质状态的性质、原子结构理论以及光学现象。需要对每个选项进行逐一分析，判断其正确性。
【解答】解：A、雷达通过发射微波信号，然后接收反射回来的信号，通过计算信号往返的时间来确定目标的位置，故A正确。
B、扩散现象不仅发生在液体或气体中，也能发生在固体中。扩散是物质分子从高浓度区域向低浓度区域移动的过程，这一过程在固体、液体和气体中都能观察到。故B错误。
C、卢瑟福的核式结构模型揭示了原子的内部结构，但真正解释氢原子光谱不连续现象的是玻尔的原子模型，它引入了量子化的概念，解释了电子在不同能级之间的跃迁导致的光谱线，故C错误。
D、液晶屏幕发出的光是偏振光，当偏振片的偏振方向与液晶屏幕发出的光的偏振方向一致时，光可以透过偏振片，屏幕看起来明亮；当偏振方向不一致时，光被阻挡，屏幕看起来暗淡，故D正确。
故选：AD。
【点评】本题通过分析不同物理现象的原理，考察了学生对电磁波、物质状态、原子结构和光学现象的理解。正确解答本题需要对相关物理概念有清晰的认识，能够区分不同现象的产生原因和适用范围。
（多选）13．（2023秋 舟山期末）EUV光刻机是国际上最先进的光刻机，此光刻机使用极紫外光作为光源，经查阅资料得知，极紫外光是一种波长为λ的紫外线，已知普朗克常量为h，光速为c，则下列说法正确的是（　　）
A．真空中极紫外光的传播速度比红光大
B．极紫外光的能量是不连续的
C．极紫外光的频率为
D．若极紫外光源的发光功率为P，则单位时间发射的光子数为
【考点】光子的动量；折射率的波长表达式和速度表达式．
【专题】定量思想；推理法；光的波粒二象性和物质波专题；推理论证能力．
【答案】BC
【分析】真空中电磁波的传播速度相同等于光在真空中传播速度，电磁波的能量是不连续的，根据波长与频率的关系分析频率，总能量除以每个光子能量等于光子个数。
【解答】解：A．真空中电磁波的传播速度相同，故A错误；
B．极紫外光是一种紫外线，为电磁波，故极紫外光的能量是不连续的，故B正确；
C．极紫外光是一种波长为λ的紫外线，光速为c，则极紫外光的频率为
故C正确；
D．根据光子能量的计算公式可得每个光子的能量
设单位时间（t＝1s）激光器发出的光子数是n，则
Pt＝nE
得
则
故D错误。
故选：BC。
【点评】本题主要考查了光子能量的计算公式，结合波长与频率的关系分析解答即可。
（多选）14．（2024 全国模拟）大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（　　）
A．逸出光电子的最大初动能为10.80eV
B．n＝3跃迁到n＝1放出的光子能量最大
C．用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
D．有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应
【考点】计算能级跃迁过程吸收或释放的能量；爱因斯坦光电效应方程；分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）．
【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；推理论证能力．
【答案】BD
【分析】根据能级的计算公式得出光子的能量，结合光电效应的发生条件和光电效应方程完成分析。
【解答】解：A．n＝3能级跃迁到n＝1放出的光电子能量最大，有
Ekmax＝E3﹣E1﹣W0＝﹣1.51eV﹣（﹣13.60）eV﹣2.29eV＝9.8eV
故A错误；
B．根据玻尔理论可知，n＝3跃迁到n＝1放出的光子能量最大，故B正确；
C．n＝3能级到n＝4能级，氢原子需要吸收的能量为
﹣0.85eV+1.51eV＝0.66eV
用0.85eV的光子照射，氢原子无法跃迁到n＝4激发态，故C错误；
D．根据光电效应的发生条件可知，从n＝3能级跃迁到n＝1能级或者n＝2能级跃迁到n＝1能级释放的能量能让金属钠发生光电效应，故D正确。
故选：BD。
