2025年高考物理復(fù)習(xí)分類訓(xùn)練：能量量子化（解析卷）

專題01運(yùn)動(dòng)的描述

一、單選題

h

1.（2021?河北?高考真題）普朗克常量/i=6.626xl（T34j.s,光速為的電子質(zhì)量為人，則——在國際單位制

mec

下的單位是（）

A.J/sB.mC.JmD.m/s

【答案】B

h

【解析】根據(jù)——可得它們的單位為：

mec

2

___J_?__—_N_?_____=___________=jyj

kg?m/skgRg?

故選B。

2.（2021.浙江?統(tǒng)考高考真題）2020年12月我國科學(xué)家在量子計(jì)算領(lǐng)域取得了重大成果，構(gòu)建了一臺(tái)76個(gè)

光子100個(gè)模式的量子計(jì)算機(jī)“九章”，它處理“高斯玻色取樣”的速度比目前最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”快一百

萬億倍。關(guān)于量子，下列說法正確的是（）

心章

面才■子［十隨新突GB

200|>

narMt-Krnar-n?''

A.是計(jì)算機(jī)運(yùn)算的一種程序B.表示運(yùn)算速度的一個(gè)單位

C.表示微觀世界的不連續(xù)性觀念D.類似于質(zhì)子、中子的微觀粒子

【答案】C

【解析】量子是不可分割的最小的單元，體現(xiàn)了物質(zhì)的不連續(xù)性，即通常所說的“量子化”。

故選C。

3.（2020?江蘇?統(tǒng)考高考真題）“測(cè)溫槍”（學(xué)名“紅外線輻射測(cè)溫儀”）具有響應(yīng)快、非接觸和操作方便等優(yōu)

點(diǎn)。它是根據(jù)黑體輻射規(guī)律設(shè)計(jì)出來的，能將接收到的人體熱輻射轉(zhuǎn)換成溫度顯示。若人體溫度升高，則

人體熱輻射強(qiáng)度/及其極大值對(duì)應(yīng)的波長2的變化情況是（）

A./增大，2增大B./增大，4減小

C./減小，X增大D./減小，%減小

【答案】B

【解析】黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖

各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加，所以人體熱輻射的強(qiáng)度/增大；隨著溫度的升高,

輻射強(qiáng)度的峰值向波長較短的方向移動(dòng)，所以2減小。

故選B。

4.（2017?上海?統(tǒng)考高考真題）光子的能量與其（）

A.頻率成正比B.波長成正比

C.速度成正比D.速度平方成正比

【答案】A

【解析】根據(jù)E=〃v=?？芍?，光子的能量與頻率成正比，波長成反比；光子的速度為c,為定值;

故選A.

5.（2022?浙江?統(tǒng)考高考真題）如圖為氫原子的能級(jí)圖。大量氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，在向低能級(jí)躍遷時(shí)

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（）

nE7eV

00-■0

5---0.54

4---0.85

3---1.51

2-3.40

1-13.6

A.逸出光電子的最大初動(dòng)能為10.80eV

B.n=3躍遷到n=l放出的光子動(dòng)量最大

C.有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)

D.用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到〃=4激發(fā)態(tài)

【答案】B

【解析】A.從行3躍遷到n=l放出的光電子能量最大，根據(jù)

Ek=E-W0

可得此時(shí)最大初動(dòng)能為

Ek=9.8eV

故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)

hhv

P=\=—

zc

E=hv

又因?yàn)閺膎=3躍遷到n=l放出的光子能量最大，故可知?jiǎng)恿孔畲?，故B正確；

C.大量氫原子從〃=3的激發(fā)態(tài)躍遷基態(tài)能放出c；=3種頻率的光子，其中從w=3躍遷到〃=2放出的光子能

量為

A4=3.4eV-1.51eV=1.89eV<2.29eV

不能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)，其他兩種均可以，故C錯(cuò)誤；

D.由于從w=3躍遷到，=4能級(jí)需要吸收的光子能量為

AE=1.5leV-0.85eV=0.66eV豐0.85eV

所以用0.85eV的光子照射，不能使氫原子躍遷到?=4激發(fā)態(tài)，故D錯(cuò)誤。

故選B。

6.（2021.遼寧?統(tǒng)考高考真題）赫茲在研究電磁波的實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)，接收電路的電極如果受到光照，就更

容易產(chǎn)生電火花。此后許多物理學(xué)家相繼證實(shí)了這一現(xiàn)象，即照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從

表面逸出。最初用量子觀點(diǎn)對(duì)該現(xiàn)象給予合理解釋的科學(xué)家是（）

A.玻爾B.康普頓

C.愛因斯坦D.德布羅意

【答案】C

【解析】A.玻爾引入量子化的觀念解釋了氫原子光譜，與題意不符，A錯(cuò)誤；

B.康普頓提出康普頓效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)了光子不僅具有能量，還具有動(dòng)量，證明了光具有粒子性，與題意不符,

B錯(cuò)誤；

C.愛因斯坦提出光子說，從理論上解釋了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，符合題意，C正確；

D.德布羅意提出一切物質(zhì)都具有波粒二象性，與題意不符，D錯(cuò)誤。

故選C。

7.（2014?江蘇?高考真題）已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73x1014Hz和5.44x1014Hz,在某種單色光的照射

