《2025年5年高考3年模拟高中物理选择性必修第三册人教版江苏专版》

1.(2025 陕西宝鸡二模)一群处于 $n = 4$ 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甲电路阴极 K 的金属上，实验只测得 3 条电流随电压变化的图像，如图乙所示。已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是 (B)



A.阴极金属的逸出功有可能小于 $2.55\ eV$
B.$a、b、c$ 三种光的波长关系：$\lambda_a ＜ \lambda_b ＜ \lambda_c$
C.图乙中的 $a$ 光是氢原子由 $n = 2$ 能级向基态跃迁时发出的
D.动能为 $10.5\ eV$ 的电子不能使处于 $n = 1$ 能级的氢原子发生跃迁

答案： 1.B 一群处于n=4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，按光子能量由大到小排列为n=4→n=1、n=3→n=1、n=2→n=1、n=4→n=2、n=3→n=2、n=4→n=3，实验中只测得3条电流随电压变化的图像，所以照射到图甲电路阴极K的金属上，发生光电效应的光子对应的跃迁为n=4→n=1、n=3→n=1、n=2→n=1，故该金属的逸出功大于$E_{42}=E_4 - E_2=-0.85 eV-(-3.4 eV)=2.55 eV，$A错误；由乙图可知，a光的遏止电压最大，其次是b光，最小的为c光，可知，a光的频率最大，c光的频率最小，故其波长关系为$\lambda_a＜\lambda_b＜\lambda_c，$B正确；a光光子能量最大，应是氢原子由n=4能级向n=1能级跃迁时发出的，C错误；处于n=1能级的氢原子跃迁到n=2能级时，需要吸收的能量$\Delta E=E_2 - E_1=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV，$动能为10.5 eV的电子与处于n=1能级的氢原子碰撞，电子可以将一部分能量转移给氢原子，使氢原子发生跃迁，D错误。

2.  (2025 浙江嘉兴模拟)如图甲为研究光电效应的实验电路，图乙纵坐标为实验中 A、K 间的电压 $U$ (A 电势高于 K 为正)，横坐标为人射光的频率 $\nu$，$BC$ 为平行于 $U$ 轴的直线，$CD$ 是一条斜率绝对值为 $k$ 的直线，$C$ 点的坐标为 $(b,0)$，图中阴影部分表示能产生光电流的区域。现有大量氢原子处于某激发态，在向低能级跃迁时只能放出 1 种可见光，且该可见光恰好能使实验所用的金属材料发生光电效应，已知氢原子各能级关系为 $E_n = \frac{E_1}{n^2}$，其中 $E_1$ 为基态能级值，量子数 $n = 1,2,3,·s$，电子电荷量为 $e$，光速为 $c$，则下列说法不正确的是（  ）　

A.直线 $CD$ 是滑片 $P$ 在 $a、O$ 之间滑动所收集的数据绘制而成
B.斜率绝对值 $k$ 的数值等于普朗克常量
C.能使实验所用金属材料发生光电效应的可见光光子动量至少为 $\frac{kbe}{c}$
D.根据实验结果，氢原子基态的能级值为 $-\frac{36}{5}kbe$

答案： 2.B 由图可知，直线CD（除C点）对应的A、K间电压为负值，即A电势低于K，直线CD是滑片P在a、O之间滑动所收集的数据绘制而成，故A正确；根据爱因斯坦光电效应方程及动能定理可得$eU = 0 - E_k = -h\nu + W_0，$所以$U = -\frac{h}{e}\nu + \frac{W_0}{e}，$所以斜率绝对值$k = \frac{h}{e}，$$b = \frac{W_0}{h} = \nu_c，$故B错误；能使实验所用金属材料发生光电效应的可见光光子动量至少为$p = \frac{h}{\lambda} = \frac{h}{\frac{c}{\nu}} = \frac{h\nu}{c} = \frac{h\nu_c}{c} = \frac{kbe}{c}，$故C正确；根据题意可知$E_1 - E_2 = h\nu_c = keb，$$E_2 = \frac{E_1}{2^2}，$$E_3 = \frac{E_1}{3^2}，$所以氢原子基态的能级值为$E_1 = -\frac{36}{5}kbe，$故D正确。

3.(2025 江苏苏州期末)图甲是氢原子的能级图，一群处于 $n = 4$ 激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有 $a、b$ 两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，测得产生的光电流 $I$ 与其对应电压 $U$ 的关系曲线如图丙所示。求：

(1)阴极 K 的逸出功 $W_0$(结果以 $eV$ 为单位)；
(2)$a$ 光的遏止电压 $U_{ca}$。

答案： 3.答案
(1)2.25 eV
(2)9.84 V
解析
(1)根据题意，对b光的光子，有$h\nu_b = E_4 - E_1 = 12.75 eV$
逸出功$W_0 = h\nu_b - E_{kb}$
又$E_{kb} = eU_{cb}$
解得$W_0 = 2.25 eV$
(2)对a光的光子，有$h\nu_a = E_3 - E_1 = 12.09 eV$
$E_{ka} = h\nu_a - W_0$
$E_{ka} = eU_{ca}$
联立解得$U_{ca} = 9.84 V$