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

第四章原子结构和波粒二象性（单元检测）一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12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2.(2020年上海名校联考)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3.(2020年上海理工大附中期中)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4.(2020年湖北名校联考)一个氢原子从量子数n＝2的能级跃迁到量子数n＝3的能级，该氢原子()A．吸收光子，能量增加B．放出光子，能量减少C．放出光子，能量增加D．吸收光子，能量减少5.(2020年新余四中一模)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．1023B．1027C．1031D．10356.(2020年福州模拟)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7.(2020年台州4月联考)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．使n＝4能级的氢原子电离至少要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8.(2020年绍兴选考)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)．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9.(2020年北京名校模拟)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10.(2020年宜昌名校联考)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11.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12.如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标4.27，与纵轴交点坐标0.5)．由图可知()A．该金属的截止频率为4.27×1014HzB．该金属的截止频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5eV二、非选择题(本题共6小题，共52分)13.(4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”)．14.(8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的光照射到光电管上时，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”)．15.(10分)A、B两种光子都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.已知A、B两种光子它们的动量之比为4∶1.求：(1)A、B两种光子的能量之比；(2)该金属的逸出功．16.(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．试求：(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．17.(10分)现有一群处于n＝4能级上的氢原子，已知氢原子的基态能量E1＝－13.6eV，氢原子处于基态时电子绕核运动的轨道半径为r，静电力常量为k，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.则：(1)电子在n＝4的轨道上运动的动能是多少？(2)这群氢原子发光的光谱共有几条谱线？画出对应的图示．(3)这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？18.(10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位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大动能．(2)该阴极材料的极限波长．

参考答案：一、选择题1.B2.A3.C4.A5.C6.A7.C8.B9.BC10.AD11.AD12.AC二、非选择题(本题共6小题，共52分)13.答案：(1)增大(2)增大14.答案：(1)右(2)3.2×10－194.8×10－19(3)不变15.解：(1)光子能量ε＝hν，动量p＝eq\f(h,λ)，且ν＝eq\f(c,λ)，因pA∶pB＝4∶1，则εA∶εB＝4∶1.(2)A照射时，光电子的最大初动能EA＝εA－W0.同理，EB＝hεB－W0，代入数据解得W0＝eq\f(EA－4EB,3).16.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．17解：(1)电子绕核运动，由库仑引力提供向心力，则keq\f(e2,r\o\al(2,4))＝meq\f(v2,r4)，又r4＝42r，解得电子绕核运动的动能为Ek＝eq\f(ke2,32r).(2)这群氢原子的能级图如图所示，由图可以判断出，这群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所以它们的光谱线共有6条．(3)频率最大的光子能量最大，对应的跃迁能量差也最大，即由n＝4跃迁到n＝1发出的光子能量最大，根据玻尔理论得，发出光子的能量hν＝E1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,42)－\f(1,12)))，代入数据解得ν＝3.1×1015Hz.18.解：