【点评】本题主要考查了光电效应的相关应用，解题的关键点是熟悉能级的计算公式，并结合光电效应方程即可完成分析。
三．解答题（共6小题）
15．（2025 四川模拟）如图，两根相距l的无限长平行光滑金属轨固定放置。导轨平面与水平面的夹角为θ（sinθ＝0.6）。导轨间区域存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。将导轨与阻值为R的电阻、开关S、真空器件P用导线连接，P侧面开有可开闭的通光窗N，其余部分不透光；P内有阴极K和阳极A，阴极材料的逸出功为W。断开S，质量为m的的导体棒ab与导轨垂直且接触良好，沿导轨由静止下滑，下滑过程中始终保持水平，除R外，其余电阻均不计，重力加速度大小为g。电子电荷量为e，普朗克常数为h。
（1）求ab开始下滑瞬间的加速度大小；
（2）求ab速度能达到的最大值；
（3）关闭N，闭合S，ab重新达到匀速运动状态后打开N，用单色光照射K，若ab保持运动状态不变，求单色光的最大频率。
【考点】爱因斯坦光电效应方程；安培力作用下的受力平衡问题；单杆在导轨上有外力作用下切割磁场的运动问题．
【专题】定量思想；方程法；光电效应专题；分析综合能力．
【答案】（1）ab开始下滑瞬间的加速度大小为gsinθ；
（2）ab速度能达到的最大值为；
（3）关闭N，闭合S，ab重新达到匀速运动状态后打开N，用单色光照射K，若ab保持运动状态不变，则单色光的最大频率为。
【分析】（1）ab开始下滑瞬间速度为零，根据牛顿第二定律求解加速度大小；
（2）对导体棒根据平衡条件结合安培力的计算公式进行解答；
（3）光电管溢出的电子对导体棒两端电压恰好没有影响时，入射光的频率最大。对光电子根据动能定理结合爱因斯坦光电效应方程进行解答。
【解答】解：（1）ab开始下滑瞬间速度为零，根据牛顿第二定律可得：mgsinθ＝ma
解得加速度大小为：a＝gsinθ；
（2）设ab速度能达到的最大值为v，对导体棒根据平衡条件可得：mgsinθ＝BILcosθ
根据法拉第电磁感应定律可得：E＝BLvcosθ
根据闭合电路欧姆定律可得：I
联立解得：v；
（3）若ab保持运动状态不变，则光电管两段的截止电压为：U＝E＝BLvcosθ
解得：U
对光电子根据动能定理结合爱因斯坦光电效应方程可得：eU＝Ek＝hν﹣W
解得：ν。
答：（1）ab开始下滑瞬间的加速度大小为gsinθ；
（2）ab速度能达到的最大值为；
（3）关闭N，闭合S，ab重新达到匀速运动状态后打开N，用单色光照射K，若ab保持运动状态不变，则单色光的最大频率为。
【点评】本题主要是考查电磁感应现象、爱因斯坦光电效应方程等，关键是弄清楚导体棒的运动情况和受力情况，掌握爱因斯坦光电效应方程的应用方法。
16．（2024 邗江区校级模拟）如图，为氢原子的能级示意图，已知基态和第2、第3能级能量分别为E1、E2、E3。大量氢原子处于n＝3能级，普朗克常量为h，电子电量为e。求：
（1）辐射出的不同频率的光子最小频率；
（2）辐射出的光子最大动量。
【考点】计算能级跃迁过程中吸收或释放的光子的频率和波长；光子的动量．
【专题】定量思想；推理法；原子的能级结构专题；推理论证能力．
【答案】（1）辐射出的不同频率的光子最小频率为；
（2）辐射出的光子最大动量为。
【分析】（1）根据E＝Em﹣En求出光子的能量；根据E＝hν求出光子的频率；
（2）根据动量与波长的关系解答。
【解答】解：（1）由公式ΔE＝Em﹣En＝hν
可知，由n＝3跃迁到n＝2时辐射的光子频率最小，则辐射出最小能量为ΔE＝E3﹣E2＝hν
解得ν
（2）根据光子的动量公式p
可知频率越大，波长越小，动量越大，则有E3﹣E1＝hν'＝h
解得p
答：（1）辐射出的不同频率的光子最小频率为；
（2）辐射出的光子最大动量为。
【点评】解决本题的关键知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，注意光子动量的计算公式。
