2026年高考物理复习新题速递之原子结构和波粒二象性

第53页（共53页）2026年高考物理复习新题速递之原子结构和波粒二象性一．选择题（共10小题）1．如图所示，在光电效应实验中，用光分别照射金属a、b得到了两条遏止电压与入射光频率的关系图线。已知金属a的逸出功大于金属b的逸出功，普朗克常量为h，电子的电荷量为﹣e。下列说法正确的是（）A．图线Ⅰ对应的金属为a B．图线Ⅰ、Ⅱ的斜率均为h C．用频率为ν3的光照射金属b，则光电子的最大初动能为hν3﹣hν2 D．用频率为ν3的光照射金属a，则相应的遏止电压为h2．在光电效应的实验中，某同学用不同波长的光照射同一金属，绘制了光电子的最大初动能E、与入射光波长倒数1λ的图像如图所示。图中横纵截距分别为a、﹣b，光在真空中的速度大小为cA．该金属的逸出功为1bB．普朗克常量为bacC．该金属的极限频率为acD．该实验证明了光的波动性3．如图所示为氢原子的能级图，两个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，产生的光子频率种类最多可能为（）A．3种 B．4种 C．5种 D．6种4．仔细阅读下列四幅图所描述的物理情景，有关说法正确的是（）A．玻尔原子理论的基本假设认为：电子绕核运行轨道的半径是任意的，可以取连续的任意数值 B．光电效应产生的条件为：光照强度大于临界值 C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了：运动电子具有波动性 D．实验中发现少数α粒子发生了较大角度的偏转，说明金原子质量大而且很坚硬5．如图所示为光电管的结构及其工作原理图，当入射光照在管中金属板上时，电路中可以形成光电流。在某次光电效应实验中，用波长为λ1和λ2的光分别照射同一光电管，均发生了光电效应，对应的逸出功分别为W1和W2，所逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1、Ek2，遏止电压分别为Ucl、Uc2，且Uc1＞Uc2，则下列说法正确的是（）A．W1＜W2 B．W1＞W2 C．Ek1＜Ek2 D．λ1＜λ26．研究光电效应规律时，得到a、b两种金属的遏止电压Uc随入射光的频率ν的关系图像如图所示，下列说法正确的是（）A．普朗克常数等于图像的斜率 B．金属a的极限波长比金属b长 C．当入射光的频率相同时，金属b的遏止电压大 D．当两种金属的遏止电压相等时，金属a的入射光频率高7．氢原子的能级图如图1所示，一群处于n＝4激发态的氢原子自发跃迁，用辐射出的光子去照射图2的阴极K，只有两种光子a、b可以使之发生光电效应。移动滑动变阻器的滑片及调换电源正负极，测得电流表示数与电压表示数的对应关系如图3所示。已知阴极金属的逸出功W0＝11.43eV，下列说法正确的是（）A．a光子是氢原子从n＝4激发态跃迁到基态辐射出的 B．b光的波长比a光的波长长 C．光电子的最大初动能之比Eka：Ekb＝1：3 D．Uc2：Uc1＝2：18．关于原子结构和玻尔原子理论，下列选项正确的是（）A．在α粒子散射实验中，α粒子与电子发生碰撞造成α粒子大角度偏转 B．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子“核式结构模型”的重要依据 C．大量氢原子处于n＝4的能级，最多可以辐射出3种不同频率的光 D．玻尔理论能解释结构复杂原子的光谱现象9．赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的间隙如果受到光照，就更容易产生电火花，这就是最早发现的光电效应。如图所示研究光电效应的电路，当绿光照射阴极K时，电流表指针发生了偏转，下列说法正确的是（）A．阴极K发射的光电子来自于电源的负极 B．调换电源的正负极，电流表的示数可能不为零 C．增大入射光的强度，逸出光电子的最大初动能一定增大 D．换用红光照射阴极K，如果照射时间足够长，一定能发生光电效应10．某同学在研究光电效应现象时，利用不同频率的光照射某金属材料，记录了入射光频率ν以及相对应的遏止电压Uc，然后描绘了ν关于Uc的函数图像，如图所示，已知电子的电荷量大小为e，图中νx为未知量，其余均为已知量，下列说法正确的是（）A．νx=UB．材料的逸出功e（U2﹣U1） C．普朗克常量为e(D．若ν2＝2ν1，则相对应的光电子的最大初动能Ekm2＝2Ekm1二．多选题（共5小题）（多选）11．丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难，在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，提出了自己的原子结构假说。一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出多种不同频率的光，将这些光分别照射到图乙中阴极K的金属上，只能测得2条电流随电压变化的图像如图丙所示，已知氢原子的能级图如图甲所示，根据玻尔理论对氢原子光谱的解释，下列说法正确的是（）A．这群处于第4能级的氢原子最多可以辐射出6种不同频率的光子 B．图丙中光电流图像b对应的光，是氢原子由第4能级向第1能级跃迁发出的 C．图丙中光电流图像a对应的光，不能使逸出功为12.09eV的金属发生光电效应 D．动能为2eV的电子可以使处于第3能级的氢原子电离（多选）12．频率为ν的光照射到某金属表面发生光电效应。若入射光子的动量为p，该金属的逸出功为W，从金属表面逸出的光电子的动能为Ek、动量大小为p0，真空中光速为c，普朗克常量为h。则下列关系正确的是（）A．h=p0cν B．h=pcν C．Ek≤hν﹣W D（多选）13．下列说法正确的是（）A．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 B．紫光光子的能量比红光光子的能量大 C．不同频率的电磁波在真空中传播的速度不同 D．晶体不发射红外线（多选）14．用a、b两种可见光照射同一光电效应装置，测得的光电流和电压的关系图像如图（a）所示，图（b）为氢原子的能级图。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（）A．a光的波长比b光的大 B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大 C．用光子能量为E＝12.75eV的光去照射大量处于基态的氢原子可以得到两种可见光 D．若a光是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光（多选）15．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I﹣U图线，Uc1、Uc2表示遏止电压。下列说法中正确的是（）A．甲、乙是不同颜色的光且甲光束比乙光束的光照强度强 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宽 D．甲、乙、丙三束光的光子动量p甲＝p乙＜p丙三．解答题（共5小题）16．“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：（1）每个光子的能量E；（2）太阳辐射硬X射线的总功率P。17．玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动视为经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k。氢原子处于基态时电子的轨道半径为r1，电势能为Ep=-k（1）氢原子处于基态时电子的动能；（2）氢原子处于基态时的总能量；（3）至少要用频率多大的电磁波照射氢原子可使氢原子电离。18．如图所示是研究光电效应的装置，阴极M和阳极N是正对的边长为L的正方形薄板，两薄板的距离也为L，滑动变阻器的滑片P位于滑动变阻器的中间位置。现用波长为λ的单色光照射阴极M的中心O，阴极发生光电效应，从O点向各个方向放射出最大速度为v0的光电子。已知光速为c，普朗克常量为h，阴极M的逸出功为W0，电子的电荷量为e。（1）光的频率达到一定值时，光电效应才能够发生，此光的频率称为极限频率，相应的波长称为极限波长，求阴极M对应的极限波长λ0；（2）求光电子的质量m。19．如图所示，阴极材料由铝制成，已知铝的逸出功为W0，现用频率为ν的光照射铝的表面，发生光电效应。已知电子的电量为e，普朗克常量为h。求：（1）光电子的最大初动能；（2）为了使光电流变为0，应将滑动变阻器的滑片P向哪个方向移动（a端或b端）？电压表示数至少为多大？20．现代科学研究表明，光既具有波动性，又具有粒子性。某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，若已知光速为c，普朗克常量为h，求：（1）光子的能量；（2）光子的动量；（3）激光器每秒发射的光子数。

