高中物理第四章原子结构和波粒二像性巩固达标检测卷基础版教师版新人教版选择性必修第三册

第四章《原子结构和波粒二像性》一、单选题1．下列关于热辐射和黑体辐射说法不正确的是（）A．一切物体都在辐射电磁波B．随着温度的上升，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C．黑体能够完全吸取入射的各种波长的电磁波D．一般物体辐射电磁波的状况只与温度有关2．A、B两种光子的能量之比为，则A、B两种光子的（）A．速度之比为 B．频率之比为C．动量之比为 D．波长之比为3．氢原子的能级图如图所示，下列说法正确的是（）A．处于基态的氢原子是不稳定的B．一个氢原子处于第三激发态时，可能辐射出的光谱线条数为3条C．一群氢原子处于第三激发态时，可能辐射出的光谱线条数为3条D．用10eV的光子照耀基态的氢原子，能使氢原子向高能级跃迁4．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用粒子轰击金箱，探讨粒子被散射的状况，试验用高速的射线轰击厚度为微米的金箔，发觉绝大多数的粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数粒子发生角度较大的偏转，大约有的粒子偏转角大于90°，甚至视察到偏转角接近180°，其散射情景如图所示。关于粒子散射试验，下列说法正确的是（）A．试验的目的是想证明原子具有核式结构模型B．试验中粒子穿过金原子核发生偏转的缘由是受到电子对它的库仑力作用C．极少数粒子发生大角度偏转，是原子内部两侧的正电荷对粒子的斥力不相等造成的D．由试验数据可以估算出金原子核的直径数量级5．如图所示，某种单色光射到光电管的阴极上时，电流表有示数，则不正确的是（）A．入射的单色光的频率必需大于阴极材料的截止频率B．增大单色光的强度，电流表的示数将增大C．滑片P向左移，电流表示数将增大D．滑片P向左移，电流表示数将减小，甚至为零6．用频率为ν的光去照耀某种金属，发生光电效应，若将光的频率变为，则光电子的最大初动能变为原来的2.5倍，则该金属的逸出功为（普朗克常量为h）（）A． B． C． D．7．在光电效应试验中，小明用同一光电管在不同试验条件下得到了三条光电流与电压的关系曲线甲、乙、丙，如图所示，下面分析正确的是（）

A．甲光的频率比乙的大 B．乙光的频率比丙的大C．甲光的频率比丙的大 D．三种光的频率相等8．物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实视察的基础上。下列说法正确的是（

）A．光电效应和康普顿效应深化地揭示了光的粒子性B．电子的发觉使人们相识到原子具有核式结构C．粒子散射试验的重要发觉是电荷是量子化的D．密立根油滴试验表明核外电子的轨道是不连续的9．一群处于基态的氢原子受某种光照耀后，跃迁到第4能级，发出的光谱中只有两条可见光a和b。a、b在同一光电效应装置中测得的光电流和电压的关系如图甲所示。图乙为氢原子能级图，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，下列说法正确的是（）A．照耀光子的能量E=12.09eVB．a光的波长比b光的波长短C．氢原子受激发后，能发出10种不同频率的光D．a光是氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光10．某同学接受如图甲所示的试验装置来探讨光电效应现象。当用某单色光照耀光电管的阴极K时，会发生光电效应现象。电源的极性可以变更，当在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调整滑动变阻器的滑片渐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照耀阴极（），测量到遏止电压分别为和，设电子质量为m、电荷量为e。图乙为频率为的单色光的试验图象。则下列选项正确的是（）A．加正向电压时，将滑片P向右滑动，可增大光电子的最大初动能，电流表的示数增大B．若改用频率为的单色光照耀光电管，乙图象与横轴交点在光照耀时的左侧C．分别用频率为和的单色光照耀阴极，测量到遏止电压分别为和，阴极K金属的极限频率D．若用频率更高的光照耀光电管，则饱和光电流确定增大二、多选题11．热辐射是指全部物体在确定的温度下都要向外辐射电磁波的现象，辐射强度是指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量。