第四章 原子结构和波粒二象性检测试题-2022-2023学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册(含解析)

选择性必修三第四章原子结构和波粒二象性检测试题一、单选题（本大题共12小题，共36分）下列关于原子结构模型说法正确的是A.汤姆孙发现了电子，并建立了原子结构的“西瓜模型”B.卢瑟福的α粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子C.卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性D.玻尔原子模型能很好地解释所有原子光谱的实验规律一群处于n = 4能级的氢原子向低能级跃迁时能向外辐射6种不同频率的光子，其中n A.n =4能级跃迁到B.这6种光子中，有4种频率的光子能使该金属发生光电效应C.n =4能级跃迁到D.金属发生光电效应时，入射光的强度越强光电子的最大初动能越大a、b两种可见光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.a光的波长比b光的小B.单色光a的光子动量比单色光b的光子动量大C.若a光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光，则b光是从n=3跃迁到n=2能级时发出的光D.用E=12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，可以得到两种可见光如图所示为氢原子能级图，若a光是从n=5能级跃迁到n=2能级产生的单色光，b光是从n=5能级跃迁到n=3能级产生的单色光。结合图中所给数据，下列说法正确的是(    )A.a光的波长比b光的波长长B.a光的频率比b光的频率小C.a光和b光的光子动量之比为286D.用a光照射某金属时，能产生光电子，则b光也一定能产生光电子2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，该光刻机光刻分辨力达到22nm。关于光的认识，下列说法正确的是(    A.光子除了具有能量之外还具有动量B.波长越长的光，光子动量越大C.光电效应显示了光的波动性D.爱因斯坦测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h氢原子的能级示意图如图所示，已知E1、E2、E3分别代表氢原子处于n=1、2、3能级时的能量，h为普朗克常量，下列说法正确的是(

A.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，产生的光子的最大频率为E3B.当氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，对应的电子的轨道半径变小，电子的动能变小，原子能量变小C.若氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时放出的光子照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能为1.89D.氢原子光谱说明氢原子的能量是连续的2021年5月，中国科学技术大学宣布开发出超导量子计算机“祖冲之号”，使得计算机的信息处理能力得到进一步提升。量子计算领域的发展离不开近代物理的成果，下列关于近代物理知识的说法正确的是(    A.黑体是可以吸收一切电磁波的理想化模型，所以黑体是不能发光的黑色物体B.由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减少，电势能增大C.光电效应和康普顿效应都可以说明光具有粒子性D.光电效应实验中遏止电压与入射光的频率有关和金属材料的逸出功无关随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识。下列有关说法不正确的是(

)A.玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象B.普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了能量子的概念C.卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验的研究，发现了质子D.光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性关于近代物理学，下列图象在描述现象中，解释正确的是(    )A.如图甲所示，由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知，随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动B.如图乙所示，发生光电效应时，入射光越强，光电子的最大初动能也就越大C.如图丙所示，金属的遏制电压Uc与入射光的频率ν的图象中，该直线的斜率为heD.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)，如图丁所示。则可判断甲、乙、丙光的频率关系为ν氢原子的能级示意图如图所示，已知E1、E2、E3分别代表氢原子处于n=1、2、3能级时的能量，h为普朗克常量，下列说法正确的是(A.大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，产生的光子的最大频率为E3B.当氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，对应的电子的轨道半径变小，电子的动能变小，原子能量变小C.若氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级时放出的光子照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能为1D.氢原子光谱说明氢原子的能量是连续的关于光电效应，以下说法正确的是(

)A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B.光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强C.能否产生光电效应现象，取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功D.用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En=E1n2，其中n=2，3，4A.氢原子从基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大，动能和电势能之和不变．B.基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为2(C.一个处于n=4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可辐射出6种不同频率的光D.第一激发态氢原子的电离能等于E二、多选题（本大题共3小题，共12分）如图所示，四幅图涉及不同的物理知识，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如图所示为氢原子能级图．下列说法正确的是(    )A.氢原子从n=2到n=1能级跃迁时辐射的光子频率最大B.氢原子从n=5到n=1能级跃迁时，氢原子吸收13.6eV的光子C.用光子能量为13.06eV的光照射一群基态的氢原子，氢原子可以发出10种不同波长的光D.用光子能量为13.06eV的光照射一群基态的氢原子，辐射光中光子能量为0.31eV的光波波长最长下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是(    

