2021年高中物理選修三第四章《原子結構和波粒二象性》經(jīng)典習題(提高培優(yōu))

一、選擇題1．在相同的條件下，先后用甲、乙兩種不同的單色光，用同一雙縫干涉裝置做實驗，在屏幕上產(chǎn)生的相鄰兩條亮紋的間距不同，其中甲光間距較大。則甲光比乙光（）①在真空中的波長短②在玻璃中傳播速度大③在玻璃中傳播時，玻璃的折射率大④其光子能量小A．①②③ B．①③ C．②④ D．①③④2．利用光電管研究光電效應的實驗電路如圖所示，用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則（）A．改用紫外光照射K，電流表中沒有電流通過B．只增加該可見光的強度，電流表中通過的電流將變小C．若將滑動變阻器的滑片移到A端，電流表中一定無電流通過D．若將滑動變阻器的滑片向B端移動，電流表示數(shù)可能不變3．如圖所示，圖甲為氫原子的能級圖，大量處于激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時，發(fā)出頻率不同的大量光子。其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙。下列說法正確的是（）A．陰極K的逸出功為6.75eVB．氫原子躍遷時共發(fā)出4種頻率的光C．保持入射光不變，向右移動滑片P，電流表示數(shù)一定變大D．光電子最大初動能與入射光的頻率成正比4．用不同頻率的光照射某種金屬時，逸出光電子的最大初動能隨入射光頻率變化的圖線如圖所示，圖線的反向延長線與縱軸交點縱坐標為-a（a＞0），與橫軸交點橫坐標為b，電子的電荷量大小為e，則由圖獲取的信息，錯誤的是（）A．該金屬的截止頻率為bB．該金屬的逸出功為aC．普朗克常量為D．入射光的頻率為2b時，遏止電壓為5．某金屬發(fā)生光電效應，光電子的最大初動能Ek與入射光頻率之間的關系如圖所示。已知h為普朗克常量，e為電子電荷量的絕對值，結合圖像所給信息，下列說法正確的是（）A．頻率大于的入射光不可能使該金屬發(fā)生光電效應現(xiàn)象B．該金屬的逸出功等于C．僅增加照射光的強度，光電子的最大初動能會增加D．遏止電壓隨入射光的頻率增大而減小6．利用如圖甲所示的實驗裝置觀測光電效應，已知實驗中測得某種金屬的遏止電壓與入射頻率之間的關系如圖乙所示，電子的電荷量為e，則（）A．普朗克常量為B．該金屬的逸出功隨入射光頻率的增大而增大C．若用頻率是的光照射該金屬，則最大初動能為D．若要測該金屬的遏止電壓，則電源右端為負極7．如圖所示為氫原子的能級圖，現(xiàn)有大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子，當其向低能級躍遷時，下列說法正確的是（）A．可以產(chǎn)生3種頻率的光B．由n=2能級躍遷到n=1能級輻射的光波長最大C．由n=4的能級躍遷到n=2能級輻射的光頻率最大D．電子繞核運動的動能增大8．用紅光照射光電管陰極發(fā)生光電效應時，光電子的最大初動能為Ek，飽和光電流為I，若改用強度相同的綠光照射同一光電管，產(chǎn)生光電子的最大初動能和飽和光電流分別為和，則下列正確的是（）A．， B．，C．， D．，9．如圖所示，N為鋁板，M為金屬網(wǎng)，它們分別和電池兩極相連，各電池的極性和電動勢在圖中標出，鋁的逸出功為4.2eV?，F(xiàn)分別用能量不同的光子照射鋁板（各光子的能量在圖上標出），那么，下列圖中有光電子到達金屬網(wǎng)的是（）A．①②③ B．②③ C．③④ D．①②10．如圖所示，是波爾為解釋氫原子光譜畫出的氫原子能級示意圖，一群氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，當它們自發(fā)地躍遷到較低能級時，以下說法正確的是（）A．所輻射的光子的頻率最多有6種B．由n=4躍遷到n=1時發(fā)出光子的頻率最小C．從高能級向低能級躍遷時電子的動能減小、原子的勢能增加、原子的總能量減小D．金屬鉀的逸出功為2.21eV，能使金屬鉀發(fā)生光電效應的光譜線有2條11．盧瑟福在用粒子轟擊金箔時，可以證明原子的核式結構的證據(jù)是（）A．幾乎所有的粒子運動方向沒有發(fā)生明顯變化 B．粒子在穿過金箔時做勻速直線運動C．少數(shù)粒子發(fā)生了大角散射 D．粒子與電子碰撞時動能有較大的損失12．如圖a為氫原子的能級圖，大量處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子吸收一定頻率的光子后躍遷到較高的能級，之后再向低能級躍遷時輻射出10種不同頻率的光子。