2022届高考物理选择题专题强化训练：能量量子化 光电效应 光子 爱因斯坦光电效应方程(广东使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：能量量子化 光电效应 光子 爱因斯坦光电效应方程(广东使用)，共11页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共22小题；共88分）
1. 爱因斯坦提出“光子说”并成功解释了光电效应现象，关于光子的能量下列说法正确的是
A. 与其波长成正比B. 与其频率成正比
C. 与其速度成正比D. 与其速度平方成正比

2. 下列说法正确的是
A. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
B. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
C. 汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构
D. 按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加

3. 物理知识在科技上具有非常广泛的应用，下列说法正确的是
A. 根据法拉第电磁感应定律 E=nΔΦΔt，可以解释理想变压器的变压原理
B. 根据欧姆定律 I=UR，可知远距离高压输电线上的电流随输送电压的提升而增大
C. 根据爱因斯坦光电效应方程，可以解释霓虹灯的发光现象
D. 根据玻尔的原子模型理论，可以计算所有核反应中释放出的核能

4. 据报道，“墨子号”洲际量子密钥分发成果入选 2018 年度国际物理学十大进展。关于量子论的建立及其发展，以下说法正确的是
A. 普朗克把能量子引入物理学，进一步完善了“能量连续变化”的传统观念
B. 爱因斯坦的光电效应方程成功解释了光电效应现象，揭示光具有粒子性
C. 密立根通过油滴实验证明了光电效应方程，测量了普朗克常量
D. 康普顿效应表明光子只具有能量，但没有动量

5. 氢原子能级如图甲所示，一群处于 n=3 能级的氢原子向低能级跃迁，产生的光照射到图乙所示的真空管。阴极 K 材料为钠，其逸出功为 2.29 eV，发射出的光电子被阳极 A 吸收，在电路中形成光电流，则
A. 跃迁产生的光中，由 n=3 能级跃迁到 n=2 能级产生的光子频率最大
B. 跃迁产生的光中，只有一种频率的光可以使阴极 K 发生光电效应
C. 当滑片 P 调至最左端时，电流表的示数不为 0
D. 当电源 a 端为负极，无论滑片 P 调至何位置，电流表的示数均为 0

6. 下列说法正确的是
A. 借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好
B. 德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，并用实验证实了实物粒子也具有波动性
C. 结合能越大的原子核越稳定
D. 任意两个核子间都存在核力作用，这种性质称为核力的饱和性

7. 关于光电效应实验现象及解释，下列说法正确的是
A. 光电流随着入射光频率的升高
B. 遏止电压随着入射光的强度增强而增大
C. 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D. 入射光的波长大于极限波长时不能发生光电效应

8. 用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关 S，用频率为 ν 的光照射光电管时发生了光电效应，图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 ν 的关系图象，图线与横轴的交点坐标为 (a,0)，与纵轴的交点坐标为 (0,−b)，下列说法中正确的是
A. 普朗克常量为 h=ba
B. 断开开关 S 后，电流表 G 的示数一定为零
C. 仅增加入射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D. 保持入射光强度不变，仅提高入射光频率，电流表 G 的示数一定增大

9. 用频率是 ν1 的光照射某金属的表面时，正好发生光电效应。如果改用强度相同，但频率是 ν2 的另一种光（已知 ν1<ν2）照射这一种金属表面，则
A. 光电子形成的饱和电流变大B. 光电子的最大初动能增大
C. 光电子的遏止电压减小D. 单位时间发射的光电子数增多

10. 下列说法中正确的是
A. 升高放射性物质的温度，可缩短其半衰期
B. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
C. 某原子核经过一次 α 衰变和三次 β 衰变后，核内中子数减少 4 个
D. 核反应堆是人工控制链式反应的装置

11. 下列说法中正确的是
A. 钍的半衰期为 24 天。1 g 钍 Th90234 经过 120 天后还剩 0.2 g
B. 大量处于 n=4 激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生 4 种不同频率的光子
C. H13+H12→He24+n01 是核聚变反应
D. 光电效应实验中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大

12. 氢原子核外电子从第 3 能级跃迁到第 2 能级时，辐射的光照在某金属上能发生光电效应，那么，以下几种跃迁能辐射光子且能使金属发生光电效应的有
A. 处于第 4 能级的氢原子向第 3 能级跃迁
B. 处于第 2 能级的氢原子向第 1 能级跃迁
C. 处于第 3 能级的氢原子向第 5 能级跃迁
D. 处于第 5 能级的氢原子向第 4 能级跃迁

13. 如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于 n=3 的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为 2.49 eV 的金属钠，下列说法正确的是
A. 这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从 n=3 跃迁到 n=2 所发出的光波长最短
B. 这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从 n=3 跃迁到 n=1 所发出的光频率最高
C. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为 11.11 eV
D. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为 9.60 eV