A.图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验的结果，发现了质子和中子B.图乙：密立根油滴实验首先测出了元电荷的数值C.图丙：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D.图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构三、填空题（本大题共2小题，共12分）如图甲所示为光电管的原理图，当频率为ν的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过。(1)当甲图中电源的右端为正极，左端为负极时，若变阻器的滑片P向

(选填“左”或“右”)滑动，通过电流表的电流将会减小；(2)由乙图I−(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

(选填“增加”“减小”或“不变”)。⑴如图所示，是甲、乙两种金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图像，如果用频率为ν的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E甲、E乙，则关于E甲______⑶原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，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做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为En=−An2，式中n=1，2，3四、计算题（本大题共3小题，共40分）如图所示，阴极K用极限波长λ0=0.66 μm的金属铯制成，用波长λ=0.50 μm的绿光照射阴极K，调整两个极板间的电压，当A、K两板间的电压为2.5 V时，光电流达到饱和，电流表的示数Im=0.64

(1)每秒钟阴极发射的光电子数n；

(2)光电子飞出阴极时的最大初动能Ekm一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态，能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图象(如图乙).已知氢原子的能级图如图丙所示．(1)求a光照射金属时的遏止电压Ua和逸出光电子的最大初动能E(2)求该金属逸出功W；(3)已知d光的能量为E，普朗克常量为h，真空中的光速为c，若一个质量为m的静止电子吸收了一个d光的光子，求电子在吸收光子后的速度大小v，(不计电子吸收光子后的质量变化)处于激发态的氢原子可以向低能级跃迁，发出光子；处于基态的氢原子可以吸收光子的能量，发生能级跃迁．已知基态的氢原子能量为E1，普朗克常量为h，光在真空中速度为c，电子的质量为m，氢原子的能级公式E(1)一群处于n=4能级的氢原子发出的光子，能使逸出功为W0的某金属发生光电效应，求光电子的最大初动能E(2)用波长为λ的光子照射基态氢原子，可以使其电离，求电子电离后的德布罗意波的波长λ'

答案解析1.【答案】A【解析】A.汤姆逊发现了电子，从而揭示了原子是可以再分的，并建立了原子结构的“西瓜模型”，故A正确；BC.卢瑟福的α粒子散射实验说明(1)原子中绝大部分是空的(2)少数α粒子受到较大的库仑力作用(3)α粒子在原子中碰到了比他质量大得多的东西，否定了汤姆孙关于原子结构的“西瓜模型”，但也不能说明原子内部存在带负电的电子，也不能解释原子的稳定性，故BC错误；D.玻尔的原子模型，解释了氢原子光谱的实验规律，不是所有原子光谱，故D错误。故选A。

2.【答案】B【解析】A.能级差越大，辐射出的光子频率越大，即n=4能级跃迁到n=1能级时光子频率最大，故A错误；B.n=4能级跃迁到n=2能级时辐射的光子，能使某种金属发生光电效应，则从n=4到n=1，n=3到n=1，n=2到n=1辐射的光子也能使该金属发生光电效应，故B正确；C.对于某金属，其逸出功是定值，与入射光的频率无关，故C错误；D.由Ekm故选B。

3.【答案】D【解析】A、在光电效应装置中，a的遏止电压Uc低，根据hν−W=|Uce|，可知a光的光子能量小，又由于ν=B、根据p=hλ由于a光的波长比b光的大，因此单色光a的光子动量比单色光b的光子动量小，故B错误C、从n=4跃迁到n=2能级时发出的光子能量：E42从n=3跃迁到n=2能级时发出的光子能量：E32由于a光的光子能量小，因此若b光是从n=4跃迁到n=2能级时发出的光，则a光是从n=3跃迁到n=2能级时发出的光，C错误;D、用E=12.8eV的电子去轰击基态的氢原子，由于ΔE41=−0.85eV−(ΔEΔEΔEΔEΔEΔE其中ΔE2，4.【答案】C【解析】AB、a光是从n=5能级跃迁到n=2能级产生的单色光，则a光对应的能量ΔEa=−0.54eV−(−3.4eV)=2.86eV，b光是从n=5能级跃迁到n=3能级产生的单色光，则b光对应的能量ΔEb=−C、由公式λ=hp，结合则有：a光和b光的光子动量之比为pa：pb=286D、用a光照射某金属时，能产生光电子，由于a光的频率比b光的频率大，依据光电效应发生条件：入射光的频率不低于极限频率，则b光不一定能产生光电子，故D错误。故选：C。

