《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 广东珠海期中) 如图所示为研究光电效应的实验原理图，$O$ 为 $ab$ 的中点，滑动变阻器的滑片 $P$ 初始时也位于 $ab$ 的中点，现用绿光照射光电管时，电流表的示数为 $I_0$，电表均可视为理想电表，下列说法正确的是 (D)


A.将入射光换为蓝光，电路其他位置不变，电流表的示数一定大于 $I_0$
B.将入射光换为强度相同的红光，电路其他位置不变，电流表的示数一定为 0
C.仅将滑动变阻器的滑片 $P$ 向右滑动，电流表的示数会一直增大
D.仅将滑动变阻器的滑片 $P$ 向左滑动，当电流表的示数恰好为 0 时，电压表的示数等于遏止电压

答案： 1.D 用绿光照射光电管时，电流表的示数为$I_0$，说明绿光能使阴极金属发生光电效应，将入射光换为强度相同、频率更小的红光，无法判断是否发生光电效应，则无法判断电流表是否有示数，B错误；将入射光换为蓝光，光照强度无法确定，电流表的示数无法确定，A错误；仅将滑动变阻器的滑片P向右滑动，光电管A极电势高，加正向电压，电压增大，电流增大，但达到饱和电流后，再增大电压，电流表示数不会变化，C错误；仅将滑动变阻器的滑片P向左滑动，即加反向电压，电流表的示数减小，当电流表的示数恰好为0时，电压表的示数等于遏止电压，D正确。
错解分析
光电效应的两条对应关系：入射光强度大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大。两种对应关系应分清，不要混淆。

2. 如图所示为氢原子能级的示意图，根据玻尔理论，下列说法正确的是


A.处于基态的氢原子，吸收 $14\ eV$ 能量后不能发生电离
B.处于 $n = 4$ 能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的波长最长的是 $n = 4$ 能级到 $n = 1$ 能级
C.一个氢原子从 $n = 3$ 能级跃迁放出的光子可能使逸出功为 $12.0\ eV$ 的金属发生光电效应
D.用动能为 $12.3\ eV$ 的电子射向一群处于基态的氢原子，氢原子不能跃迁到 $n = 2$ 的能级

答案： 2.C 处于基态的氢原子，吸收$14\ eV$能量后可以发生电离，选项A错误；处于$n = 4$能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，能辐射出$\frac{n(n - 1)}{2} = 6$种不同频率的光子，由$\varepsilon = h\nu = h\frac{c}{\lambda}$可知，从$n = 4$能级到$n = 1$能级跃迁产生的光子能量最大，光的波长最短，选项B错误；若氢原子从$n = 3$能级跃迁至$n = 1$能级，放出的光子能量为$\Delta E_1 = E_3 - E_1 = -1.51\ eV - (-13.6\ eV) = 12.09\ eV$，由爱因斯坦光电效应方程$E_k = h\nu - W_0$，因为$12.09\ eV ＞ 12.0\ eV$，所以一个氢原子从$n = 3$能级跃迁放出的光子可能使逸出功为$12.0\ eV$的金属发生光电效应，选项C正确；由题意，$E_2 - E_1 = 10.20\ eV ＜ 12.3\ eV$，用动能为$12.3\ eV$的电子去碰撞处于基态的氢原子，能使氢原子跃迁到$n = 2$能级，选项D错误。
错解分析
不明确跃迁与电离两种情况下吸收能量的差异导致出错。解答此类问题需掌握两条规律：
(1)氢原子吸收光子的能量大于或等于所处能级的能量的绝对值就能发生电离。
(2)不发生电离情况下，氢原子跃迁时，吸收（或放出）光子的能量必须等于两能级的能量差。

研究某种金属的光电效应规律，所得相关图像分别如图甲、乙、丙、丁所示，$E_{ k}$ 为光电子的最大初动能，$\nu$ 为入射光的频率，$I$ 为光电流，$U$ 为两极板间的电压，$U_{ c}$ 为遏止电压。下列说法正确的是 (D)

A.由图甲知，入射光的频率为 $\frac{\nu_{ c}}{2}$ 时，产生的光电子的最大初动能为 $\frac{E}{2}$
B.由图乙知，入射光的光照强度越大，光电子的最大初动能越大
C.由图丙知，入射光 2 的频率大于入射光 1 的频率

D.由图丁知，入射光的频率大于 $\nu_{ c}$ 时，入射光的频率越大，遏止电压越大

答案：
D 根据$E_k = h\nu - W_0$，$W_0 = h\nu_c$，结合图甲可知，$\nu_c$为
第四章 原子结构和波粒二象性 153
截止频率，则当入射光的频率为$\frac{\nu_c}{2}$时，不能够发生光电效应，不能够产生光电子，选项A错误；光电子的最大初动能由入射光的频率与金属的逸出功共同决定，与光照强度无关，选项B错误；根据图丙可知$U_{c1} ＞ U_{c2}$，根据$eU_{c1} = E_{k1} = h\nu_1 - W_0$，$eU_{c2} = E_{k2} = h\nu_2 - W_0$，则有$\nu_1 ＞ \nu_2$，即入射光2的频率小于入射光1的频率，选项C错误；根据$U_c = \frac{h}{e}\nu - \frac{W_0}{e} = \frac{h}{e}(\nu - \nu_c)$，可知入射光的频率大于$\nu_c$时，入射光的频率越大，遏止电压越大，选项D正确。
方法点津
对常见的三类图像的分析技巧
(1)$I - U$图像：$I_m$为饱和电流，$U_c$为遏止电压。
(图1)
(2)$E_k - \nu$图像：爱因斯坦光电效应方程$E_k = h\nu - W_0$表明，$\nu_c$为截止频率（或极限频率），图线的斜率表示普朗克常量。
(图2)
(3)$U_c - \nu$图像：由$E_k = h\nu - W_0 = eU_c$，可得$U_c = \frac{h}{e}\nu - \frac{W_0}{e} = \frac{h}{e}(\nu - \nu_c)$，表明$\nu_c$为截止频率（或极限频率），图线的斜率为$\frac{h}{e}$。
(图3)