2026年高考物理复习新题速递之原子结构和波粒二象性（2025年10月）参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）题号12345678910答案DBBCDBDBBC二．多选题（共5小题）题号1112131415答案ADBCABACBCD一．选择题（共10小题）1．如图所示，在光电效应实验中，用光分别照射金属a、b得到了两条遏止电压与入射光频率的关系图线。已知金属a的逸出功大于金属b的逸出功，普朗克常量为h，电子的电荷量为﹣e。下列说法正确的是（）A．图线Ⅰ对应的金属为a B．图线Ⅰ、Ⅱ的斜率均为h C．用频率为ν3的光照射金属b，则光电子的最大初动能为hν3﹣hν2 D．用频率为ν3的光照射金属a，则相应的遏止电压为h【考点】爱因斯坦光电效应方程；遏止电压及其影响因素．【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】根据逸出功分析金属种类；得出图像对应的函数关系式，根据关系式分析斜率；光子能量减去逸出功等于最大初动能；最大初动能除以电荷量等于遏止电压。【解答】解：A．逸出功W1＝hν1，W2＝hν2，W1＜W2，可知W2为金属a的逸出功，图线Ⅱ对应金属a，故A错误；B．根据Ek＝eUc＝hν﹣W0，可得Uc=hνeC．图线I对应金属b，用频率为ν3的光照射金属b，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能为hν3﹣hν1，故C错误；D．用频率为ν3的光照射金属a，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能为hν3﹣hν2，相应的遏止电压为hν3-h故选：D。【点评】此题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关知识，解决本题的关键是掌握遏止电压的定义以及光电效应方程。光电效应方程Ek＝hν﹣W02．在光电效应的实验中，某同学用不同波长的光照射同一金属，绘制了光电子的最大初动能E、与入射光波长倒数1λ的图像如图所示。图中横纵截距分别为a、﹣b，光在真空中的速度大小为cA．该金属的逸出功为1bB．普朗克常量为bacC．该金属的极限频率为acD．该实验证明了光的波动性【考点】爱因斯坦光电效应方程；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】B【分析】根据爱因斯坦光电效应方程写出图像的函数表达式，结合图像计算该金属的逸出功和普朗克常量，以及金属的极限频率；光电效应说明了光具有粒子性。【解答】解：ABC、根据爱因斯坦光电效应方程有Ek=hcλ-W0可知，Ek-1λ图像的斜率为k＝hc=ba，纵轴截距为﹣b＝﹣W0。所以该金属的逸出功为b＝hν0D、该实验说明了光的粒子性，故D错误。故选：B。【点评】能够根据爱因斯坦光电效应方程写出图像的函数表达式是是解题的基础。3．如图所示为氢原子的能级图，两个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，产生的光子频率种类最多可能为（）A．3种 B．4种 C．5种 D．6种【考点】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；原子的核式结构及其组成；推理论证能力．【答案】B【分析】根据氢原子的跃迁规律结合原子核个数进行分析解答。【解答】解：单个处于n＝4能级的氢原子从高能级向低能级跃迁，跃迁的路径可能为4→3→2→1或4→3→1或4→2→1或4→1，那么两个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，产生的光子频率种类最多为4种，故B正确，ACD错误。故选：B。【点评】考查氢原子的跃迁规律应用，理解跃迁原理，难度较低。4．仔细阅读下列四幅图所描述的物理情景，有关说法正确的是（）A．玻尔原子理论的基本假设认为：电子绕核运行轨道的半径是任意的，可以取连续的任意数值 B．光电效应产生的条件为：光照强度大于临界值 C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了：运动电子具有波动性 D．实验中发现少数α粒子发生了较大角度的偏转，说明金原子质量大而且很坚硬【考点】光电效应现象及其物理意义；光子的动量；卢瑟福α粒子散射实验；感应电流的产生条件．【专题】定性思想；归纳法；光电效应专题；光的波粒二象性和物质波专题；原子的核式结构及其组成；理解能力．【答案】C【分析】由图和根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的；根据光电效应实验产生的条件判断；电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性；发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围。【解答】解：A、根据玻尔原子理论的基本假设，可知电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误；B、光电效应实验产生的条件为：入射光的频率大于极限频率，故B错误；C、电子束通过铝箔时的衍射实验图样证实了电子具有波动性，故C正确；D、α粒子散射实验中发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故D错误。故选：C。【点评】本题考查了近代物理中的基本知识，对于这部分基本知识要注意加强理解和应用，干涉和衍射是波特有的现象。5．如图所示为光电管的结构及其工作原理图，当入射光照在管中金属板上时，电路中可以形成光电流。在某次光电效应实验中，用波长为λ1和λ2的光分别照射同一光电管，均发生了光电效应，对应的逸出功分别为W1和W2，所逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1、Ek2，遏止电压分别为Ucl、Uc2，且Uc1＞Uc2，则下列说法正确的是（）A．W1＜W2 B．W1＞W2 C．Ek1＜Ek2 D．λ1＜λ2【考点】爱因斯坦光电效应方程；遏止电压及其影响因素．【专题】比较思想；推理法；光电效应专题；推理论证能力．【答案】D【分析】根据爱因斯坦光电效应方程和动能定理写出遏止电压和光的波长之间的关系分析即可。【解答】解：根据动能定理和爱因斯坦光电效应方程有eUc=hcλ-W，因为是照射的同一光电管，所以W1＝W2，又因为Uc1＞Uc2，所以λ1＜故选：D。【点评】本题考查了对爱因斯坦光电效应方程的理解，基础题。6．研究光电效应规律时，得到a、b两种金属的遏止电压Uc随入射光的频率ν的关系图像如图所示，下列说法正确的是（）A．普朗克常数等于图像的斜率 B．金属a的极限波长比金属b长 C．当入射光的频率相同时，金属b的遏止电压大 D．当两种金属的遏止电压相等时，金属a的入射光频率高【考点】爱因斯坦光电效应方程；遏止电压及其影响因素．【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；推理论证能力．【答案】B【分析】根据光电效应方程和动能定理得到图像对应的函数关系式，根据关系式结合图像分析；结合光电效应方程分析。【解答】解：A．根据光电效应方程hν＝W0+Ekm，eUc＝Ekm整理可得Uc=heνB．由图像横轴截距表示截止频率νca＜νcb，根据c＝λν得λa＞λb，故B正确；C．由图像可知，b的截止频率大则逸出功W0大，由A项整理得到的式子可知金属b的遏止电压Uc小，故C错误；D．当两种金属的遏止电压Uc相等时，即最大初动能相等，根据光电效应方程hν＝W0+Ekm，可知a的截止频率小则逸出功W0小，金属a的入射光频率低，故D错误。故选：B。【点评】本题主要考查了爱因斯坦光电效应方程的应用，理解公式，结合图像的物理意义即可完成分析。7．氢原子的能级图如图1所示，一群处于n＝4激发态的氢原子自发跃迁，用辐射出的光子去照射图2的阴极K，只有两种光子a、b可以使之发生光电效应。移动滑动变阻器的滑片及调换电源正负极，测得电流表示数与电压表示数的对应关系如图3所示。已知阴极金属的逸出功W0＝11.43eV，下列说法正确的是（）A．a光子是氢原子从n＝4激发态跃迁到基态辐射出的 B．b光的波长比a光的波长长 C．光电子的最大初动能之比Eka：Ekb＝1：3 D．