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2026届高考物理一轮复习特训 原子结构和波粒二象性
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
2．2025年1月20日，在合肥科学岛，有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置实现了千秒亿度高约束模式运行，表明我国在磁约束高温等离子体物理与工程技术研究方面走到了世界前列。下列关于原子核研究的说法正确的是( )
A.汤姆孙发现电子后，提出了原子的核式结构模型
B.卢瑟福通过粒子散射实验，发现原子核内存在中子
C.原子核的电荷数就是其核子数
D.是原子核人工转变的核反应方程
3．光电效应实验中，增大入射光强度但频率不变，则( )
A.光电子最大初动能增大 B.饱和光电流增大
C.遏止电压增大 D.逸出功增大
4．在光电效应实验中，用频率和光照强度都相同的单色光照射不同的金属，所得光电子最大初动能与金属材料逸出功W的关系图像如图所示，图像与横轴的交点坐标为，已知普朗克常量为h，下列说法正确的是( )
A.该单色光的频率为
B.该单色光的频率为
C.使用频率更高的单色光进行该实验，所得图像斜率会增大
D.使用频率更高的单色光进行该实验，所得图像斜率会减小
5．EUV光刻机使用极紫外光源，中科大在极紫外光源研究方面取得突破。某光源发出极紫外光频率为。已知普朗克常量为。则该光光子的能量为( )
A. B. C. D.
6．能正确解释黑体辐射实验规律的是( )
A.能量的连续经典理论 B.普朗克提出的能量量子化理论
C.以上两种理论体系任何一种都能解释 D.牛顿提出的能量微粒说
7．近年来，量子计算技术发展迅速，超导量子比特是实现量子计算的重要物理载体之一。超导量子比特的能级结构类似于原子能级，但其能级差可以通过外部电磁场调控。假设某一超导量子比特的能级差为，当量子比特从高能级跃迁到低能级时，会释放一个能量为的光子。已知普朗克常数为h，光速为c，则该光子的波长λ为( )
A. B. C. D.
8．对宇宙微波背景辐射的黑体谱形状的研究被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。关于黑体辐射，下列说法正确的是( )
A.黑体不会辐射电磁波
B.温度低于0 ℃的物体不会辐射电磁波
C.黑体辐射的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍
D.爱因斯坦提出的能量子假说，能够很好地解释黑体辐射规律
9．假设正常情况下人体向外辐射波长可认为近似为λ的红外线，向外辐射红外线功率为P，已知普朗克常量为h，光在空气中传播速度近似为c，则人体向外每秒辐射红外线的光子数近似为( )
A. B. C. D.
10．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为p，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的能量子数为( )
A. B. C. D.
11．我国利用“墨子号”量子通信卫星在国际上率先实现了高速星的量子通信，初步构成量子通信网格。关于量子理论，下列说法正确的是( )
A.普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
B.普朗克把能量子假设进行了推广，提出了光量子理论
C.光子能量由光的强度决定
D.大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，能发射出各种频率的光子
12．下列说法不正确的是( )
A.普朗克提出“振动者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
B.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”
C.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
D.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”
二、多选题
13．如图所示，A、K为光电管的两个电极，阴极K由极限频率为的钾制成，电压表V、电流计G均为理想电表。现用波长为λ的光照射阴极K发生光电效应，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，电子的电荷量为e。则下列说法正确的是( )
A.阴极K能发生光电效应，说明光具有粒子性
B.若电源N端为正极，将滑片P缓慢向右滑动，从K板逸出的光电子最大初动能一定增大
C.若电源M端为正极，电压表示数为时，则电流表的示数恰好为0
D.若光电管两端的正向电压为U，则光电子到达A的最大动能为
14．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有N个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。现有一个光源以功率P均匀地向各个方向发射波长为λ的绿光，假设瞳孔在暗处的直径为d，且不计空气对光的吸收。（普朗克常量h，真空中光速c），则( )
A.光源单位时间内产生的光子数
B.光源单位时间内产生的光子数
C.眼睛最远在距离能够看到这个光源
D.眼睛最远在距离能够看到这个光源
15．下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是( )
A.图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成功解释了光电效应
B.图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的
C.图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D.图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性
16．2021年12月15日秦山核电站迎来了安全发电30周年，核电站累计发电约，相当于减排二氧化碳六亿多吨.为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热.下列说法正确的是（光速为）( )
A.秦山核电站利用的是核聚变释放的能量
B.秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为27.6 kg
C.核电站反应堆中需要用镉棒控制链式反应的速度
D.反应堆中存在的核反应
三、填空题
17．（1）某太空望远镜拍摄的星空照片中呈现如图所示的星芒。则该望远镜成像光路上的障碍物分布情况可能为（白色表示透光、黑色表示障碍物）( )
A.
