新教材同步系列2024春高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性專練3分子動(dòng)理論的運(yùn)用新人教版選擇性必修第三冊(cè)

專練三原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性1．下列物理學(xué)常量單位正確的是()A．引力常量：N·kg2/s2 B．阿伏加德羅常數(shù)：mol－1C．靜電力常量：N·C2/m2 D．普朗克常量：J/s【答案】B【解析】依據(jù)F＝Geq\f(Mm,r2)可知，引力常量單位是N·m2/kg2，A錯(cuò)誤；阿伏加德羅常數(shù)是1mol物質(zhì)中含有分子的個(gè)數(shù)，則單位是mol－1，B正確；依據(jù)F＝keq\f(Qq,r2)可知，靜電力常量單位是N·m2/C2，C錯(cuò)誤；依據(jù)E＝hν可知普朗克常量單位是J·s，D錯(cuò)誤．2．電子束衍射試驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理試驗(yàn)之一．如圖所示是電子束衍射試驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖，這個(gè)試驗(yàn)證明白()A．光具有粒子性 B．光具有波動(dòng)性C．電子具有粒子性 D．電子具有波動(dòng)性【答案】D【解析】電子衍射試驗(yàn)證明白電子具有波動(dòng)性，D正確，A、B、C錯(cuò)誤．3．科研人員利用冷凍電鏡斷層掃描技術(shù)“拍攝”到某種新型病毒的3D清楚影像，冷凍電鏡是利用高速電子具有波動(dòng)性原理，其辨別率比光學(xué)顯微鏡高1000倍以上．下列說(shuō)法正確的是()A．電子的實(shí)物波是電磁波B．電子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)量成正比C．冷凍電鏡的辨別率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，則辨別率越低D．若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子，理論上也能“拍攝”到這種新型病毒的3D清楚影像【答案】D【解析】電子的實(shí)物波是德布羅意波，不是電磁波，故A錯(cuò)誤；依據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知電子的德布羅意波長(zhǎng)與其動(dòng)量成反比，故B錯(cuò)誤；冷凍電鏡的辨別率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，電子速度越大，動(dòng)量越大，德布羅意波長(zhǎng)越小，從而使冷凍電鏡的辨別率越高，故C錯(cuò)誤；實(shí)物粒子的德布羅意波長(zhǎng)與動(dòng)能的關(guān)系為λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2mEk))，因?yàn)橘|(zhì)子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大，所以在動(dòng)能相同的狀況下，質(zhì)子的德布羅意波長(zhǎng)比電子的德布羅意波長(zhǎng)更小，辨別率更高，若用相同動(dòng)能的質(zhì)子代替電子，理論上也能“拍攝”到此病毒的3D清楚影像，故D正確．4．如圖為氫原子能級(jí)圖，當(dāng)氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為121nm．以下推斷正確的是()A．氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)小于121nmB．用波長(zhǎng)為330nm的光照耀，可使氫原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)C．用波長(zhǎng)為121nm的光照耀，能使氫原子從n＝2能級(jí)發(fā)生電離D．