試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁專題22波粒二象性TOC\o"1-1"\h\u一、能量的量子化與黑體輻射的實驗規律 2二、光電效應的規律 4三、愛因斯坦光電效應方程及其應用 9四、康普頓效應與光子動量 12五、物質的波粒二象性 16專題一能量的量子化與黑體輻射的實驗規律1．（2021·河北·高考真題）普朗克常量，光速為c，電子質量為，則在國際單位制下的單位是（）A． B．m C． D．【答案】B【詳解】根據可得它們的單位為：故選B。2．（2024·浙江金華·二模）下列說法正確的是（）A．黑體輻射電磁波的強度隨波長的分布僅與黑體的溫度有關B．強子是參與強相互作用的粒子，因而質子、中子和電子都屬于強子C．液晶具有旋光性，加電場時偏振光被液晶層旋光呈現亮態D．物理學中，反映宏觀自然過程的方向性的定律就是熱力學第二定律【答案】AD【詳解】A．黑體輻射隨著波長越短溫度越高則輻射越強，所以黑體輻射電磁波的強度隨波長的分布只與黑體的溫度有關，故A正確；B．物體間的相互作用力分為四種，其中有一種是強相互作用力，它是發生在強子之間的作用力，質子和中子都是強子，而電子屬于輕子，故B錯誤；C．加電場后，原來扭曲排列的液晶分子變為垂直平行排列，液晶分子沿電場方向豎起，透過第一塊偏振片的偏振光通過液晶層時不再發生旋光，到達出射端的偏振片時，透光軸與出射光的偏振方向垂直，光被截止，呈現暗態，故C錯誤；D．熱力學第二定律是物理學中反映宏觀自然過程方向性的定律。它描述了熱量傳遞、能量轉換等自然過程的方向性，即這些過程總是朝著某個特定的方向進行，而無法逆向進行，故D正確。故選AD。3．（2024·江西景德鎮·二模）2024年是量子力學誕生一百周年，量子力學已經對多個領域產生了深遠的影響，包括物理學、化學、計算機科學、通信技術和生物學，量子力學已成為現代科學的重要基石之一。下列關于量子力學創立初期的奠基性事件中說法正確的是（）A．黑體輻射電磁波的強度的極大值隨著溫度的降低向波長短的方向移動B．發生光電效應時，逸出光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數關系C．根據玻爾原子理論，氫原子由高能級向低能級躍遷時，只能吸收特定頻率的光D．康普頓效應證實了光子具有動量，波長越長動量越大【答案】B【詳解】A．黑體輻射電磁波的強度的極大值隨著溫度的降低向波長長的方向移動，A錯誤；B．根據光電效應方程可知發生光電效應時，溢出光電子的最大初動能與入射光的頻率成一次函數關系，不是正比關系，B正確；C．根據玻爾原子理論，氫原子由高能級向低能級躍遷時，只能放出特定頻率的光，C錯誤；D．康普頓效應證實了光子具有動量，根據可知波長越長，動量越小，D錯誤。故選B。4．（2021·浙江·高考真題）2020年12月我國科學家在量子計算領域取得了重大成果，構建了一臺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。關于量子，下列說法正確的是（）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性觀念 D．類似于質子、中子的微觀粒子【答案】C【詳解】量子是不可分割的最小的單元，體現了物質的不連續性，即通常所說的“量子化”。故選C。專題二光電效應的規律5．（2024·海南·高考真題）利用如圖所示的裝置研究光電效應，閉合單刀雙擲開關接1時，用頻率為的光照射光電管，調節滑動變阻器，使電流表的示數剛好為0，此時電壓表的示數為，已知電子電荷量為e，普朗克常量為h，下列說法正確的是（）A．其他條件不變，增大光強，電壓表示數增大B．改用比更大頻率的光照射，調整電流表的示數為零，此時電壓表示數仍為C．其他條件不變，使開關接接2，電流表示數仍為零D．光電管陰極材料的截止頻率【答案】D【詳解】A．當開關S接1時，由愛因斯坦光電效應方程故其他條件不變時，增大光強，電壓表的示數不變，故A錯誤；B．若改用比更大頻率的光照射時，調整電流表的示數為零，而金屬的逸出功不變，故遏止電壓變大，即此時電壓表示數大于，故B錯誤；C．