《常考题》人教版高中物理选修3-第4章选择题专项知识点总结(含答案解析)

一、选择题1．如图所示，用绿光照射一光电管，能产生光电效应。欲使光电子从阴极逸出时的初动能增大，应该（）A．改用红光照射B．改用厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温紫光照射C．增大光电管上的加速电压D．增大绿光的强度B解析：BAB．由爱因斯坦光电效应方程可知同种物质的逸出功相同，当入射光的频率增大时，最大初动能增大，而紫光的频率大于红光的频率，故应该改用厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，确定炉内的温紫光照射，故A错误，B正确；CD．由爱因斯坦光电效应方程可知与增大光电管上的电压或增大绿光的强度无关，故CD错误。故选B。2．如图所示，在研究光电效应实验的电路中，设光电管阴极K的逸出功为W0，电源的电动势E=4.0V，内阻可忽略，滑动变阻器的金属丝电阻均匀，总有效长度为L。滑动触头P置于金属电阻丝的正中央c点，闭合开关，用光子能量为3.5eV的一束单色光照射光电管阴极K，发现灵敏电流计示数不为零；将滑动触头P从c点向左移动，电流计示数刚好减小到零。若将滑动触头P从c点向右移动，光电子到达阳极A的最大动能为Emax，则（）A．W0=2.5eV，Emax=1.0eVB．W0=2.5eV，Emax=2.0eVC．W0=1.0eV，Emax=1.0eVD．W0=1.0eV，Emax=2.0eVB解析：B入射光的光子能量阴极K的逸出功为W0，则逸出光电子的最大初动能P从c点向左移动，光电管上加有反向电压U=E=1.0V电流计示数刚好减小到零，故，触头P从c点向右移动，光电管上加有正向电压则光电子到达阳极A的最大动能故B正确，ACD错误。故选B。3．原子从一个能级跃迁到一个较低能级时，可能不发射光子，而把相应的能量转交给另一能级上的电子，并使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应。以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子。若某原子的基态能级为E1，其处于第一激发态的电子跃迁时将释放能量转交给处于第三激发态上的电子，使之成为俄歇电子。若假设这种原子的能级公式类似于氢原子能级公式，则上述俄歇电子的动能是（）A． B． C． D．D解析：D由题意可知n=1能级能量为E1=-13.6evn=2能级能量为从n=2能级跃迁到n=1能级释放的能量为n=4能级能量为电离需要能量为所以从n=4能级电离后的动能为：选项ABC错误，D正确。故选D。4．用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用频率为的光照射时，遏止电压的大小为U1，当用频率为的光照射时，遏止电压的大小为U2。已知电子电量的大小为e，则下列表示普朗克常量和该种金属的逸出功正确的是（）A． B．C． D．D解析：D根据光电效应方程为根据动能定理得联立两式解得图线的斜率解得根据光电效应方程解得故D正确，ABC错误。故选D。5．在研究光电效应实验时，如果绿光刚好可以发生光电效应，那么换成黄光时（）A．一定能发生光电效应 B．只要时间足够长就会发生光电效应C．能否发生光电效应取决于照射黄光的强度 D．不能发生光电效应D解析：DAD．因为绿光刚好可以发生光电效应，说明该金属的极限频率约等于绿光的频率。黄光的频率比绿光低，即小于金属的极限频率，因此无法产生光电效应，故A错误，D正确；BC．光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光的强度无关，与光照时间也无关，故BC错误。故选D。6．用不同频率的紫外线分别照射锌和钨的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能EK随入射光频率变化的EK—图，已知锌的逸出功是3.24eV，钨的逸出功是3.28eV，若将两者的图线画在同一个EK—坐标中，用实线表示锌，虚线表示钨，则正确反映这一过程的是如图所示的（）A． B． C． D．A解析：A根据光电效应方程有其中为金属的逸出功，则有由此可知在图像中，斜率表示普朗克常数，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，因此由可知，锌的极限频率小于钨的极限频率，故A正确，BCD错误。故选A。7．玻尔首先提出能级跃迁。如图所示为氢原子的能级图，现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是（）A．这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光B．氢原子由能级跃迁到能级产生的光波长最长C．处于基态的氢原子吸收12eV的能量可以跃迁到能级D．处于基态的氢原子吸收14eV的能量可以发生电离D解析：DA．从能级的氢原子向低能级跃迁时。共可辐射出3种不同频率的光，A错误；B．从由能级跃迁到能级产生的光能量最大，波长最短，B错误；C．吸收的能量恰好等于两个能级间的能量差时，才能吸收该能量，完成跃迁，因此处于基态的氢原子吸收10.2eV的能量，可以跃迁到能级，12eV能量不等于任可两个能级间的能量差，因此不能吸收该能量，C错误；D．外于基态的氢原子，只要吸收的能量超过13.6eV，电子就会跃迁到无穷远处，这就是电离，因此处于基态的氢原子吸收14eV的能量可以发生电离，D正确。