专题31 原子结构和波粒二象性——历年高考物理真题精选之黄金30题(原卷版)

历年高考物理真题精选之黄金30题

专题31 原子结构和波粒二象性

一、单选题

1．（2021·浙江·高考真题）2020年12月我国科学家在量子计算领域取得了重大成果，构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”，它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。关于量子，下列说法正确的是（ ）

A．是计算机运算的一种程序 B．表示运算速度的一个单位

C．表示微观世界的不连续性观念 D．类似于质子、中子的微观粒子

2．（2021·辽宁·高考真题）赫兹在研究电磁波的实验中偶然发现，接收电路的电极如果受到光照，就更容易产生电火花。此后许多物理学家相继证实了这一现象，即照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。最初用量子观点对该现象给予合理解释的科学家是（ ）

A．玻尔 B．康普顿

C．爱因斯坦 D．德布罗意

3．（2021·河北·高考真题）普朗克常量346.62610Jsh，光速为c，电子质量为em，则ehmc在国际单位制下的单位是（ ）

A．J/s B．m C．Jm D．m/s

4．（2021·海南·高考真题）某金属在一束单色光的照射下发生光电效应，光电子的最大初动能为kE，已知该金属的逸出功为0W，普朗克常量为h。根据爱因斯坦的光电效应理论，该单色光的频率为（ ）

A．kEh B．0Wh C．k0EWh D．k0EWh 5．（2021·天津·高考真题）光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片。为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体。紫外线进入液体后与其在真空中相比（ ）

A．波长变短 B．光子能量增加 C．频率降低 D．传播速度增大

6．（2020·天津·高考真题）在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（ ）

A． B．

C． D．

7．（2021·江苏·高考真题）如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率12，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值kmE随电压U变化关系的图像是（ ）

A． B．

C．

D．

8．（2020·北京·高考真题）氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于3n能级上，下列说法正确的是（ ）

A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子

B．从3n能级跃迁到1n能级比跃迁到2n能级辐射的光子频率低

C．从3n能级跃迁到4n能级需吸收0.66eV的能量

D．3n能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量

9．（2020·江苏·高考真题）“测温枪”（学名“红外线辐射测温仪”）具有响应快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的，能将接收到的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高，则人体热辐射强度I及其极大值对应的波长的变化情况是（ ）

A．I增大，增大 B．I增大，减小

C．I减小，增大 D．I减小，减小

10．（2020·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）

A．质子的德布罗意波长与其动能成正比

B．天然放射的三种射线，穿透能力最强的是射线 C．光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关

D．电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性

11．（2019·天津·高考真题）如图为a、b、c三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系．由a、b、c组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（ ）

A． B．

C． D．

12．（2021·浙江·高考真题）已知普朗克常量346.6310Jsh，电子的质量为319.1110kg，一个电子和一滴直径约为4μm的油滴具有相同动能，则电子与油滴的德布罗意波长之比的数量级为（ ）

A．810 B．610 C．810 D．1610

13．（2021·北京·高考真题）北京高能光源是我国首个第四代同步辐射光源，计划于2025年建成。同步辐射光具有光谱范围宽（从远红外到X光波段，波长范围约为10-5m～10-11m，对应能量范围约为10-1eV～105eV）、光源亮度高、偏振性好等诸多特点，在基础科学研究、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。速度接近光速的电子在磁场中偏转时，会沿圆弧轨道切线发出电磁辐射，这个现象最初是在同步加速器上观察到的，称为“同步辐射”。以接近光速运动的单个电子能量约为109eV，回旋一圈辐射的总能量约为104eV。下列说法正确的是（ ） A．同步辐射的机理与氢原子发光的机理一样

B．用同步辐射光照射氢原子，不能使氢原子电离

C．蛋白质分子的线度约为10-8 m，不能用同步辐射光得到其衍射图样

D．尽管向外辐射能量，但电子回旋一圈后能量不会明显减小

14．（2021·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）

A．光的波动性是光子之间相互作用的结果

B．玻尔第一次将“量子”入原子领域，提出了定态和跃迁的概念

C．光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量

D．α射线经过置于空气中带正电验电器金属小球的上方，验电器金属箔的张角会变大

15．（2019·全国·高考真题）氢原子能级示意图如图所示，光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光，要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为（ ）

A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV

16．（2012·四川·高考真题）如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子（ ）

A．从4n能级跃迁到3n能级比从3n能级跃迁到2n能级辐射出电磁波的波长长

B．从5n能级跃迁到1n能级比从5n能级跃迁到4n能级辐射出电磁波的速度大 C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的

D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量

17．（2018·天津·高考真题）氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线αβγδHHHH、、、，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定

A．αH对应的前后能级之差最小

B．同一介质对αH的折射率最大

C．同一介质中δH的传播速度最大

D．用γH照射某一金属能发生光电效应，则βH也一定能

18．（2018·全国·高考真题）用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J，已知普朗克常量为6. 63×10-34J.s，真空中的光速为3×108m/s，能使锌产生光电效应单色光的最低频率（ ）

A．1×1014Hz

B．8×1015Hz

C．.2×1015Hz

D．8×1014Hz

19．（2019·北京·高考真题）光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果．

组 次 入射光子的能量/eV 相对光强 光电流大小/mA 逸出光电子的最大动能

第一组 1 4.0 弱 29 0.9

2 4.0 中 43 0.9

3 4.0 强 60 0.9

第二组 4 6.0 弱 27 2.9

5 6.0 中 40 2.9

6 6.0 强 55 2.9

由表中数据得出的论断中不正确的是

A．两组实验采用了不同频率的入射光

B．两组实验所用的金属板材质不同

C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eV

D．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大

20．（2013·北京·高考真题）以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子极短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出．强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子电效应，这已被实验证实．光电效应实验装置示意如图．用频率为v的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为v的强激光照射阴极k，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极k接电源正极，阳极A接电源负极，在k、A之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）

A．U=hve-we B．U=2hve-we C．U=2hv-W D．U=5hv2e-we

二、多选题

21．（2017·全国·高考真题）在光电效应实验中，分别用频率为av、bv的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的截止电压分别为aU和bU、光电子的最大初动能分别为kaE和kbE．h为普朗克常量．下列说法正确的是（ ）

A．若abvv，则一定有abUU B．若abvv，则一定有kkabEE

C．若abUU，则一定有kkabEE D．若abvv，则一定有kkaabbhvEhvE

22．（2015·全国·高考真题）实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是 ．

E．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关

A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样

B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹

C．人们利慢中子衍射来研究晶体的结构

D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构

23．（2020·浙江·高考真题）由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则（ ）

A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能辐射出射线

B．氢原子从3n的能级向2n的能级跃迁时会辐射出红外线

C．处于3n能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离

D．大量氢原子从4n能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光

24．（2019·浙江·高考真题）（加试题）波长为λ1和λ2的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为λ1的光的条纹间距大于波长为λ2的条纹间距．则（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为λ1和λ2的光所对应的物理量）

A．这两束光的光子的动量p1＞p2

B．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1＞C2

C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压U1＞U2

D．这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n＝2能级时产生，则相应激发态的电离能△E1＞△E2

25．（2017·浙江·高考真题）如图为氢原子能级图，氢原子中的电子从n=5能级跃迁到n=2能级可产生a光；从n=4能级跃迁到n=2能级可产生b光．a光和b光的波长分别为a和b，照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为aU和bU，则：