其他條件不變時，使開關S接2，此時可發生光電效應，故電流表示數不為零，故C錯誤；D．根據愛因斯坦光電效應方程其中聯立解得，光電管陰極材料的截止頻率為故D正確。故選D。6．（2025·內蒙古·二模）如圖，不帶電的鋅板經紫外線短暫照射后，其前面的試探電荷q受到了斥力，則（）A．q帶正電B．q遠離鋅板時，電勢能減小C．可推斷鋅原子核發生了β衰變D．用導線連接鋅板前、后表面，q受到的斥力將消失【答案】AB【詳解】A．用紫外線短暫照射鋅板時，鋅板發生了光電效應，電子從鋅板中逸出，鋅板失去電子帶正電，由于試探電荷q受到了斥力，故q帶正電，故A正確；B．q遠離鋅板時，電場力做正功，電勢能減小，故B正確；C．原子核發生β衰變是自發的，故C錯誤；D．用導線連接鋅板前、后表面，鋅板仍帶正電，則q受到的斥力不會消失，故D錯誤。故選AB。7．（2024·全國·二模）太陽能電池發電的原理主要是半導體的光電效應，太陽能硅晶片中，P型半導體中含有較多的空穴（可視為正電荷），而N型半導體中含有較多的電子。當能量等于、波長為的光子打在太陽能硅晶片上時，太陽能硅晶片吸收一個光子恰好產生一對自由電子和空穴，電子—空穴對從太陽能硅晶片表面向內迅速擴散，在結電場的作用下，最后建立一個與光照強度有關的電動勢，工作原理如圖所示。太陽光照強度越大，太陽能硅晶片單位時間內釋放的電子越多，若光速為，則（）A．可以得出普朗克常量B．太陽能硅晶片內部電流方向從下極板流向上極板C．繼續增大太陽光照強度，上下電極間的電勢差不會變化D．用能量為的光子照射太陽能硅晶片，電子和空穴的最大初動能為零【答案】D【詳解】A．根據可以得出普朗克常量A錯誤；B．由題圖可知發生光電效應時，太陽能硅晶片中電子向上極板移動，空穴向下極板移動，所以太陽能硅晶片內部電流方向從上極板流向下極板，B錯誤；C．繼續增大太陽光照強度，太陽能硅晶片單位時間內釋放的電子越多，上下電極間電勢差越大，C錯誤；D．用能量為的光子照射太陽能硅晶片，恰好發生光電效應，即為逸出功，電子和空穴的最大初動能為零，D正確。故選D。8．（2024·浙江·高考真題）如圖所示，金屬極板M受到紫外線照射會逸出光電子，最大速率為。正對M放置一金屬網N，在M、N之間加恒定電壓U。已知M、N間距為d（遠小于板長），電子的質量為m，電荷量為e，則（）A．M、N間距離增大時電子到達N的動能也增大B．只有沿x方向逸出的電子到達N時才有最大動能C．電子從M到N過程中y方向位移大小最大為D．M、N間加反向電壓時電流表示數恰好為零【答案】C【詳解】AB．根據動能定理，從金屬板M上逸出的光電子到到達N板時則到達N板時的動能為與兩極板間距無關，與電子從金屬板中逸出的方向無關，選項AB錯誤；C．平行極板M射出的電子到達N板時在y方向的位移最大，則電子從M到N過程中y方向最大位移為解得選項C正確；D．M、N間加反向電壓電流表示數恰好為零時，則解得選項D錯誤。故選C。9．（2023·遼寧·高考真題）原子處于磁場中，某些能級會發生劈裂。某種原子能級劈裂前后的部分能級圖如圖所示，相應能級躍遷放出的光子分別設為①②③④。若用①照射某金屬表面時能發生光電效應，且逸出光電子的最大初動能為Ek，則（）

A．①和③的能量相等B．②的頻率大于④的頻率C．用②照射該金屬一定能發生光電效應D．用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能小于Ek【答案】A【詳解】A．由圖可知①和③對應的躍遷能級差相同，可知①和③的能量相等，選項A正確；B．因②對應的能級差小于④對應的能級差，可知②的能量小于④的能量，根據可知②的頻率小于④的頻率，選項B錯誤；C．因②對應的能級差小于①對應的能級差，可知②的能量小于①，②的頻率小于①，則若用①照射某金屬表面時能發生光電效應，用②照射該金屬不一定能發生光電效應，選項C錯誤；D．因④對應的能級差大于①對應的能級差，可知④的能量大于①，即④的頻率大于①，因用①照射某金屬表面時能逸出光電子的最大初動能為Ek，根據則用④照射該金屬逸出光電子的最大初動能大于Ek，選項D錯誤。故選A。專題三愛因斯坦光電效應方程及其應用10．（2024·江西·高考真題）近年來，江西省科學家發明硅襯底氮化鎵基系列發光二極管，開創了國際上第三條技術路線。某氮化鎵基材料的簡化能級如圖所示，若能級差為（約）,普朗克常量，則發光頻率約為（

