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专题二十六 原子结构和波粒二象性
（考试时间：90 分钟 试卷满分：100 分）
第I 部分
一、单选题：本题共16 小题，共64 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对4 分，
选错不得分。
1．（2024·河北·二模）大量处在激发态n 的氢原子向基态跃迁时能向外辐射三种波长不同的光子，三种光
子的波长分别为
、
、
，且有
，波长为
的光能使某种金属发生光电效应现象。则下列说
法正确的是（ ）
A．
B．波长为
的光一定能使该金属发生光电效应现象
C．
D．三种光复合而成的细光束由玻璃射入空气，入射角由0°逐渐增大时，波长为
的光先发生全反射
2．（2024·河南商丘·三模）氢原子的能级图如图所示，一群处于n=3 能级的氢原子向低能级跃迁时会辐射
出多种不同频率的光。已知钨的逸出功为4.54eV，下列说法正确的是（ ）
A．这群氢原子向低能级跃迁时可辐射出2 种不同频率的光
B．用氢原子从n=3 能级直接跃迁到n=1 能级辐射出的光照射钨板时能发生光电效应
1
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C．这群氢原子从n=3 能级直接跃迁到n=1 能级辐射出的光最容易发生明显的衍射现象
D．氢原子从n=3 能级跃迁到n=2 能级辐射出的光和从n=2 能级跃迁到n=1 能级辐射出的光分别通过同
一双缝干涉装置，后者干涉条纹间距较大
3．（2024·山东·二模）以下说法中正确的是（ ）
A．甲图是
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
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
4．（2023·山东·高考真题）“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（ ）
2
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A．
B．
C．
D．
5．（2023·河北·高考真题）2022 年8 月30 日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测卫星国际上首
次在轨获取的太阳
谱线精细结构。
是氢原子巴耳末系中波长最长的谱线，其对应的能级跃迁过程为
（ ）
A．从
跃迁到
B．从
跃迁到
C．从
跃迁到
D．从
跃迁到
6．（2023·浙江·高考真题）被誉为“中国天眼”的大口径球面射电望远镜已发现660 余颗新脉冲星，领先
世界。天眼对距地球为L 的天体进行观测，其接收光子的横截面半径为R。若天体射向天眼的辐射光子
中，有
倍被天眼接收，天眼每秒接收到该天体发出的频率为v 的N 个光子。普朗克常量为h，则该
天体发射频率为v 光子的功率为（ ）
A．
B．
C．
D．
7．（2024·河北·模拟预测）如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为
，
锌的逸出功为3.34eV，下列说法正确的是（ ）
3
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A．氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子的动能减小，原子的电势能增大
B．处于
能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
C．一个处于
能级的氢原子向低能级跃迁时，最多发出6 种不同频率的光子
D．一群处于
能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大
初动能为8.75eV
8．（2023·辽宁·高考真题）原子处于磁场中，某些能级会发生劈裂。某种原子能级劈裂前后的部分能级图
如图所示，相应能级跃迁放出的光子分别设为①②③④。若用①照射某金属表面时能发生光电效应，且逸
出光电子的最大初动能为Ek，则（ ）
A．①和③的能量相等
B．②的频率大于④的频率
C．用②照射该金属一定能发生光电效应
D．用④照射该金属逸出光电子的最大初动能小于Ek
9．（2023·北京·高考真题）在发现新的物理现象后，人们往往试图用不同的理论方法来解释，比如，当发
现光在地球附近的重力场中传播时其频率会发生变化这种现象后，科学家分别用两种方法做出了解释。
现象：从地面P 点向上发出一束频率为
的光，射向离地面高为H（远小于地球半径）的Q 点处的接收器
上，接收器接收到的光的频率为
。
方法一：根据光子能量
（式中h 为普朗克常量，m 为光子的等效质量，c 为真空中的光速）和
重力场中能量守恒定律，可得接收器接收到的光的频率
。