當用這些輻射出的光子去照射如圖b所示光電管陰極K時，光電管發(fā)生了光電效應，改變電源的正負極并調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)遏止電壓最大值為8V。則（）A．該光電管陰極K的逸出功為7.06eVB．吸收的光子能量為2.86eVC．躍遷過程中輻射出的光子能量是連續(xù)的D．輻射出來的10種光子中只有3種能使該光電管發(fā)生光電效應13．用如圖所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象，當用光子能量為3.0eV的光照射到光電管上時，電流表G的讀數(shù)為0.2mA，移動變阻器的觸點c，當電壓表的示數(shù)大于或等于0.8V時，電流表讀數(shù)為0，則（）A．電鍵K斷開后，沒有電流流過電流表GB．所有光電子的初動能為0.8eVC．光電管陰極的逸出功為2.20VD．改用能量為1.5eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小14．一平行板電容器的電容為C，A極板材料發(fā)生光電效應的極限波長為，整個裝置處于真空中，如圖所示?，F(xiàn)用一波長為（＜）的單色光持續(xù)照射電容器的A極板，B極板接地。若產(chǎn)生的光電子均不會飛出兩極板間，則下列說法正確的是（）（已知真空中的光速為c，普朗克常量為h，光電子的電量為e）A．光電子的最大初動能為B．光電子的最大初動能為C．平行板電容器可帶的電荷量最多為D．平行板電容器可帶的電荷量最多為15．研究光電效應現(xiàn)象的實驗電路如圖所示，A、K為光電管的兩個電極，電壓表V、電流計G均為理想電表。已知該光電管陰極K的極限頻率為ν0，元電荷電量為e，普朗克常量為h，開始時滑片P、P＇上下對齊?，F(xiàn)用頻率為ν的光照射陰極K（ν>ν0），則下列說法錯誤的是A．該光電管陰極材料的逸出功為hν0B．若加在光電管兩端的正向電壓為U，則到達陽極A的光電子的最大動能為hv-hv0+eUC．若將滑片P向右滑動，則電流計G的示數(shù)一定會不斷增大D．若將滑片P＇向右滑動，則當滑片P、P＇間的電壓為時，電流計G的示數(shù)恰好為0二、填空題16．原來不帶電的鋅板與驗電器相連，用紫外線照射鋅板，驗電器指針張開一個角度，如圖所示。這時鋅板帶________，驗電器指針帶________（兩空都填正電或負電）17．氫原子處于基態(tài)時的能量為-E1，激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的能量關系為（n為量子數(shù)），處于基態(tài)的大量氫原子由于吸收某種單色光后，最多能產(chǎn)生3種不同波長的光，則被吸收的單色光的頻率為_______________產(chǎn)生的3種不同波長的光中，最大波長為________。（已知普朗克常量為h，光速為c）18．某光源能發(fā)出波長為的可見光，用它照射某金屬能發(fā)生光電效應，產(chǎn)生光電子的最大初動能為．已知普朗克常量，光速，則上述可見光中每個光子的能量為_______；該金屬的逸出功_______。（結果保留三位有效數(shù)字）19．某同學用如圖1所示裝置研究光電效應現(xiàn)象。保持滑片P的位置不變，調(diào)節(jié)滑片，使電壓表的示數(shù)為零。(1)用頻率為（大于陰極K金屬的極限頻率）的可見光照射到光電管陰極K上，此時電流表中____________（填“有”或“沒有”）電流通過。(2)多次調(diào)節(jié)滑片，測得多組電壓表和對應的電流表的示數(shù)U、I，作出圖像如圖2所示，由圖像2可知光電子的最大初動能為______________。(3)改變照射光的頻率，使照射光的頻率增加了，再次實驗，作出的圖像如圖3所示，已知電子的電量為，由此求得普朗克常量____________（結果保留2位有效數(shù)字）。20．我國科學家用冷凍電鏡捕捉到新冠病毒表面蛋白與人體細胞表面蛋白的結合過程。冷凍電子顯微鏡比光學顯微鏡分辨率更高，其原因是電子的物質(zhì)波波長遠小于可見光波長。由此可知電子比可見光___________（選填“更容易”或“更不容易”或“一樣容易”）發(fā)生明顯衍射。電子束通過由電場構成的電子透鏡實現(xiàn)會聚、發(fā)散作用。電子透鏡由金屬圓環(huán)M、N組成，其結構如圖甲所示，圖乙為其截面圖（虛線為等勢面）。顯微鏡工作時，兩圓環(huán)的電勢?，F(xiàn)有一束電子沿著平行于圓環(huán)軸線的方向進入M。則電子在穿越電子透鏡的過程中速度不斷___________（選填“增大”或“減小”或“不變化”）。21．如圖甲所示是一個電子射線管的結構圖。請回答下列問題：第一：請說出電子射線管的結構和原理；______第二：沒有磁場時，電子束的徑跡怎么樣？