）A． B． C． D．【答案】C【詳解】根據題意可知，輻射出的光子能量，由光子的能量得故選C。11．（2021·江蘇·高考真題）如圖所示，分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應探究，其截止頻率，保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值隨電壓U變化關系的圖像是（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】光電管所加電壓為正向電壓，則根據愛因斯坦光電效應方程可知光電子到達A極時動能的最大值可知圖像的斜率相同，均為e；截止頻率越大，則圖像在縱軸上的截距越小，因，則圖像C正確，ABD錯誤。故選C。12．（2024·江蘇·高考真題）在某原子發生的躍遷中，輻射如圖所示的4種光子，其中只有一種光子可使某金屬發生光電效應，是（）A．λ1 B．λ2 C．λ3 D．λ4【答案】C【詳解】根據光電方程可知當只有一種光子可使某金屬發生光電效應，該光子對應的能量最大，根據圖中能級圖可知躍遷時對應波長為的光子能量最大。故選C。13．（2021·海南·高考真題）某金屬在一束單色光的照射下發生光電效應，光電子的最大初動能為，已知該金屬的逸出功為，普朗克常量為h。根據愛因斯坦的光電效應理論，該單色光的頻率為（）A． B． C． D．【答案】D【詳解】根據愛因斯坦的光電效應方程可知解得該單色光的頻率為故選D。14．（2022·河北·高考真題）如圖是密立根于1916年發表的鈉金屬光電效應的遏止電壓與入射光頻率的實驗曲線，該實驗直接證明了愛因斯坦光電效應方程，并且第一次利用光電效應實驗測定了普朗克常量h。由圖像可知（）A．鈉的逸出功為 B．鈉的截止頻率為C．圖中直線的斜率為普朗克常量h D．遏止電壓與入射光頻率成正比【答案】A【詳解】A．根據遏止電壓與最大初動能的關系有根據電效應方程有當結合圖像可知，當為0時，解得A正確；B．鈉的截止頻率為，根據圖像可知，截止頻率小于，B錯誤；C．結合遏止電壓與光電效應方程可解得可知，圖中直線的斜率表示，C錯誤；D．根據遏止電壓與入射光的頻率關系式可知，遏止電壓與入射光頻率成線性關系，不是成正比，D錯誤。故選A。專題四康普頓效應與光子動量15．（2024·貴州·高考真題）我國在貴州平塘建成了世界最大單口徑球面射電望遠鏡，其科學目標之一是搜索地外文明。在宇宙中，波長位于搜索地外文明的射電波段的輻射中存在兩處較強的輻射，一處是波長為的中性氫輻射，另一處是波長為的羥基輻射。在真空中，這兩種波長的輻射相比，中性氫輻射的光子（）A．頻率更大 B．能量更小 C．動量更小 D．傳播速度更大【答案】BC【詳解】D．所有光波在真空中傳播的速度相同，都是c，D錯誤；ABC．由光子頻率與波長公式，能量公式，動量與波長公式可知，波長更長，頻率更小，能量更小，動量更小，A錯誤，BC正確。故選BC。16．（2022·浙江·高考真題）如圖為氫原子的能級圖。大量氫原子處于n=3的激發態，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（）A．逸出光電子的最大初動能為10.80eVB．n=3躍遷到n=1放出的光子動量最大C．有3種頻率的光子能使金屬鈉產生光電效應D．用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到n=4激發態【答案】B【詳解】A．從n=3躍遷到n=1放出的光電子能量最大，根據可得此時最大初動能為故A錯誤；B．根據又因為從n=3躍遷到n=1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n=3的激發態躍遷基態能放出種頻率的光子，其中從n=3躍遷到n=2放出的光子能量為不能使金屬鈉產生光電效應，其他兩種均可以，故C錯誤；D．由于從n=3躍遷到n=4能級需要吸收的光子能量為所以用0.85eV的光子照射，不能使氫原子躍遷到n=4激發態，故D錯誤。