在探讨某一黑体辐射的试验规律时，得到了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系如图。图中横轴表示电磁波的波长，纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度，则由辐射强度图线可知，同一黑体在不同温度下（）A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同B．辐射强度的极大值随温度上升而向短波方向移动C．向外辐射的电磁波的总功率随温度上升而减小D．向外辐射的电磁波的波长范围是相同的12．有关光的本性，下列说法正确的是（

）A．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应现象说明光具有粒子性B．由于光既表现出波动性，又表现出粒子性，认为光具有波粒二象性C．光表现为波动性就是宏观的机械波，光表现为粒子性就是微观的粒子D．大量光子表现出光的波动性，个别光子表现出粒子性13．十九世纪末，当时很多物理学家都认为物理学已经发展到相当完善的阶段，但一些试验事实却给物理学带来了极大的冲击。黑体辐射、光电效应、氢原子光谱的不连续性等都是当时无法说明的。普朗克、爱因斯坦、玻尔等物理学家从能量量子化角度说明上述现象，促进了近代物理学的发展和人类文明的进步。结合下列图像，所给选项中的分析和推断正确的是（）A．图甲中，由于光电管加的是反向电压，灵敏电流计G所在的支路中不行能存在光电流B．图乙中，一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多放出6种频率的光子C．图丙中，A光和C光是同种频率的光，A光的频率大于B光的频率D．假如处于n=5能级的氢原子向n=2能级跃迁时，辐射出的光能够使图甲中金属发生光电效应，那么处于n=3能级的氢原子向n=1能级跃迁时，辐射出的光也能够使图甲中金属发生光电效应14．下列说法正确的是（）A．利用压力传感器可以制成电子秤B．光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性C．赫兹用试验证明白电磁波的存在，并首先发觉光电效应D．查德威克探讨粒子散射试验，并提出了原子核式结构模型15．探讨光电效应的电路图如图所示，电压传感器和电流传感器与计算机相连，在计算机上可以显示它们的示数U和I随时间t的变更图像。用单色光a和b（va>vb）分别照耀光电管的阴极K，两种色光均能使光电管发生光电效应。在单刀双掷开关S空置、置于1、置于2三种情境下移动滑片P的位置，视察计算机上图像的变更，当单刀双掷开关S置于2且U=Um时，I=0下列说法正确的是（）A．单色光a和b照耀光电管时，光电效应几乎是瞬时发生的B．单刀双掷开关S空置时，电流I不随时间变更且为0C．单刀双掷开关S置于1时，滑片P向右移动过程中电流I可能不断增大D．单刀双掷开关S置于2，单色光b照耀时Um较大16．右图是探讨光电效应的试验装置，某同学进行了如下操作。（1）用频率为v1的光照耀光电管，此时微安表有示数。调整滑动变阻器，使微安表示数恰好变为零，登记此时电压表的示数U1.（2）用频率为v2的光照耀光电管，重复（1）中的步骤，登记电压表的示数U2.已知电子的电荷量为e，普朗克常量为h，光电管阴极K材料的逸出功为W，下列说法正确的是（）A．要使微安表的示数变为零，应将滑片P向右移动B．若U1<U2，则v1<v2C．D．三、试验题17．（1）如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射试验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，视察到的现象描述正确的是__________A．在A位置时，相同时间内视察到屏上的闪光次数最多B．在B位置时，相同时间内视察到屏上的闪光次数比在A位置时稍多些C．在C、D位置时，屏上视察不到闪光D．在D位置时，屏上仍能视察到一些闪光，但次数极少（2）在演示光电效应的试验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照耀锌板时，验电器指针张开一个角度，如图所示，这时_______A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电（3）某种频率的光射到金属表面上时，金属表面有电子逸出，如光的频率不变而强度减弱，那么下述结论中正确的是________A．