粒子的波动性和量子力学的建立——高二物理人教版（2019）选择性必修三课时优化训练
一、单选题
1．用强黄光、弱黄光和蓝光分别照射如图甲所示的实验装置的K极，其饱和电流随电压的变化关系如图乙所示，而光与电子发生碰撞前后速度方向发生改变，如图丙所示。根据这些图像解题思路，下列说法中正确的是( )
A.图乙说明光子具有能量，且光强越强，单个光子能量越大
B.根据图乙解题思路可知，若用红光照射同一实验装置，一定有光电流产生
C.在图丙的现象中，有部分光子碰撞后的波长大于碰撞前的波长
D.图甲的现象不仅可以说明光具有粒子性，而且说明光子具有动量
2．光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的图线，表示遏止电压。下列说法中正确的是( )
A.甲、乙、丙三束光的光子动量
B.甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小
C.分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距窄
D.甲、乙是相同颜色的光，甲光束比乙光束的光强度弱
3．某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为，已知该金属的逸出功为，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率v为( )
A. B. C. D.
4．以下说法中正确的是( )
A.甲图是α粒子散射实验示意图，当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多
B.乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从能级跃迁到能级时放出了一定能量的光子
C.丙图是光电效应实验示意图，当光照射锌板时，验电器的指针发生了偏转，验电器的金属杆带正电荷
D.爱因斯坦在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，丁图是描绘两种温度下黑体辐射强度与波长的关系图
5．用图示电路研究光电效应现象。闭合开关S，用蓝光照射光电管时，电流表G的示数不为零。下列说法正确的是( )
A.若改用红光照射，G的示数一定变为零
B.若改用紫光照射，G的示数可能变为零
C.将滑片P向a端滑动，G的示数可能不变
D.将滑片P向a端滑动，G的示数一定增大
6．下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是( )
A.有的光是波，有的光是粒子 B.光子与电子是同样的一种粒子
C.光的波长越长，其波动性越显著 D.康普顿效应表明光具有波动性
7．下列说法中正确的是( )
A.质量大的物体，其德布罗意波长短 B.速度大的物体，其德布罗意波长短
C.动量大的物体，其德布罗意波长短 D.动能大的物体，其德布罗意波长短
8．如图，光电管接入电路，用紫外线照射光电管阴极时，发生了光电效应，回路中形成电流。下列说法正确的是( )
A.电流方向为
B.电流方向为
C.光照时间越长，光电子的最大初动能越大
D.入射光光强增大，光电子的最大初动能增大
二、多选题
9．如图甲所示为演示光电效应的实验装置，如图乙所示为三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，如图丙所示为氢原子的能级图，表格给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。则( )
几种金属的逸出功和极限频率
金属 W/eV
钠 2.29 5.33
钾 2.25 5.44
铷 2.13 5.15
A.图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，能测得，
B.若b光为绿光，c光可能是蓝光
C.若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光
D.若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离
10．如图甲为研究光电效应的实验装置，用频率为ν的单色光照射光电管的阴极K，得到光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为e，普朗克常量为h，则( )
A.开关S扳向“2”，向右移动变阻器，当灵敏电流计示数刚刚减为零时，光电管两端的电压称为遏止电压
B.阴极K所用材料的极限频率为
C.只增大光照强度时，图乙中的值将变大
D.用某色光照射金属板时不能发生光电效应，增大光照强度或延长光束照射时间可以使电流表示数变大
11．图甲为研究光电效应的电路图，图乙为静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核衰变后产生的新核Y和某种射线的径迹，下列说法正确的是( )
A.利用能够产生光电效应的两种（或多种）频率已知的光进行图甲实验可测出普朗克常量
B.图甲电源的正负极对调，在光照不变的情况下，可研究得出光电流存在饱和值
C.图乙对应的衰变方程为
D.图乙对应的衰变方程为
三、填空题
12．如图所示为在光电效应实验中，用a、b、c三束光照射同一金属的表面时，形成的光电流大小随外加电场电压的变化关系，三束光中频率最大的为________光，若该金属的逸出功为W，电子的电荷量为e，普朗克常量为h，b光的遏止电压为，结合图象中的条件，可以表示出b光频率为_________。
13．氢原子的能级示意图如图所示，现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多能发出_____种频率的光子；用这些光照射逸出功为3.34eV的锌板，则锌板表面逸出光电子的最大初动能为_____eV。
14．说明：除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的_______，对于这些粒子，德布罗意给出的和关系同样正确。
四、计算题
15．用同一束单色光，在同一条件下先后照射锌板和银板，都能产生光电效应。在以上两次实验中，对于下列四个物理量，哪些是一定相同的？哪些是可能相同的？哪些是一定不同的？
（1）光子的能量。
（2）光电子的逸出功。
（3）光电子的动能。
（4）光电子的最大动能。
16．一个质子的动能是10 eV，如果有一个电子的德布罗意波长和这个质子的德布罗意波长相等，这个电子的动能是多少？
参考答案
1．答案：C
解析：A.图乙说明光电效应饱和电流与电压的关系，单个光子能量与频率有关，故A错误；B.红光的频率小于黄光的频率，若用红光照射同一实验装置，不一定有光电流产生，故B错误；C.图丙中碰撞的过程中电子带走了光子的一部分动量，所以碰撞后光子动量小于碰撞前光子动量，根据，因此碰撞后光子波长大于碰撞前光子波长，故C正确；D.光电效应和康普顿效应都可以说明光具有粒子性，无法说明光子具有动量，故D错误；故选C。
2．答案：B
解析：A.根据光电效应方程
再根据动能定理c
联立可得
利用图像遏止电压的值可知
而光子动量
因此光子动量之间的关系为，A错误；
B.光电效应中
利用图像遏止电压的值可知
所以B正确；
C.光的双缝干涉实验中，相邻干涉条纹的宽度为
由
又
得
所以分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光形成的干涉条纹间距比丙光的宽，所以C错误；
D.由题图可知，甲光和乙光频率相同，但是甲光比乙光的饱和电流大，即甲光的光强大于乙光，所以D错误。
3．答案：D
解析：根据爱因斯坦的光电效应方程可知
解得该单色光的频率为
故选D。
4．答案：C
解析：A.甲图是α粒子散射实验示意图，当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数最少，故A错误；
B.乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从能级跃迁到能级时吸收了一定能量的光子，故B错误；
C.丙图是光电效应实验示意图，当光照射锌板时，验电器的指针发生了偏转，验电器的金属杆带正电荷，故C正确；
D.普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，丁图是描绘两种温度下黑体辐射强度与波长的关系图，故D错误。
故选C。
5．答案：C
解析：A.依题意，用蓝光照射，发生光电效应，因为红光的频率低于蓝光的频率，根据
可知，若改用红光照射，不一定能发生光电效应，G的示数不一定变为零。故A错误；
B.同理，紫光的频率高于蓝光的频率，若改用紫光照射，可以发生光电效应，G的示数一定不能为零。故B错误；
CD.将滑片P向a端滑动，光电管两端的正向电压增大，如果此前光电流已达饱和，则G的示数不变。故C正确；D错误。
故选C。
6．答案：C
解析：A.一切光都具有波粒二象性，光的有些行为（如干涉、衍射）表现出波动性，光的有些行为（如光电效应、康普顿效应）表现出粒子性，所以不能说有的光是波，有的光是粒子，A错误；B.虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场的形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子，B错误；C.光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，粒子性就越显著，C正确；D.康普顿效应表明光具有粒子性，D错误；故选C。
7．答案：C
解析：根据德布罗意波波长的公式，其中h是常量，动量p大的物体，其波长短，故C正确，ABD错误.