故選B。17．（2024·湖南·高考真題）量子技術是當前物理學應用研究的熱點，下列關于量子論的說法正確的是（）A．普朗克認為黑體輻射的能量是連續的B．光電效應實驗中，紅光照射可以讓電子從某金屬表面逸出，若改用紫光照射也可以讓電子從該金屬表面逸出C．康普頓研究石墨對X射線散射時，發現散射后僅有波長小于原波長的射線成分D．德布羅意認為質子具有波動性，而電子不具有波動性【答案】B【詳解】A．普朗克認為黑體輻射的能量是一份一份的，是量子化的，故A錯誤；B．產生光電效應的條件是光的頻率大于金屬的極限頻率，紫光的頻率大于紅光，若紅光能使金屬發生光電效應，可知紫光也能使該金屬發生光電效應，故B正確；C．石墨對X射線的散射過程遵循動量守恒，光子和電子碰撞后，電子獲得一定的動量，光子動量變小，根據可知波長變長，故C錯誤；D．德布羅意認為物質都具有波動性，包括質子和電子，故D錯誤。故選B。18．（2020·浙江·高考真題）如圖所示，波長為和的兩種單色光射入三棱鏡，經折射后射出兩束單色光a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B．射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距C．在水中的傳播速度D．光子動量【答案】BD【詳解】A．根據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。根據光電效應方程：因為，所以，故A錯誤；B．根據雙縫干涉條紋間距公式：因為，所以，故B正確；C．介質中傳播速度：因為，所以，故C錯誤；D．根據光子動量的公式：因為，所以，故D正確。故選BD．19．（2023·江蘇·高考真題）“夸父一號”太陽探測衛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，設波長為。若太陽均勻地向各個方向輻射硬X射線，衛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，衛星離太陽中心的距離為R，普朗克常量為h，光速為c，求：（1）每個光子的動量p和能量E；（2）太陽輻射硬X射線的總功率P。【答案】（1），；（2）【詳解】（1）由題意可知每個光子的動量為每個光子的能量為（2）太陽均勻地向各個方向輻射硬X射線，根據題意設t秒發射總光子數為n，則可得所以t秒輻射光子的總能量太陽輻射硬X射線的總功率專題五物質的波粒二象性20．（2022·江蘇·高考真題）上海光源通過電子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后（）A．頻率減小 B．波長減小 C．動量減小 D．速度減小【答案】B【詳解】AB．根據可知光子的能量增加后，光子的頻率增加，又根據可知光子波長減小，故A錯誤，B正確；CD．根據可知光子的動量增加；根據光速不變原理可知，光子速度不變，故CD錯誤。故選B。21．（2022·浙江·高考真題）電子雙縫干涉實驗是近代證實物質波存在的實驗。如圖所示，電子槍持續發射的電子動量為1.2×10-23kg·m/s，然后讓它們通過雙縫打到屏上。已知電子質量取9.1×10-31kg，普朗克常量取6.6×10-34J·s，下列說法正確的是（）A．發射電子的動能約為8.0×10-15JB．發射電子的物質波波長約為5.5×10-11mC．只有成對電子分別同時通過雙縫才能發生干涉D．如果電子是一個一個發射的，仍能得到干涉圖樣【答案】BD【詳解】A．根據動量的大小與動能的關系可知發射電子的動能約為故A錯誤；B．發射電子的物質波波長約為故B正確；CD．物質波也具有波粒二象性，故電子的波動性是每個電子本身的性質，則每個電子依次通過雙縫都能發生干涉現象，只是需要大量電子顯示出干涉圖樣，故C錯誤，D正確；故選BD。22．（2013·江蘇·高考真題）如果一個電子的德布羅意波長和一個中子的相等，則它們相等的是（

）A．速度 B．動能 C．動量 D．總能量【答案】C【詳解】根據知，如果一個電子的德布羅意波長和一個中子的相等，則它們的動量相等。故選C。23．（2022·