高中物理选修3步步高同步讲义第四章 章末检测试卷(四)

(满分：100分)ZHANGMOJIANCESHIJUAN(SI)章末检测试卷(四)第四章一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分.每题只有一个选项最符合题意.1.(2021·江苏盐城高二期末)1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别用电子束射向晶体得到如图所示的图样，从而证实了A.电子的波动性B.电子的粒子性C.光的波动性D.光的粒子性123456789101112131415√123456789101112131415戴维森和G.P.汤姆孙分别用电子束射向晶体得到电子的衍射图样，说明电子具有波动性.选项A正确.2.(2021·江苏宿迁高二期末)我国高铁技术从无到有，并取得了巨大飞跃，目前处于世界领先水平.与4G相比，5G具有“更高网速、低延时、低功率海量连接、通信使用的电磁波频率更高”等特点.与4G相比，5G使用的电磁波A.波长更长

B.衍射更明显C.能量子的能量更大

D.传播速度更快123456789101112131415√123456789101112131415由题知，与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，已知电磁波的波长与频率的关系为λ＝

，由此可知频率越高波长越短，则与4G相比，5G使用的电磁波波长更短，A错误；波长越长，衍射现象越明显，由选项A可知λ5G<λ4G，则与4G相比，5G使用的电磁波衍射不明显，B错误；123456789101112131415已知能量子的能量为ε＝hν，由题知，与4G相比，5G具有“通信使用的电磁波频率更高”，则与4G相比，5G使用的电磁波能量子的能量更大，C正确；真空中电磁波的传播速度与光速相等，为c

＝3×108m/s，D错误.3.下列说法正确的是A.爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程B.康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量C.卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型D.德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长123456789101112131415√爱因斯坦在量子理论的基础上，提出了光子假说并建立了光电效应方程，故A错误；康普顿效应表明光子既具有能量，也具有动量，故B错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故C正确；依据德布罗意波长公式λ＝

分析可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故D错误.1234567891011121314154.(2022·江苏徐州高二期末)2021年12月9日，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课.若本次直播通信使用电磁波的波长范围为λ1≤λ≤λ2，光速为c，则该电磁波中能量子最大值为123456789101112131415√123456789101112131415可知，波长越短，能量越大，123456789101112131415√123456789101112131415单色光从空气进入水中后，频率不变，而波速减小，由v＝λf知波长变小，故D错误.6.(2021·江苏南通高二期末)在图甲所示的电路中，用两种单色光①、②分别照射同一光电管时，光电流I与光电管两极电压U的关系如图乙.单色光①和②相比A.①光光子的频率较大B.①光光子的动量较大C.①光照射时，单位时间逸出的光电

子数目较多D.①光照射时，逸出的光电子的最大初动能较大123456789101112131415√123456789101112131415由题图可知①的饱和光电流大，因此①光照射时单位时间内产生的光电子数量多，故C正确.1234567891011121314157.(2021·江苏常州高二期末)如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量在1.63eV到3.10eV之间，则A.氢原子从n＝2的能级向n＝1的能级跃迁时辐射光子属

于红外线B.处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并

发生电离C.氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射出的光子属于紫外线D.大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出3种频率的光子√123456789101112131415氢原子从n＝2的能级向n＝1的能级跃迁时释放的能量为10.2eV，比可见光能量大，而红外线能量比可见光能量小，A错误；处于n＝3能级的氢原子至少吸收1.51eV的能量才能电离，而紫外线的能量大于3.10eV，B正确；氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时辐射光子的能量为0.66eV，比可见光能量低，不属于紫外线，C错误；大量氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时可辐射出6种频率的光子，D错误.8.(2021·江苏泰州高二期末)反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成，反质子和质子有相同的质量，带有等量异种电荷，反氢原子和氢原子有相同的能级分布，氢原子能级如图所示，则下列说法中正确的是A.反氢原子光谱与氢原子光谱不相同B.处于n＝2能级的反氢原子的电离能为13.6eVC.基态反氢原子能吸收11eV的光子而发生跃迁D.大量处于n＝4能级的反氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射的

光子的波长最长123456789101112131415√123456789101112131415反氢原子光谱与氢原子光谱相同，所以A错误；处于基态的反氢原子的电离能为13.6eV，所以B错误；吸收光子能量跃迁时需要一一对应的能量，则基态反氢原子吸收11eV的光子时，不能发生跃迁，所以C错误；大量处于n＝4能级的反氢原子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，能级差最小，则辐射的光子的波长最长，所以D正确.9.(2021·江苏苏州高二期中)如图甲所示为氢原子部分能级图，大量处于n＝4能级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＝3能级向n＝1能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时，恰好发生光电效应，则下列说法正确的是123456789101112131415A.从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射的光，

也一定能使阴极K发生光电效应B.用从n＝4能级向n＝1能级跃迁时辐射的

光照射阴极K，阴极K的逸出功会变大C.在光的频率不变的情况下，饱和电流不随入射光强度的变化而变化D.用从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射的光照射n＝4能级的氢原子，可

