2023春新教材高中物理第4章原子结构和波粒二象性达标检测卷新人教版选择性

第四章达标检测卷(考试时间：60分钟满分：100分)班级：________座号：________姓名：________分数：________一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．)1．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是()A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波B．温度越高，物体辐射的电磁波越强C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色【答案】B【解析】一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，A错误，B正确；选项C是黑体辐射的特征，C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误．2．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出()A．原子的核式结构模型B．原子核内有中子存在C．电子是原子的组成部分D．原子核是由质子和中子组成的【答案】A【解析】卢瑟福的α粒子散射实验中，用α粒子轰击金箔，发现α粒子穿过金箔后，基本仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子(约占1/8000)发生了大角度偏转，偏转角度甚至大于90°.而汤姆孙的“枣糕模型”是不能解释α粒子发生大角度偏转的，也就是说“枣糕模型”是不正确的，卢瑟福通过分析认为：若要使α粒子发生大角度偏转，占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围，这样才能使α粒子受到足够大的斥力，发生大角度的偏转．所以1911年，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．故选A．3．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法正确的是()A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹【答案】C【解析】放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多，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错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故B错误；选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；α粒子发生散射的主要原因是α粒子受到金原子库仑力作用，且金原子质量较大，从而出现的反弹，故D错误．4．被誉为“中国天眼”的世界最大单口径射电望远镜(简称FAST)在贵州省平塘县落成启用，开始接收来自宇宙深处的电磁波．中国天眼的建成，使得深空通讯能力延伸至太阳系外缘行星，对探索宇宙的起源和地外文明具有重要意义．如果为天眼配备一部发射功率为百万瓦级(106W)的发射机，其发射的无线电波波长为126厘米．那么该发射机每秒钟发射的光子数量的数量级约为(取光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s)()A．1023 B．1027C．1031 D．1035【答案】C【解析】设单位时间t0，发射机每秒钟发射的光子数量为n，则光子的总能量为nt0heq\f(c,λ)，每秒钟的发射能量为Pt0，所以nt0heq\f(c,λ)＝Pt0，代入数据，最终可得n的数量级约为1031，故C正确．5．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中()A．原子要发出某一频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量也减小B．原子要吸收某一频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C．原子要发出一系列频率的光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小D．原子要吸收一系列频率的光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量也增大【答案】A【解析】由玻尔理论知，氢原子中电子轨道半径越大，原子能量越大，当电子从ra跃迁到rb时，原子能量减小，放出光子；在电子跃迁过程中，库仑力做正功，原子的电势能减小；由库仑力提供电子做圆周运动的向心力，即eq\f(ke2,r2)＝eq\f(mv2,r)，r减小，电子速度增大，动能增大，综上所述可知A正确．6．如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则()A．6种光子中有3种属于巴耳末系B．6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的C．要使n＝4能级的氢原子电离至少需要0.85eV的能量D．若从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应【答案】C【解析】公式中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，6种光子中从n＝4→2与n＝3→2的属于巴耳末系，即2种，故A错误；从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态时产生光子的能量最小，根据E＝heq\f(c,λ)知，波长最长，故B错误；处于n＝4能级的氢原子具有的能量为－0.85eV，故要使其发生电离能量变为0，至少需要0.85eV的能量，故C正确；从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能量为13.6eV－3.4eV＝10.2eV，若该光子能使某金属板发生光电效应，则从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子能量3.4eV－1.51eV＝1.89eV＜10.2eV，不一定能使该板发生光电效应，D错误．7．如图所示，某种频率的光照射金属钡使一些电子从钡表面发射出来．为了测量这些电子的最大初动能，在钡表面上方放置一带电金属板，调节金属板电势，使所有电子均不能到达金属板(金属板电势低于钡表面的电势)．