一群處于n＝4能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生3種譜線【答案】C【解析】由能級(jí)圖可知，氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，輻射光子的能量(1.89eV)小于從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)輻射光子的能量(10.2eV)，由ΔE＝hν＝heq\f(c,λ)可知，輻射光的波長(zhǎng)大于121nm，A錯(cuò)誤；波長(zhǎng)為330nm光，對(duì)應(yīng)光子的能量為3.77eV，而氫原子從n＝2躍遷到n＝3能級(jí)，所需光子的能量為1.89eV，故無(wú)法實(shí)現(xiàn)躍遷，B錯(cuò)誤；要使氫原子從n＝2能級(jí)發(fā)生電離，所需光子的能量為ΔE＝E∞－E2＝3.4eV＜10.2eV，故用波長(zhǎng)為121nm的光照耀，能使氫原子從n＝2能級(jí)發(fā)生電離，C正確；一群處于n＝4能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多產(chǎn)生的譜線種類數(shù)為Ceq\o\al(2,4)＝6，D錯(cuò)誤．5．(2024年廣東模擬)如圖所示的光電管，陰極和陽(yáng)極密閉在真空玻璃管內(nèi)部，用黃光照耀時(shí)，發(fā)生了光電效應(yīng)，則以下可以使光電子最大初動(dòng)能增大的是光線()A．改用紅光照耀光電管 B．改用藍(lán)光照耀光電管C．增加黃光的照耀強(qiáng)度 D．延長(zhǎng)黃光的照耀時(shí)間【答案】B【解析】依據(jù)題意，由光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0可知，光電子最大初動(dòng)能與光照的頻率有關(guān)，與光照強(qiáng)度和光照時(shí)間無(wú)關(guān)，增大光電子最大初動(dòng)能，須要增大入射光的頻率，B正確．6．氫原子能級(jí)圖如圖所示，處于基態(tài)的一群氫原子被頻率為ν0的單色光照耀后，發(fā)出3種頻率的光，頻率關(guān)系為ν1＞ν2＞ν3，則()A．ν0＞ν1 B．hν3＝1.89eVC．hν2＝12.09eV D．hν1＝0.76eV【答案】B【解析】處于基態(tài)的一群氫原子被頻率為ν0的單色光照耀后，發(fā)出3種頻率的光，說(shuō)明躍遷至第3能級(jí)，因?yàn)镃eq\o\al(2,3)＝3，故hν0＝E3－E1＝12.09eV，第3能級(jí)躍遷至第1能級(jí)發(fā)出的光，頻率最高，滿意hν1＝hν0＝12.09eV，A、D錯(cuò)誤；由能級(jí)圖可知，頻率為ν2的光為第2能級(jí)躍遷至第1能級(jí)發(fā)出的，即hν2＝E2－E1＝10.2eV，頻率為ν3的光為第3能級(jí)躍遷至第2能級(jí)發(fā)出的，即hν3＝E3－E2＝1.89eV，B正確，C錯(cuò)誤．7．(2024年蘇州階段檢測(cè))用光照耀某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變更圖線如圖，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，電子電荷量e＝1.6×10－19C，由圖可知下列不正確的是()A．該金屬的截止頻率為5.5×1014HzB．該金屬的截止頻率為4.27×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功約為1.77eV【答案】A【解析】由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0，可知圖線的橫截距表示該金屬的截止頻率，則該金屬的截止頻率為ν0＝4.27×1014Hz，A錯(cuò)誤，滿意題意要求，B正確，不滿意題意要求；由光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0，可知該圖線的斜率表示普朗克常量，C正確，不滿意題意要求；該金屬的逸出功約為W0＝hν0＝eq\f(6.63×10－34×4.27×1014,1.6×10－19)eV≈1.77eV，D正確，不滿意題意要求．8．如圖為幾種金屬的逸出功和氫原子能級(jí)圖．現(xiàn)有大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，結(jié)合圖表信息可知()金屬鎢鈣鉀銣W0/eV4.543.202.252.13A．銣的極限頻率大于鈣的極限頻率B．氫原子躍遷時(shí)對(duì)外輻射連續(xù)光譜C．氫原子輻射的光有3種頻率能使鎢發(fā)生光電效應(yīng)D．