Uc2：Uc1＝2：1【考点】爱因斯坦光电效应方程；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】D【分析】遏止电压越大，光子能量越高，结合玻尔跃迁理论分析；光子能量高，波长短，发生光电效应，光电子的最大初动能越大；根据最大初动能分析遏止电压之比。【解答】解：A．一群处于n＝4激发态的氢原子自发跃迁，能辐射出C42=6种频率的光子，根据氢原子能级跃迁公式ΔE＝Em从n＝4到n＝1有ΔE41＝E4﹣E1＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV从n＝3到n＝1有ΔE31＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV从n＝2到n＝1有ΔE21＝E2﹣E1＝﹣3.40eV﹣（﹣13.6eV）＝10.2eV可知剩余其它三种，即从n＝4到n＝3，从n＝4到n＝2，从n＝3到n＝2跃迁辐射出来的光子，能量都小于11.43eV，阴极金属的逸出功W0＝11.43eV；而只有两种光子a、b可以使之发生光电效应，故能使阴极发生光电效应的是从n＝4到n＝1和从n＝3到n＝1跃迁辐射出的光子，其中能量较大的是从n＝4到n＝1跃迁辐射出的光子，根据爱因斯坦光电效应方程有Ek＝hν﹣W0根据动能定理有﹣eUc＝0﹣Ek联立解得U可知能量越大的光子照射金属发生光电效应，对应用遏止电压越大，由图3可知，b的遏止电压更大，故b光子是氢原子从n＝4激发态跃迁到基态辐射出的，故A错误；B．b光子是氢原子从n＝4到n＝1激发态跃迁到基态辐射出的，而a光子是氢原子从n＝3到n＝1激发态跃迁到基态辐射出的，根据氢原子能级跃迁公式ΔE＝Em﹣En可知b光子的能量大于a光子的能量；根据E＝hν可知b光子的频率大于a光子的频率；根据c＝λν可知b光子的波长比a光子的波长短，故B错误；C．a光了从n＝3到n＝1，则有ΔE31＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV根据爱因斯坦光电效应方程可得Eka＝12.09eV﹣11.43eV＝0.66eVb光子从n＝4到n＝1，则有ΔE41＝E4﹣E1＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV根据爱因斯坦光电效应方程可得Ekb＝12.75eV﹣11.43eV＝1.32eV故光电子的最大初动能之比Eka：Ekb＝1：2，故C错误；D．根据动能定理有﹣eUc＝0﹣Ek解得U故Uc2：Uc1＝Ekb：Eka＝2：1，故D正确。故选：D。【点评】解决本题的关键掌握能级跃迁与发出或吸收光子能量的关系hν＝Em﹣En，对于可见光应注意掌握光效应方程，注意理解影响光电子的最大初动能因素。8．关于原子结构和玻尔原子理论，下列选项正确的是（）A．在α粒子散射实验中，α粒子与电子发生碰撞造成α粒子大角度偏转 B．α粒子散射实验是卢瑟福建立原子“核式结构模型”的重要依据 C．大量氢原子处于n＝4的能级，最多可以辐射出3种不同频率的光 D．玻尔理论能解释结构复杂原子的光谱现象【考点】分析能级跃迁过程中释放的光子种类；卢瑟福α粒子散射实验；玻尔原子理论的基本假设．【专题】定性思想；推理法；原子的核式结构及其组成；原子的能级结构专题；理解能力．【答案】B【分析】α粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据；根据数学组合公式求解；根据玻尔理论的局限性解释。【解答】解：AB、α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，所以α粒子大角度偏转的主要原因是粒子与原子核的碰撞造成的，α粒子与电子发生碰撞不能造成α粒子大角度偏转，由此卢瑟福建立了原子核式结构模型，故A错误，B正确；C、大量氢原子处于n＝4的能级，最多可以辐射出种不同频率的光，故C错误；D、玻尔理论成功解释了氢原子光谱的实验规律，但无法解释复杂原子的光谱现象，这也是玻尔理论的局限性，故D错误。故选：B。【点评】本题考查了α粒子散射实验、玻尔理论，常识性知识点多，关键是多看书，记住基础知识。9．赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的间隙如果受到光照，就更容易产生电火花，这就是最早发现的光电效应。如图所示研究光电效应的电路，当绿光照射阴极K时，电流表指针发生了偏转，下列说法正确的是（）A．阴极K发射的光电子来自于电源的负极 B．调换电源的正负极，电流表的示数可能不为零 C．增大入射光的强度，逸出光电子的最大初动能一定增大 D．换用红光照射阴极K，如果照射时间足够长，一定能发生光电效应【考点】爱因斯坦光电效应方程；光电效应现象及其物理意义．【专题】比较思想；推理法；光电效应专题；推理论证能力．【答案】B【分析】光电子是由金属阴极中的电子吸收光子能量后逸出产生的，与电源负极无关；当调换电源正负极时，要想到反向电压的作用；根据爱因斯坦光电效应方程判断；依据光电效应发生的条件，即入射光频率大于金属的极限频率。【解答】解：A、阴极K发射的光电子是金属中的电子吸收光子能量后逸出产生的，并非来自电源的负极，故A错误；B、调换电源的正负极，即加上反向电压，当反向电压小于遏止电压时，仍有部分具有较大初动能的光电子能够到达阳极，电流表的示数可能不为零，故B正确；C、根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν﹣W0，可知光电子逸出时的初动能与光照强度无关，故C错误；D、根据光电效应规律，发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，红光的频率小于绿光，若绿光刚好能使该金属发生光电效应，换用红光照射，无论照射时间多长，都不能发生光电效应，故D错误。故选：B。【点评】本题主要考查光电效应的相关知识，重点考查入射光频率与金属极限频率的关系对光电效应发生与否的决定性作用，强调频率是能否发生光电效应的关键因素，与光照时间无关，以此检验对光电效应本质条件的理解。10．某同学在研究光电效应现象时，利用不同频率的光照射某金属材料，记录了入射光频率ν以及相对应的遏止电压Uc，然后描绘了ν关于Uc的函数图像，如图所示，已知电子的电荷量大小为e，图中νx为未知量，其余均为已知量，下列说法正确的是（）A．νx=UB．材料的逸出功e（U2﹣U1） C．普朗克常量为e(D．若ν2＝2ν1，则相对应的光电子的最大初动能Ekm2＝2Ekm1【考点】爱因斯坦光电效应方程；光电效应现象及其物理意义．【专题】定量思想；方程法；光电效应专题；推理论证能力．【答案】C【分析】根据爱因斯坦光电效应方程以及动能定理结合图像的截距和斜率的物理意义进行分析解答。【解答】解：AC.由光电效应方程Ekm＝hν﹣W0，又由动能定理得eUc＝Ekm，整理得ν=ehUc+W0h，由关系式可知k=eh，结合图像可知图像的斜率为k=B.材料的逸出功为W0＝hνx，整理得W0=eD.由公式Ekm＝hν﹣W0可知，若ν2＝2ν1，相对应的光电子的最大初动能Ekm2≠2Ekm1，故D错误。故选：C。【点评】考查光电效应的方程应用以及图像的认识和理解，明确光电效应的原理，熟练掌握相关运算，难度中等。二．多选题（共5小题）（多选）11．丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难，在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，提出了自己的原子结构假说。一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出多种不同频率的光，将这些光分别照射到图乙中阴极K的金属上，只能测得2条电流随电压变化的图像如图丙所示，已知氢原子的能级图如图甲所示，根据玻尔理论对氢原子光谱的解释，下列说法正确的是（）A．这群处于第4能级的氢原子最多可以辐射出6种不同频率的光子 B．图丙中光电流图像b对应的光，是氢原子由第4能级向第1能级跃迁发出的 C．图丙中光电流图像a对应的光，不能使逸出功为12.09eV的金属发生光电效应 D．动能为2eV的电子可以使处于第3能级的氢原子电离【考点】原子能级跃迁与光电效应的结合；光电效应方程的图像问题；分析能级跃迁过程中释放的光子种类；计算能级跃迁过程吸收或释放的能量．