B.
C.
D.
E.
（2）我们接收到的恒星星光的光谱多为吸收光谱，其形式为( )
A.
B.
C.
（3）由于光电效应，太空望远镜很容易在太阳辐射下带_________（填写电荷种类）。望远镜表层与无穷远处的电势差在增大为U后将保持不变，已知太阳辐射中频率大于的电磁波的影响均可忽略，普朗克常数为h，元电荷为e，望远镜表层材料发生光电效应的极限频率为，则_________。
18．氢原子的能级图如图所示。现有一群氢原子处在能级，向低能级跃迁的过程中最多能辐射出________种频率的光子，其中波长最长的光子能量为________；用能级直接跃迁到能级时辐射出的光子照射金属钾（逸出功为），发生光电效应时光电子的最大初动能为________。
四、实验题
19．某实验小组的同学为了探究光电效应现象，设计了如图所示的电路图。已知普朗克常量为h，电子的电量为e。
(1)阴极为___；
(2)若a为电源的正极、b为电源的负极，用频率为ν的光照射阴极，同时滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，当电压表的示数为时，电流表的示数刚好为零，则阴极材料的逸出功为___；
(3)仅将电源的正负极对调，重复第（2）问中的操作，滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，电流表的示数___，当电压表示数为时，光电子到阳极的最大动能为___；
(4)在第（3）问的基础上，保持滑动变阻器的触头以及照射光的强度不变，换用频率更大的光照射阴极，电流表的示数___（选填“增大”“不变”或“减小”）。
五、计算题
20．电子撞击一群处于基态的氢原子，氢原子激发后能放出6种不同频率的光子，氢原子的能级图如图所示，则：
(1)氢原子处于量子数n为多少的激发态？
(2)电子的能量至少为多大？
(3)观测到氢原子发射的不同波长的光中，其中波长最长的光子能量为多少？
21．图甲是研究光电效应规律的光电管。用波长的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与A、K之间的电势差满足如图乙所示的规律，取。结合图像，求：（结果保留2位有效数字）
(1)当足够大时，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能；
(2)该阴极材料的极限波长。
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：D
解析：A.卢瑟福提出了原子核式模型，故 A错误；
B.查德威克在做粒子轰击物的实验中发现了中子，故B错误；
C.原子核的电荷数就是核内的质子数，核子数等于中子数和质子数之和，故C错误；
D.是原子核人工转变的核反应方程，选项D正确。
故选D。
3．答案：B
解析:A.光电子最大初动能由入射光频率和逸出功决定，频率不变且逸出功不变，故最大初动能不变，A错误；
B.饱和光电流与入射光强度成正比，增大光强度使单位时间逸出的光电子数增加，故B正确；
C.遏止电压由最大初动能决定，因最大初动能不变，故遏止电压不变，C错误；
D.逸出功是金属材料的固有属性，与入射光无关，故D错误。故选B。
4．答案：A
解析：AB.根据爱因斯坦光电效应方程有解得该单色光的频率为，A正确，B错误；CD.根据爱因斯坦光电效应方程有，图像斜率与单色光的频率无关，故CD错误。故选A。
5．答案：D
解析:该光光子的能量为
故选D。
6．答案：B
解析：根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，用普朗克提出的能量量子化理论才能得到较满意的解释，故B正确，A、C、D错误。
7．答案：C
解析：根据能量公式，有
该光子的波长为
故选C。
8．答案：C
解析：AB.一切物体都会辐射电磁波，绝对零度的物体才可能没有辐射，温度越高，辐射的电磁波越强，AB错误；
CD.普朗克假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象，C正确，D错误。
故选C。
9．答案：B
解析：每个光子具有的能量为所以每秒辐射光子数为故选B。
10．答案：A
解析：每个光子的能量为
设每秒激光器发出的光子数是n，则
联立可得
故选A。
11．答案：A
解析：普朗克为了对当时经典物理无法解释的“紫外灾难”进行解释，第一次提出了能量量子化理论，故A正确；普朗克提出了量子论，爱因斯坦提出了光子说，故B错误；根据知，光子能量与光子频率有关，与光的强度无关，故C错误；大量氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射光的频率大小由能级差决定，即只能发射某些特定频率的光子，故D错误。
12．答案：C
解析：根据“黑体辐射”以及对黑体辐射的研究，普朗克提出“振动者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.故A正确；根据“黑体辐射”以及对黑体辐射的研究，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”.故B正确；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.故C错误；爱因斯坦提出了光子的概念，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”.故D正确.本题选择不正确的，故选C.
