2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專項訓(xùn)練：波粒二象性

2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專題訓(xùn)練波粒二象性

一、單選題

1.用如圖甲所示的實驗裝置研究光電效應(yīng)，電路中電源的正負(fù)極可以對調(diào)，用一定強

度、頻率為V的激光照射陰極K時，得到的光電子遏止電壓為U。，飽和電流為（，

如圖乙所示。已知光電子的質(zhì)量為處所帶的電荷量為-e,普朗克常量為丸，下列說

A.陰極K的逸出功為初+eUo

B.陰極K單位時間內(nèi)射出的光電子數(shù)為4

e

c.光電子的最大初速度為、匹

Vm

D.陰極K的截止頻率為丫+絲1

h

2.光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個重要而神奇的現(xiàn)象。在高于某特定頻率的電磁波的照射

下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會逸出而形成電流。如果用頻率為v的光照射某金屬表面，

逸出光電子的最大初動能為E;若改用頻率為M的另一種光照射該金屬表面，逸出光

電子的最大初動能為3E。已知普朗克常量為力，則"為（）

2Ev2E

A.3vB.------vC.—D.——+v

h3h

3.下列關(guān)于光電效應(yīng)的敘述不正確的是（）

A.對任何一種金屬都存在一個“極限頻率”，入射光的頻率必須大于等于這個頻率，才

能產(chǎn)生光電效應(yīng)

B.光電流的大小與入射光的強度有關(guān)

C.用不可見光照射金屬一定比可見光照射金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能要大

D.光電效應(yīng)幾乎是瞬時發(fā)生的

4.某同學(xué)用頻率范圍為5.5x1014Hz?8.0xK）i4Hz的電磁波照射鴇、鈣、鈉、鉀、鋤五

種金屬，下表給出了這五種金屬的逸出功。已知普朗克常量為6.63X103J.S。下列說

法正確的是（）

金屬鴇鈣鈉鉀鋤

叼eV4.543.202.292.252.13

A.五種金屬都能發(fā)生光電效應(yīng)

B.只有三種金屬能夠發(fā)生光電效應(yīng)

C.鴇不能發(fā)生光電效應(yīng)

D.逸出的光電子的最大初動能的最大值為3.32eV

5.中科院暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星“悟空”（DAMPE）的探測成果在《自然》雜志上在線

發(fā)表：宇宙空間中存在著質(zhì)量為機、動能為后卜的新物理粒子，科學(xué)家推測，它可能就

是暗物質(zhì)。普朗克常量為瓦根據(jù)以上信息，這種新物理粒子的物質(zhì)波的波長為（）

AD，2叫c2hch

A.￡>.—]D.—.-

2m￡

2hh7k

6.G.P.學(xué)家G.P.湯姆孫在實驗中讓靜止的電子束通過電場加速后，通過多晶薄膜得到

了如圖所示的衍射圖樣，該實驗說明了實物粒子也具有波動性，運動的實物粒子對應(yīng)

的波稱為物質(zhì)波.已知電子的比荷為左，普朗克常量入，若加速電壓為U,被加速后電

子的物質(zhì)波波長為九則電子的質(zhì)量為（）

CV2/z2/7

A.—==D.

Ay/2kU24瘋7A4kUA4kU

7.下列關(guān)于教材中四幅插圖的說法正確的是（）

甲：松香的外形乙：泊松亮斑兩：救護車疾馳而過丁：蒸發(fā)皿中的水銀滴

A.甲圖松香是晶體

B.乙圖泊松亮斑的存在表明，光具有粒子性

C.丙圖救護車從身邊疾駛而過時，鳴笛的音調(diào)會由低變高

D.丁圖蒸發(fā)皿中，較小的水銀滴在表面張力的作用下接近球形

8.如圖所示，某種材料制成太陽能電池的主體部分由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合

而成。當(dāng)太陽光照射到該材料上時，材料吸收光子發(fā)生光電效應(yīng)，自由電子向N型一

側(cè)移動，從而在兩端形成電勢差。已知該材料至少需要吸收波長為2的綠光才能發(fā)生

光電效應(yīng)，普朗克常量為/2,光速為c,則（）

太陽光

負(fù):