【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】AD【分析】根据公式n(【解答】解：A、这群处于第4能级的氢原子最多可以辐射不同频率的光子种类有n(n-1)B、因为只能测得2条电流随电压变化的图像，所以只能是n＝4能级向n＝1能级辐射的光子和从n＝3向n＝1能级跃迁时辐射的光可以发生光电效应，由图丙可知图像b的遏止电压小于图像a对应的遏止电压，所以图像b对应的光子的能量小于图像a对应的光子能量，所以图像a是氢原子由第4能级向第1能级跃迁发出的，图像b是氢原子由第3能级向第1能级跃迁发出的，故B错误；C、由上面的分析可知图像a是氢原子由第4能级向第1能级跃迁发出的，所以a光子的能量为Ea＝E4﹣E1＝﹣0.85eV﹣（﹣13.6eV）＝12.75eV＞12.09eV，所以可以使逸出功为12.09eV的金属发生光电效应，故C错误；D、处于第3能级的氢原子的电离能为1.5eV，所以动能为2eV的电子可以使处于第3能级的氢原子电离，故D正确。故选：AD。【点评】知道氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子，从低能级向高能级跃迁时要吸收光子，知道氢原子发生能级跃迁和电离的条件是解题的关键。（多选）12．频率为ν的光照射到某金属表面发生光电效应。若入射光子的动量为p，该金属的逸出功为W，从金属表面逸出的光电子的动能为Ek、动量大小为p0，真空中光速为c，普朗克常量为h。则下列关系正确的是（）A．h=p0cν B．h=pcν C．Ek≤hν﹣W D【考点】光子的动量；光电效应现象及其物理意义；光电效应的截止频率；爱因斯坦光电效应方程．【专题】定量思想；方程法；光电效应专题；光的波粒二象性和物质波专题；推理论证能力．【答案】BC【分析】根据光子的动量与波长、频率的关系求出；根据光电效应方程判断。【解答】解：A、光子的动量为p，光电子的动量才是p0，故A错误；B、光子的动量为p，根据p=hλ=hνcCD、根据光电效应方程，光电子的最大初动能Ekm＝hν﹣W，由于Ek是从金属表面逸出的光电子的动能，所以Ek≤hν﹣W，故C正确，D错误。故选：BC。【点评】该题考查光电效应方程和光子的动量，要注意光电子的初动能的最大初动能的区别。（多选）13．下列说法正确的是（）A．周期性变化的磁场产生同频率变化的电场 B．紫光光子的能量比红光光子的能量大 C．不同频率的电磁波在真空中传播的速度不同 D．晶体不发射红外线【考点】光子与光子的能量；电磁波的发射和接收；红外线的特点和应用．【专题】定性思想；归纳法；电磁场理论和电磁波；理解能力．【答案】AB【分析】根据麦克斯韦电磁场理论判断；根据能量子公式E＝hν判断；电磁波在真空中传播速度均一样；所有物体都会向外辐射红外线。【解答】解：A、根据麦克斯韦电磁场理论，周期性变化的磁场产生同频率变化的电场，周期性变化的电场产生同频率变化的磁场，故A正确；B、根据能量子公式E＝hν，结合红光的频率小于紫光的频率，所以紫光光子的能量比红光光子的能量大，故B正确；C、所有电磁波在真空中的传播速度一样大，均为3.0×108m/s，故C错误；D、所有物体都会向外辐射红外线，所以晶体会发射红外线，故D错误。故选：AB。【点评】本题要注意麦克斯韦电磁场理论的两条基本假设，要知道变化的电（磁）场才能产生磁（电）场，均匀变化的电（磁）场产生稳定的磁（电）场。（多选）14．用a、b两种可见光照射同一光电效应装置，测得的光电流和电压的关系图像如图（a）所示，图（b）为氢原子的能级图。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（）A．a光的波长比b光的大 B．单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大 C．用光子能量为E＝12.75eV的光去照射大量处于基态的氢原子可以得到两种可见光 D．若a光是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光【考点】原子能级跃迁与光电效应的结合．【专题】定量思想；方程法；光电效应专题；原子的能级结构专题；推理论证能力．【答案】AC【分析】根据光电效应方程，能级跃迁知识，并结合公式λ=【解答】解：A、根据hν﹣W＝Ek＝eUc，可知入射光的频率越大对应的遏止电压越大，所以a光的频率比b光的小，根据λ=cν可知，频率越大时波长越小，所以a光的波长比bB、a光的波长比b光的大，根据λ=hp可知，单色光a的光子动量比单色光bC、用大量E＝12.75eV的光子去照射基态的氢原子，则有En＝E1+ΔE＝﹣13.6eV+12.75eV＝﹣0.85eV，可知n＝4，即可以跃迁到第四个能级；可见光是氢原子从高能级向n＝2能级跃迁产生的，所以大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁能得到两种可见光，即4跃迁到n＝2，n＝3跃迁到n＝2，故C正确；D、根据E＝hν，因为a光的频率比b光的小，则a光是从n＝4跃迁到n＝2能级时发出的光，则b光不可能是从n＝3跃迁到n＝2能级时发出的光，故D错误。故选：AC。【点评】解答本题的关键是理解光电效应方程及能级跃迁相关知识，并需熟记公式。（多选）15．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I﹣U图线，Uc1、Uc2表示遏止电压。下列说法中正确的是（）A．甲、乙是不同颜色的光且甲光束比乙光束的光照强度强 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宽 D．甲、乙、丙三束光的光子动量p甲＝p乙＜p丙【考点】光子与光子的能量；光的波长与干涉条纹间距的关系；光电效应现象及其物理意义；爱因斯坦光电效应方程．【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；推理论证能力．【答案】BCD【分析】根据饱和电流的大小分析入射光的强度；光电流为零时的反向电压即为遏止电压Uc，根据遏止电压分析最大初动能大小；丙光对应的遏止电压最大，所以丙光的频率最高，丙光的波长最短，结合双缝干涉的条纹宽度公式判断；根据光子频率分析光子动量。【解答】解：A．根据爱因斯坦光电效应方程以及动能定理可得eUc＝hν﹣W0，结合题图可知，甲光和乙光频率相同，则甲、乙是同种颜色的光，但是甲光比乙光的饱和电流大，即甲光的光强大于乙光，故A错误；B．光电效应中eUc＝Ekm，利用图像遏止电压的值可知，甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小，故B正确；C．光的双缝干涉实验中，条纹间距Δx结合eUc＝Ekm＝hν﹣W0可得ν丙＞ν甲则λ丙＜λ甲所以分别用甲光、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，故C正确；D．由上述分析可知ν丙＞ν甲＝ν乙而光子动量因此光子动量之间的关系为p所以甲、乙、丙三束光的光子动量p甲＝p乙＜p丙故D正确；故选：BCD。【点评】该题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关知识，解决本题的关键要理解遏止电压的含义，理解并掌握方程eUc＝hν﹣W。三．解答题（共5小题）16．“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：（1）每个光子的能量E；（2）太阳辐射硬X射线的总功率P。【考点】光子与光子的能量；平均功率的计算．【专题】计算题；学科综合题；定量思想；方程法；物理光学综合专题；推理论证能力．【答案】（1）每个光子的能量为hc（2）太阳辐射硬X射线的总功率为4πN【分析】（1）根据光子的能量公式分析；（2）求出太阳t时间辐射硬X射线的总能量，结合功率公式分析。【解答】解：（1）每个光子的能量E＝h=（2）太阳t时间辐射硬X射线的总能量为W=太阳辐射硬X射线的总功率P=联立解得P=答：（1）每个光子的能量为hc（2）太阳辐射硬X射线的总功率为4πN【点评】解题关键是知道光子的能量公式，能够把太阳看作一个在向四周均匀辐射能量的圆球的球心位置，掌握球的表面积公式。17．玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动视为经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k。氢原子处于基态时电子的轨道半径为r1，电势能为Ep=-k（1）氢原子处于基态时电子的动能；（2）氢原子处于基态时的总能量；（3）至少要用频率多大的电磁波照射氢原子可使氢原子电离。【考点】分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）；能量子与量子化现象．【专题】定量思想；方程法；原子的能级结构专题；理解能力．