14. 分别用 a 、 b 两束单色光照射某金属的表面，用 a 光照射能发生光电效应，而用 b 光照射不能发生，则下列说法正确的是
A. 在真空中，b 光的速度较大B. 在真空中，a 光的波长较长
C. a 光比 b 光的光子能量大D. a 光的强度比 b 光的强度大

15. 如图所示是光电效应的实验装置图，关于该实验下列说法正确的是
A. 在电源电动势足够大，入射光强度不变的前提下，将滑动变阻器的滑片向右移动，电流表的示数将会一直增大
B. 若电源电动势足够大，将电源正负极反向，滑动变阻器的滑片向右移动，电流表的示数将会减小到零
C. 对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的强度决定
D. 对某种确定的金属来说，入射光频率与遏止电压成正比

16. 用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能 Ek 随入射光频率 ν 变化的 Ek−ν 图象，若将二者的图线画在同一个 Ek−ν 坐标系中，如图所示，实线表示钨，虚线表示锌，则由图可知
A. 锌的逸出功比钨的逸出功大
B. 两者的图线可能不平行
C. 图线在横轴的截距等于逸出功
D. 光电子最大初动能还和入射光的强度有关

17. 在氢原子光谱中，可见光区域中有 4 条，其颜色为一条红色，一条蓝色，两条紫色，它们分别是从 n=3、4、5、6 能级向 n=2 能级跃迁时产生的，则以下判断正确的是
A. 红色光谱线是氢原子从 n=6 能级到 n=2 能级跃迁时产生的
B. 紫色光谱线是氢原子从 n=6 和 n=5 能级向 n=2 能级跃迁时产生的
C. 若从 n=6 能级跃迁到 n=1 能级将产生红外线
D. 若从 n=6 能级跃迁到 n=2 能级所辐射的光子不能使某金属产生光电效应，则从 n=6 能级向 n=3 能级跃迁时辐射的光子将可能使该金属产生光电效应

18. 下列说法正确的是
A. 铀核裂变时释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B. 发生光电效应时，入射光越强，则光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
C. 用 α 粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核，都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分
D. 用能量为 11.0 eV 的光子照射处于基态的氢原子，可使其跃迁到激发态

19. 已知普朗克常量 h=6.63×10−34 J⋅s，1 eV=1.6×10−19 J。在光电效应实验中，金属钯的逸出功为 1.9 eV，要使钯表面发出的光电子的最大初动能为 1.0 eV，入射光的频率约为
A. 2.2×1014 Hz B. 4.6×1014 Hz C. 4.6×1015 Hz D. 7.0×1014 Hz

20. 用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能 Ek 随入射光频率 ν 变化的 Ek−ν 图象，已知钨的逸出功是 3.28 eV，锌的逸出功是 3.34 eV，若将两者的图象分别用实线与虚线画在同一个 Ek−ν 图上，则下图中正确的是
A. B.
C. D.

21. 分别用波长为 λ 和 34λ 的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为 1:2，以 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为
A. 12hcλ B. 23hcλ C. 34hcλ D. 45hλc

22. 如图甲所示，闭合开关，用光子能量为 2.5 eV 的一束光照射阴极 K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于 0.60 V 时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于 0.60 V 时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为 2 V 时，电子到达阳极时的最大动能为
A. 0.6 eV B. 1.9 eV C. 2.6 eV D. 4.5 eV

二、双项选择题（共6小题；共24分）
23. 下列说法正确的是
A. 爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程
B. 光电效应是原子核吸收光子向外释放电子的现象
C. 贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构
D. 卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型

24. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是
A. 图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B. 图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
C. 图丙：卢瑟福通过分析 α 粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D. 图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性

25. 如图所示是光电效应中光电子的最大初动能 Ek 与入射光频率 ν 的关系图象.从图中可知
A. Ek 与 ν 成正比
B. 入射光频率必须大于或等于极限频率 νc 时，才能产生光电效应
C. 对同一种金属而言，Ek 仅与 ν 有关
D. Ek 与入射光强度成正比

26. 在光电效应实验中，用频率为 ν 的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是
A. 增大入射光的强度，光电流增大
B. 减小入射光的强度，光电效应现象消失
C. 改用频率小于 ν 的光照射，一定不发生光电效应
D. 改用频率大于 ν 的光照射，光电子的最大初动能变大

27. 关于原子核、原子核的衰变、核能，下列说法正确的是
A. 原子核的结合能越大，原子核越稳定
B. 入射光频率大于极限频率能产生光电子
C. U92239 衰变成 U82206 要经过 8 次 β 衰变和 6 次 α 衰变
D. 发生衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了 2