17．（2025 宁波校级模拟）研究光电效应的装置如甲图所示，该装置可用于分析光子的信息。在xOy平面（纸面）内，垂直纸面的金属薄板M、N与y轴平行放置，板N中间有一小孔O1，坐标为（0，L）。第一象限存在垂直向里的匀强磁场，x轴（L，0）处有小孔O2，平行板电容器A，K的上极板与x轴紧靠且平行，其长度为L，板间距为，A板中央小孔O3与O2对齐，K板连接电流表后接地。在入射光的照射下，质量为m，电荷量为e的电子从M板逸出后经极板电压加速从O1点持续不断进入磁场，速度大小在与v0之间，已知速度为v0的电子经磁场偏转后恰能垂直x轴射入O2点，板M的逸出功为W，普朗克常量为h。忽略电子之间的相互作用，电子到达边界或极板立即吸收并导走。
（1）求逸出光电子的最大初动能Ekm和入射光的频率；
（2）求匀强磁场的磁感应强度大小和所有能到达x轴上的电子在磁场中运动的最短时间；
（3）UKA＝0时，求到达K板最左端的电子刚从板M逸出时速度v1的大小及与x轴的夹角θ；
（4）若在小孔O3处增加一特殊装置，可使进入的电子沿各方向均匀分布在与﹣x轴成0～90°范围内，速率在与v0之间。监测发现每秒钟有n个电子通过小孔O3，调节加载在k与A板之间的电压UKA，试在乙图中大致画出流过电流表的电流i随UKA变化的关系曲线。标出相关数据，写出必要的计算过程。
【考点】爱因斯坦光电效应方程；带电粒子在直线边界磁场中的运动；带电粒子由电场进入磁场中的运动．
【专题】定量思想；实验分析法；光电效应专题；分析综合能力．
【答案】（1）逸出光电子的最大初动能Ekm为，入射光的频率为；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小为，所有能到达x轴上的电子在磁场中运动的最短时间为；
（3）到达K板最左端的电子刚从板M逸出时速度v1的大小为，与x轴的夹角θ为60°；
（4）i﹣UkA关系图如图所示，
【分析】（1）根据动能定理结合爱因斯坦光电效应方程求最大初动能和入射光的频率；
（2）由几何关系得到半径，由洛伦兹力提供向心力求得磁感应强度大小，再根据偏转角求时间；
（3）打中最左端时，由几何关系求出轨迹半径，与前一问对比，可以求得进入磁场的速度，再由几何关系和速度的合成求速度的方向；
（4）根据电流的定义、动能定理等求出电流一定下所打电压的特殊值，再结合光电流随电压的关系图，画出流过电流表的电流i随UKA变化的关系曲线。
【解答】解：（1）根据题意，逸出速度为0时，由动能定理有：
逸出速度为vm时有：
解得：
由光电效应方程有：
解得：
（2）根据题意可知，速度为v0的电子经磁场偏转后恰能垂直x轴射入O2点，由几何关系有：R＝L
又有：
解得：
由几何关系可知，到O点的电子运动轨迹所对圆心角最新，时间最短时间，对应的圆心角为60°，则最短时间为：
（3）若打中左端，则O1O2刚好为偏转轨迹直径，则有：
由半径公式可得：
又有：
解得：
竖直方向上：
解得：
所以：θ＝60°
（4）射入电场的粒子与x轴负半轴的夹角为0～90°：
当电压为0时，45°～90°的所有粒子都可以被收集，此时电流为：
当加反向电压时，若90°的v0粒子都无法到达，则其他粒子都不能被收集：I＝0
则有：
解得：
当加正向电压时，若0°的v0粒子都可到达，则其他粒子都能被收集，则有：I＝ne
又有：
解得：
画出流过电流表的电流i随UKA变化的关系曲线，如图所示，
答：（1）逸出光电子的最大初动能Ekm为，入射光的频率为；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小为，所有能到达x轴上的电子在磁场中运动的最短时间为；
（3）到达K板最左端的电子刚从板M逸出时速度v1的大小为，与x轴的夹角θ为60°；
（4）i﹣UkA关系图如图所示，
【点评】本题考查光电效应与带电粒子在电、磁场中运动的综合，抓住光电效应方程、逸出功、截止频率、遏止电压的意义，再结合动能定理、牛顿第二定律、运动学公式可以解决问题。