13．答案：AC
解析：A.阴极K能发生光电效应，说明光具有粒子性，故A正确；BD.若电源N端为正极，光电管两端的正向电压，根据爱因斯坦光电效应方程，可知最大初动能由入射光的频率决定，与光电管两端电压无关，故BD错误；C.若电源M端为正极，所加电压为反向电压，根据动能定理可知，解得，可知电压表示数为时，则电流表的示数恰好为0，故C正确。故选AC。
14．答案：AC
解析：AB.光源单位时间内产生的光子数为，故A正确，B错误；
CD.根据光子数密度公式
解得，故C正确，D错误。
故选AC。
15．答案：BD
解析：A.普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，爱因斯坦成功解释了光电效应，A错误；
B.玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的，B正确；
C.卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出原子的核式结构，C错误；
D.根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有波动性，D正确。
故选BD。
16．答案：CD
解析：秦山核电站利用的是重核裂变释放的能量，A错误；由质能方程可知，释放的核能全部转化为电能时，秦山核电站发电使原子核亏损的质量，但实际情况下转化率不会达到100%，则实际亏损的质量大于27.6 kg，B错误；核电站反应堆中利用镉棒吸收中子的特性，控制中子的数量，从而控制链式反应的速度，C正确；反应堆利用铀235裂变释放的能量来发电，核反应方程为，D正确.
17．答案：（1）E
（2）B
（3）正电；
解析：（1）由照片中星芒的形状可知，星点周围出现了“四条”彼此成直角或对角的衍射条纹（看上去像“+”和“×”重叠）。选项E所示的中心圆面被四条径向黑线（障碍物）分割，最符合该衍射现象。
故选E。
（2）恒星光谱在大范围内接近连续分布，但由于恒星大气中某些原子的吸收作用，会在连续背景上出现若干吸收线(暗线)，因此属于“在连续谱背景上带暗线”的吸收光谱。选项A所示为线状谱，选项B所示为吸收状谱，选项C所示为连续谱。
故选B。
（3）望远镜在太阳辐射下易因光电效应而失去电子，故会带正电。
当望远镜表面的正电累积到一定程度后，被剥离电子所能获得的最大动能恰好被表面与无穷远之间的电势差所抵消，电势差保持稳定。由光电效应方程
又
得。
18．答案：10；0.31；0.61
解析：根据，可得处在能级的氢原子向低能级跃迁最多能放出10种不同频率的光子；氢原子处于能级向低能级跃迁的过程中，当由能级跃迁至能级时，放出光子能量最小，波长最长，对应的光子能量为；氢原子由能级跃迁到能级时，辐射的光子能量为，由，解得光电子的最大初动能为。
19．答案：(1)K
(2)
(3)先变大后不变；
(4)减小
解析:（1）由电路图可知，K为阴极、A为阳极。
（2）由爱因斯坦的光电效应方程得
当电压表的示数为时，电流表的示数刚好为零，遏止电压为，则有
解得逸出功为
（3）仅将电源的正负极对调，滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，电流表的示数先逐渐增大，当达到饱和电流后，电流表的示数再保持不变；
由（2）可知光电子的最大初动能为
当电压表示数为时，电场力做正功，则由动能定理得
解得
（4）在第（3）问的基础上，保持滑动变阻器的触头以及照射光的强度不变，照射光的频率增大，则单位时间到达阴极的光子数目减少，单位时间从阴极表面逸出的光电子数目减少，则光电流减小，电流表的示数减小。
20．答案：(1)4；(2)12.75eV；(3)0.66eV
解析:(1)氢原子激发后能放出6种不同频率的光子，则氢原子处于量子数的激发态；
(2)电子的能量至少为
解得
(3)能级差最小时，辐射的光子频率最小，波长最长，则波长最长的光子能量为
21．答案：(1)，
(2)0.66μm
解析:（1）由图可知，最大光电流为0.64μA，则每秒钟阴极发射的光电子数 个
由图可知，发生光电效应时的截止电压是0.6V，所以光电子的最大初动能
（2）根据光电效应方程得
又
代入数据得
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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