《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,3)有甲、乙两种金属,甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属,只有甲发射光电子,其最大初动能为$E_{ k}$。下列说法正确的是 (B)

A.使用频率更小的光,可能使乙也发射光电子
B.使用频率更小的光,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于$E_{ k}$
C.频率不变,减弱光强,可能使乙也发射光电子
D.频率不变,减弱光强,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于$E_{ k}$

答案：
1.B 只有甲发射光电子，说明甲发生了光电效应，乙没有发生光电效应，满足 $\nu ＞ \nu_{甲}$且 $\nu ＜ \nu_{乙}$，则若使用频率更小的光，乙更不可能发生光电效应，乙更不可能发射光电子，A 错误；根据爱因斯坦光电效应方程有 $E_{k} = h\nu - W_{0}$，若使用频率更小的光，甲射出的光电子最大初动能会变小，即小于 $E_{k}$，而若频率不变，光强无论增强还是减弱，甲射出的光电子最大初动能均不变，B 正确，D 错误；金属乙要发生光电效应，需满足入射光频率 $\nu ＞ \nu_{乙}$，而与入射光光强无关，C 错误。
规律总结

从入射光角度分析光电效应

2.(2025 山东,1)在光电效应实验中,用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为 1、2、3 的金属,所得遏止电压如图所示,关于光电子最大初动能$E_{ k}$的大小关系正确的是 (B)


A.$E_{ k1}＞E_{ k2}＞E_{ k3}$
B.$E_{ k2}＞E_{ k3}＞E_{ k1}$
C.$E_{ k3}＞E_{ k2}＞E_{ k1}$
D.$E_{ k3}＞E_{ k1}＞E_{ k2}$

答案： 2.B 光电子的最大初动能 $E_{k}$与遏止电压 $U_{c}$的关系为 $E_{k} = eU_{c}$，若使用频率相同的单色光照射不同种类的金属，遏止电压越大，说明逸出的光电子最大初动能 $E_{k}$也越大，根据图示可知 $U_{c2} ＞ U_{c3} ＞ U_{c1}$，则 $E_{k2} ＞ E_{k3} ＞ E_{k1}$，B 正确，A、C、D 错误。

3.(2024 湖南,1)量子技术是当前物理学应用研究的热点,下列关于量子论的说法正确的是 (B)

A.普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B.光电效应实验中,红光照射可以让电子从某金属表面逸出,若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
C.康普顿研究石墨对 X 射线散射时,发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D.德布罗意认为质子具有波动性,而电子不具有波动性

答案： 3.B 普朗克认为黑体辐射的能量是不连续的，A 错误；当入射光的频率高于金属的极限频率时可以发生光电效应，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用频率更高的紫光照射，也可以让电子从该金属表面逸出，B 正确；康普顿研究石墨对 X 射线散射时，发现散射后除了与原波长相同的射线成分外，还有波长大于原波长的射线成分，C 错误；德布罗意认为质子具有波动性，电子也具有波动性，D 错误。

4 (2024 北京,13)产生阿秒光脉冲的研究工作获得 2023 年的诺贝尔物理学奖,阿秒(as)是时间单位,$1 as=1 × 10^{-18} s$。阿秒光脉冲
发光持续时间在阿秒量级的极短闪光,提供了阿秒量级的超快“光快门”,使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为$100 as$的阿秒光脉冲,持续时间内至少包含一个完整的光波周期$^{①}$。取真空中光速$c = 3.0 × 10^{8} m/s$,普朗克常量$h = 6.6 × 10^{-34} J · s$。下列说法正确的是 (C)
①关键点拨$^{①}$阿秒光脉冲的光波周期最大值为$100 as$。

A.对于$0.1 mm$宽的单缝,此阿秒光脉冲比波长为$550 nm$的可见光的衍射现象更明显
B.此阿秒光脉冲和波长为$550 nm$的可见光束总能量相等时,阿秒光脉冲的光子数更多
C.此阿秒光脉冲可以使能量为$-13.6 eV(-2.2 × 10^{-18} J)$的基态氢原子电离
D.为了探测原子内电子的动态过程,阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期

答案： 4.C 关键点拨
本题考查了光子的能量计算、光发生明显衍射的条件及使原子电离的条件。由题意可知此阿秒光脉冲的光波周期最大值，由此求出其波长最大值，缝或障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小时，衍射现象较明显；根据 $\varepsilon = h\nu = h\frac{c}{\lambda}$，可得到此阿秒光脉冲的光子能量的最小值，据此可知此阿秒光脉冲能否使基态氢原子电离；根据题意可知，为了探测原子内电子的动态过程，阿秒光脉冲的持续时间应小于电子的运动周期。
由波的形成原理易知，振动一个周期，波传播一个波长的距离，故波长 $\lambda = cT \leq 3.0 × 10^{8} × 100 × 10^{-18} m = 30 nm$，该波长跟 $550 nm$ 相比，与 $0.1 mm=100000 nm$的偏差更大，波发生明显衍射现象的条件是波长与狭缝(或障碍物)的尺寸相差不多或比狭缝(或障碍物)的尺寸大，所以该脉冲波通过 $0.1 mm$ 的单缝时发生的衍射现象不如波长为 $550 nm$ 的可见光的明显，A 错误。根据 $E = Nh\nu = Nh\frac{c}{\lambda}$可知，能量相等时波长较短的阿秒光脉冲的光子数更少，B 错误。$h\nu = h\frac{c}{\lambda} \geq 6.6 × 10^{-34} × \frac{3.0 × 10^{8}}{30 × 10^{-9}} J = 6.6 × 10^{-18} J ＞ 2.2 × 10^{-18} J$，故此阿秒光脉冲能使基态氢原子电离，C 正确。研究原子内电子的动态过程时，超短脉冲光束对电子的状态进行曝光产生一个虚拟快门，对电子进行高速摄影，此时的时间分辨能力由超短脉冲光束的持续时间所决定，故阿秒光脉冲持续时间越短，获取的“帧”画面越多，研究得越精细，D 错误。

5.多选题 (2025 浙江 1 月选考,11)如图 1 所示,三束由氢原子发出的可见光$P$、$Q$、$R$分别由真空玻璃管的窗口射向阴极 K。调节滑动变阻器,记录电流表与电压表示数,两者关系如图 2 所示。下列说法正确的是 (BC)


A.分别射入同一单缝衍射装置时,$Q$的中央亮纹比$R$宽
B.$P$、$Q$产生的光电子在 K 处最小德布罗意波长$P$大于$Q$
C.氢原子向第一激发态跃迁发光时,三束光中$Q$对应的能级最高
D.对应于图 2 中的$M$点,单位时间到达阳极 A 的光电子数目$P$多于$Q$
氢原子光谱的赖曼系:电子从量子数$n$大于或等于 2 的能级跃迁到$n = 1$的能级,产生的一系列光谱线称为“赖曼

答案：
5.BC

由题图 2 可知，可见光 Q 频率最高，可见光 P、R 频率相等；对于同一单缝衍射装置，波长越长，中央亮条纹越宽，可见光 Q 波长最短，对应的中央亮条纹最窄，A 错误。光束照射在 K 处时，可见光 Q 比 P 产生的光电子的最大初动能大，可知可见光 Q 产生的光电子的最大动量较大，故其德布罗意波长较小，B 正确。可见光 Q 频率较高，光子能量较大，C 正确。由题图 2 可知，对应于题图 2 中 M 点，可见光 P 和 Q 对应的光电流一样大，故单位时间到达阳极 A 的光电子数目相等，D 错误。