【答案】（1）氢原子处于基态时电子的动能ke（2）氢原子处于基态时的总能量-k（3）至少要用频率多大的电磁波照射氢原子可使氢原子电离ke【分析】（1）求解基态时电子的动能，需利用电子绕原子核做匀速圆周运动时，静电力提供向心力这一关系，结合动能公式推导；（2）求解基态时的总能量，根据氢原子能量的定义（动能与电势能之和），将（1）中得到的动能与已知的电势能相加即可；（3）求解使氢原子电离的最小电磁波频率，需明确电离条件：电磁波的光子能量至少等于氢原子基态的总能量（因电离后电子在无穷远处电势能为零，总能量为零，故光子能量需弥补基态总能量的绝对值），再结合光子能量公式计算。【解答】解：（1）根据题意，设氢原子处于基态时电子绕原子核做圆周运动的速率为v，由牛顿第二定律有ke又有E联立可得氢原子处于基态时电子的动能为E（2）氢原子的总能量为E（3）要使氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从基态跳跃到无限远处，则有hν＝0﹣E即h解得ν答：（1）氢原子处于基态时电子的动能ke（2）氢原子处于基态时的总能量-k（3）至少要用频率多大的电磁波照射氢原子可使氢原子电离ke【点评】本题围绕玻尔氢原子模型展开，核心是利用经典力学（牛顿第二定律）处理电子的圆周运动，结合能量守恒（总能量为动能与电势能之和）及光子能量与频率的关系解决电离问题。解题关键在于理解静电力的向心作用、总能量的构成，以及电离时能量的转化逻辑。18．如图所示是研究光电效应的装置，阴极M和阳极N是正对的边长为L的正方形薄板，两薄板的距离也为L，滑动变阻器的滑片P位于滑动变阻器的中间位置。现用波长为λ的单色光照射阴极M的中心O，阴极发生光电效应，从O点向各个方向放射出最大速度为v0的光电子。已知光速为c，普朗克常量为h，阴极M的逸出功为W0，电子的电荷量为e。（1）光的频率达到一定值时，光电效应才能够发生，此光的频率称为极限频率，相应的波长称为极限波长，求阴极M对应的极限波长λ0；（2）求光电子的质量m。【考点】爱因斯坦光电效应方程；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】（1）阴极M对应的极限波长等于hc（2）光电子的质量等于2(h【分析】（1）根据逸出功的物理意义结合能量子计算公式求解；（2）根据光电效应方程以及动能表达式求解光电子的质量m。【解答】解：（1）根据题意有h可得阴极M对应的极限波长λ（2）光电子的最大初动能E又E解得m答：（1）阴极M对应的极限波长等于hc（2）光电子的质量等于2(h【点评】此题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关知识，解决本题的关键是掌握光电效应方程以及方程中各个物理量的意义。19．如图所示，阴极材料由铝制成，已知铝的逸出功为W0，现用频率为ν的光照射铝的表面，发生光电效应。已知电子的电量为e，普朗克常量为h。求：（1）光电子的最大初动能；（2）为了使光电流变为0，应将滑动变阻器的滑片P向哪个方向移动（a端或b端）？电压表示数至少为多大？【考点】遏止电压及其影响因素；爱因斯坦光电效应方程．【专题】定量思想；推理法；光电效应专题；推理论证能力．【答案】（1）光电子的最大初动能等于hν﹣W0；（2）为了使光电流变为0，应将滑动变阻器的滑片P向a端移动，电压表示数至少为hν【分析】（1）根据光电效应方程求解光电子的最大初动能；（2）为了使光电流变为0，光电管两端加反向电压，结合动能定理以及光电效应方程求解。【解答】解：（1）根据光电效应方程，光电子的最大初动能为Ek＝hν﹣W0（2）应将滑片P向a端移动，当电流表示数为零时，根据动能定理有eUc＝Ek代入Ek＝hν﹣W0，解得U答：（1）光电子的最大初动能等于hν﹣W0；（2）为了使光电流变为0，应将滑动变阻器的滑片P向a端移动，电压表示数至少为hν【点评】此题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关知识，解决本题的关键是知道遏止电压的物理意义以及光电效应方程。20．现代科学研究表明，光既具有波动性，又具有粒子性。某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，若已知光速为c，普朗克常量为h，求：（1）光子的能量；（2）光子的动量；（3）激光器每秒发射的光子数。【考点】德布罗意波的公式；光子与光子的能量．【专题】定量思想；方程法；光的波粒二象性和物质波专题；理解能力．【答案】（1）光子的能量hc（2）光子的动量hλ（3）激光器每秒发射的光子数Pλh【分析】（1）可根据光子能量与波长的关系求解；（2）依据光子动量与波长的关系得出；（3）通过功率的定义以及光子能量来计算每秒发射的光子数。【解答】解：（1）光子能量的公式E＝hν结合ν＝cλ得E（2）由德布罗意关系式可知光子动量p（3）激光器每秒发射的总能量为P。单个光子能量为hcλ答：（1）光子的能量hc（2）光子的动量hλ（3）激光器每秒发射的光子数Pλh【点评】本题主要考查了光子的能量、动量以及与功率相关的光子数计算，关键是要牢记光子能量、动量以及功率与能量的关系，通过这些基本公式进行推导计算。

考点卡片1．平均功率的计算【知识点的认识】平均功率的计算式：①功率的定义式：P=②恒力做功：P＝Fv（v是平均速度）【命题方向】一、定义式计算平均功率据报导：我国一家厂商制作了一种特殊的手机，在电池能耗尽时，摇晃手机，即可产生电能维持通话，摇晃手机的过程是将机械能转化为电能，如果将该手机摇晃一次，相当于将100g的重物举高40cm，若每秒摇两次，则摇晃手机的平均功率为（g＝10m/s2）（）A、0.04WB、0.4WC、0.8WD、40W分析：根据题意可以求得摇晃两次时对手机做的功的大小，进而可以根据功率的公式计算出平均功率的大小．解答：把手机摇晃一次做的功的大小为W＝mgh＝0.1×10×0.4J＝0.4J，所以摇晃两次对手机做的功的大小为0.8J，所以平均功率的大小为P=Wt=0.81W故选：C。点评：摇晃手机实际上就是人对手机做的功转化成手机的电能，求出人做功的大小即可得出功率的大小．二、恒力做功的平均功率质量为m的物体从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，在运动时间为t的过程中，合外力对它做功的平均功率为（）A、ma2tB、12ma2tC、2ma2tD、22ma分析：物体做的是匀加速直线运动，根据速度公式可以求得经过时间t时物体的速度的大小，由此可以求得平均速度的大小，根据P＝Fv，可以求得平均功率的大小．解答：物体做的是匀加速直线运动，t时刻的速度的大小为v＝at，该过程的平均速度的大小为v=12v此时物体受到的合外力为F＝ma，所以合外力对它做功的平均功率为P＝Fv=ma×12at=故选：B。点评：在分析功率的时候，一定要注意公式的选择，P=Wt只能计算平均功率的大小，而P＝Fv可以计算平均功率也可以计算瞬时功率，取决于速度是平均速度还是瞬时速度．该题也可由P【解题思路点拨】1.功率的定义式P=W2.对于恒力做功，除了可以先求出总功，再除以时间求平均功率外，也可以求出平均速度，再利用P＝Fv计算平均功率。2．感应电流的产生条件【知识点的认识】1.感应电流的产生条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。2.一种特殊情况：对于如下图所示，导体棒切割磁场产生感应电流的情况，依然可以认为是CDEF所围的闭合回路的磁通量发生了变化，从而引起感应电流的产生。3.关键词：①闭合回路；②磁通量的变化。4.判断有无感应电流的基本步骤（1）明确所研究的电路是否为闭合电路。（2）分析最初状态穿过电路的磁通量情况。（3）根据相关量变化的情况分析穿过闭合电路的磁通量是否发生变化，常见的情况有以下几种：①磁感应强度B不变，线圈面积S发生变化，例如闭合电路的一部分导体切割磁感线时。②线圈面积S不变，磁感应强度B发生变化，例如线圈与磁体之间发生相对运动时或者磁场是由通电螺线管产生而螺线管中的电流变化时。③磁感应强度B和线圈面积S同时发生变化，此时可由△Φ＝Φ1﹣Φ0。计算并判断磁通量是否发生变化。④线圈面积S不变，磁感应强度B也不变，但二者之间的夹角发生变化，例如线圈在磁场中转动时。【命题方向】关于产生感应电流的条件，下列说法正确的是（）A、只要闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定有感应电流B、只要闭合电路中有磁通量，闭合电路中就有感应电流C、只要导体做切割磁感线运动，就有感应电流产生D、只要穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化，闭合电路中就有感应电流分析：产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，或闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动．