下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的

（）

A.波長B.頻率C.能量D.動(dòng)量

【答案】A

【解析】根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得

Ek=hv-W0

又

WQ=hvc

聯(lián)立得

Ek=hv-hvc

由題知，鈣的截止頻率比鉀的截止頻率大，由上式可知從鈣表面逸出的光電子最大初動(dòng)能較小，由

P=J2/嗎

可知該光電子的動(dòng)量較小，根據(jù)

,h

A=-

P

可知，波長較大，則頻率較小。

故選A。

二、多選題

8.（2023?浙江?高考真題）氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生四種頻率的可見光，其光譜如圖1所示。

氫原子從能級(jí)6躍遷到能級(jí)2產(chǎn)生可見光I,從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2產(chǎn)生可見光IE用同一雙縫干涉裝置研

究?jī)煞N光的干涉現(xiàn)象，得到如圖2和圖3所示的干涉條紋。用兩種光分別照射如圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置，都

能產(chǎn)生光電效應(yīng)。下列說法正確的是（）

圖2

圖3

A.圖1中的對(duì)應(yīng)的是I

B.圖2中的干涉條紋對(duì)應(yīng)的是II

c.i的光子動(dòng)量大于n的光子動(dòng)量

D.p向。移動(dòng)，電流表示數(shù)為零時(shí)I對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)比n的大

【答案】CD

【解析】根據(jù)題意可知。氫原子發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí)，由公式可得

Em-En=hv=丸—

可知，可見光I的頻率大，波長小，可見光n的頻率小，波長大。

A.可知，圖1中的H。對(duì)應(yīng)的是可見光H,故A錯(cuò)誤；

B.由公式有，干涉條紋間距為

Ax=2—

d

由圖可知，圖2中間距較小，則波長較小，對(duì)應(yīng)的是可見光I,故B錯(cuò)誤;

C.根據(jù)題意，由公式可得，光子動(dòng)量為

hvh

P=—C=;A

可知，i的光子動(dòng)量大于n的光子動(dòng)量，故c正確；

D.根據(jù)光電效應(yīng)方程及動(dòng)能定理可得

eUc=hv-WQ

可知，頻率越大，遏止電壓越大，則尸向。移動(dòng)，電流表示數(shù)為零時(shí)I對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)比n的大，故D

正確。

故選CD。

9.（2020?浙江?高考真題）如圖所示，波長為乙和乙的兩種單色光射入三棱鏡，經(jīng)折射后射出兩束單色光。

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(dòng)能￡口>￡砂

B.射向同一雙縫干涉裝置，其干涉條紋間距此）人與

C.在水中的傳播速度均<%

D.光子動(dòng)量A,<A,

【答案】BD

【解析】A.根據(jù)光路圖可知三棱鏡對(duì)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(jù)光

電效應(yīng)方程：

hv=W0+EK

因?yàn)?>匕，所以%>EK0，故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式：

Ax=-A.

d

因?yàn)锳,>4，所以故B正確；

C.介質(zhì)中傳播速度：

c

v=—

n

因?yàn)?>他，所以5>%，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)光子動(dòng)量的公式：

h

p=—

2

因?yàn)锳,>4,,所以四>%,故D正確。

故選BD.

10.（2016?海南?高考真題）下列說法正確的是.

A.愛因斯坦在光的粒子性的基礎(chǔ)上，建立了光電效應(yīng)方程

B.康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量，不具有動(dòng)量

C.波爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

D.盧瑟福根據(jù)a粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型

E.德布羅意指出微觀粒子的動(dòng)量越大，其對(duì)應(yīng)的波長就越長

【答案】ACD

【解析】愛因斯坦提出了光子假說，建立了光電效應(yīng)方程，故選項(xiàng)A正確；康普頓效應(yīng)表明光不僅具有能

量，還具有動(dòng)量，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；波爾的原子理論成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，故C正確；盧瑟

福根據(jù)a粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，故D正確；布羅意波波長為：2=^,其中P為微粒的

動(dòng)量，故動(dòng)量越大，則對(duì)應(yīng)的波長就越短，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤.

三、解答題

11.（2023?江蘇?統(tǒng)考高考真題）“夸父一號(hào)”太陽探測(cè)衛(wèi)星可以觀測(cè)太陽輻射的硬X射線。硬X射線是波長

很短的光子，設(shè)波長為2。若太陽均勻地向各個(gè)方向輻射硬X射線，衛(wèi)星探測(cè)儀鏡頭正對(duì)著太陽，每秒接

收到N個(gè)該種光子。已知探測(cè)儀鏡頭面積為S,衛(wèi)星離太陽中心的距離為R,普朗克常量為〃，光速為c,

求:

（1）每個(gè)光子的動(dòng)量〃和能量E；

（2）太陽輻射硬X射線的總功率H

【答案】⑴P=2,E=h^--(2)AjrR'Nhc

A/tSA

【解析】（1）由題意可知每個(gè)光子的動(dòng)量為

h

p=—

2

每個(gè)光子的能量為

E=hv=h—

A

（2）太陽均勻地向各個(gè)方向輻射硬X射線,根據(jù)題意設(shè)f秒發(fā)射總光子數(shù)為“，則

nMR?

7N~S

可得

4?R2M

n=

S

所以f秒輻射光子的總能量

47iR2Nthc

W=E,=nh-=

2SA

太陽輻射硬X射線的總功率

W_47iR2Nhc

tSA

四、填空題

12.（2018?江蘇?高考真題）光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，用波長為4的單色光A照射