故选：C.
8．答案：B
解析：AB.电子从光电管阴极逸出，而电子带负电，与电流方向相反，故电流方向为，A错误，B正确；CD.逸出光子的最大动能只与入射光的频率有关，故CD错误。故选B。
9．答案：BCD
解析：A.光电子从K极逸出，A极板带正电，所以图甲所示为正向电压，不能测得，，故A错误；
B.a、b对应遏止电压，c对应遏止电压，根据
又
解得
所以若b光为绿光，c光可能是蓝光，故B正确；
C.根据氢原子的能级图，3、4能级差为
若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子能跃迁到能级，
最多可以产生3种不同频率的光，故C正确；
D.根据图中数据
可知若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离，故D正确。
故选BCD。
10．答案：BC
解析：A.测量遏止电压时光电管加反向电压，则开关S应扳向“1”，选项A错误；B.根据可得阴极K所用材料的极限频率为，选项B正确；C.只增大光照强度时，饱和光电流增加，则图乙中的值将变大，选项C正确；D.用某色光照射金属板时不能发生光电效应，增大光强或延长光束照射时间也不能发生光电效应，则电流表无示数，故D错误。故选BC。
11．答案：ABD
解析：根据光电效应方程得，，联立两式解得，所以分别测出两次电流表读数恰好为零时电压表的示数和即可测得普朗克常量，选项A正确；题图甲电源的正负极对调，此时光电管中所加电压为正向电压，在光照不变的情况下，通过调节滑动变阻器可调节光电管两端的电压，可得出光电流存在的饱和值，选项B正确；由题图乙可知，发生的是β衰变，故衰变方程为，选项C错误，D正确.
12．答案：b；
解析：根据光电效应方程，，因b光的遏止电压最大，则b光频率最大；根据题意，，b光频率为。
13．答案：3；8.75
解析：大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多能发出光子频率的数量为：；氢原子从能级跃迁到能级，所发出的光的能量最大，为，锌板表面逸出光电子的最大初动能为。
14．答案：波动性
解析：
15．答案：见解析
解析：同一束光照射不同的金属，一定相同的是入射光的光子能量，所以（1）光子的能量一定相同。
不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程可知光电子的最大动能不同，所以（2）光电子的逸出功、（4）光电子的最大动能一定不同。
但是（3）光电子的动能可能相同。
16．答案：见解析
解析：物体运动时的动能和动量的关系为
由德布罗意波的波长计算公式可知：如果一个电子的德布罗意波长和该质子的德布罗意波长相等，则它们的动量必然是相等的，即。
所以
则。普朗克黑体辐射理论——高二物理人教版（2019）选择性必修三课时优化训练
一、单选题
1．J.StefanJ.Stefan发现黑体的单位表面积在单位时间内辐射的能量为，若用国际单位制基本单位的符号来表示比例系数σ的单位，下列正确的是( )
A. B. C. D.
2．下列四幅教材中的图片场景，其中用到了理想化模型思想的是( )
A.甲图示意形状规则的均匀物体的重心
B.乙图示意把带小孔的空腔看成黑体
C.丙图示意模拟气体压强产生的机理
D.丁图示意用卡文迪许扭秤测量引力常量
3．功率为P的白炽灯消耗的电功率有产生红光。已知红光的波长为λ，红光在真空中的光速为c，则该白炽灯1s内发出的红光光子数为( )
A. B. C. D.
4．下列说法正确的是( )
A.爱因斯坦提出能量子的概念 B.微观粒子的能量变化是连续的
C.能量子与电磁波的频率成正比 D.能量子与电磁波的速度成正比
5．“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长λ的变化情况是( )
A.I增大，λ增大 B.I增大，λ减小 C.I减小，λ增大 D.I减小，λ减小
6．下列说法正确的是( )
①普朗克提出“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点
②如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体就被称为“黑体”
③我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度无关
④爱因斯坦指出：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的
A.①② B.①④ C.①②④ D.①②③
7．普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了能量子理论，开创了物理学的新纪元。关于量子，下列说法正确的是( )
A.是类似于质子、电子的微观粒子 B.是一种高科技材料
C.是一个数量级的常量 D.表示微观世界的不连续性观念
8．下列说法中不是体现量子化的是( )
A.普朗克认为微观粒子的能量是分立的
B.教室里上课同学的人数
C.任一带电体的电量都是元电荷的整数倍
D.一个宏观的单摆，小球在摆动过程中，受到摩擦阻力作用，能量不断减小的过程
二、多选题
9．2021年1月8日，中国科学技术大学宣布，中国科研团队成功实现了跨越4600公里的星地量子秘钥分发，标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网雏形。关于量子和量子化，下列说法正确的是( )
A.波尔提出轨道量子化和能级，成功解释了氢原子光谱
B.爱因斯坦发现光电效应现象，提出了光子的概念
C.普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
D.量子论中的量子，实际上就是指“微观粒子”
10．下列有关黑体和黑体辐射的说法中正确的是( )
A.黑体的热辐射实际上是电磁辐射
B.能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫做黑体
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度、材料的种类及表面状况有关
D.黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波（包括可见光和不可见光）
11．下列说法正确的是( )
A.相同温度下，黑体吸收能力最强，但辐射能力最弱
B.具有相同动能的中子和电子，其德布罗意波长相同