方法二：根据广义相对论，光在有万有引力的空间中运动时，其频率会发生变化，将该理论应用于地球附
近，可得接收器接收到的光的频率
，式中G 为引力常量，M 为地球质量，R 为地球半
径。
下列说法正确的是（ ）
4
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A．由方法一得到
，g 为地球表面附近的重力加速度
B．由方法二可知，接收器接收到的光的波长大于发出时光的波长
C．若从Q 点发出一束光照射到P 点，从以上两种方法均可知，其频率会变小
D．通过类比，可知太阳表面发出的光的频率在传播过程中变大
10．（2024·河南·三模）如图所示为演示光电效应的实验装置，用光强相同、频率差距较大的单色光a、b
分别照射光电管的K 极，得到a 的反向遏止电压比b 的大，则两种单色光分别实验时，得到的电流的示数
I 和对应电压表的示数U 关系图像，正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
11．（2024·北京·二模）用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色
（频率）等物理量之间的关系.分别用三束光照射同一阴极K 进行了三次实验，得到电流表示数I 与电压表
示数U 之间的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
5
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A．入射光光子的能量①＞②＞③
B．光电子的最大初动能①＞②＞③
C．单位时间照射到K 上的光子数①＞③
D．照射到K 上时金属的逸出功②最大
12．（2024·辽宁·三模）如图甲所示的光电管是基于光电效应的一种光电转换器件，光电管可将光信号转
换成电信号，在自动控制电路中有广泛应用。光电管的基本工作原理如图乙所示，当有光照在金属极k
上，电路导通；无光照射时，电路不通。下列说法正确的是（ ）
A．只要照射到金属k 极上的光足够强电路就能导通
B．只有入射光的频率小于某一定值，电路才能导通
C．电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从下向上
D．电路导通情况下，光照越强，电阻R 上的电压越大
13．（2024·四川·三模）某科技小组用如图所示的电路研究“光电效应”现象，现用频率为v 的红光照射
光电管，有光电子从K 极逸出。下列说法正确的是（ ）
A．使用蓝光照射比红光照射需要克服的逸出功更大
B．仅增大入射光的强度，从K 极逃逸出的电子的最大初动能可能增大
C．当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流表示数可能先增大后保持不变
D．将电源正负极反接后当滑动变阻器的滑片从左向右滑动时，电流表示数不变
14．（2024·河北·三模）如图甲，阴极K 和阳极A 是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K 在受到光照
时能够发射光电子。阴极K 与阳极A 之间电压U 的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。分别用单色
6
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光束①、②照射光电管，电流表示数I 与电压表示数U 之间的关系如图乙所示，则以下说法正确的是（
）
A．两种光的光子能量关系
B．两种光的波长关系
C．两种光的动量关系
D．光电子最大初动能关系
15．（2023·北京·二模）如图是研究光电效应的实验装置，开始时滑动变阻器的滑片P 与固定点O 正对。
用频率为ν 的光照射光电管的阴极K，观察到微安表指针偏转，不计光电子间的相互作用。下列说法正确
的是（ ）
A．仅减小照射光频率，微安表指针一定不偏转
B．仅减小照射光强度，微安表指针一定不偏转
C．仅将滑片P 向a 端移动，微安表示数变大
D．仅将滑片P 向b 端移动，光电子向A 板运动的过程中动能变大
16．（2024·浙江·高考真题）如图所示，金属极板M 受到紫外线照射会逸出光电子，最大速率为
。正对
M 放置一金属网N，在M、N 之间加恒定电压U。已知M、N 间距为d（远小于板长），电子的质量为
m，电荷量为e，则（ ）
7
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A．M、N 间距离增大时电子到达N 的动能也增大
B．只有沿x 方向逸出的电子到达N 时才有最大动能
C．电子从M 到N 过程中y 方向位移大小最大为
D．M、N 间加反向电压
时电流表示数恰好为零
二、多选题：本题共9 小题，共36 分。有多项符合题目要求。全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，
有选错或不答的得0 分。
17．（2023·海南·高考真题）已知一个激光发射器功率为