______第三：把電子射線管放在蹄形磁鐵的兩極間（圖乙）電子束的徑跡怎么樣？你的判斷依據(jù)是什么？______22．如圖所示為氫原子的能級圖.用光子能量為13.06eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子,可能觀測到氫原子發(fā)射的不同波長的光有______種;其中最長波長為______m(已知普朗克常量h=6.63×1023．氫原子能級如圖所示，則要使一個處于基態(tài)的氫原子釋放出一個電子而變?yōu)闅潆x子，該氫原子需要吸收的能量至少是________eV，一群處于n＝4能級的氫原子回到n＝2的狀態(tài)過程中，可能輻射________種不同頻率的光子．24．歷史上美國宇航局曾經(jīng)完成了用“深度撞擊”號探測器釋放的撞擊器“擊中”坦普爾１號彗星的實驗．探測器上所攜帶的重達400kg的彗星“撞擊器”將以1.0×104m/s的速度徑直撞向彗星的彗核部分，撞擊彗星后“撞擊器”融化消失，這次撞擊使該彗星自身的運行速度出現(xiàn)1.0×10-7m/s的改變．已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s．則：（1）撞擊前彗星“撞擊器”對應物質(zhì)波波長為____________；（2）根據(jù)題中相關信息數(shù)據(jù)估算出彗星的質(zhì)量為_______________．25．美國物理學家密立根利用光電管對光電效應現(xiàn)象進行研究，得到金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關系如圖，由此可計算出普朗克常量h。電子電量用e表示，由圖象中的數(shù)據(jù)可知，這種金屬的截止頻率為____，計算出普朗克常量表達式為h=______。26．光照射某金屬產(chǎn)生光電效應時，實驗測得光電子最大初動能與照射光頻率的圖象如圖所示，其中圖線與橫軸交點坐標為5.5×1014Hz.用一束波長范圍為4.0×10－7～9.0×10－7m的可見光照射該金屬時，求光電子的最大初動能．(已知普朗克常量為h＝6.6×10－34J·s)三、解答題27．研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如圖所示，光電管的陰極材料為金屬鉀，其逸出功為W0＝2.25eV，現(xiàn)用光子能量為10.75eV的紫外線照射光電管，調(diào)節(jié)變阻器滑片位置，使光電流剛好為零。求：(1)電壓表的示數(shù)是多少？(2)若照射光的強度不變，紫外線的頻率增大一倍，陰極K每秒內(nèi)逸出的光電子數(shù)如何變化？到達陽極的光電子動能為多大？(3)若將電源的正負極對調(diào)，到達陽極的光電子動能為多大？28．如圖所示電路可研究光電效應的規(guī)律。圖中標有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽極。理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來指示光電管兩端的電壓?，F(xiàn)接通電源，用光子能量為9.5eV的光照射陰極K，電流計中有示數(shù)，若將滑動變阻器的滑片P緩慢向右滑動，電流計的讀數(shù)逐漸減小，當滑至某一位置時電流計的讀數(shù)恰好為零，讀出此時電壓表的示數(shù)為5.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，求：(1)光電管陰極材料的逸出功；(2)若改用光子能量為12.5eV的光照射陰極K，則到達陽極A時光電子的動能的最大值。29．用如圖所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象。用光子能量為2.75eV的光照射到光電管上時發(fā)生了光電效應，電流表的示數(shù)不為零；移動滑動變阻器的滑動觸頭，發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)大于或等于1.7V時，電流表示數(shù)為0。(1)光電子的最大初動能是多少？遏止電壓為多少？(2)光電管陰極的逸出功又是多少？(3)當滑動觸頭向a端滑動時，光電流變大還是變??？(4)當入射光的頻率增大時，光電子最大初動能如何變化？遏止電壓呢？30．1885年，巴爾末對當時已知的，氫原子在可見光區(qū)的四條譜線進行了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長能夠用一個公式表示，即（R為里德伯常量，）.物理學家玻爾28歲時連續(xù)發(fā)