28. 在光电效应实验中，分别用频率为 νa 、 νb 的单色光 a 、 b 照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为 Ua 和 Ub 、光电子的最大初动能分别为 Eka 和 Ekb。h 为普朗克常量。下列说法正确的是
A. 若 νa>νb，则一定有 UaB. 若 νa>νb，则一定有 Eka>Ekb
C. 若 UaD. 若 νa>νb，则一定有 hνa−Eka>hνb−Ekb

三、多项选择题（共2小题；共8分）
29. 如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于 n=4 的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为 1.90 eV 的金属铯，下列说法正确的是
n=4 ⋯⋯−0.85 eV
n=3 ⋯⋯−1.51 eV
n=2 ⋯⋯−3.40 eV
n=1 ⋯⋯−13.60 eV
A. 这群氢原子最多能发出 6 种频率不同的光子
B. 氢原子从 n=4 跃迁到 n=1 所发出的光频率最高
C. 金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为 12.75 eV
D. 金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为 10.85 eV

30. 在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应。对于这两个过程，可能相同的物理量是 。
A. 遏止电压B. 饱和光电流
C. 光电子最大初动能D. 逸出功
答案
第一部分
1. B
【解析】根据 E=hν 知，光子的能量与它的频率成正比，故B正确，ACD错误。
2. D
【解析】太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，又称热核反应。故A错误。
一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为光子频率较小，波长太长。故B错误。
汤姆生发现了电子，认为原子是枣糕式模型，卢瑟福根据 α 粒子散射实验的现象，提出了原子核式结构模型。故C错误。
氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子能量增大，根据 ke2r2=mv2r 知，动能减小。故D正确。
3. A
4. B
【解析】普朗克把能量子引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；
爱因斯坦的光电效应方程成功解释了光电效应现象，揭示光具有粒子性，故B正确；
密立根通过油滴实验测量了电子所带的电荷量，故C错误；
康普顿效应表明光子不仅具有能量还具有动量，故D错误。
故选：B。
5. C
6. A
7. D
8. A
9. B
【解析】BC. 某金属在一束频率为 ν1 的光照射下，恰能发生光电效应。改用频率为 ν2 的光照射时，由于 ν1<ν2, 光的频率增大，根据光电效应的条件，一定能发生光电效应，根据 12mv02=hν−W逸出功=U遏e 则最大初动能变大，遏制电压变大；则B正确，C错误；
AD. 光强不变，由于 ν2 的频率高，则光源在单位时间内发射出的光子数减小，单位时间内逸出的光电子数目减少，饱和电流变小。故AD错误。
故选B。
10. D
【解析】半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定，故A错误；
一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率太低，而波长太长，故B错误；
某放射性元素经过 1 次 α 衰变和 3 次 β 衰变共产生：1 个 He24 和 3 个 e−10 所以质量数减少：4，核电荷数增加 1，根据质量数守恒和电荷数守恒得知，中子数减少 5，故C错误；
核反应堆是人工控制链式反应的装置，故D正确。
11. C
【解析】钍的半衰期为 24 天，1 g 钍 Th90234 经过 120 天后，发生 5 个半衰期，1 g 钍经过 120 天后还剩 m=m0125=0.03125 g，故A错误。
大量处于 n=4 激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生 C42=6 种不同频率的光子，故B错误。
由核反应的特点可知，H13+H12→He24+n01 是核聚变反应，故C正确。
光电效应中，依据光电效应方程 Ekm=hγ−W，可知，光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出功决定，与入射光的强度无关，故D错误。
12. B
【解析】处于第 4 能级的氢原子向第 3 能级跃迁辐射的光子能量小于从第 3 能级跃迁到第 2 能级时辐射的光子能量，不一定能使该金属发生光电效应。故A错误。
处于第 2 能级的氢原子向第 1 能级跃迁辐射的光子能量大于从第 3 能级跃迁到第 2 能级时辐射的光子能量，一定能使该金属发生光电效应。故B正确。
处于第 3 能级的氢原子向第 5 能级跃迁需吸收光子能量。故C错误。
处于第 5 能级的氢原子向第 4 能级跃迁辐射的光子能量小于从第 3 能级跃迁到第 2 能级时辐射的光子能量，不一定能使该金属发生光电效应。故D错误。
13. D
【解析】这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论 ΔE=Em−En(m>n) 得知，从 n=3 跃迁到 n=1 所发出的光能量最大，