A.N型半導(dǎo)體電勢高于P型半導(dǎo)體

B.該材料的逸出功為九4

C

C.用光強相同的紫光和藍(lán)光照射該材料，藍(lán)光照射時，通過負(fù)載的電流較大

D.用光強更強的黃光照射該材料，只要照射時間足夠長，也能產(chǎn)生光電效應(yīng)

9.太陽內(nèi)部核反應(yīng)的主要模式之一是質(zhì)子一質(zhì)子循環(huán)，循環(huán)的結(jié)果可表示為

He+2°e+2v,已知;H和；He的質(zhì)量分別為％=1.0078u和

%=4.0026u,lu=931MeV/c2,c為光速。在4個;H轉(zhuǎn)變成1個;He的過程中，釋放

的能量約為（）

A.8MeVB.16MeVC.26MeVD.52MeV

10.下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中，正確的是（）

A.有的光是波，有的光是粒子B.光子與電子是同樣的一種粒子

C.光的波長越長，其波動性越顯著D.康普頓效應(yīng)表明光具有波動性

11.下列說法中正確的是（）

A.質(zhì)量大的物體，其德布羅意波長短B.速度大的物體，其德布羅意波長短

C.動量大的物體，其德布羅意波長短D.動能大的物體，其德布羅意波長短

12.如圖，光電管接入電路，用紫外線照射光電管陰極時，發(fā)生了光電效應(yīng)，回路中

形成電流。下列說法正確的是（）

紫外線、

A.電流方向為afRfb

B.電流方向為Z?—R—a

C.光照時間越長，光電子的最大初動能越大

D.入射光光強增大，光電子的最大初動能增大

二、多選題

13.關(guān)于近代物理學(xué)，下列圖像在描述現(xiàn)象中，解釋正確的是（）

%40UN

丙T

A.如圖甲所示，由黑體的輻射強度與輻射光波長的關(guān)系可知，隨著溫度的升高，輻射

強度的極大值向波長較長方向移動

B.如圖乙所示，發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光越強，光電子的最大初動能也就越大

C.如圖丙所示，金屬的遏止電壓S與入射光的頻率V的圖像中，該直線的斜率為4,

e

縱軸截距為-呸（W。為金屬的逸出功）

e

D.同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線（甲光、乙

光、丙光），如圖丁所示。則可判斷甲、乙、丙光的頻率關(guān)系為叫=%<%

14.一群處于第4能級的氫原子向低能級躍遷過程中能發(fā)出6種不同頻率的光，將這

些光分別照射到圖甲電路陰極K的金屬上，只能測得3條電流隨電壓變化的圖像如圖

乙所示，已知氫原子的能級圖如圖丙所示，則下列推斷正確的是（）

B.圖乙中的6光光子能量為12.09eV

C.動能為1eV的電子能使處于第4能級的氫原子電離

D.陰極金屬的逸出功可能為6.75eV

15.如圖甲所示，某種復(fù)合光由紅、綠兩種顏色的光組成，實驗小組以此復(fù)合光照射

光電管的陰極K（紅、綠單色光均可使該光電管發(fā)生光電效應(yīng)），進行光電效應(yīng)實

驗。設(shè)光電管電壓為。時測得的光電流為/,測得多組數(shù)據(jù)，并作出/-U圖像如圖乙

所示，已知紅光光子頻率為匕，綠光光子頻率為％,光電管的逸出功為叱），普朗克常

量為九電子電荷量大小為e,下列結(jié)論正確的是（）

A.光電子的最大初動能為丸彩-網(wǎng)

B.測量遏止電壓&時，滑片尸應(yīng)向。移動

c.遏止電壓Uc="（匕+彩）一%

e

D.紅光的光照強度小于綠光的光照強度

三、填空題

16.在研究光電效應(yīng)實驗中，光電管的陰極材料為鈉（Cs）,用某一頻率的光照射，

實驗測得光電流/隨光電管兩端電壓U變化圖像如圖所示，圖像與橫軸交點為

（-Uc，。），已知葩的逸出功為W，普朗克常量為力，電子電荷量的絕對值為e,則該實

驗產(chǎn)生的光電子的最大初動能為,入射光的頻率為。

17.如圖所示為在光電效應(yīng)實驗中，用a、byc三束光照射同一金屬的表面時，形成

的光電流大小隨外加電場電壓的變化關(guān)系，三束光中頻率最大的為_______光，若該

金屬的逸出功為W,電子的電荷量為e,普朗克常量為力，6光的遏止電壓為U。，結(jié)合

圖象中的條件，可以表示出人光頻率為o

四、計算題

18.研究表明，用具有一定能量的電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，當(dāng)電子能量大于等于