，发射波长为
的光，光速为，普朗克常量为
，则（ ）
A．光的频率为
B．光子的能量为
C．光子的动量为
D．在时间内激光器发射的光子数为
18．（2024·浙江·高考真题）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
19．（2023·浙江·高考真题）有一种新型光电效应量子材料，其逸出功为W0。当紫外光照射该材料时，只
产生动能和动量单一的相干光电子束。用该电子束照射间距为d 的双缝，在与缝相距为L 的观测屏上形成
干涉条纹，测得条纹间距为∆x。已知电子质量为m，普朗克常量为h，光速为c，则（ ）
A．电子的动量
B．电子的动能
8
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C．光子的能量
D．光子的动量
20．（2024·福建·一模）有关量子力学的下列说法中，正确的是（ ）
A．普朗克为解释图甲的黑体辐射实验数据，提出了能量子的概念
B．图乙在某种单色光照射下，电流表发生了偏转，若仅将图乙中电源的正负极反接，电流表一定不
会偏转
C．密立根依据爱因斯坦光电效应方程，测量并计算出的普朗克常量，与普朗克根据黑体辐射得出的
值在误差允许的范围内是一致的
D．图丙为氢原子的能级示意图，一群处于
的激发态的氢原子向低能级跃迁过程所发出的光中，
从
跃迁到
到所发出的光波长最长
21．（2024·海南·一模）如图甲为氢原子的能级图，一群氢原子处于第3 能级，将它们向低能级跃迁发出
的光分别照射光电管的阴极K，只能测得a、b 两种光的光电流I 随光电管两端电压U 变化的关系，如图乙
所示。则（ ）
A．阴极K 的逸出功大于
B．b 光为氢原子从2 能级跃迁到1 能级产生的
C．a 光照射时产生光电子的最大初动能比b 光照射时的大
D．a 光照射时单位时间内产生光电子的个数比b 光照射的多
22．（2024·全国·一模）氢原子跃迁与巴耳末系的对比图像如图所示，已知光速为c，普朗克常量为h，下
列说法正确的是（ ）
9
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A．巴耳末系就是氢原子从
能级跃迁到基态时辐射出的光谱
B．气体的发光原理是气体放电管中原子受到高速电子的撞击跃迁到激发态，再向低能级跃迁，放出
光子
C．氢原子从
能级跃迁到
能级时辐射出的光是可见光，但不属于巴耳末系
D．若处于某个激发态的几个氢原子，只发出
三种波长的光，当
，则有
23．（2024·四川·模拟预测）如图甲所示为演示光电效应的实验装置，如图乙所示为a、b、c 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
/（×1014Hz）
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．a 光和b 光是同种颜色的光，且a 光的光强更强
C．若用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于n=3 激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离
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D．若b 光的光子能量为0.66eV，照射某一个处于n=3 激发态的氢原子，最多可以产生6 种不同频率的
光
24．（2022·天津·高考真题）不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用。
a、b 两单色光在电磁波谱中的位置如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若a、b 光均由氢原子能级跃迁产生，产生a 光的能级能量差大
B．若a、b 光分别照射同一小孔发生衍射，a 光的衍射现象更明显
C．若a、b 光分别照射同一光电管发生光电效应，a 光的遏止电压高
D．若a、b 光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a 光的干涉条纹间距大
25．（2024·浙江·三模）如图为某款条形码扫描笔的工作原理图，发光二极管发出的光频率为
。将扫描
笔笔口打开，在条形码上匀速移动，遇到黑色线条光几乎全部被吸收；遇到白色线条光被大量反射到光电
管中的金属表面（截止频率
），产生光电流，如果光电流大于某个值，会使信号处理系统导通，将条
形码变成一个个脉冲电信号。下列说法正确的是（ ）
A．扫描笔在条形码上移动的速度会影响相邻脉冲电信号的时间间隔
B．频率为
的光照到光电管的金属表面立即产生光电子
C．若发光二极管发出频率为
的光，则一定无法识别条形码
D．若发光二极管发出频率为
的光，扫描笔缓慢移动，也能正常识别条形码
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