由 E=hν=hcλ 得知，频率最高，波长最短。故A错误，B错误；
从 n=3 跃迁到 n=1 辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为 13.6−1.51 eV=12.09 eV，根据光电效应方程得，Ekm=hν−W0=12.09−2.49 eV=9.60 eV。故C错误，D正确。
14. C
15. B
16. A
【解析】根据光电效应方程知，Ekm=hν−W0，可知光电子的最大初动能与入射光的强度无关，故D错误；图线的斜率表示普朗克常量 h，图线斜率相同，故B错误；横轴截距表示金属的极限频率，故C错误；虚线表示锌，则锌的极限频率较大，可知锌的逸出功较大，故A正确。
17. B
【解析】A．从 n=3、4、5、6 能级向 n=2 能级跃迁，从 n=6 向 n=2 能级跃迁，辐射的光子能量最大，频率最大，而红光的频率最小，故选项A错误；
B．在四条谱线中，紫光的频大于蓝光的频率，蓝光的频率大于红光，所以两条紫色光谱线是氢原子从 n=6 和 n=5 能级向 n=2 能级跃迁时产生的，故选项B正确；
C．因为 n=6 向 n=1 能级跃迁产生的光子频率大于 n=6 向 n=2 能级跃迁产生的紫光的光子频率，所以从 n=6 能级向 n=1 能级跃迁时，则能够产生紫外线，故选项C错误；
D．因为 n=6 向 n=2 能级跃迁产生的光子频率大于 n=6 向 n=3 能级跃迁产生的光子频率，所以原子从 n=6 能级向 n=2 能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则原子从 n=6 能级向 n=3 能级跃迁时一定不能使该金属发生光电效应，故选项D错误。
18. C
【解析】根据爱因斯坦质能方程可知，裂变时释放能量是因为发生了质量亏损，ΔE=Δmc2，故A错误；
发生光电效应时，入射光的频率越高，光子的能量越大，由：Ekm=hν−W 得，逸出的光电子的最大初动能就越大，而与入射光的强度无关，故B错误；
通过人工核反应，人们用 α 粒子轰击氮、氟、钠、铝等元素的原子核，都可以打出质子，因此人们断定质子是原子核的组成部分，故C正确；
11.0 eV 的能量不等于基态与其它能级间的能级差，所以不能吸收而发生跃迁，故D错误。
19. D
【解析】由公式 Ek=hf−W 知，入射光的频率为：f=(1+1.9)×1.6×10−196.7×10−34 Hz≈7.0×1014 Hz，故ABC错误，D正确。
20. A
【解析】根据光电效应方程有：Ek=hν−W
其中 W 为金属的逸出功：W=hν0
由此可知在的 Ek−ν 图象中，斜率表示普朗克常数 h，横轴截距大小表示该金属极限频率的大小，由题意可知锌的逸出功大于钨的逸出功，故由 ν0=Wh 可知锌的极限频率大于钨的极限频率，故BCD错误，A正确。
21. B
【解析】光子能量为：E=hcλ ⋯⋯①
根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：Ek=hcλ−W ⋯⋯②
根据题意：λ1=λ，λ2=34λ，Ek1:Ek2=1:2 ⋯⋯③
联立 ①②③ 可得逸出 W=2hc3λ，故ACD错误，B正确。
22. C
【解析】设用光子能量为 2.5 eV 的光照射时，光电子的最大初动能为 E km0，阴极材料逸出功为 W0，
当反向电压达到 U=0.60 V 以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，
因此 eU=E km0
由光电效应方程：E km0=hν−W0
由以上二式：E km0=0.6 eV，W0=1.9 eV。
所以此时最大初动能为 0.6 eV，该材料的逸出功为 1.9 eV。
当电压表读数为 2 V 时，根据动能定理：E km−E km0=eU
代入数据：E km−0.6 eV=2 eV
则逸出功及电子到达阳极时的最大动能为 E km=0.6 eV+2 eV=2.6 eV，故C正确，ABD错误。
第二部分
23. A， C
24. A， B
【解析】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故A正确；
玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确；
卢瑟福通过分析 α 粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故C错误；
根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D错误。
25. B， C
【解析】由 Ek=hν−W0 知 B 、C正确，A 、D错误.
26. A， D
【解析】发生光电效应时，入射光的强度增大，单位时间照射到金属表面的光子数增加，产生的光电子数增加，因此光电流增大，选项 A 正确；
​因为光电效应产生的条件是由光的频率决定的，所以减小光强，光电效应依然发生，选项 B 错误；
​减小入射光的频率，若入射光频率仍大于极限频率，光电效应还能发生，选项 C 错误；
​根据光电效应方程 hν=W0+Ekm 可知，选项 D 正确。
27. B， D
28. B， C
第三部分
29. A， B， D
30. A， C， D
【解析】同一束光照射不同的金属，由 ɛ=hv 可知，一定相同的是入射光的光子能量，不同的金属，逸出功不同，根据光电效应方程 Ekm=hv−W0 知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一束光照射，光中的光子数目相等，所以饱和光电流是相同的，故ACD正确，B错误。