光的强度减弱到某一数值时，就没有电子逸出B．逸出的电子数削减C．逸出的电子数和最大初动能都减小D．逸出的电子最大初动能不变．18．一涵同学用金属铷作为阴极的光电管观测光电效应现象，试验装置示意图如图甲所示。已知普朗克常量。（1）一涵同学给光电管加上正向电压，在光照条件不变时（入射光的频率大于金属铷的截止频率），一涵同学将滑片P从最左端向右渐渐滑动过程中，电流表的读数变更状况是________。（2）试验中测得铷的遏止电压与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，逸出功_________J，假如试验中入射光的频率，则产生的光电子的最大初动能________J（结果保留3位有效数字）。四、解答题19．一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态能发出几种不同频率的光，将这些光分别照耀到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变更的图线（如图乙所示），其中b光对应的图线与横轴的交点坐标为。已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电荷量为。（1）求该金属逸出功；（2）求用a光照耀金属时逸出光电子的最大初动能；（3）只有c光照耀金属时，调整光电管两端电压，达到饱和光电流，若入射的光子有75%引发了光电效应。求此时每秒钟照耀到阴极K的光子总能量E。20．铬原子能级上的电子跃迁到能级上时并不放射光子，而是将相应的能量转交给能级上的电子，使之能脱离原子，脱离原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化为，式中A是正的已知常数。求：（1）铬原子从能级跃迁到能级释放的能量；（2）上述俄歇电子的动能。21．如图所示是探讨光电效应现象的试验电路，M、N为两正对的圆形金属板，两板间距为d，板的半径为R，且，当N板正中受一频率为ν的细束紫外线照耀时，照耀部位放射沿不同方向运动的光电子，形成光电流，从而引起电流表的指针偏转，已知普朗克常量为h、电子电荷量e、电子质量m。（1）若闭合开关S，调整滑片P渐渐增大极板间电压，可以发觉电流渐渐减小，当电压表示数为Uc时，电流恰好为零，求：①金属板N的极限频率νc；②将图示电源的正负极互换，同时渐渐增大极板间电压，发觉光电流渐渐增大，当电压达到U之后，电流便趋于饱和，求此电压U；（2）开关S断开，在MN间加垂直于纸面的匀强磁场，渐渐增大磁感应强度也能使电流为零，求磁感应强度B至少为多大时电流为零。22．依据玻尔理论，电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动，已知电子的电荷量为e，质量为m，电子在第1轨道运动的半径为，静电力常量为k。氢原子在不同的能量状态，对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，电子做圆周运动的轨道半径满意，其中n为量子数，即轨道序号，为电子处于第n轨道时的轨道半径。电子在第n轨道运动时氢原子的能量为电子动能与“电子-原子核”这个系统电势能的总和。理论证明，系统的电势能和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：（以无穷远为电势能零点）。请依据以上条件完成下面的问题。（1）试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量和电子在第1轨道运动时氢原子的能量满意关系式；（2）求氢原子核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，不考虑电离前后原子核的动能变更；（3）假设氢原子核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好被量子数为的氢原子乙吸取并使其电离，即其核外在第4轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核的作用范围。不考虑电离前后原子核的动能变更，试求氢原子乙电离后电子的动能。全解全析1．