C.电磁场是真实存在的物质，电磁波具有动量和能量
D.自然光经玻璃表面反射后，透过偏振片观察，转动偏振片时可观察到明暗变化
三、填空题
12．能量的量子化：在微观世界中能量是_____________的，或者说微观粒子的能量是_____________的。这种现象叫能量的量子化。
13．在某次光电效应实验中，得到的遏止电压与入射光的频率ν的关系如图所示，若该直线的斜率和纵轴截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为________，所用材料的逸出功可表示为________。
四、计算题
14．一盏灯发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长为，在距电灯10 m远处，以电灯为球心的球面上，的面积上每秒通过的光子（能量子）数约为多少？（普朗克常量，光速取3.14）
15．太阳光垂直射到地面上时，地面上接收的太阳光的功率为1.4 kW，其中可见光部分约占45%。假如认为可见光的平均波长约为，太阳、地球间距离。普朗克常量，估算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少？
参考答案
1．答案：C
解析：依题意，黑体的单位表面积在单位时间内辐射的能量表达式为
比例系数σ的单位为
故选C。
2．答案：B
解析：A.甲图是等效替代思想，A错误；
B.把带小孔的空腔看成黑体是理想化物理模型，B正确；
C.丙图为模拟气体压强产生机理实验图。实验说明了气体压强是由气体分子对器壁频繁碰撞产生的，C错误；
D.卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时，将两个球体之间由于万有引力的吸引而移动的距离通过石英丝的扭转角度“放大”展现，应用了微小形变放大法，D错误。
故选B。
3．答案：A
解析：一个红光光子的能量为其中
白炽灯在时间1s内辐射的红光的能量为，辐射的光子数为
故选A。
4．答案：C
解析：A.普朗克提出能量子的概念，故A错误；
B.微观粒子的能量变化是跳跃的，不连续的，故B错误；
CD.根据，能量子与电磁波的频率成正比，故C正确，D错误。
故选C。
5．答案：B
解析：根据黑体辐射规律，可知随温度升高，各种波长的辐射强度都增大，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故人体热辐射强度I随人体温度的升高而增大，其极大值对应的波长减小，B正确。
6．答案：C
解析：①普朗克提出“振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍”，从而建立了“能量量子化”观点，该说法正确；
②如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波，而不发生反射，这种物体就被称为“黑体”，该说法正确；
③我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关，该说法错误；
④爱因斯坦指出：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个不可分割的能量子组成的，该说法正确。
故选C。
7．答案：D
解析：普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元。量子不是类似于质子、电子的微观粒子，不是一种高科技材料，不是一个数量级的常量，表示微观世界的不连续性观念。
故选D。
8．答案：D
解析：A.普朗克认为微观粒子的能量是分立的，体现了量子化，故A错误；
B.教室里上课同学的人数，人数体现了量子化，故B错误；
C.任一带电体的电量都是元电荷的整数倍，体现了量子化，故C错误；
D.能量不断减小的过程是连续的，不能体现量子化，故D正确。
故选D。
9．答案：AC
解析：A.波尔提出轨道量子化和能级，成功解释了氢原子光谱，A正确；
B.赫兹在波动实验中首次发现了光电效应，爱因斯坦根据光电效应，提出了光子的概念，B错误；
C.普朗克把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，C正确；
D.量子论中的量子，是指物理量的值是离散的，不连续的，D错误。
故选AC。
10．答案：ABD
解析：A.黑体的热辐射实际上是电磁辐射，故A正确；
B.能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫做黑体，故B正确；
C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关，故C错误；
D.黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度升高，可以辐射出任何频率的电磁波，故D正确。
故选ABD。
11．答案：CD
解析：
相同温度下，黑体吸收和辐射能力均最强 A错误
根据可知，具有相同动能的中子和电子，由于中子质量较大，则其德布罗意波长较短 B错误
电磁场是电磁作用的媒介，具有能量和动量，是物质的一种存在形式，电磁波是电磁场的一种运动形态 C正确
自然光在玻璃、水面等表面反射时，反射光可视为偏振光，透过偏振片观察，转动偏振片时能观察到明暗变化 D正确
12．答案：量子化；分立
解析：能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。这种现象叫能量的量子化。
13．答案：
解析：根据动能定理有，由光电效应方程得，可得遏止电压，结合图像知，斜率，纵轴截距为，可得普朗克常量，所用材料的逸出功。
14．答案：
解析：设离灯10 m远的球面上每平方米每秒灯照射的能量为，穿过的光子数为n，则有；解得，代入数据，得：。
15．答案：
解析：设地面上垂直阳光的面积上每秒接收的可见光光子数为n。
则有
解得
设想一个以太阳为球心，以太阳、地球间距离为半径的大球包围着太阳。大球面接收的光子数即等于太阳辐射的全部光子数。则所求可见光光子数
。氢原子光谱和玻尔的原子模型——高二物理人教版（2019）选择性必修三课时优化训练
一、单选题
1．“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义，如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为的光子回到基态.该原子钟产生的钟激光的频率为( )