故选D。8．氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b，则（）A．氢原子在n=2的能级时可吸收能量为3.6eV的光子而发生电离B．氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时辐射出光子的能量可以小于0.66eVC．b光比a光的波长短D．氢原子从n=4的能级跃迁时可辐射出5种频率的光子A解析：AA．从电离所需的最小能量等于光子能量3.6eV高于于此值，故能引起电离，故A正确；B．氢原子从的能级向的能级跃迁时辐射出光子的能量为故B错误；C．根据跃迁规律可知从向跃迁时辐射光子的能量大于从向跃迁时辐射光子的能量，则可见光a的光子能量大于b，又根据光子能量可得a光子的频率大于b，由可得，频率越大，波长越小，故a光比b光的波长短，故C错误；D．氢原子的能级跃迁时，能发生6种频率的光子，故D错误。故选A。9．以下说法正确的是（）A．牛顿定律是用大量实验数据分析及总结前人经验得出的可以直接实验验证B．“嫦娥一号”卫星在地球上的惯性与它绕月球飞行时的惯性不同（燃料消耗忽略不计）C．在西汉末年《春秋纬考异邮》中记载有玳瑁吸衣若之说，是属于电磁感应现象D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长λ2的光子，已知λ1＞λ2。那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长的光子D解析：DA．牛顿第一定律是建立在理想斜面的基础上，通过逻辑化推理得出的，不可以直接用实验验证，选项A错误；B．质量是惯性大小的量度，则“嫦娥一号”卫星在地球上的惯性与它绕月球飞行时的惯性相同（燃料消耗忽略不计），选项B错误；C．在西汉末年《春秋纬考异邮》中记载有玳瑁吸衣若之说，是属于静电现象，不属于电磁感应现象，选项C错误；D．已知λ1＞λ2，所以γ1＜γ2，知从a能级状态跃迁到b能级状态时发射光子的能量小于从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收光子的能量，所以a能级的能量小于c能级的能量，有hγ2-hγ1=hγ3即解得故D正确。故选D。10．用红光照射光电管阴极发生光电效应时，光电子的最大初动能为Ek，饱和光电流为I，若改用强度相同的绿光照射同一光电管，产生光电子的最大初动能和饱和光电流分别为和，则下列正确的是（）A．， B．，C．， D．，C解析：C【分析】根据光电效应方程可知道光电子的最大初动能与入射光的频率有关，改用绿光后，频率增大，则最大初动能增大，与光照强度无关，即有；饱和光电流的大小与光照强度有关，随着光照强度的增大而增大，红光与绿光光照强度相同，红光光子能量低，则红光单位时间内照射出的光电子数目多，饱和电流大，即有，故ABD错误，C正确。故选C。11．如题图所示，图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用a、b、c光照射光电管得到的I­U图线，Uc1、Uc2表示遏止电压，下列说法正确的是（）A．a光的波长大于b光的波长B．a、c光的强度相等C．光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关D．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加A解析：AABC．根据可知，入射光的频率越高，对应的截止电压越大。从图象中看出，a光、c光的截止电压相等，所以a光、c光的频率相等，则它们的最大初动能也相等，而b光对应的截止电压最大，所以b光的频率最高，b光的波长最短，b光对应的光电子最大初动能也最大，根据图示可知，a光光强大于c光，选项A正确，BC错误；D．当电压增加到达到饱和电流后，再增加电压电流也不会增加，选项D错误。故选A。12．美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电子获得速度的同时，X光光子的运动方向也会发生相应的改变．下列说法正确的是A．当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，因此光子散射后频率变大B．康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量C．X光散射后与散射前相比，速度变小D．散射后的光子虽然改变原来的运动方向，但频率保持不变B解析：B在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把部分动量转移给电子，则光子动量减小，但速度仍为光速c，根据：知光子频率减小，康普顿效应说明光不但具有能量而且具有动量，证明了光的粒子性，故ACD错误，B正确；故选B。13．利用如图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压与入射频率之间的关系如图乙所示，电子的电荷量为e，则（）A．普朗克常量为B．该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大C．若用频率是的光照射该金属，则最大初动能为D．若要测该金属的遏止电压，则电源右端为负极C解析：CA．由爱因斯坦光电效应方程有在光电管中减速，根据动能定理有联立解得知题图乙图线的斜率则普朗克常量该金属的逸出功为故A错误；B．