氫原子輻射光子后，其繞核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能減小【答案】C【解析】由表格數(shù)據(jù)可知銣的逸出功小于鈣的逸出功，故銣的極限頻率小于鈣的極限頻率，A錯(cuò)誤；原子的放射光譜為線狀譜，故氫原子躍遷時(shí)對(duì)外輻射不連續(xù)的光譜，B錯(cuò)誤；大量處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，對(duì)外輻射光子的能量分別有ΔE1＝E4－E1＝－0.85eV－(－13.6)eV＝12.75eV，ΔE2＝E3－E1＝－1.51eV－(－13.6)eV＝12.09eV，ΔE3＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV，ΔE4＝E4－E2＝－0.85eV－(－3.4)eV＝2.55eV，ΔE5＝E3－E2＝－1.51eV－(－3.4)eV＝1.89eV，ΔE6＝E4－E3＝－0.85eV－(－1.51)eV＝0.66eV，發(fā)生光電效應(yīng)的條件是ΔE＞W(wǎng)0＝4.54eV，可知?dú)湓虞椛涞墓庥?種頻率能使鎢發(fā)生光電效應(yīng)，C正確；設(shè)電子繞氫原子核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r，質(zhì)子和電子的電荷量大小均為e，電子的質(zhì)量為m，由庫(kù)侖力供應(yīng)向心力可得keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，解得電子的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r)，氫原子輻射光子后，電子從外軌道躍遷到內(nèi)軌道，軌道半徑變小了，故電子動(dòng)能增大了，D錯(cuò)誤．9．用如圖所示的裝置探討光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為3.6eV的光照耀到光電管上時(shí)，電流表G有讀數(shù)．移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.9V時(shí)，電流表讀數(shù)為0，則以下說(shuō)法正確的是()A．光電子的初動(dòng)能可能為0.8eVB．光電管陰極的逸出功為0.9eVC．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，電流表G示數(shù)為0D．改用能量為2eV的光子照耀，電流表G有電流，但電流較小【答案】A【解析】當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.9V時(shí)，電流表的示數(shù)為0，可知遏止電壓為0.9V，依據(jù)eUc＝Ekm，則光電子的最大初動(dòng)能為0.9eV，則光電子的初動(dòng)能可能為0.8eV，A正確；依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，則逸出功為W0＝hν－Ekm＝(3.6－0.9)eV＝2.7eV，B錯(cuò)誤；光電管接的是反向電壓，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，光電管兩端的電壓為0，逸出的光電子能夠到達(dá)另一端，則照舊有電流流過(guò)電流表G，C錯(cuò)誤；改用能量為2eV的光子照耀，因光電子能量小于逸出功，則不會(huì)發(fā)生光電子效應(yīng)，D錯(cuò)誤．10．光刻機(jī)是制造芯片的核心裝備，利用光源發(fā)出的光將精細(xì)圖投影在涂有光刻膠的硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片，已知光的波長(zhǎng)越短，成像的精度越高．如圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測(cè)得的光電流和電壓的關(guān)系，這三種光中成像精度最高的是()A．a(chǎn)光 B．b光C．c光 D．三種一樣【答案】B【解析】由題圖可知三種光中，b光的遏止電壓最大，依據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程有eUc＝Ek＝hν－W0，所以b光的頻率最大，波長(zhǎng)最短，成像精度最高，故選B．11．愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程給出了光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系．但是，很難干脆測(cè)量光電子的動(dòng)能，簡(jiǎn)潔測(cè)量的是遏止電壓Uc．已知某次試驗(yàn)中測(cè)得某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖所示，已知電子的電荷量為e＝1.6×10－19C，則()A．圖中A為光電管的陰極B．本試驗(yàn)電源的左端為正極C．當(dāng)入射光的頻率為1015Hz時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為3.2×10－19JD．