A. B. C. D.
2．如果电子具有足够的能量，在与氢原子碰撞过程中，电子将部分动能转移给氢原子，使其获得足够的能量跃迁到更高的能级。一个动能为12.3eV的电子与基态的氢原子发生碰撞，氢原子的能级如图所示，则激发后的氢原子发出的光子能量可能为( )
A.0.66eV B.1.89eV C.2.86eV D.12.75eV
3．北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的。如图为氢原子能级图，则下列说法正确的是( )
A.氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子
B.大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有3条亮线
C.大量处于能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为0.66eV
D.用大量能量为3.6eV的光子持续照射处于基态的氢原子，可使其电离
4．2024年8月6日，我国发射了千帆极轨01组卫星。现代卫星采用的是星载氢原子钟，氢原子钟是一种精密的时钟，它是利用原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟。如图所示为氢原子六个能级的示意图，n为量子数。已知红光光子的能量范围为1.61~2.00eV，绿光光子的能量范围为2.14~2.53eV，蓝光光子的能量范围为2.53~2.76eV，紫光光子的能量范围为2.76~3.10eV。根据玻尔理论，下列说法正确的是( )
A.使能级的氢原子电离至少需要13.22eV的能量
B.氢原子从能级跃迁到能级放出的光子是紫光光子
C.氢原子从能级跃迁到能级能量减小
D.处于能级的大量氢原子向低能级跃迁时辐射光的频率有30种
5．氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于能级上，下列说法正确的是( )
A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子
B.从能级跃迁到能级辐射出的光子能量为1.51eV
C.从能级跃迁到能级需吸收1.51eV的能量
D.能级的氢原子电离至少需要吸收1.51eV的能量
6．光刻机是生产芯片的核心设备，为了提高分辨率，目前世界上生产的光刻机主要利用紫外线作为光源，已知紫外线的光子能量范围为.如图所示为氢原子的能级图.现有一群处于能级的氢原子向低能级跃迁向外辐射光子，则下列说法正确的是( )
A.辐射的光子中有2种不同频率的紫外线
B.辐射的光子中有4种不同频率的紫外线
C.紫外线从真空进入某种液体后，光子能量减小
D.紫外线从真空进入某种液体后，波长更短，分辨率更高
7．如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.光电子的最大初动能为12.75eV
B.光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75eV
C.这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光
D.若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
8．如图为氢原子的能级示意图。已知蓝光光子的能量范围为2.53~2.76eV，紫光光子的能量范围为2.76~3.10eV。若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为( )
A.10.20eV B.12.09eV C.12.75eV D.13.06eV
二、多选题
9．如图甲所示，a、b两束单色光分别沿不同方向射向横截面为半圆形玻璃砖的圆心O，已知a光刚好发生全反射，b光的折射光线（反射光线未画出）刚好与a光的反射光线重叠。分别将这两束单色光射向图乙所示的装置，仅有一束光能发生光电效应。调节滑片P的位置，当电流表示数恰好为零时，电压表示数为。已知K极板上金属的极限频率为，电子电荷量的绝对值为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是( )
A.若将b光沿a光的光路射向O点，b光也能发生全反射
B.用同一双缝做光的干涉实验，a光产生的干涉条纹间距比b光的大
C.a光的光子能量为
D.用图乙测量遏止电压，滑片P应从图示位置向左端滑动
10．1995年科学家“制成”了反氢原子，它是由一个反质子和一个围绕反质子运动的正电子组成的，反质子和质子有相同的质量，带有等量异号电荷。反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是( )
A.反氢原子光谱与氢原子光谱不相同
B.大量处于能级的反氢原子向低能级跃迁时，有4种频率的辐射光子能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应
C.基态反氢原子能吸收11eV的光子而发生跃迁
D.一个处于能级的反氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出3种不同频率的光子
11．如图所示，一个单色点光源功率为P，发射波长为λ的光。在离点光源距离为R处放置一小锌板，锌板正对点光源的面积为S，锌板表面有电子逸出。已知电子质量为m、电荷量为e，光速为c，普朗克常量为h，锌的逸出功W，则下列说法正确的是( )
A.光子的能量为
B.光子的动量为
C.锌板每秒钟接收到的光子数为
D.锌板逸出电子的最大动能
三、填空题
12．氖泡可用于指示和保护电路。在玻璃管中有两个相同的板状金属电极，并充入低压氖气，在两极间接入电压使氖气导电，如果金属电极发出的电子在电场作用下获得足够的能量，就能使氖气发光。将氖泡、保护电阻和电压可调的电源按如图所示的电路连接。氖泡用黑纸包住，黑纸上留出一条狭缝使光可以照射到氖泡。发现在没有光照的暗室中，当电源两端电压为时，氖泡恰能发光；当电源两端电压为时，氖泡不发光，但同时用频率为，的紫光照射氖泡，氖泡也恰能发光。两次实验中，氖泡恰能发光时回路中的电流可认为相等。已知普朗克常量为h，电子电荷量为e。下列说法正确的是( )
A.若保持电压不变，用黄光照射氖泡，氖泡也能发光
B.通过实验可知，紫光的光子能量
C.通过实验可知，电极中的电子脱离金属至少需要的能量
D.实验中使用交流电源也能观察到上述现象
13．卢瑟福的a粒子散射实验证明了：在原子的中心有一个很小的___________，原子的全部___________和几乎全部的___________都集中在原子核上，带负电的___________在核外空间绕着核旋转。
14．100年前，卢瑟福用α粒子轰击氮核打出了质子。后来，人们用α粒子轰击核也打出了质子：，该反应中的X是_______（选填“电子”“正电子”或“中子”）。此后，对原子核反应的持续研究为核能利用提供了可能。目前人类获得核能的主要方式是_______（选填“核衰变”“核裂变”或“核聚变”）。
四、计算题
15．我国第一台空间莱曼阿尔法太阳望远镜可探测氢原子谱线。测得其中某条谱线是从能级向基态跃迁产生的，氢原子能级图如图所示。求：
（1）该条谱线对应的光子能量；
（2）要使处于激发态的氢原子刚好电离，求需要吸收的能量。
16．如图为氢原子的能级示意图，一群处于基态的氢原子吸收能量为E的光子后跃迁到激发态，最多可以辐射出6种不同频率的光子。
（1）求光子的能量E；
（2）处于激发态的氢原子吸收能量为E的光子后，电子飞到无限远处，求电子飞到无限远处的动能。
参考答案
1．答案：D
解析：能级Ⅰ与能级Ⅱ之间的能级差一定，则有，解得，D正确.
2．答案：B
解析：根据可知一个动能为12.3eV的电子与基态的氢原子发生碰撞，氢原子处在或能级，激发后的氢原子发出的光子能量可能为
故选B。
3．答案：C
解析：A.氢原子从低能级向高能级跃迁时需要吸收光子，故A错误；
B.大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有6条亮线，分别是、、、、、能级之间跃迁产生的。故B错误；
C.大量处于能级的氢原子辐射出来的光子中，波长最长的光子能量为能级产生的，能量大小为0.66eV。故C正确；
D.若想使处于基态的氢原子电离，光子的能量最小需要，故D错误。
故选C。
4．答案：B
解析：能级的氢原子具有的能量为-0.38eV，故要使其发生电离即能量变为0，至少需要0.38eV的能量，选项A错误；氢原子从能级跃迁到能级辐射出的光子的能量为，则该光子能量在紫光光子的能量范围内，选项B正确；氢原子从能级跃迁到能级，由低能级跃迁到高能级，要吸收能量，总能量增大，选项C错误；处于能级的大量氢原子向低能级跃迁，辐射光的频率有种，选项D错误。故选B。
5．答案：D
解析：A.大量氢原子处于能级跃迁可辐射出3种不同频率的光子，故A错误；
B.根据能级图可知从能级跃迁到能级辐射的光子能量为
故B错误；
C.根据能级图可知从能级跃迁到能级，需要吸收的能量为
故C错误；
D.根据能级图可知氢原子处于能级的能量为，故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，故D正确。
故选D。
6．答案：D
解析：根据能级跃迁知识，从能级跃迁到能级和从能级跃迁到能级以及从能级跃迁到能级辐射的光子能量均小于3eV，而从能级跃迁到能级和从能级跃迁到能级以及从能级跃迁到能级辐射的光子能量均大于3eV，所以氢原子辐射的光子中，有三种频率的光子为紫外线，故A、B项错误；紫外光从真空进入某种液体后，频率不变，光子能量不变，波长更短，更不容易衍射，分辨率更高，C项错误，D项正确.