金属的逸出功与入射光的频率无关，故B错误；C．若用频率是的光照射该金属，则最大初动能为故C正确；D．要测该金属的遏止电压，应加反向电压，电源右端为正极，故D错误。故选C。14．对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（）A．图甲中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波D解析：DA．图甲中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子，并预言了中子的存在，后由学生查德维克发现中子，A错误；B．当入射角i逐渐增大，折射角逐渐增大，由于折射角小于入射角，不论入射角如何增大，玻璃砖中的光线不会消失，结合射向玻璃砖的光线和射出玻璃砖的光线为平行光线可知肯定有光线从bb′面射出，B错误；C．根据干涉产生的条件，同一级亮条纹上的光程差相等，可知弯曲的干涉条纹说明被检测平面在此处是凹陷的，C错误；D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，D正确。故选D。15．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，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意如下图。用频率为的普通光源照射阴极k，没有发生光电效应，换同样频率为的强激光照射阴极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（其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量）（）A．U= B．U= C．U=2hv-W D．U=A解析：A根据题意知，一个电子吸收一个光子不能发生光电效应，换用同样频率为的强激光照射阴极K，则发生了光电效应，即吸收的光子能量为，n=2，3，4…则有eU=nhv-W解得；n=2，3，4…故A正确，BCD错误。故选A。16．图为氢原子能级图。现有一群处于n=4激发态的氢原子，用这些氢原子辐射出的光照射逸出功为2.13eV的某金属，已知电子的电荷量为1.6×10-19C，则（）A．这群氢原子能够发出8种不同频率的光B．如果发出的光子中有两种能使某金属产生光电效应，其中一种一定是由n=3能级跃迁到n=1能级发出的C．从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光的波长最短D．该金属逸出的所有光电子中，初动能的最大值为1.7×1018JB解析：BA．由题意得一群处于n=4激发态的氢原子可能辐射出种不同频率的光，故A错误；B．氢原子由n=3能级跃迁到n=1产生的光的能量为故B正确；C．从n=4能级跃迁到n=3，辐射的光子频率最小，波长最长，故C错误；D．氢原子由n=4能级向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量为根据光电效应方程入射光的能量越高，则电子的动能越大，初动能的最大值为故D错误。故选B。17．在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示．则可判断出（）A．丙光的频率大于乙光的频率B．甲光的频率大于乙光的频率C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能A解析：AA．在光电效应中，遏止电压与入射光的频率有关，入射光的频率越大，遏止电压越大，丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，丙光的频率大于乙光的频率，A正确；B．甲光和乙光的遏止电压相同，则它们的频率相同，B错误；C．不同金属的截止频率不同，同一金属的截止频率相同，与入射光无关，所以乙光和丙光照射的阴极材料截止频率相同，C错误；D．根据甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，D错误。故选A。18．物理学史的学习是物理学习中很重要的一部分，下列关于物理学史叙述中不正确的是()A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型C．爱因斯坦发现了光电效应，并提出了光量子理论成功解释了光电效应D．巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式C解析：CA．1897年汤姆孙根据放电管中的阴极射线在电磁场和磁场作用下的轨迹确定阴极射线中的粒子带负电，并测出其荷质比，这在一定意义上是历史上第一次发现电子，故A正确；B．卢瑟福的粒子散射实验结果：绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了较大的偏转，并有极少数粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，这就是α粒子的散射现象。通过分析并提出了原子的核式结构模型，故B正确；C．光电现象由德国物理学家赫兹于1887年发现，故C错误，符合题意；D．巴耳末，瑞士数学家、物理学家。主要贡献是建立了氢原子光谱波长的经验公式——巴耳末公式，故D正确。故选C。19．如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是（）A．