氫原子的能級差時，氫原子就會發(fā)生躍遷，剩余能量仍保留為電子的動能.如圖所示，

甲為氫原子的能級圖，乙為研究光電效應(yīng)的實驗電路圖，用一束能量為12.79eV的電

子束轟擊一群處于基態(tài)的氫原子，被激發(fā)后的氫原子向低能級躍遷，輻射出的光子照

射到用鴇做成陰極K的光電管上，已知金屬鴇的逸出功是4.54eV,電子電荷量為

1.6x10"C,普朗克常量為丸=6.63x103j.s,真空中光速c=3xl()8m/s.則:

nE/eV

OC----------------------0

5-------------------------0.54

4-----------------------0.85

3-----------------------1.51

2-----------------------3.40

1-------------------------13.60

甲乙

(1)處于激發(fā)態(tài)的氫原子能輻射出幾種光子？這幾種光子中最短波長為多少？

(2)當(dāng)電壓表示數(shù)為多大時，微安表的示數(shù)剛好為零?

參考答案

1.答案：B

解析：A.根據(jù)光電效應(yīng)方程有/m=%-叱），根據(jù)最大初動能與遏止電壓的關(guān)系有

ExeU。,解得網(wǎng)?eU0,故A錯誤；B.由于飽和電流為勾，根據(jù)電流的定義式

q解得〃故正確；

,陰極K單位時間內(nèi)射出的光電子數(shù)為〃==L,BC.

ete

光電子的最大動能為Ekm=（如d，結(jié)合上述解得%、任五，故C錯誤；D.令截止

2Vm

TJ

頻率為。，則有叱,=加0,解得%=Y—Te，故D錯誤。故選B。

h

2.答案：D

2E

解析：由光電效應(yīng)方程可得機-叱）=石，hv'-W0^3E,解得「=牛+乙故D正

h

確，ABC錯誤。故選D。

3.答案：C

解析：A.根據(jù)產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件可知，對任何一種金屬都存在一個“極限頻率”，入

射光的頻率必須大于等于這個頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，A不符合題意；B.入射光的

強度影響單位時間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目，即影響光電流的大小，B不符合題意；C.紅

外線屬于不可見光，且紅外線的頻率比可見光的頻率小，根據(jù)光電效應(yīng)方程知，產(chǎn)生

的光電子的最大初動能小，C符合題意；D.根據(jù)光電效應(yīng)的特點可知，光電效應(yīng)幾乎

是瞬時發(fā)生的，D不符合題意。故選C。

4.答案：C

解析：ABC.由于所用電磁波的頻率范圍為5.5x1014Hz?8.0X10"HZ,所以光子能量范

圍為*=2.28eV?3.32eV當(dāng)入射光的能量大于逸出功時，即可以發(fā)生光電效應(yīng)，故

AB錯誤，C正確;D.根據(jù)光電效應(yīng)方程紇=6-乂可得鋤逸出的光電子的最大初動能

有最大值，最大值為Ek=l』9eV故D錯誤。故選C。

5.答案：D

解析：新物理粒子的波長為

A,——h

P

新物理粒子的動量為

p=mv

新物理粒子的動能為

FI2P2

k22m

聯(lián)立解得

故選D。

6.答案：A

解析：電子經(jīng)過加速后，根據(jù)動能定理可得可得y=曰=聞7，電

___h

子的動量為〃=冽丫=加叵球，被加速后電子的物質(zhì)波波長為丸=—，可得電子的質(zhì)量

,P

為m=——心,故選A。

AyJ2kU

7.答案：D

解析：A.甲圖松香是非晶體，故A錯誤；B.乙圖泊松亮斑的存在表明，光具有波動

性，故B錯誤；C.丙圖救護車從身邊疾駛而過時，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，鳴笛的音調(diào)

會由高變低，故C錯誤；D.丁圖蒸發(fā)皿中，較小的水銀滴在表面張力的作用下接近球

形，故D正確。故選D。

8.答案：C

解析：A.自由電子向N型一側(cè)移動，N型半導(dǎo)體聚集負(fù)電荷，電勢更低，故A錯誤;B.

