2026年高考物理一轮复习专项练习考点 51 原子结构和波粒二象性（含解析）

考点 51 原子结构和波粒二象性
1.近年来,江西省科学家发明硅衬底氮化镓基系列发光二极管(LED)，开创了国际上第三条LED 技术路线。某氮化镓基LED 材料的简化能级如图所示，若能级差为2.20 eV(约 普朗克常量 则发光频率约为( )
2.大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于3.11 eV，当大量处于 n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有 ( )
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
3.量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是( )
A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B.光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C.康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D.德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
4.(多选)X射线光电子能谱仪是利用X 光照射材料表面激发出光电子，并对光电子进行分析的科研仪器。用某一频率的X光照射某种金属表面，逸出了光电子，若增加此X光的强度，则 ( )
A.该金属的逸出功增大
B. X光的光子能量不变
C.逸出的光电子最大初动能增大
D.单位时间逸出的光电子数增多
5.一点光源以113 W 的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为 的光，在离点光源距离为 R 处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×10 个。普朗克常量为 R约为 ( )
6.图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系。由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是 ( )
7.(多选)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H。波段光谱扫描成像。H 和 Hβ分别为氢原子由n=3和n=4能级向n=2能级跃迁产生的谱线(如图)，则 ( )
A. H 的波长比Hβ的小
B. H 的频率比 Hβ的小
C. Hg对应的光子能量为3.4 eV
D. Hβ对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态
8.(多选)有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为1 当紫外光照射该材料时，只产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为 d的双缝，在与缝相距为 L 的观测屏上形成干涉条纹，测得条纹间距为 ，已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则 ( )
A.电子的动量
B.电子的动能
C.光子的能量
D.光子的动量
9.如图所示,分别用1、2两种材料作 K极进行光电效应探究，其截止频率 保持入射光不变，则光电子到达 A极时的最大动能 Ekm随电压U变化关系的图像是 ( )
10.(多选)氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光I，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是 ( )
A.图1中的 对应的是I
B.图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ
C.Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量
D. P向a移动，电流表示数为零时I对应的电压表示数比Ⅱ的大
11.玻尔氢原子电子轨道示意图如图所示，处于n=3能级的原子向低能级跃迁，会产生三种频率为v 、v 和v 的光，下标数字表示相应的能级。已知普朗克常量为h ，光速为c。正确的是 ( )
A.频率为v 的光，其动量为
B.频率为v 和v 的两种光分别射入同一光电效应装置，均产生光电子，其最大初动能之差为 hv
C.频率为v 和v 的两种光分别射入双缝间距为d、双缝到屏的距离为l的干涉装置，产生的干涉条纹间距之差为
D.若原子从n=3跃迁至n=4能级，入射光的频率
12.已知普朗克常量h= 电子的质量为 一个电子和一滴直径约为4 μm 的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为 ( )
A.10 B.10 C.10 D.10
13.如图是密立根于 1916年发表的钠金属光电效应的遏止电压 U。与入射产频率v的实验曲线，该实验直接证明了爱因斯坦光电效应方程，并且第一次利用光电效应实验测定了普朗克常量h。由图像可知( )
A.钠的逸出功为 hv。
B.钠的截止频率为
C.图中直线的斜率为普朗克常量h
D.遏止电压U。与入射光频率ν成正比
14.利用如图所示的装置研究光电效应，使单刀双掷开关S接1，用频率为v 的光照射光电管，调节滑动变阻器，使电流表的示数刚好为0，此时电压表的示数为 U ，已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是( )