18．（2024秋 顺义区期末）如图所示为密立根油滴实验的原理图，从喷雾器喷嘴喷出的油滴因摩擦而带电，落入两块相互平行的极板M、N之间（M板带正电、N板带负电），调节两极板间的电压U，使某个油滴恰好悬浮在P点。保持两极板间的电压为U不变，已知油滴质量为m，两板间距为d，重力加速度为g，不计空气浮力及带电油滴间的相互作用。
（1）求两极板间电场强度的大小E；
（2）判断该油滴的电性，并求油滴的带电量q；
（3）若两极板间电压突然变为零，原来静止在P点的油滴经过加速过程后达到最大速率，然后将匀速到达N板。设油滴在上述过程中的总位移为L，质量和电荷量均保持不变，匀速下降阶段历时为t，受到空气阻力的大小为速率的k倍。求油滴从静止到刚达到最大速率过程中重力势能的变化量ΔEp。
【考点】密立根油滴实验；共点力的平衡问题及求解；牛顿第二定律的简单应用．
【专题】定量思想；推理法；带电粒子在电场中的运动专题；推理论证能力．
【答案】（1）两极板间电场强度的大小为；
（2）油滴带负电，油滴的带电量为；
（3）重力势能的变化量为mgL。
【分析】（1）根据电势差与电场强度的公式计算；
（2）根据共点力平衡条件解答；
（3）根据运动学规律结合重力势能的公式计算。
【解答】解：（1）根据电势差与电场强度的公式可知E
（2）M板带正电、N板带负电，则电场向下，油滴恰好悬浮在P点，则电场力向上，油滴带负电，且
mg＝qE
解得q
（3）油滴到达最大速度时有mg＝kv
匀速下落的高度h＝vt
油滴从静止到刚到达最大速度下降的高度H＝L﹣h
重力势能的变化量ΔEp＝﹣mgH
解得的变化量ΔEpmgL
答：（1）两极板间电场强度的大小为；
（2）油滴带负电，油滴的带电量为；
（3）重力势能的变化量为mgL。
【点评】考查受力分析的内容，掌握平衡条件的应用，注意匀强电场中电场强度与电势差的关系。
19．（2024秋 徐汇区校级期末）金属的逸出功是材料科学、电子工程等领域研究和应用的重要参数之一，对现代科技和生活产生着深远影响。
（1）用图（a）所示装置得到图（b），选择有效区域后得到图中的间距ΔX，已知双缝间距为d，双缝到光强分布传感器的距离为D，则激光器中的单色光波长为 　　。
（2）分别用两束单色光a、b在图（c）中研究光电效应，得到光电流和电压的关系如图（d）所示。
①单色光a、b的光强Ia　A　Ib（A.＞，B.＝，C.＜）。
②单色光a、b的频率νa　B　νb（A.＞，B.＝，C.＜）。
③已知元电荷e，光电子的最大初动能为 　eUc　。
（3）若已知第9题中的光的波长为λ，则图（c）中金属板K的逸出功W＝ 　　。（已知普朗克常量为h，光速为c）
【考点】爱因斯坦光电效应方程；光的双缝干涉图样；光电流及其影响因素．
【专题】定量思想；方程法；光电效应专题；理解能力．
【答案】（1）；
（2）A，B，eUc；
（3）；
【分析】首先，通过双缝干涉实验，我们能够计算出单色光的波长。其次，通过光电效应实验，我们能够确定光的频率、光强以及金属的逸出功。题目要求我们根据给定的实验数据和物理公式，计算出单色光的波长、光强、频率、光电子的最大初动能以及金属的逸出功。
【解答】解：（1）由图（b）可知，双缝干涉相邻明条纹的间距为Δx，
根据 Δx解得λ。
（2）①由图（d）可知，单色光a的饱和电流较大，所以单色光a的光强较大，故A正确，BC错误；
故选：A；
②单色光a、b的遏止电压相同，根据eUc＝hν﹣W，可知二者频率相同，故B正确，AC错误；
故选：B。
③光电子的最大初动能为Ekm＝hν﹣W＝eUc；
（3）根据ν，联立解得W＝hν﹣eUc；
故答案为：（1）；
（2）A，B，eUc；
（3）；
【点评】本题的关键在于理解光电效应和双缝干涉实验的基本原理，以及如何从实验数据中提取物理量。通过双缝干涉实验，我们能够计算出单色光的波长；通过光电效应实验，我们能够确定光的频率、光强以及金属的逸出功。题目要求我们根据给定的实验数据和物理公式，计算出单色光的波长、光强、频率、光电子的最大初动能以及金属的逸出功。