若钡表面相对于金属板的最小电势差为3.02V，已知金属钡的逸出功为2.50eV，普朗克常量为6.63×10－34J·s，可见光的波长范围为400nm～700nm，则()A．电子的最大初动能为2.50eVB．照射光的频率约为1.33×1015HzC．所有电子返回钡表面时的动能都为3.02eVD．可见光照射金属钡一定不会发生光电效应【答案】B【解析】对逸出的电子，由动能定理可得eUc＝Ek，故电子的最大初动能为Ek＝3.02eV，故A错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，可得照射光的频率为ν＝eq\f(Ek＋W0,h)≈1.33×1015Hz，故B正确；由于电子逸出时动能有大有小，故返回钡表面的速度不一定相同，动能也不一定相同，最大动能为3.02eV，故C错误；钡的极限频率为ν0＝eq\f(W0,h)＝6.03×1014Hz，由题中数据，可见光频率的最大值为νm＝eq\f(c,λ)≈7.5×1014Hz>ν0，故有部分可见光可以使钡发生光电效应，故D错误．8．用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以()A．改用红光照射 B．改用紫光照射C．改用蓝光照射 D．增加绿光照射时间【答案】BC【解析】光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．9．氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列说法正确的是()A．电子旋转半径减小B．氢原子能量增大C．氢原子电势能增大D．核外电子速率增大【答案】AD【解析】氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子半径减小的过程中电场力做正功，则氢原子电势能减小，故A、D正确，B、C错误．10．用如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针也发生偏转，a光与b光波长分别为λ和2λ，它们产生的速度最快的光电子速度之比为2∶1，普朗克常量和真空中光速分别用h和c表示，下列说法正确的有()A．该种金属的逸出功为eq\f(hc,3λ)B．该种金属的逸出功为eq\f(hc,λ)C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应D．波长超过3λ的光都不能使该金属发生光电效应【答案】AD【解析】由hν＝W0＋Ek知heq\f(c,λ)＝W0＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，heq\f(c,2λ)＝W0＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，又v1＝2v2，得W0＝eq\f(hc,3λ)，A正确，B错误．光的波长小于或等于3λ时都能发生光电效应，C错误，D正确．二、非选择题(本题共4小题，共40分)11．(8分)如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．(1)现用一带正电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________(填“增大”“减小”或“不变”)．(2)使静电计指针回到零，用黄光照射锌板，静电计指针发生偏转，那么，若改用强度更大的黄光照射锌板，可观察到静电计指针偏转角将________(填“增大”“减小”或“不变”)．【答案】(1)增大(2)增大【解析】(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应，有光电子飞出，锌板带正电，将一带正电的金属小球与锌板接触，锌板所带正电量增大，则静电计指针偏角将增大．(2)改用强度更大黄光照射锌板，从锌板上发出的光电子数增多，锌板所带正电量增大，则静电计指针偏角将增大．12．(10分)用图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5eV的光照射光电管时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示．(1)当变阻器的滑片P向________(填“左”或“右”)滑动时，通过电流表的电流将会减小．(2)光电子的最大初动能为________J，金属的逸出功为__________J.(3)如果不改变入射光的频率，而减小入射光的强度，则光电子的最大初动能________(填“增加”“减小”或“不变”)．【答案】(1)右(2)3.2×10－194.8×10－19(3)不变【解析】(1)由题图可知光电管两端所加的电压为反向电压，当变阻器的滑动端P向右移动时，反向电压增大，则通过电流表的电流减小．(2)由图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是－2V时，电流表示数为0，遏止电压为－2V，则光电子的最大初动能为Ekm＝eUc＝2eV＝3.2×10－19J，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，又ε＝hν，则W0＝3eV＝4.8×10－19J.(3)根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，知入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变．13．(10分)纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10W氩激光器，假定所发出的可见光的波长都是560nm，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”视网膜的时间是2×10－4s.(1)求每次“点焊”需要的能量；(2)激光器消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，计算激光器每秒内发出的光子数．解：(1)根据E＝Pt，所以E＝Pt＝10×2×10－4J＝2×10－3J.(2)一个波长为λ的光子能量为E0＝eq\f(hc,λ)，设激光器每秒内发出的光子数为n，则n＝eq\f(kPt0,E0)，式中k＝5%，t0＝1s，联立上式解得n＝eq\f(kPλt0,hc)＝1.4×1018个．14．(12分)如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50μm的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s.结合图像，求：(结果保留2