根据这个条件进行选择．解：A、闭合电路在磁场中运动，穿过闭合电路的磁通量不一定发生变化，所以闭合电路中不一定有感应电流。故A错误。B、闭合电路中有磁通量，如没有变化，闭合电路中就没有感应电流。故B错误。C、导体做切割磁感线运动，不一定有感应电流产生，只有当闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时才有感应电流产生。故C错误。D、穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化，磁通量一定发生变化，则闭合电路中就有感应电流。故D正确。故选：D。点评：感应电流产生的条件细分有两点：一是电路要闭合；二是穿过电路的磁通量发生变化，即穿过闭合电路的磁感线的条数发生变化．【解题思路点拨】判断产生感应电流的条件应注意的问题（1）磁通量有变化，但回路没闭合，不产生感应电流。（2）闭合回路切割磁感线，但磁通量没变化，不产生感应电流。（3）初、末位置磁通量相同，但过程中闭合回路磁通量有变化，产生感应电流。（4）线圈有正、反两面，磁感线穿过的方向不同，磁通量不同，产生感应电流。3．电磁波的发射和接收【知识点的认识】电磁波的发射、传播和接收1．发射电磁波的条件（1）要有足够高的振荡频率；（2）电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间．2．调制：有调幅和调频两种方式．3．无线电波的接收（1）当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象．（2）使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐．（3）从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波．检波是调制的逆过程，也叫做解调．【命题方向】常考题型：下列说法中，正确的是（）A．电磁波不能在真空中传播B．无线电通信是利用电磁波传输信号的C．电磁波在真空中的传播速度与频率无关D．无线电广播与无线电视传播信号的原理毫无相似之处【分析】电磁波的传播不需要介质，无线电广播与无线电视传播信号的原理相似．解：A、电磁波的传播不需要介质，在真空中可以传播．故A错误．B、无线电通信是利用电磁波传输信号．故B正确．C、电磁波在真空中的传播速度相同，与频率无关．故C正确．D、无线电广播与无线电视传播信号的原理相似．故D错误．故选BC．【点评】解决本题的关键知道电磁波的特点，以及电磁波的应用．【解题思路点拨】1.需要传送的电信号必须经过调制才能向外发射，常用的调制方式有调频和调幅两种。2.电磁波的调制调制在电磁波发射技术中，使载波随各种信号面改变的技术调幅（AM）使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变的调制技术调频（FM）使高频电磁波的颓率随信号的强弱而变的调制技术3.无线电波的接收方法（1）利用调谐电路产生电谐振，使接收电路的感应电流最强。（2）通过解调把接收电路中的有用信号分离出来。2．调谐和解调的区别调谐就是一个选台的过程，即选携带有用信号的高频振荡电流，在接收电路中产生最强的感应电流的过程；解调是将高频电流中携带的有用信号分离出来的过程。4．红外线的特点和应用【知识点的认识】红外线的波长比无线电波短，比可见光长。所有物体都发射红外线。热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。红外探测器能在较冷的背景上探测出较热物体的红外辐射，这是夜视仪器和红外摄影的基础。用灵敏的红外探测器接收远处物体发出的红外线，然后用电子电路对信号进行处理，可以得知被测对象的形状及温度、湿度等参数。这就是红外遥感技术。利用红外遥感技术可以在飞机或人造地球卫星上勘测地热、寻找水源、监视森林火情、预报风暴和寒潮。红外遥感技术在军事上的应用也十分重要。人体也在发射红外线，体温越高，发射的红外线越强。根据这个原理制成的红外体温计不与身体接触也可以测量体温。【命题方向】人体受到下列哪种射线照射时，可以明显感觉到热（）A、无线电波B、红外线C、γ射线D、X射线分析：无线电波的作用主要是各种移动通信和无线电广播；红外线的主要作用是热作用；γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制，对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤；X射线具有很高的穿透本领本领，能透过许多对可见光不透明的物质．解答：A、无线电波的作用主要是各种移动通信和无线电广播，故不会让人明显感到热，故A错误；B、红外线的主要作用是热作用，故照射到人体上，可以使人明显感觉到热，故B正确；C、γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤而不会使人明显感觉到热。故C错误；D、X射线具有很高的穿透本领本领，能透过许多对可见光不透明的物质，故X射线主要用在医学上进行透视和摄片，而没有热作用，故照射到人身上人体不会明显感觉到热。故D错误。故选：B。点评：本题考查了无线电波、红外线、X射线和γ射线的主要作用，内容基础，只要熟悉教材即可顺利解决．【解题思路点拨】常见电磁波的应用电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线λ射线频率（Hz）由左向右，频率变化由小到大真空中波长由左向右，波长变化由长到短特性波动性强热作用强感光性强化学作用，荧光效应穿透力强穿透力最强用途通讯、广播、导航加热、遥测、遥感、红外摄像、红外制导照明、照相等日光灯、杀菌消毒、治疗皮肤病等检查、探测、透视、治疗探测、治疗5．光的波长与干涉条纹间距的关系【知识点的认识】1.实验装置如下图所示2.单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏（托马斯•杨所处年代没有激光）。3.双缝屏的作用平行光照射到单缝S上，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。4.相邻亮条纹（或暗条纹）间的距离△x与入射光波长λ之间的定量关系推导如下图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与P0距离为x的一点P，两缝与P的距离PS1＝r1，PS2＝r2。在线段PS2上作PM＝PS1，则S2M＝r2﹣r1，因d≪l，三角形S1S2M可看作直角三角形。有r2﹣r1＝dsinθ（令∠S2S1M＝θ）又x＝ltanθ≈lsinθ联立可得r2﹣r1＝dx若P处为亮条纹，则dxl=±kλ（k＝0，1，解得x＝±kldλ（k＝0，1，2•••所以相邻两亮条纹或暗条纹的中心间距Δx=ld【命题方向】如图所示为双缝干涉实验装置，当用波长为600nm的光照射单缝S时，在屏上观察到相邻亮条纹中心的距离为Δx，若改用波长为400nm的光照射单缝S，若使相邻亮条纹中心的距离仍为Δx，下列措施可行的是（）A、增大双缝和光屏之间的距离B、增大单缝和双缝之间的距离C、增大双缝S1和S2之间的距离D、增大单缝和光屏之间的距离分析：根据亮条纹间的距离求解相邻亮条纹之间的间距Δx，根据两条亮纹间的距离Δx=Ld解答：由相邻亮条纹之间的间距公式Δx=Ldλ，当Δx一定，而波长λ减小时，要使条纹间距可以增大双缝到屏的距离L，或减小双缝间距d，A、增大双缝和光屏之间的距离L，符合题设条件，故A正确；B、增大单缝和双缝之间的距离，对条纹间距没影响，故B错误；C、增大双缝S1和双缝S2之间的距离，会使条条纹间距变得更小，故C错误；D、增大单缝和屏之间的距离，可能只是增大单双缝的距离，而双缝和屏的距离不变，则条纹间距也会变小，故D错误。故选：A。点评：解决本题的关键知道双缝干涉实验的原理及干涉条纹间距公式，并注意正确计算条纹间距数。【解题思路点拨】条纹间距Δx与双缝距离d、光的波长λ及双缝到屏的距离l之间的关系为Δx=ld6．能量子与量子化现象【知识点的认识】1.能量子假说：所谓能量子就是能量的最小单元．微观领域里能量的变化总表现为电磁波的辐射与吸收，不同频率的电磁波其能量子的值不同，表达式为：E＝hν其中，ν是电磁波的频率，h是一个普遍适用的常量，称作普朗克常量．由实验测得h＝6.63×10﹣34J•s．2．能量的量子化在微观领域里能量的不连续变化，即只能取分立值的现象，叫做能量的量子化．