7．答案：B
解析：AB.大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出的光子中，其中频率最高的光子，对应的能量为，由光电效应方程可得，由丙图可知截止电压为7V，代入数据可得光电子的最大初动能为，阴极K金属材料的逸出功为，故A错误，B正确；C.这些氢原子跃迁时发出频率不同的光子种类数为种，故C错误；D.若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则电子受到的电场力应向左，场强应向右，则可判断图乙中电源左侧为正极，故D错误。故选B。
8．答案：C
解析：由题知使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知从氢原子从能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光（即从，跃迁到辐射蓝光），则需激发氢原子到能级，则激发氢原子的光子能量为，故选C。
9．答案：CD
解析：A.由光路可知
则
即
则若将b光沿a光的光路射向O点，b光不能发生全反射，选项A错误；
B.因，则
用同一双缝做光的干涉实验，根据
可知，a光产生的干涉条纹间距比b光的小，选项B错误；
C.因a光的频率大于b光，则a束光能发生光电效应，则a光的光子能量为
选项C正确；
D.用图乙测量遏止电压，即给光电管加反向电压，则滑片P应从图示位置向左端滑动，选项D正确。
故选CD。
10．答案：BD
解析：A.因为反氢原子和氢原子具有相同的能级分布，因此二者具有相同的光谱，故A错误；B.大量处于能级的反氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出种不同频率的光子。根据辐射出的光子的能量，可判断知其中从、3、2能级跃迁到能级时，以及从能级跃迁到能级时，相应能级能量的差值，均大于2.25eV，故有4种频率的辐射光子能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应，故B正确；C.由低能级跃迁到高能级，吸收光子的能量必须恰好等于能级差。若基态的氢原子吸收11eV的光子，其能量值变为
，显然不能发生跃迁，所以该光子不能被吸收，故C错误。D.一个处于能级的反氢原子向低能级跃迁时，最多可以辐射出，，，共计3种不同频率的光子，故D正确。故选BD。
11．答案：BC
解析：A.光的频率为
则光子的能量为
故A错误；
B.根据爱因斯坦质能方程有
光子的动量为
联立解得
故B正确；
C.点光源在内发射的光子数为
锌板每秒钟接收到的光子数为
故C正确；
D.根据光电效应方程得
故D错误。
故选BC。
12．答案：BD
解析：B.通过金属电极发出的电子在电场作用下获得足够的能量，就能使氖气发光，假设恰好能让氖气发光的电子动能为，电极中的电子脱离金属至少需要的能量为，在没有光照的暗室中，当电源电压为时，氖泡恰能发光，设发光时电路电流为I，保护电阻为R，则有
当电源电压为时，同时用频率为的紫光照射氖泡，氖泡也恰好能发光，则有
联立解得
B正确；
A.若保持电压不变，用黄光照射氖泡，由于黄光的频率小于紫光的频率，则黄光光子能量小于紫光光子能量，可知氖泡不能发光，A错误；
C.通过实验可知，电极中的电子脱离金属需要的能量小于，C错误；
D.实验中如果采用交流电源，当电压达到一定数值时，也可能观察到上述现象，D正确。
故选BD。
13．答案：核；正电荷；质量；电子
解析：卢瑟福的a粒子散射实验证明了：在原子的中心有一个很小的核；
原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上；
带负电的电子在核外空间绕着核旋转。
14．答案：中子；核裂变
解析：根据核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，可得X的质量数为1，电荷数为零，所以X是中子。目前人类获得核能的主要方式是核裂变。
15．答案：（1）10.2eV；（2）大于或等于3.40eV
解析：（1）根据波尔理论的跃迁规律，该条谱线对应的光子能量
解得
（2）处于激发态的氢原子的电离能为
可知，要使处于激发态的氢原子电离，需要吸收的能量大于或等于3.40eV。
16．答案：（1）；（2）
解析：（1）一群处于基态的氢原子吸收能量为E的光子后跃迁到激发态，最多可以辐射出6种不同频率的光子，根据
可知处于基态的氢原子吸收能量为E的光子后跃迁到激发态，则有
（2）处于激发态的氢原子吸收能量为E的光子后，电子飞到无限远处，则电子飞到无限远处的动能为原子的核式结构模型——高二物理人教版（2019）选择性必修三课时优化训练
一、单选题
1．1909年，英国物理学家卢瑟福指导他的助手盖革、马斯顿进行了著名的“α粒子散射实验”，实验中大量的α粒子穿过金箔前后的运动轨迹如图所示。卢瑟福通过对实验结果的解题思路和研究，于1911年提出了原子的核式结构模型。下列描述中，正确的是( )
A.绝大多数α粒子穿过金箔后，都发生了大角度偏转
B.少数α粒子穿过金箔后，偏转很小
C.该实验证实了JJ汤姆孙原子模型的正确性
D.通过α粒子散射实验，能估算出原子核的半径
2．下列说法中正确的是( )
A.若氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光能使该金属发生光电效应
B.玻尔通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
C.原子核发生一次β衰变，该原子的核外就失去一个电子
D.质子、中子、α粒子的质量分别是，c为光速，则质子和中子结合成一个α粒子释放的能量是
3．如图所示，在α粒子散射实验中，图中实线表示α粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定，a、b、c为某条轨迹上的三个点，其中a、c两点距金原子核的距离相等( )
A.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了能量量子化理论
B.大多数α粒子几乎沿原方向返回
C.从a经过b运动到c的过程中，α粒子的电势能先增大后减小
D.α粒子经过a、b两点时动能相等
4．历史上，为了研究原子的性质，科学家们做了大量的实验研究，下面四幅示意图中说法正确的是( )
A.汤姆孙通过解题思路图①的α粒子散射实验结果，提出了原子核式结构模型
B.②表示的核反应属于重核裂变，在裂变过程中要吸收能量
C.③中向左偏转的是β粒子，向右偏转的是α粒子，不偏转的是γ粒子
D.锌的逸出功为3.34eV，用④中一群处于能级的氢原子发出的光照射锌板，逸出光电子的最大初动能为9.41eV
5．1909年卢瑟福指导他的学生做了著名的α粒子散射实验。α粒子轰击金箔的轨迹如图所示。下列说法不正确的是( )
A.少数α粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于其与电子发生了碰撞
B.绝大多数α粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的
C.极少数α粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小、带正电且占有原子几乎全部质量的核
D.α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，电势能最大
6．如图，卢瑟福进行的α粒子散射实验现象表明( )
A.原子核具有复杂结构 B.在原子的中心有一个很小的核
C.原子核集中了原子所有的质量 D.核外电子在绕核做圆周运动
7．如图所示的实验装置为用α粒子轰击金箔，研究α粒子散射情况的实验装置。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A.该实验可在空气中进行