以使其电离123456789101112131415√由玻尔理论知n＝3和n＝1能级的能级差大于n＝2和n＝1能级的能级差，用从n＝3能级向n＝1能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时，恰好发生光电效应，若用从n＝2能级向n＝1能级跃迁时辐射的光照射阴极K，不能使阴极K发生光电效应，A错误；逸出功由金属本身决定，与入射光频率大小无关，B错误；在入射光的频率不变的情况下，入射光越强，则单位时间逸出的光电子数越多，饱和电流越大，C错误；123456789101112131415当处于n＝4能级的氢原子吸收的能量大于或等于0.85eV时，将会被电离，n＝3能级与n＝2能级间的能量差大于0.85eV，D正确.12345678910111213141510.(2021·江苏南京高二期末)一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出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像如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是A.只有b光照射时，仅增加其强度，则对应的遏止电压增大B.阴极金属的逸出功可能为W0＝2.5eVC.图乙中的a光是氢原子由第3能级向基态跃迁发出的D.图乙中的c光光子能量为10.2eV123456789101112131415√123456789101112131415由于只有3种频率的光能使阴极K发生光电效应，分析可知，这三种分别是从n＝4，n＝3，n＝2三个激发态跃迁到基态时放出的光子，其他的光子不会使阴极K产生光电效应，从n＝4跃迁到n＝2放出的光子能量ΔE＝E4－E2＝2.55eV，要小于阴极金属的逸出功，因此阴极金属的逸出功不可能为W0＝2.5eV，B错误；光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，因此仅增加b光照射时的强度，对应的遏止电压保持不变，A错误；123456789101112131415图乙中的a光的遏止电压最大，照射时光子的能量最大，是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的，C错误；图乙中的c光的遏止电压最小，是氢原子由第2能级向基态跃迁发出的，光子能量为ΔE＝E2－E1＝10.2eV，D正确.二、非选择题：共5题，共60分.其中第12题～第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位.11.(10分)(2021·江苏徐州高二期末)某研究性学习小组设计了利用光电效应测量普朗克常量的实验，实验原理图如图甲所示，实验中通过测定遏止电压Uc和对应入射光频率ν的数据，即可求出普朗克常量h.123456789101112131415该小组的一次实验数据记录如下：123456789101112131415频率ν(×1014Hz)8.2137.4086.8795.4905.196遏止电压Uc(V)1.6001.2781.0740.4880.378(1)建立Uc－ν坐标系，根据表中的数据，在图乙中描绘Uc随ν变化的图线；123456789101112131415答案见解析频率ν(×1014Hz)8.2137.4086.8795.4905.196遏止电压Uc(V)1.6001.2781.0740.4880.378123456789101112131415根据表格数据，通过一一描点，并作出图像，如图所示：(2)已知元电荷e＝1.6×10－19C，利用图乙画出的图线求出普朗克常量h＝______________________J·s(保留两位有效数字)；1234567891011121314156.0×10－34～6.8×10－34123456789101112131415由爱因斯坦光电效应方程可得Ek＝hν－W0＝eUc由图可知，斜率为解得h≈6.5×10－34J·s(3)由于多种因素的影响，各条谱线对应的遏止电压和理论值相比都相差了ΔU，试分析对普朗克常量h的测量有没有大的影响：______________.123456789101112131415答案见解析123456789101112131415各条谱线对应的遏止电压和理论值相比都增加ΔU，相当于在描出的图线向一侧平移了些许，不影响图像的斜率计算，对h的测量没有大的影响.12.(10分)(2021·江苏省苏州实验中学高二期中)如图甲所示为氢原子的能级图.一群氢原子处于n＝4的能级状态，用从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级辐射的光子照射某种金属，测得光电流与电压的关系如图乙所示，求：123456789101112131415(1)光电管阴极金属的逸出功W0；答案0.55eV123456789101112131415根据玻尔原子模型有hν＝E4－E2

(2分)根据光电效应方程有Ek＝hν－W0，Ek＝eUc (2分)解得W0＝0.55eV (1分)(2)已知电子的质量m＝9.1×10－31kg、电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，求未加正向电压时光电子所对应物质波的最短波长λ.(结果保留1位有效数字)123456789101112131415答案1×10－9m12345678910111213141513.(12分)(2022·江苏南京市第一中学高二期中)如图甲为研究光电效应的电路图，用某光束进行实验时发现，当Uab大于12V时电流表示数保持不变，而当Uab＝－12.5V时，电流表示数恰为零，已知电子电荷量为e＝1.6×10－19C，普朗克常量为h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108m/s，则：123456789101112131415(1)阴极K处的金属表面逸出的光电子最大初动能为多少eV?答案12.5eV123456789101112131415依题意知，当Uab＝－12.5V时，电流表示数恰为零，则有qUab＝0－Ekm (3分)可得阴极K处的金属表面逸出的光电子最大初动能为Ekm＝12.5eV(2分)(2)若以上述最大初动能逸出的光电子轰击大量处于基态的氢原子，氢原子可以全部或部分地吸收光电子的能量，最大可跃迁至第三能级，则这些氢原子最多可放出几种频率的光子？这几种光子中最长波长为多少？(图乙为氢原子能级图，保留2位有效数字)123456789101112131415答案3种6.6×10－7m123456789101112131415电子轰击氢原子时，核外电子可以部分吸收电子的能量从低能级跃迁到高能级，最大可跃迁至第三能级，即则最多可产生

＝3，即3种不同频率的光子. (2分)可知从第3能级跃迁到第2能级时放出的光子波长最长，有14.(14分)(2021·江苏南通高二月考)如图甲是氢原子的能级图.图乙是研究光电效应实验的装置简图，抽成真空的玻璃管内，金属K为阴极，A为阳极，在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极.若用大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属K，并使a、b间的电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到7.49V时，电流表的示数刚好减小到零.已知电子电荷量e＝1.6×10－19C.123456789101112131415(1)照射金属K的光中有几种不同频率的光？并求其中光子的能量最小值Emin；123456789101112131415答案3种1.89eV光子的最小能量为Emin＝E3－E2＝1.89eV (2分)(2)求金属K的逸出功W0；123456789101112131415答案4.6eV光子的最大能量为hν＝E3－E1 (1分)光电子的最大初动能Ek＝hν－W0 (2分)－eUc＝0－Ek (2分)联立解得：W0＝4.6eV；

(1分)(3)当电流表的示数为4.8μA时，求2s内到达阳极A的光电子数n