5.【答案】A【解析】A.康普顿效应揭示光子除了具有能量之外还具有动量，故A正确；B.根据德布罗意波长公式λ=hC.光电效应显示了光的粒子性，故C错误；D.爱因斯坦提出光电效应方程，而普朗克常量h是由普朗克测出的，故D错误。

6.【答案】C【解析】A.大量处于n=3能级跃迁n=1时，产生的光子的频率最大，根据hν=E3B.当氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，根据ke2rC.若氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则逸出功W0=E2−E1=10.2eV，则当氢原子从D.氢原子光谱说明氢原子的能量是量子化的，不连续的，故D错误。故选C。

7.【答案】C【解析】A.黑体是只吸收、不反射、但是可辐射电磁波的物体，所以黑体本身可以发光，故A错误；B.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时由于距离减小，电场力做正功，电势能减小，故B错误；C.光电效应和康普顿效应都可以说明光具有粒子性，故C正确；D.根据爱因斯坦光电效应方程可得光电子的最大初动能Ekm=hν−8.【答案】A【解析】A.玻尔建立了量子理论，成功解释了氢原子发光现象，但由于过多地保留了经典电磁学的理论，还不能很好地解释其他的原子的发光现象，故A错误；B.由物理学史可知，普朗克通过对黑体辐射的研究，第一次提出了量子理论的概念，故B正确；C.由物理学史可知，卢瑟福通过α粒子轰击氮核实验的研究，发现了质子，故C正确；D.由光电效应及康普顿效应现象可知，光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，故D正确。由于本题选不正确的，故选A。

9.【答案】C【解析】A.如图甲所示，由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知，随温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动，故A错误；B.如图乙所示，发生光电效应时，入射光频率越大，光电子的最大初动能也就越大，光电子的最大初动能与入射光强度无关，故B错误；C.根据eUc=hν−W0可得UcD.根据eU遏止=10.【答案】C【解析】A.大量处于n=3能级跃迁n=1时，产生的光子的频率最大，根据hν=E3B.当氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，根据ke2rC.若氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则逸出功W0=E2−E1=10.2eV，则当氢原子从D.氢原子光谱说明氢原子的能量是量子化的，不连续的，故D错误。故选C。

11.【答案】C【解析】A.发生光电效应时，根据光电效应方程EkB.

发生光电效应时，入射光的强度大，单位时间产生的光电子数目多，形成的光电流大，与光电子的最大初动能无关，

故B错误；C.要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于金属的逸出功，故C正确；D.用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属，因为故选C。

12.【答案】B【解析】A.氢原子由基态跃迁到激发态时，氢原子吸收光子，则能量增大，轨道半径增大，根据k B.根据能量守恒得：hν+E1C.一个处于n=4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可辐射出3种不同频率的光，分别是从n=4跃迁n=3，再从n=3跃迁n=2，最后从n=2跃迁n=1，故C错误；D.第一激发态氢原子的能量为E14，若刚好发生电离时，其电离能等于13.【答案】AB【解析】A.图甲为黑体辐射的实验规律，为了解释这一实验规律，普朗克提出了能量子概念，成为量子力学的奠基人之一，A正确;B.图乙为氢原子的能级图，氢原子在不同能级间跃迁时辐射或吸收一定频率的光子，B正确;C.图丙是α粒子散射实验结果，证明了原子的核式结构，C错误;D.图丁是电子束通过铝箔后的衍射图样，说明了电子的波动性，D错误。

14.【答案】CD【解析】解：A、两能级间的能级差越大，辐射的光子能量越大，频率越大，可知n=2跃迁到n=1辐射的光子频率不是最大，故A错误．B、氢原子从n=5到n=1能级跃迁时，向外辐射能量，故B错误．C、用光子能量为13.06eV的光照射一群基态的氢原子，氢原子吸收光子能量后原子的能量为−0.54eV，跃迁到第5能级，根据C52D、用光子能量为13.06eV的光照射一群基态的氢原子，跃迁到第5能级，从n=5跃迁到n=4辐射的光子能量最小，波长最长，光子能量为−0.54−(15.【答案】BC【解析】A图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验的结果发现了原子的核式结构模型，但是质子和中子的发现不是

α粒子散射实验的结果，故A错误；B图乙：密立根油滴实验首先测出了元电荷的数值，

故B正确；C

图丙：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C正确；D

图丁：贝克勒尔放