第四章 原子结构和波粒二象性 单元测试题 -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）

第四章原子结构和波粒二象性（单元测试题）一、单项选择题1.关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是()A．原子可以处于连续的能量状态中B．原子的能量状态是不连续的C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量D．原子中的电子绕核运动的轨道半径是连续的2.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌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ν的变化而变化的Ek­ν图像，如图所示。已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将两者的图像分别用实线与虚线画在同一个Ek­ν图上，则下图中正确的是()3.若能量为E0的光子射到某金属表面时，从金属表面逸出的光电子的最大初动能为E，则能量为2E0的光子射到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为()A．E0＋EB．E0－EC．2ED．2E0－E4.如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，由图像可知，下列说法不正确的是()图线的斜率表示普朗克常量hB．该金属的逸出功等于EC．该金属的逸出功等于hν0D．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E5.如图所示，一个粒子源产生某种粒子，在其正前方安装只有两条狭缝的挡板，粒子穿过狭缝打在前方的荧光屏上使荧光屏发光，那么在荧光屏上将会看到()A．只有两条亮纹B．有许多条明、暗相间的条纹C．没有亮纹D．只有一条亮纹6.在光电效应实验中，飞飞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．甲光的频率大于乙光的频率B．乙光的波长大于丙光的波长C．乙光对应的截止电压大于丙光对应的截止电压D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光对应的光电子最大初动能7．氢光谱在可见光的区域内有4条谱线，按照在真空中波长由长到短的顺序，这4条谱线分别是Hα、Hβ、Hγ和Hδ，它们都是氢原子的电子从量子数大于2的可能轨道上跃迁到量子数为2的轨道时所发出的光，下列判断错误的是()A．电子处于激发状态时，Hα所对应的轨道量子数最大B．Hγ的光子能量大于Hβ的光子能量C．对于同一种玻璃，4种光的折射率中Hα为最小D．对同一种金属，Hα能使它发生光电效应，Hβ、Hγ、Hδ都可以使它发生光电效应二、多项选择题8．根据氢原子的玻尔模型，氢原子核外电子在第一轨道和第二轨道运行时()A．轨道半径之比为1∶4B．速度之比为4∶1C．周期之比为1∶8D．动能之比为4∶19．关于光电效应和康普顿效应的规律，下列说法正确的是()A．康普顿效应说明光具有粒子性B．用光照射金属不能发生光电效应是因为该入射光的频率小于金属的截止频率C．对于同种金属而言，截止电压与入射光的频率无关D．石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应10．如图1所示为氢原子能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n＝4能级向n＝2能级跃迁时辐射的光照射图2所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则()A．若将滑片右移，电路中光电流增大B．若将电源反接，电路中可能有光电流产生C．若阴极K的逸出功为1.05eV，则逸出的光电子最大初动能为2.4×10－19JD．大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射的光中只有4种光子能使阴极K发生光电效应三、填空题11.在可见光中，________的光子能量最大，波长为的光子的能量为___________J．12.如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将___________．13.利用金属晶格做为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速，然后让电子束射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电量为e，初速度为零，加速电压为U，普朗克常量为h，则电子的德布罗意波长λ=_________________．四、综合题14.已知金的原子序数为79，α粒子离金原子核的最近距离设为10－13m，则α粒子离金原子核最近时受到的库仑斥力是多大？对α粒子产生的加速度是多大？(已知α粒子的电荷量q＝2e，质量m＝6.64×10－27kg，静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，电子电荷量e＝1.6×10－19C)15.如图所示，让一束均匀的阴极射线从两极板正中间垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感应强度B和两极之间的电压U，带电粒子将不发生偏转。然后撤去电场，粒子将做匀速圆周运动，并垂直打到极板上。已知两极板之间的距离为d，求阴极射线中带电粒子的比荷。16.