20．（2024秋 徐汇区校级期中）一群处于第4能级的氢原子，都回到基态能发出几种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路光电管的阴极K金属上，只能测得3条电流随电压变化的图像（如图乙所示），其中a光对应图线与横轴的交点坐标为Ua＝5V，已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电量为e＝1.6×10﹣19C。
（1）该群氢原子回到基态可发出 　C　不同频率的光子。
A.12种
B.3种
C.6种
D.4种
（2）采用a光照射金属时，逸出光电子的最大初动能Eka＝ 　5eV　。该金属逸出功W＝ 　7.75　eV。
（3）（论证）若光电子运动方向始终朝向A极板，能否在光电管内加入外界匀强磁场，使得光电子在电场和磁场共同作用下匀速直线运动到A极板上？阐明理由。
（4）（计算）只有c光照射金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流I＝3.2μA，若入射的光子有80%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E。
【考点】爱因斯坦光电效应方程；氢原子能级图．
【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；推理论证能力．
【答案】（1）C；（2）5eV，7.75；（3）不能在光电管内加入外界匀强磁场，使得光电子在电场和磁场共同作用下匀速直线运动到A极板上，理由如上；（4）每秒钟照射到阴极K的光子总能量2.55×1014eV。
【分析】（1）根据跃迁满足的规律列式计算光子的频率数；
（2）根据题意计算最大初动能，结合6种不同频率的光子计算对应的能量值，再结合图像分别确定三种对应的光子，再根据光电效应方程计算逸出功；
（3）根据左手定则结合粒子的运动方向，电场力方向综合分析；
（4）根据电流的定义式计算电荷量，再结合效率计算每秒钟产生的光电子数以及对应能量值。
【解答】解：（1）该群氢原子回到基态可发出6种不同频率的光子，故C正确，ABD错误。
故选：C。
（2）采用a光照射金属时，逸出光电子的最大初动能为Eka＝eUa＝5eV，该群氢原子回到基态过程中，代入图中各能级的能量值计算，发出6种频率的光子能量分别为E4﹣E1＝12.75eV，E4﹣E2＝2.55eV，E4﹣E3＝0.66eV，E3﹣E1＝12.09eV，E3﹣E2＝1.89eV，E2﹣E1＝10.2eV，由乙图可知，三种光子的能量分别为Ea＝12.75eV，Eb＝12.09eV，Ec＝10.2eV，根据爱因斯坦光电效应方程可知，该金属逸出功为W＝Ea﹣Eka＝12.75eV﹣5eV＝7.75eV
（3）由题意可知，光电子受到的电场力方向沿水平方向；若加匀强磁场后，光电子做匀速直线运动，则电场力与磁场力等到反向，即洛伦兹力也要沿水平方向，根据左手定则可知，洛伦兹力一定与光电子的运动方向垂直，不可能与光电子的运动方向共线。所以不能在光电管内加入外界匀强磁场，使得光电子在电场和磁场共同作用下匀速直线运动到A极板上。
（4）根据I可知，每秒钟通过的电荷量为q＝It＝3.2×10﹣6×1C＝3.2×10﹣6C，则光电效应每秒钟产生的光电子数目为个，每秒钟照射到阴极K的光子的数目为个，则此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量为。
故答案为：（1）C；（2）5eV，7.75；（3）不能在光电管内加入外界匀强磁场，使得光电子在电场和磁场共同作用下匀速直线运动到A极板上，理由如上；（4）每秒钟照射到阴极K的光子总能量2.55×1014eV。
【点评】考查光电效应和氢原子能级图的应用，原子的跃迁等知识，会根据题意进行准确分析解答。
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