量子化现象是微观世界的普遍现象，这与经典理论产生尖锐矛盾．这暴露了经典物理学的局限性（宏观、低速）．从而引发了物理学的革命﹣﹣量子论的建立，使人类对物质的认识由宏观世界进入微观领域．【命题方向】能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10﹣18J，已知可见光的平均波长为0.6μm，要能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为（）A、1个B、3个C、30个D、300个分析：要求引起人眼的感觉的最少的光子数，需要知道单个光子的能量E＝hγ，而根据c＝λγ可知光子的频率γ=c解答：根据c＝λγ可知光子的频率γ=c而单个光子的能量E＝hγ＝hcλ故要引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为n=E总故B正确。故选：B。点评：本题难度不大，但综合性很强，是一道不可多得的好题。【解题思路点拨】1.微观领域的能量是不连续的，是一份份的。2.最小的能量叫作能量子，能量的大小为ɛ＝hν。7．光电效应现象及其物理意义【知识点的认识】1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．特别提醒：（1）光电效应的实质是光现象转化为电现象．（2）定义中的光包括可见光和不可见光．2．几个名词解释（1）遏止电压：使光电流减小到零时的最小反向电压UC．（2）截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率（又叫极限频率）．不同的金属对应着不同的截止频率．（3）逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．3．光电效应规律（1）每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于极限频率才能产生光电效应．（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．（3）只要入射光的频率大于金属的极限频率，照到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10﹣9s，与光的强度无关．（4）当入射光的频率大于金属的极限频率时，饱和光电流的强度与入射光的强度成正比．【命题方向】题型一：光电效应规律的理解关于光电效应的规律，下面说法中正确的是（）A．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，则入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能也就越大B．当某种色光照射金属表面时，能产生光电效应，如果入射光的强度减弱，从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加C．对某金属来说，入射光波长必须大于一极限值，才能产生光电效应D．同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，则所有金属产生的光电子的最大初动能一定相同分析：光电效应具有瞬时性，根据光电效应方程判断光电子的最大初动能与什么因素有关．解答：A、根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0，知入射光的频率越高，产生的光电子的最大初动能越大．故A正确．B、光电效应具有瞬时性，入射光的强度不影响发出光电子的时间间隔．故B错误．C、发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，即入射光的波长小于金属的极限波长．故C错误．D、不同的金属逸出功不同，根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0，知同一频率的光照射不同金属，如果都能产生光电效应，光电子的最大初动能不同．故D错误．故选A．点评：解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及掌握光电效应方程．【解题方法点拨】光电效应规律的解释存在极限频率电子从金属表面逸出，首先须克服金属原子核的引力做功W0，入射光子能量不能小于W0，对应的最小频率ν0=W0光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，与入射光强度无关电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能，对于确定的金属，W0是一定的，故光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大，一个电子只能吸收一个光子，故光电子最大初动能与光照强度无关效应具有瞬时性（10﹣9s）光照射金属时，电子吸收一个光子的能量后，动能立即增大，不需要能量积累的过程8．光电效应的截止频率【知识点的认识】1.定义：当人射光的频率减小到某一数值νc时，光电流消失，这表明已经没有光电子了。νc称为截止频率或极限频率。2.性质：截止频率时金属自身的性质。不同的金属截止频率不同。3.截止频率的计算截止频率与逸出功的关系：W0＝hνc，可以推出νc=【命题方向】已知铁的逸出功是4.7eV，试求：（1）铁的光电效应极限频率；（2）用波长为150nm的光照在铁表面上时发射出的光电子的最大动能。分析：（1）根据逸出功公式W0＝hν0，可以求出铁的光电效应极限频率；（2）先求出入射光的频率，再根据光电效应方程可以求出光电子的最大动能。解答：（1）光电效应方程为Ekm＝hν﹣W0，其中普朗克常数h＝6.63×10﹣34J•s＝4.14×10﹣15eV•s，铁的逸出功：W0＝hν0＝4.7eV铁的光电效应极限频率ν0=W0h=4.74.14（2）波长λ＝150nm＝1.5×10﹣7m入射光的频率：ν=cλ=3×10光电子的最大动能：Ekm＝hν﹣W0＝4.14×10﹣15×2.0×1015eV﹣4.7eV＝3.58eV。答：（1）铁的光电效应极限频率为1.14×1015Hz；（2）用波长为150nm的光照在铁表面上时发射出的光电子的最大动能为3.58eV。点评：本题考查了逸出功、光电效应方程等知识点。正确理解该实验的原理和光电效应方程中各个物理量的含义是解答本题的关键。【解题思路点拨】1.截止频率是金属自身的性质，不同的金属逸出功不同，与入射的光没有关系。2.只要入射光的频率小于截止频率，就不会发生光电效应。3.可以用hνc＝W0来计算截止频率或逸出功。9．遏止电压及其影响因素【知识点的认识】1.如果施加反向电压，也就是阴极接电源正极、阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，电流有可能为0。使光电流减小到0的反向电压Uc称为截止电压。截止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度，初速度的上限vc应该满足以下关系12m进一步的实验表明，同一种金属对于一定频率的光，无论光的强弱如何，截止电压都是一样的。光的频率ν改变时，截止电压Uc也会改变。这意味着，对于同一种金属，光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。2.截止电压与入射光的强度无关，与入射光的频率有关。3.截止电压的计算：通过Ek＝eUc可得Uc=Eke。【命题方向】用频率为γ的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，改变光电管两端的电压，测得遏止电压为U.已知电子的电量为e，普朗克常量为h。若换用频率为2γ的单色光照射阴极K时，遏止电压为（）A、U0+hγeB、1.5U0C、2U0D、分析：由电子的最大初动能Ek与遏止电压U0的关系式Ek＝eU0及光电效应方程为Ek＝hν﹣W0可分析求解。解答：设金属的逸出功为W0，根据动能定理，光电子的最大初动能Ek与遏止电压U0的关系式Ek＝eU0，光电效应方程为Ek＝hν﹣W0，联立可得eU0＝hν﹣W0①若换用频率为2ν的单色光照射阴极K时，同理可得eU0′＝2hν﹣W0②，由①②联立解得U0′=U0+hν故选：A。点评：本题考查了光电效应的相关问题，考查知识点针对性强，重点突出，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。【解题思路点拨】1.截止电压是有入射光线和金属的逸出功共同决定的，并且只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关。