已知氢原子的基态电子轨道半径为r1＝0.528×10－10m，量子数为n的能级值为En＝eq\f(－13.6,n2)eV。(静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，电子电荷量e＝1.6×10－19C)(1)求电子在基态轨道上运动的动能。(2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线。17.原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)。一个具有13.6eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰。(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图所示)?(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？

参考答案：一、单项选择题1．B2．A3．A4.D解析：根据光电效应方程Ek＝hν－W0，知图线的斜率表示普朗克常量h，故A正确；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，当ν＝0时，Ek＝－W0，由图像知纵轴截距为－E，所以W0＝E，即该金属的逸出功等于E，故B正确；图线与横轴交点的横坐标是ν0，该金属的逸出功等于hν0，故C正确；当入射光的频率为2ν0时，根据光电效应方程可知，Ek＝h·2ν0－hν0＝E，故D错误。5.B解析：任何运动的粒子都具有波粒二象性，那么粒子源产生的大量粒子透过双缝就应该表现出波动性，即形成明、暗相间的多条干涉条纹，故B项正确。6.B解析：当光电管两端加上截止电压且光电流恰好为零时，有Ek－0＝eUc，对同一光电管逸出功W0相同，对应的截止频率相等，使用不同频率的光照射，有Ek＝hν－W0，两式联立得，hν－W0＝eUc，丙光的截止电压最大，则丙光的频率最大，甲光、乙光频率相同，A、C错误；又由λ＝eq\f(c,ν)可知λ丙<λ乙，B正确；由Ek＝hν－W0可知丙光对应的最大初动能最大，D错误。7．A解析：由E＝heq\f(c,λ)知，波长越长，光子能量越小，故Hα光子能量最小，Hδ光子能量最大，再由heq\f(c,λ)＝En－E2，得Hα对应的轨道量子数最小，A错误。二、多项选择题8．ACD9．ABD解析：光电效应、康普顿效应都说明光具有粒子性，A正确；当入射光的频率大于或等于极限频率时，才会发生光电效应，B正确；对于同种金属而言，截止电压与入射光频率有关，C错误；石墨对X射线散射时，部分X射线的散射光波长会变大，这个现象称为康普顿效应，D正确。10．BC解析：将滑片右移，光电管两端的电压增大，但之前光电流是否达到饱和并不清楚，因此光电管两端的电压增大，光电流不一定增大，A错误；将电源极性反接，所加电压阻碍光电子向阳极运动，但若eU<Ekm，仍会有一定数量的光电子可到达阳极而形成光电流，B正确；若阴极K的逸出功为1.05eV，由光电效应方程知，逸出的光电子最大初动能为Ekm＝[0.85－(－3.4)]eV－1.05eV＝1.5eV＝2.4×10－19J，C正确；由于阴极K的逸出功未知，能使阴极K发生光电效应的光子种数无法确定，D错误。填空题11.紫光，解析：根据E=hv，h为普朗克常量，v为频率，即光子的能量由光的频率决定，可见光中光子能量最大的是紫色光；光子的能量为：12.减小或先减小后增大解析：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，将一带负电的金属小球与锌板接触，当小球的带电量小于等于锌板的带电量时，验电器指针偏角将变小；当小球的带电量大于锌板的带电量时，验电器指针偏角将先减小后增大；故验电器指针偏角将减小或先减小后增大。13.解析：据题意，当电子经过加速电场，根据动能定理有解得则可以求出电子此时的动量为所以该电子德布罗意波长为四、综合题14．解：α粒子离金原子核最近时受到的库仑斥力为F＝keq\f(q1q2,r2)＝keq\f(79e·2e,r2)＝9×109×eq\f(79×1.6×10－19×2×1.6×10－19,10－132)N≈3.64N金原子核的库仑斥力对α粒子产生的加速度大小为a＝eq\f(F,m)＝eq\f(3.64,6.64×10－27)m/s2＝5.48×1026m/s2。15．解：设阴极射线粒子电荷量为q，质量为m，则在电磁场中做匀速运动时由平衡条件得qeq\f(U,d)＝qvB①撤去电场后，由牛顿第二定律得qvB＝meq\f(v2,R)②又由题意知R＝eq\f(d,2)③由①②③式得eq\f(q,m)＝eq\f(2U,B2d2)16．解：(1)核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力提供向心力，则eq\f(ke2,r12)＝eq\f(mv12,r1)又知Ek＝eq\f(1,2)mv2故电子在基态轨道上运动的动能为：Ek＝eq\f(ke2,2r1)＝eq\f(9×109×1.6×10－192,2×0.528×10－10)J＝21.8×10－19J＝13.6eV。(2)当n＝1时，能级值为E1＝eq\f(－13.6,12)eV＝－13.6eV；当n＝2时，能级值为E2＝eq\f(－13.6,22)eV＝－3.4eV；当n＝3时，能级值为E3＝eq\f(－13.6,32)eV＝－1.51eV；能发出光谱线分别为n＝3→n＝2，n＝2→n＝1，n＝3→n＝1共三种，能级图如图所示。17．解：(1)设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能ΔE被基态氢原子吸收。若ΔE＝10.2eV，则基态氢原子可