B.α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C.卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型
D.α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的
8．关于α粒子散射实验正确的是( )
A.实验要在真空中进行 B.荧光屏是为了阻挡粒子
C.实验中显微镜必须正对放射源 D.证明了原子核中有质子存在
二、多选题
9．卢瑟福的α粒子散射实验装置如图所示，开有小孔的铅盒里面包裹着少量的放射性元素钋，由于铅能够很好地吸收α粒子使得α粒子只能从小孔射出，形成很细的一束射线射到厚度为几微米的金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是( )
A.绝大多数α粒子能穿过金箔
B.极少数α粒子发生了大角度偏转
C.该实验为汤姆孙“枣糕模型”奠定了基础
D.该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子中心
10．上世纪四十年代初，我国科学家王淦昌先生首先提出证明中微子存在的实验方案：如果静止原子核俘获核外K层电子e，可生成一个新原子核X，并放出中微子，即。根据核反应后原子核X的动能和动量，可以间接测量中微子的能量和动量，进而确定中微子的存在，若原子核X的半衰期为，平均核子质量大于，则( )
A.X是
B.X的比结合能小于
C.中微子的能量由质子数减少转变而来
D.再经过，现有的原子核X全部衰变
11．下列说法正确的是( )
A.不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功
B.弱相互作用是短程力，它是引起原子核衰变的原因
C.蔗糖受潮后粘成的糖块属于非晶体，有确定的熔点，但没有确定的几何形状
D.α粒子散射实验既可以确定不同元素原子核的电荷量，也可以估算原子核的半径
三、填空题
12．在天然放射现象中放出的三种射线，射线均来源于_____，其中_____射线是氦原子核，_____射线是频率很高的电磁波，_____射线是高速电子流。
13．卢瑟福用α粒子轰击氮核（）发现质子：
____________________________.
14．如图所示,从电子射线管的阴极A(与电源的负极相连)发射出的电子束经过图示的磁场时由于受到洛伦兹力的作用,电子束将__________(选填“向上”、“向下”或“不”)偏转.
四、计算题
15．用符号表示以下原子核，并说出原子核的质子数、中子数。
（1）α粒子。
（2）质量数为14的碳原子核。
（3）电荷数为8、质量数为17的氧原子核。
（4）质量数为40的钾原子核。
（5）电荷数为86、核子数为222的氡原子核。
16．α粒子散射实验用的是金箔等重金属箔，而没有用轻金属箔，例如铝箔。除了金的延展性好，可以把金箔做得非常薄这个原因以外，你认为还有什么原因？
参考答案
1．答案：D
解析：
2．答案：D
解析：A.从辐射的光子能量大于从辐射的光子能量，根据光电效应方程，可知从辐射的光子能量不能使该金属发生光电效应，A错误;B.卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，B错误;C.β衰变的实质是原子核中的一个中子转化为一个质子的同时放出一个电子，与核外电子无关，C错误;D.根据质能方程可知两个质子和两个中子结合成一个α粒子释放的能量是，D正确。故选D。
3．答案：C
解析：A.卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，普朗克根据黑体辐射的规律第一次提出了能量量子化理论，故A错误;B.根据α粒子散射现象可知，大多数粒子击中金箔后几乎沿原方向前进，故B错误;C.粒子受到电场力作用，根据电场力做功特点可知α粒子从a经过b运动到c的过程中电场力先做负功后做正功，所以粒子的电势能先增大后减小，故C正确;D.由于α粒子从a运动到b的过程中电场力做负功，则动能减小，故D错误。故选C。
4．答案：D
解析：A.卢瑟福通过解题思路图①的α粒子散射实验结果，提出了原子核式结构模型，故A错误；
B.②表示的核反应属于重核裂变，在裂变过程中，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程知要放出能量，故B错误；
C.根据左手定则判断知，③中向左偏转的是α粒子，向右偏转的是β粒子，不偏转的是γ粒子，故C错误；
D.一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，释放光子的最大能量为
锌的逸出功为3.34eV，根据爱因斯坦光电效应方程，则逸出光电子的最大初动能为
故D正确。
故选D。
5．答案：A
解析：A.少数α粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于α粒子受到金箔原子核的斥力作用较大，而非与电子发生了碰撞，A错误，符合题意;B.绝大多数α粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的，B正确，不符合题意;C.极少数α粒子被弹单回，说明原子中心是一个体积小，带正电且占有原子几乎全部质量的核，C正确，不符合题意;D.α粒子散射实验中，当α粒子接近原子核时，受到电场斥力作用，则电场力对粒子做负功，电势能增大，因此当α粒子最接近原子核时，电势能最大，D正确，不符合题意。故选A。
6．答案：B
解析：
7．答案：C
解析：A.α粒子散射实验是由卢瑟福所做，故A错误;
B.α粒子大角度散射是由于它受到原子核库仑斥力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B错误;
C.卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子的核式结构模型，故C正确;
D.α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故D错误。
故选C。
8．答案：A
解析：为了避免α粒子和空气中的原子碰撞而影响实验结果，实验应在真空环境中完成，A正确；荧光屏是为了观察穿过金箔的α粒子，B错误；显微镜是为了观察荧光屏上不同位置的发光点，因此实验时没有必要正对放射源，C错误；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，D错误。
9．答案：ABD
解析：AB.根据卢瑟福的α粒子散射实验的现象可知，绝大多数α粒子能穿过金箔，少数α粒子方向发生了改变，极少数α粒子发生了大角度偏转，选项AB正确；
C.该实验否定了汤姆孙“枣糕模型”，为原子的核式结构理论奠定了基础，选项C错误；
D.该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子中心，选项D正确。
故选ABD。
10．答案：AB
解析：A.根据题中核反应方程，结合质量数与电荷数守恒可得X的质量数和电荷数分别为
故A正确；
B.X与质量数相同，而X的平均核子质量大于，根据质能方程可知的结合能更大，由于二者核子数相同，都为7，因此的比结合能更大，故B正确；
C.由核反应方程可知，中微子的能量是一个质子与一个电子结合转变成一个中子而得到，故C错误；
D.经过，只剩下现有的原子核X的未衰变，故D错误。
故选AB。
11．答案：BD
解析：A.在外界的影响下，气体可以从单一热源吸收热量，全部用来对外做功，故A错误;
B.弱相互作用是短程力，主要在原子核的核子内，它是引起原子核β衰变的原因，故B正确;
C.蔗糖受潮后粘在一起形成的糖块看起来没有确定的几何形状，但不是非晶体，而是多晶体，故C错误;
D.α粒子散射实验既可以确定不同元素原子核的电荷量，也可以估算原子核的半径，故D正确。
故选BD。
12．答案：原子核,a,r,β
解析：在天然放射现象中放出的三种射线,射线均来源于原子核,其中a射线是氦原子核,r射线是频率很高的电磁波,β射线是高速电子流.