原子A可能辐射出3种频率的光子B．原子B最多能辐射出2种频率的光子C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4B解析：BA．原子A在能级向能级跃迁时，从，辐射出1种频率的光子，A错误；B．原子B在能级向低能级跃迁时，从和跃迁，即原子B从能级最多辐射出2种频率的光子，B正确；CD．原子吸收能量从低能级向高能级跃迁时，吸收的能量必需为两能级能量的差值。原子B发出的光子的能量不等于原子A跃迁到能级E4需要的能量；同理，原子A发出的光子的能量不等于原子B跃迁到能级E4需要的能量，CD错误。故选B。20．氢原子的能级如图，大量氢原子处于n=4能级上。当氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射光的波长为1884nm，已知可见光光子的能量在1.61eV～3.10eV范围内，下列判断正确的是（）A．氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级，辐射的光子是可见光光子B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子要吸收能量C．用氢原子从n=2能级跃迁到n=l能级辐射的光照射W逸=6.34eV的铂，不能发生光电效应D．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射光的波长小于1884nmD解析：DA．氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级，射的光子的能量为E2-E1=-3.40eV-（-13.6eV）=10.2eV，此能量比可见光光子的能量大于，不是可见光光子，故A错误；B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量，故B错误；C．用氢原子从n=2能级跃迁到n=l能级辐射的光子能量为10.2eV，则照射W逸=6.34eV的铂，能发生光电效应，故C错误；D．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射光的能量大于氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时辐射光的能量，则辐射光的波长小于1884nm，故D正确。故选D。21．如图，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为（）A．1.9eV B．0.6eV C．2.5eV D．3.1eVA解析：A根据爱因斯坦光电效应方程电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零所以联立解得故BCD错误，A正确。故选A。22．氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n=3能级上，下列正确的是（）A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子B．从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低C．从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量D．n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量C解析：CA．大量氢原子处于n=3能级跃迁到n=1多可辐射出种不同频率的光子，故A错误；B．根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量为从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量为比较可知从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率高，故B错误；C．根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=4能级，需要吸收的能量为故C正确；D．根据能级图可知氢原子处于n=3能级的能量为－1.51eV，故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，故D错误。故选C。23．如图所示，甲图所示是研究光电效应的电路图，乙图是阴极发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光频率的关系图线，已知普朗克常量为，下列说法正确的是（）A．由乙图可得B．由乙图可得C．甲图中光电管所加电压为零时，电流表示数也一定为零D．甲图中只要所加电压足够大，即使，电流表也会有电流通过B解析：BAB．由光电方程可知，光电子的最大初动能与入射光频率成一次函数关系，金属的逸出功在数量上等于轴上的截距，即，所以极限频率故A错误、B正确；C．甲图中光电管所加电压为零时，只要光的频率大于极限频率，电流表示数就不为零，故C错误；D．如果，则不会逸出光电子，即使电压很大，也不会有电流，故D错误。故选B。24．图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用、、光照射光电管得到的图线，、表示遏止电压，