發(fā)生光電效應(yīng)時極限波長與逸出功需滿足叉=無匕故B錯誤;D.光電效應(yīng)是否發(fā)生與入

X/

射光的頻率有關(guān)，與光強無關(guān)，黃光的頻率比綠光小，故不能發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯

誤；C.用光強相同的紫光和藍(lán)光照射該材料，因為藍(lán)光頻率較小，光子能量較小，故

單位時間內(nèi)到達(dá)金屬板的光子數(shù)目較多，產(chǎn)生的光電子較多，通過負(fù)載的電流較大，

C正確。故選C。

9.答案：C

解析：由核反應(yīng)方程可知，4個:H轉(zhuǎn)變成1個;He的過程中的質(zhì)量虧損為

Am?4x1.0078u-4.0026u=0.0286u,釋放的核能為

AE=Amc2=0.0286x931MeV工26.6MeV,故C正確。

10.答案：C

解析：A.一切光都具有波粒二象性，光的有些行為（如干涉、衍射）表現(xiàn)出波動性，

光的有些行為（如光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)）表現(xiàn)出粒子性，所以不能說有的光是波，

有的光是粒子，A錯誤；B.雖然光子與電子都是微觀粒子，都具有波粒二象性，但電

子是實物粒子，有靜止質(zhì)量，光子不是實物粒子，沒有靜止質(zhì)量，電子是以實物形式

存在的物質(zhì)，光子是以場的形式存在的物質(zhì)，所以，不能說光子與電子是同樣的一種

粒子，B錯誤；C.光的波長越長，衍射性越好，即波動性越顯著，光的波長越短，粒

子性就越顯著，C正確；D.康普頓效應(yīng)表明光具有粒子性，D錯誤；故選C。

11.答案：C

h

解析：根據(jù)德布羅意波波長的公式/=7,其中〃是常量，動量2大的物體，其波長

短，故C正確，ABD錯誤.

故選：C.

12.答案:B

解析：AB.電子從光電管陰極逸出，而電子帶負(fù)電，與電流方向相反，故電流方向為

brRra,A錯誤，B正確；CD.逸出光子的最大動能只與入射光的頻率有關(guān)，故

CD錯誤。故選B。

13.答案：CD

解析：如題圖甲所示，由黑體的輻射強度與輻射光波長的關(guān)系可知，隨著溫度的升

高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動，A錯誤；如題圖乙所示，發(fā)生光電效應(yīng)

時，入射光頻率越大，光電子的最大初動能也就越大，B錯誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程有

Ek^hv-W0,得eUc=/z吁網(wǎng)，整理得吁呸，如題圖丙所示，金屬的遏止電

ee

壓人與入射光的頻率v的圖像中，圖線的斜率為2,縱軸截距為-風(fēng)，C正確；根據(jù)

ee

濃-叱，可知入射光的頻率越高，對應(yīng)的遏止電壓上越大。甲光、乙光

的遏止電壓相等，所以甲光、乙光的頻率相等；丙光的遏止電壓最大，所以丙的頻率

最大，則可判斷甲、乙、丙光的頻率關(guān)系為喉=吃<〃丙，D正確。

14.答案：BCD

解析：第4能級的氫原子向低能級躍遷過程中可能的情況為：

w=4—>1,/z=4—>3,n=4—>2,n=3—>2,n=3—>1,n=2—>1,能發(fā)出6種不同頻率的

光，能量值的大小關(guān)系排列從大到小為：

“=4-1,〃=3'L"=2-=4-2,〃=3-2,〃=4-3,但只檢測至U3條電流，所

以發(fā)生光電效應(yīng)的能量值為：〃=4-1,“=3-1,〃=2-1,由題圖乙可知，。的遏止

電壓最大，其次為6和c,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=%-嘰及eU°=Ek知，各光對應(yīng)的

躍遷：a為"=4-1,6為"=3fl,c為"=29光的光子能量為

E8=E3-Ei=-L51eV-(-13.6eV)=12.09eV,A錯誤，B正確；使處于第4能級的氫

原子電離所需的最小能量為0.85eV,所以動能為1eV的電子能使處于第4能級的氫原

子電離，C正確；由第2能級到第1能級輻射的光子的能量值

￡21=E2-El=(-3.4eV)-(-13.6eV)