13．答案：
解析：
14．答案：向下
解析：
15．答案：（1）；质子数2；中子数
（2）；质子数6；中子数
（3）；质子数8；中子数
（4）；质子数19；中子数
（5）；质子数86；中子数
解析：
16．答案：见解析
解析：金原子的质量比α粒子质量大得多，且几乎全部集中在金原子核内，当α粒子穿过金原子区城，靠近金原子核时，其作用力对α粒子运动方向影响很大，而对金原子影响很小，便于观察。光电效应——高二物理人教版（2019）选择性必修三课时优化训练
一、单选题
1．某探究小组的同学在研究光电效应现象时，用a、b、c三束光照射到图甲电路阴极K上，电路中电流随电压变化的图像如图乙所示，已知a、b两条图线与横轴的交点重合，下列说法正确的是( )
A.c光的频率最小
B.a光的频率和b光的频率相等
C.若三种光均能使某金属发生光电效应，则用c光照射时逸出光电子的最大初动能最小
D.照射同一种金属时，若c光能发生光电效应，则a光也一定能发生光电效应
2．研究光电效应的电路如图所示，用蓝光、较强的黄光和较弱的黄光分别照射密封真空管中的金属极板K，极板发射出的光电子在电路中形成的光电流I与AK之间的电压U的关系图像如图乙所示。关于1、2、3三条曲线，下列说法正确的是( )
A.1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线1对应的黄光较强
B.1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线3对应的黄光较强
C.2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线2对应的黄光较强
D.2、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线3对应的黄光较强
3．上海光源通过电子-光子散射使光子能量增加。光子能量增加后( )
A.频率减小 B.波长减小 C.动量减小 D.速度减小
4．研究光电效应现象的装置如图所示。图中K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K极受到光照时能够发射电子。当用光子能量为2.82eV的光照射K极时，电流表的读数为30μA，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数等于1V时，电流表读数为零，保持滑片位置不变。下列说法中正确的是( )
A.光电子的最大初动能为1.82eV
B.K极材料的逸出功为1eV
C.电流表的读数为30μA时，电压表的示数大于1V
D.仅将电源正负极对调，电流表示数一定大于30μA
5．如图所示，平行板电容器由两块大的金属板A和B组成.用频率为v的光照射其中一块金属板A，金属板发射光电子，已知该金属的逸出功为，电子的电荷量为e，普朗克常量为h，下列说法正确的是( )
A.A板带负电，B板带正电 B.光电子的最大初动能为
C.两板间的最大电压为 D.金属板发射的所有光电子的动能都相等
6．如图为一研究光电效应的电路图，用一定频率的光照射阴极K，电流表G有示数，则下列判断正确的是( )
A.将滑片P向右移动，电流表的示数一定会越来越大
B.将滑片P移到最左端时，电流表的示数一定为零
C.将照射光强度减弱，光电子最大初动能不变
D.将照射光强度减弱，将不会发生光电效应
7．2023年10月3日，诺贝尔物理学奖揭晓，三位科学家以阿秒激光技术奠基人的身份共同获奖。阿秒激光脉冲是目前人类所能控制的最短时间过程，可用来测量原子内绕核运动电子的动态行为等超快物理现象。若实验室中产生了1个阿秒激光脉冲，该激光在真空中的波长，真空中的光速，普朗克常量，则该阿秒激光脉冲的光子的能量约为( )
A. B. C. D.
8．图像可以直观地反映物理量之间的关系。如图甲所示的是光电管中光电流与电压关系图像，图乙是c、d两种金属遏止电压与入射光频率之间的关系图像，下列说法正确的是( )
A.甲图中，a光的波长大于b光的波长
B.甲图中，a光的波长可能等于b光的波长
C.乙图中，金属c的逸出功小于金属d的逸出功
D.乙图中，金属c的逸出功可能等于金属d的逸出功
二、多选题
9．在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能与入射光频率v的关系如图所示，则( )
A.两条图线与横轴的夹角α和β可能不相等
B.若用同种频率的光照射这两种金属均能发生光电效应，则甲的遏制电压大于乙的遏制电压
C.若某一频率的光可以使乙金属发生光电效应，则一定也能使甲金属发生光电效应
D.甲金属的逸出功小于乙金属的逸出功
10．大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，用这些光照射如图甲所示的光电管的阴极K。已知氢原子的部分能级图如左图所示，阴极K为金属钨，其逸出功为4.54eV。则下列说法中正确的是( )
A.这些氢原子最多能发出6种不同频率的光
B.跃迁到基态时，会辐射γ射线
C.能使金属钨发生光电效应的光有3种
D.若将电源的正负极调换，其遏制电压为8.21V
11．如图甲为研究光电效应的实验装置，用频率为ν的单色光照射光电管的阴极K，得到光电流I与光电管两端电压U的关系图线如图乙所示，已知电子电荷量的绝对值为e，普朗克常量为h，则( )
A.开关S扳向“2”，向右移动变阻器，当灵敏电流计示数刚刚减为零时，光电管两端的电压称为遏止电压
B.阴极K所用材料的极限频率为
C.只增大光照强度时，图乙中的值将变大
D.用某色光照射金属板时不能发生光电效应，增大光照强度或延长光束照射时间可以使电流表示数变大
三、填空题
12．如图甲所示为探究光电效应规律的实验电路，图乙为测得的关系图。已知入射光子能量，电子电荷量的绝对值为e，则光电管阴极材料的逸出功___________eV；光电效应现象说明了光具有___________（选填“波动性”或“粒子性”）。
13．光电管中金属材料的极限波长为，现用一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光照射该光电管，只有一种频率的光能发生光电效应，其频率为ν，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，则用该光照射时光电子的最大初动能为______，氢原子基态能量为______（用题中所给物理量表示）。
14．在研究光电效应实验中，光电管的阴极材料为铯（Cs），用某一频率的光照射，实验测得光电流I随光电管两端电压U变化图像如图所示，图像与横轴交点为，已知铯的逸出功为W，普朗克常量为h，电子电荷量的绝对值为e，则该实验产生的光电子的最大初动能为_____，入射光的频率为______。
四、计算题
15．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变.放射出α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量.