D【详解】A．依据黑体辐射理论可知，一切物体都在辐射电磁波，故A正确；B．依据黑体辐射规律可知，随着温度的上升，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故B正确；C．能100%地吸取入射到其表面的电磁辐射，这样的物体称为黑体，故C正确；D．物体辐射电磁波的状况不仅与温度有关，还与其它因素有关，比如物体的形态，故D错误。本题选不正确的，故选D。2．C【详解】A．光子速度均为光速，所以速度之比为，故A错误；BD．由可得，频率之比为，波长之比为。故BD均错误；C．由可得动量之比为，故C正确。故选C。3．B【详解】A．原子能量越低越稳定，处于基态的氢原子是稳定的，故A错误；B．一个氢原子处于第三激发态时，最多可能辐射出4跃迁到3，3跃迁到2，2跃迁到1共3条光谱线，故B正确；C．一群氢原子处于第三激发态时，最多可能辐射出4跃迁到3，3跃迁到2，2跃迁到1，4跃迁到2，4跃迁到1，3跃迁到1共6条光谱线，故C错误；D．用10eV的光子照耀基态的氢原子，没有达到基态跃迁到第一激发态所需的能量，所以不能使原子向高能级跃迁，故D错误。故选B。4．D【详解】A．试验的目的是想验证汤姆生的“枣糕”模型，但是成了否定它的证据，并提出原子核式结构模型，故A错误；B．试验中粒子穿过金原子核发生偏转的缘由是受到原子核（带正电）对它的库仑力作用，离原子核越近，受到的库仑斥力越大，故B错误；C．极少数粒子发生大角度偏转现象，主要是由于粒子和原子核发生碰撞的结果，是因为金原子核很小且质量和电荷量远大于粒子的质量和电荷量，粒子接近原子核的机会很小，故C错误；D．依据粒子散射试验可以估算金原子核的直径数量级，故D正确。故选D。5．C【详解】A．单色光射到光电管的阴极上时，电流表有示数，说明发生了光电效应，因此入射的单色光的频率确定大于阴极材料的截止频率，故A正确，不符合题意；B．增大单色光的强度，则产生的光电流增大，电流表的示数增大，故B正确，不符合题意；CD．当滑片P向左移时，K极板的电势比A极板高，光电管上加的是反向电压，故C错误，符合题意；D正确，不符合题意。故选C。6．A【详解】依据光电效应方程可知，用频率为ν的光照耀时，有用频率为的光照耀时，有两式联立可得故选A。7．B【详解】依据光电效应方程得依据动能定理可得联立可得可知甲、乙、丙的频率大小关系为故选B。8．A【详解】A．光电效应和康普顿效应深化地揭示了光的粒子性，A正确；B．电子的发觉使人们相识到原子具有困难结构，但不能说明原子具有核式结构，故B错误；C．粒子散射试验的重要发觉是使人们相识到原子具有核式结构，C错误；D．密立根油滴试验表明电荷是量子化的，D错误。故选A。9．D【详解】A．因为可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，所以只有从n=4能级跃迁到n=2能级和从n=3能级跃迁到n=2能级的光属于可见光，当照耀光子的能量为12.09eV时，氢原子获得的能量不足以跃迁到n=4能级，达不到可见光的能量，故A错误；BD．从n=4能级跃迁到n=2能级时，发出的光子能量为2.6eV，从n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光子能量为1.89eV，由图甲可知，在光电效应装置中，a光遏止电压低，依据可知，a光的光子能量小，又因为故a光的波长比b光的大，a光是从n=3能级跃迁到n=2能级时发出的光，故B错误D正确；C．氢原子受激发后跃迁到第4能级，能够辐射的光子数为故C错误。故选D。10．B【详解】A．加正向电压时，将滑片P向右滑动，由题图可知，光电管两端的电压增大，产生的光电流会增大，所以电流表的示数会增大，但是光电子的最大初动能为即与入射光的频率有关，与两端电压无关，所以A错误；B．题中图象反应的是光电流随所加电压的变更图象，图象与横轴的交点表示的是遏止电压，又所以即若改用频率为的单色光照耀光电管，乙图象与横轴交点在光照耀时的左侧，所以B正确；C．依据结合可得所以C错误；D．饱和电流的大小取决于入射光的强度，强度越大，饱和电流越大，所以D错误。故选B。11．BD【详解】A．对于同一黑体，从图中可以看出，温度越高，向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度越大，故A错误；B．从图中可以看出，辐射强度的极大值随温度上升而向短波方向移动，故B正确；C．