A.其他条件不变，增大光强，电压表示数增大
B.改用比v 更大频率的光照射，调整电流表的示数为零，此时电压表示数仍为U
C.其他条件不变，使开关S接2，电流表示数仍为零
D.光电管阴极材料的截止频率
15.图为氢原子的能级图。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2.29 eV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10.80 eV
B. n=3跃迁到n=1放出的光子动量最大
C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D.用0.85 eV 的光子照射,氢原子跃迁到 n=4激发态
1C 从高能级向低能级跃迁时放出光子，ΔE=2.20eV，由△E=hv得，发光频率约为： 故选C。
2B 大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射出 种不同频率的光子，可能出现的光子能量分别为 ,则光子能量大于3.11 eV 的有2种,故选 B。
3B 普朗克认为黑体辐射的能量是不连续的，A错误；当入射光的频率高于金属的极限频率时可以发生光电效应，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用频率更高的紫光照射，也可以让电子从该金属表面逸出，B正确；康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后除了与原波长相同的射线成分外，还有波长大于原波长的射线成分，C错误；德布罗意认为质子具有波动性，电子也具有波动性，D错误。
4 BD 金属的逸出功与光的强度无关，A错误；由 hv~W 知，最大初动能仅取决于照射光的频率和金属的逸出功，与光强无关，由e=hv知光子的能量只取决于频率，故B正确，C错误；增加光的强度会增加单位时间逸出的光电子数，D正确。
5 B 光源辐射的光均匀分布在半径为 R 的球面上则有 则 解得 B正确。
6C 关键点拨 金属逸出功由金属材料决定；遏止电压与入射光频率的关系为 ，遏止电压大的入射光频率大；频率大的对应折射率大，经过介质光路偏折程度大。
解题思路 由题述“同一光电效应装置”可知金属的逸出功相同，再由I-U图像中遏止电压关系得知三种光的频率 则三种光在三棱镜中的折射率nb>n。>n。,据此可判断通过棱镜后光的折射情况，C选项正确，A、B、D项均错误。
7BD 氢原子n=3与n=2的能级差小于n=4与n=2的能级差，则H。与Hβ相比，H。的波长大、频率小，A错误，B正确；HB对应的光子能量为E=(-0.85) eV-(-3.40) eV=2.55 eV，C错误；氢原子从基态跃迁到激发态至少需要的能量E'=(-3.40) eV-(-13.60) eV=10.2eV,HB对应的光子不能使氢原子从基态跃迁到激发态，D正确。
8AD由题意知， 则 选项 A 正确；
根据 可知 选项 B 错误；根据爱因斯坦光电效应方程可知. ，而入射紫外光的光子动量为 解得 选项D正确；光子能量 选项C错误。
gC 逸出电子的初动能 逸出功 hv ②；电子由K 极至 A 极电场力做正功，为( E ③，联立方程得出 ，由公式可知 图线的斜率表示 e，因为 ，所以纵轴截距 hv-hv ,所以选C。
方法技巧解答该类图形题时一定要去找到图线对应的函数关系式，然后搞清楚斜率、截距等的物理含义。
10 CD 由题可知，可见光Ⅰ的光子能量大，可见光Ⅱ的光子能量小，题图1中的H。光子能量最小，故不可能是可见光Ⅰ，故A 错误；根据干涉条纹间距 可知，题图2中的可见光波长较短，光子能量 较大，故题图2中的干涉条纹对应可见光Ⅰ，B错误；根据光子动量p= 知能量大的光子动量大，故C正确；P向a 移动，电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U。，由( W。可知，Ⅰ对应的U。较大，故D正确。
11 B 根据 得 A错。根据光电效应方程 相同，两种光射人时逸出电子最大初动能之差 B对。根据双缝干涉条纹间距 可知，两种光分别发生干涉时的条纹间距之差为 故 C 错。因为入射的是光子，则跃迁时氢原子吸收的能量必为能级的差值，则对应频率为 D错。
12C
13 A 根据爱因斯坦光电效应方程有 eU。,因此( 即 则U。-v图像的斜率为h/s，C错误；遏止电压U。与入射光频率ν成一次函数关系，D错误；当 时，逸出功 此时v。=5.5×10 Hz,为钠的截止频率,A 正确,B错误。
14. D
解题思路 当开关S接1时，由动能定理和爱因斯坦光电效应方程有 故其他条件不变时，增大光强，电压表的示数不变，故A 错误；改用比v 更大频率的光照射，调整电流表的示数为零时，由于金属的逸出功不变，故遏止电压变大，即此时电压表示数大于 U ，故B 错误；其他条件不变，使开关S接2，此时 可发生光电效应，电压为正向电压，故电流表示数不为零，故C错误；根据 ，其中 ，解得光电管阴极材料的截止频率 故D正确。
15 B
解题思路 氢原子向低能级跃迁时可以发出12.09 eV、10.2eV、1.89 eV 三种能量的光子,金属钠的逸出功为2.29 eV，则有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应，选项C错误；根据爱因斯坦光电效应方程 知，逸出光电子的最大初动能EKm=12.09 eV-2.29eV=9.80 eV,选项 A 错误；由 可知 则n=3跃迁到n=1放出的光子能量最大，动量最大，选项B正确；n=4和n=3两个能级的差值. 0.66 eV,则用0.85 eV 的光子照射,氢原子不能从n=3激发态跃迁到n=4激发态，选项 D错误。