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程.
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小.
（3）设该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损.
16．在光电效应实验中，如图所示用频率为的光照射金属板K，当电压表示数减为时，灵敏电流表上才有电流出现。（普朗克常量，，电子的电量为）
（1）求该金属的逸出功；
（2）若将电路中电源正负极对调，调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为时，光电子到达阳极A的最大动能为多少？
（3）若电流表的示数为，则每秒从阴极K发射出的电子个数是多少？
参考答案
1．答案：B
解析：ABC.由图像可知，光电流为零时，遏止电压的大小关系为，根据，可知，三种光的频率大小关系为，用cD.c时逸出光电子的最大初动能最大，故AC错误，B正确；D.c光频率大于a光频率，c光能发生光电效应时，a光不一定能发生光电效应，故D错误。故选B。
2．答案：A
解析：黄光的频率小于蓝光的频率，根据光电效应方程，再根据动能定理可得
即
可见频率越大则对应的截止电压越大，截止电压相等，则光的频率相等，故2为蓝光，1和3为黄光；
根据光电流的大小与光强成正比，可知曲线1对应的黄光的光强大于曲线3对应的黄光的光强。
选项A正确，BCD错误。
故选A。
3．答案：B
解析：光子的能量，由上述各式可知B正确，A、C、D均错误。
4．答案：D
解析：A.电压表示数为1V时，电流表示数为零，即遏止电压为1V，则光电子最大初动能为
A错误；
B.K极材料的逸出功为
B错误；
C.电流表有示数，说明两极电压小于遏止电压1V，C错误；
D.仅将电源正负极对调，则两极间电场对光电子的运动有促进作用，电流表示数增大，一定大于30μA，D正确。
故选D。
5．答案：B
解析：A.用频率为的光照射金属板A，发生光电效应，有光电子逸出，A板失去电子带正电，故A错误;B.光子的能量为，由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为故B正确;C.A板不断有光电子逸出到达B板，两板间的电压不断变大，当具有最大初动能的光电子刚好不能到达B板时，A、B板间电压达到最大，由动能定理得解得故C错误;D.不是所有光电子都是以最大初动能逸出的，只有金属表面的光电子直接向外飞出时，才具有最大初动能，从内层发射的光电子，在逸出的过程中会损失更多的能量，则此时光电子的动能小于最大初动能，故D错误。故选B。
6．答案：C
解析：A.将滑片P向右移动，即正向电压增大，若光电流达到饱和，则电流表的示数不变，故A错误；B.将滑片P移到最左端时，即不加电压，此时电流表的示数一定不为零，故B错误；C.将照射光强度减弱，光电子最大初动能不变，故C正确；D.若将照射光强度减弱，但频率不变，则仍然发生光电效应，故D错误。故选C。
7．答案：B
解析：根据题意，由光子的能量公式有,代入数据可得,故选B。
8．答案：C
解析：AB.由图可知，a光的截止电压大，根据逸出功表达式,可知a光频率大，a光波长短，故AB错误；CD.由光电效应方程可知,能量守恒有,有,当频率相等时，由于金属c截止电压大，所以c的逸出功小，故C正确，D错误。故选C。
9．答案：BCD
解析：A.由光电效应方程有，可知光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像的斜率为普朗克常量，所以两图像的斜率一定相等，即α和β一定相等，故A项错误；BD.结合之前的解题思路可知，其图像与横坐标的交点为截止频率，又因为，所以甲的逸出功小，用同种光照射两种金属发生光电效应，则甲的光电子的最大初动能大，由因为，所以甲的遏止电压大于乙的遏止电压，故BD正确；C.由之前的解题思路可知，甲的截止频率小，所以当乙可知发生光电效应时，该光也一定可以使甲发生光电效应，故C项正确。故选BCD。
10．答案：ACD
解析：A.这些氢原子最多能发出种不同频率的光，故A正确；B.γ射线是原子核从高能级向低能级跃迁时放出的，故B错误。C.根据跃迁规律可知从向跃迁时辐射光子的能量为，从向跃迁时辐射光子的能量为，从向跃迁时辐射光子的能量为，其他的跃迁辐射光子的能量均小于金属钨的逸出功，故能使金属钨发生光电效应的光有3种，故C正确。D.若将电源的正负极调换，加反向电压，其遏制电压为，则，故D正确。故选ACD。
11．答案：BC
解析：A.测量遏止电压时光电管加反向电压，则开关S应扳向“1”，选项A错误；
B.根据光电效应方程有
可得阴极K所用材料的极限频率为
选项B正确；
C.只增大光照强度时，饱和光电流增加，则图乙中的值将变大，选项C正确；
D.用某色光照射金属板时不能发生光电效应，增大光强或延长光束照射时间也不能发生光电效应，则电流表无示数，故D错误。
故选BC。
12．答案：5.2；粒子性
解析：由图乙可知，逸出的电子具有5.5eV的能量，由光电效应方程，可得光电管阴极材料的逸出功
光电效应现象说明了光具有粒子性。
13．答案：；
解析：根据光电效应方程有
其中逸出功为
解得
一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光照射该光电管，只有一种频率的光能发生光电效应，可知，该光子为4能级跃迁至基态时辐射的光子，根据波尔理论有
其中
解得
14．答案：；
解析：该实验产生的光电子的最大初动能为
根据光电效应方程，得入射光的频率为
15．答案：（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，则该α衰变的核反应方程为；
（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，则圆周运动的周期为，环形电流大小为；
（3）设该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，则衰变过程的质量亏损为
解析：（1）根据核反应中质量数与电荷数守恒可知，该α衰变的核反应方程为
（2）设α粒子在磁场中做圆周运动的速度大小为v，由洛伦兹力提供向心力有
根据圆周运动的参量关系有
得α粒子在磁场中运动的周期
根据电流强度定义式，可得环形电流大小为
（3）由，得
设衰变后新核Y的速度大小为，核反应前后系统动量守恒，有
可得
根据爱因斯坦质能方程和能量守恒定律有
解得
16．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）根据光电效应方程有：
根据动能定理有：
联立可得该金属的逸出功为：
（2）若将电路中电源正负极对调，调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为时，设光电子到达阳极A的最大动能为，根据动能定理可得：
联立解得：
（3）若电流表的示数为，则每秒从阴极K发射出的电子个数为：