从图中可以看出，随着温度的上升，各个波长的辐射强度均变大，故向外辐射的电磁波的总功率随温度上升而增大，故C错误；D．黑体可以辐射出任何波长的电磁波，在不同温度下，向外辐射的电磁波的波长范围是相同的，故D正确。故选BD。12．ABD【详解】A．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应现象说明光具有粒子性，A正确；B．由于光既表现出波动性，又表现出粒子性，认为光具有波粒二象性，B正确；C．光表现为波动性就是宏观的电磁波，光表现为粒子性就是微观的光子，C错误；D．大量光子表现出光的波动性，个别光子表现出粒子性，D正确。故选ABD。13．BD【详解】A．若光电子逸出的最大初动能足够大时，即即使加的是反向电压，仍有电子经过灵敏电流计所在的支路，所以可能存在光电流，A错误；B．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时最多放出故最多放出6种频率的光子，B正确；C．由于A光和C光的遏止电压一样，A光比B光的遏止电压小，光电子的最大初动能AC相同、B最大初动能较大，由光电效应方程可知A光和C光是同种频率的光，A光的频率小于B光的频率，故C错误；D．处于能级的氢原子向能级跃迁时辐射出的光频率小于处于能级的氢原子向能级跃迁时辐射出的光频率，故前者能使图甲中金属发生光电效应，但后者确定能，D正确。故选BD。14．ABC【详解】A．利用压力传感器可以制成电子秤，故A正确；B．光电效应和康普顿效应揭示了光的粒子性，故B正确；C．赫兹最早用试验证明白电磁波的存在，在探讨电磁波的试验中发觉了光电效应，故C正确；D．卢瑟福依据α粒子散射试验，提出了原子的核式结构模型，D错误。故选ABC。15．AC【详解】A．单色光a、b均能与光电管发生光电效应，而光速为，故单色光a和b照耀光电管时，光电效应几乎是瞬时发生的，故A正确；B．单刀双掷开关S空置时，形成了闭合回路，光电管会产生电流，故B错误；C．单刀双掷开关S置于1时，滑片P向右移动过程中，光电管两端的正向电压增大，单位时间内从阴极到达阳极的光电子数可能增大即光电流可能增大，故C正确；D．单刀双掷开关S置于2时，由于v>v，依据光电方程、eU=Ek得，故单色光a照耀时U较大，故D错误。故选AC。16．BC【详解】A．依据电路图，结合逸出电子受到电场阻力时，微安表示数才可能为零，因只有K的电势高于A点，即触头P向左端滑动，才能实现微安表示数恰好变为零，故A错误；B．设材料的逸出功为W，依据光电效应方程，若U1<U2，则v1<v2，故B正确；CD．据光电效应方程，解得，故C正确，D错误。故选BC。17．ADBBD【详解】（1)A.放在位置时，相同时间内视察到屏上的闪光次数最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A正确B.放在位置时，相同时间内视察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，知原子内部带正电的体积小．故B错误．C.放在、位置时，屏上仍能视察一些闪光，但次数极少，说明极少数射线较大偏折，可知原子内部带正电的体积小且质量大．故C错误；D.放在位置时，屏上可以视察到闪光，只不过很少很少，说明很少很少的射线发生大角度的偏折．故D正确．（2）用紫外线照耀锌板时，发生光电效应，有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电而张开确定角度，锌板、指针均带正电，故ACD错误，B正确．（3)A.光照强度减弱，单位时间内照耀到金属表面的光子数目减小，因此单位时间内产生的光电子数目减小，但是仍能发生光电效应．故A错误B.光照强度减弱，单位时间内照耀到金属表面的光子数目减小，因此单位时间内产生的光电子数目减小．故B正确C.发生光电效应时，依据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为：，为逸出功，由此可知光电子的最大初动能随着入射光的频率增大而增大，与光照强度无关．故C错误．D.依据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为：，由于光的频率不变，所以逸出的电子最大初动能不变．故D正确．18．电流表读数先增加，达到确定值后保持不变3.41×10-19J/3.40×10-19J1.23×10-19J/1.24×10-19J/1.25