2.遏止电压与爱因斯坦光电效应的联系是：eUc＝Ek＝hv﹣W0。10．爱因斯坦光电效应方程【知识点的认识】为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了光电效应理论。1.光电效应方程：Ek＝hν﹣W0，其中hν为入射光子的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功．2.爱因斯坦对光电效应的理解：①只有当hv＞W0时，光电子才可以从金属中逸出，vc=W②光电子的最大初动能Ek与入射光的频率v有关，而与光的强弱无关。这就解释了截止电压和光强无关。③电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时产生的。④对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。【命题方向】如图，当电键S断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．（1）求此时光电子的最大初动能的大小．（2）求该阴极材料的逸出功．分析：光电子射出后，有一定的动能，若能够到达另一极板则电流表有示数，当恰好不能达到时，说明电子射出的初动能恰好克服电场力做功，然后根据爱因斯坦光电效应方程即可正确解答．解答：设用光子能量为2.5eV的光照射时，光电子的最大初动能为Ekm，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝Ekm由光电效应方程：Ekm＝hν﹣W0由以上二式：Ekm＝0.6eV，W0＝1.9eV．所以此时最大初动能为0.6eV，该材料的逸出功为1.9eV．答：（1）求此时光电子的最大初动能的大小是0.6eV．（2）求该阴极材料的逸出功是1.9eV．点评：正确理解该实验的原理和光电效应方程中各个物理量的含义是解答本题的关键．【解题方法点拨】光电效应方程Ek＝hv﹣W0的四点理解（1）式中的Ek是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属表面时剩余动能大小可以是0～Ek范围内的任何数值。（2）光电效应方程实质上是能量守恒方程。①能量为ɛ＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引而做功，另一部分就是电子离开金属表面时的动能。②如果克服吸引力做功最少，为W0，则电子离开金属表面时动能最大，为Ek，根据能量守恒定律可知Ek＝hν﹣W0。（3）光电效应方程包含了产生光电效应的条件。若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hv一W0＞0，亦即hν＞W0，ν＞W0h=νc，而11．光电效应方程的图像问题【知识点的认识】1.爱因斯坦光电效应方程为：Ek＝hν﹣W0，因此可以做出Ek随ν变化的图像。如下图：图像中，斜率为普朗克常量h，纵截距为逸出功，横截距为截止频率。2.因为eUc=12mv2，光电效应方程可以做出以下变形：eUc＝hν﹣因此可以做出Uc随ν变化的图像，如下图：由eUc＝hν﹣W0变形可得Uc=heν-W0e，图像的斜率为h【命题方向】如图某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，由此可知（）A、该金属的逸出功等于EB、该金属的发生光电效应的截止频率为ν0=C、入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2ED、普朗克常量为h=分析：根据光电效应方程得出最大初动能与入射光频率的关系，结合图线的斜率和截距进行分析．解答：A、根据Ekm＝hν﹣W0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于E．当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为ν0=Eh．根据C、根据光电效应方程可知，入射光的频率变为原来的2倍，由于逸出功不变，最大初动能不是原来的2倍。故C错误。D、逸出功等于E，则E＝hν0，所以h=Eν0．或通过图线的斜率求出k＝h=故选：ABD。点评：解决本题的关键掌握光电效应方程，知道最大初动能与入射光频率的关系．【解题思路点拨】要牢记爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν﹣W0及其变形eUc＝hν﹣W0，就能把握斜率和截距的意义。12．光子与光子的能量【知识点的认识】1.爱因斯坦认为电磁波本身的能量也是不连续的，即认为光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为v的光的能量子为hν，其中，h为普朗克常量。这些能量子后来称为光子。2.光子的能量为：ɛ＝hν。【命题方向】根据爱因斯坦光子说，1个光子的能量等于（h为普朗克常量，c、λ为真空中的光速和波长）（）A、λhB、hλC、hλ分析：根据ɛ＝hν可以求一个光子的能量，而真空中的光速和波长、频率之间的关系为：c＝λν．解答：根据爱因斯坦光子说，1个光子的能量ɛ＝hν，其中ν为光子的频率，而光速c＝λν，故一个光子的能量E＝hcλ，故D故选：D。点评：掌握了单个光子的能量表达式和光速c与波长λ、频率γ的关系式即可顺利解决此类题目．【解题思路点拨】光子的能量大小为ɛ＝hν。13．光子的动量【知识点的认识】康普顿用光子模型成功的解释了康普顿效应。他的基本思想是：光子不进具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光子的波长λ和普朗克常量h有关。这三个量之间的关系为：p=h【命题方向】频率为ν的光子动量为p=hλ，能量为A、EλhB、pEC、EpD分析：光是一种波，光子的速度可根据波速公式v＝λγ，光子能量与频率的关系是E＝hγ，联立可解．解答：由光子的能量公式E＝hν得，光子的频率为γ=由p=hλ，得光子的波长为由波速和频率的关系式v＝λγ，得光子的速度：v＝λEh=h故选：AC。点评：解决本题的关键要掌握波速公式v＝λγ和光子能量公式E＝hγ，明确公式中各个量的关系．【解题思路点拨】1.光子的动量为p=2.由E＝hν和p=h14．德布罗意波的公式【知识点的认识】粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率v和波长入之间，遵从如下关系：ν=ɛh，【命题方向】一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后（加速电压为U），该粒子的德布罗意波长为（）A、h2mqUB、h2mqUC、分析：带电粒子经加速电场加速后，动能的大小等于电场力做功，求得速度v，代入公式：λ=解答：加速后的速度为v，根据动能定理可得：qU所以v=由德布罗意波公式可得：λ=hp故选：C。点评：本题的关键是对公式正确掌握，基础题，比较简单。【解题思路点拨】计算物质波波长的方法（1）根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv。（2）根据波长公式λ=h（3）注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式，如光子的能量ɛ＝hν，动量p=hλ；微观粒子的动能Ek=12m15．卢瑟福α粒子散射实验【知识点的认识】α粒子散射实验1.α粒子从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7300倍。2.装置如图所示，整个装置处于真空中。3.实验结果：大量α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子（约占18000）发生了大角度偏转，极少数偏转的角度甚大于90°，也就是说，它们几乎被“反弹”4.实验意义：卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了原子的核式模型。【命题方向】卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是（）A、B、C、D、分析：本题比较简单，正确理解α粒子散射实验的结果即可解答．解答：实验结果是：离金原子核远的α粒子偏转角度小，离金原子核近的α粒子偏转角度大，正对金原子核的α粒子被返回，故ABC错误，D正确。故选：D。点评：本题考查α粒子散射实验的结果，对于类似基础知识要熟练掌握．【解题思路点拨】1.α粒子散射实验中，大量α