依據(jù)圖像可求出二極管內(nèi)金屬的逸出功為3.2×10－20J【答案】C【解析】產(chǎn)生光電效應(yīng)的一側(cè)是陰極，A錯(cuò)誤；為使電子減速，A端為負(fù)極，則電源左側(cè)為負(fù)極，B錯(cuò)誤；當(dāng)入射光的頻率為1015Hz時(shí)，遏止電壓為2.0V，由eUc＝eq\f(1,2)mv2可求得最大初動(dòng)能3.2×10－19J，C正確；依據(jù)圖像可知二極管內(nèi)金屬的截止頻率為5×1014Hz，其逸出功W＝hν≈3.32×10－19J，D錯(cuò)誤．12．如圖甲中所示給出了氫原子光譜中四種可見(jiàn)光譜線對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，氫原子能級(jí)圖如圖乙所示．由普朗克常量可計(jì)算出這四種可見(jiàn)光的光子能量由大到小排列依次為3.03eV、2.86eV、2.55eV和1.89eV，則下列說(shuō)法中正確的是()A．Hα譜線對(duì)應(yīng)光子的能量是最大的B．Hδ譜線對(duì)應(yīng)光子的能量是最大的C．Hδ光是由處于n＝5的激發(fā)態(tài)氫原子向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中產(chǎn)生的D．若四種光均能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則Hα光獲得的光電子的最大初動(dòng)能較大【答案】B【解析】由λ＝eq\f(c,ν)、E＝hν，可知，Hα譜線的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，頻率最小，能量最小，故Hδ譜線對(duì)應(yīng)光子的能量是最大的，A錯(cuò)誤，B正確；Hδ譜線的波長(zhǎng)最短，頻率最大，能量為3.03eV，不是從n＝5的激發(fā)態(tài)氫原子向低能級(jí)躍遷的過(guò)程中產(chǎn)生的，C錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，飛出的光電子的最大初動(dòng)能越小，D錯(cuò)誤．13．(2024年潮州階段檢測(cè))如圖所示，陽(yáng)極A和陰極K是封閉在真空玻璃管中的兩個(gè)電極，陰極K在受到光照時(shí)能夠放射光電子．在光照條件不變的狀況下，隨著A、K間所加電壓的增大，發(fā)覺(jué)光電流趨于一個(gè)飽和值，這說(shuō)明()A．陰極K的逸出功是確定的B．陰極K中自由電子的數(shù)目是確定的C．陰極K放射的光電子最大初動(dòng)能是確定的D．陰極K單位時(shí)間內(nèi)放射的光電子數(shù)目是確定的【答案】D【解析】在光照條件不變的狀況下，隨著A、K間所加正向電壓的增大，光電流增大，增大到確定程度，電流達(dá)到飽和，不再增大，這說(shuō)明陰極K發(fā)出的全部光電子都到達(dá)了A極，即說(shuō)明白陰極K單位時(shí)間內(nèi)放射的光電子數(shù)目是確定的，D正確．14．(多選)聞名物理學(xué)家湯姆孫曾在試驗(yàn)中讓電子束通過(guò)電場(chǎng)加速后，通過(guò)多晶薄膜得到了如圖所示的衍射圖樣，已知電子質(zhì)量m＝9.1×10－31kg，加速后電子速度v＝5.0×105m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則()A．該圖樣說(shuō)明白電子具有粒子性B．該試驗(yàn)中電子的德布羅意波的波長(zhǎng)約為0.15nmC．加速電壓越大，電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)越大D．運(yùn)用電子束工作的電子顯微鏡中，加速電壓越大，辨別本事越強(qiáng)【答案】BD【解析】題圖為電子束通過(guò)多晶薄膜的衍射圖樣，因?yàn)檠苌涫遣ㄋ赜械默F(xiàn)象，所以說(shuō)明白電子具有波動(dòng)性，A錯(cuò)誤；由德布羅意波長(zhǎng)公式可得λ＝eq\f(h,p)，而動(dòng)量p＝mv，兩式聯(lián)立得λ＝eq\f(h,mv)＝0.15nm，B正確；由德布羅意波長(zhǎng)公式λ＝eq\f(h,p)，可得動(dòng)量p＝eq\r(2mEk)＝eq\r(2meU)，兩式聯(lián)立得λ＝eq\f(h,\r(2meU))，加速電壓越大，電子的波長(zhǎng)越短，衍射現(xiàn)象就越不明顯，辨別本事越強(qiáng)，C錯(cuò)誤，D正確．15．(2024年江蘇模擬)如圖為人們利用量子理論研制的電子顯微鏡拍攝到的鈾酰微晶照片，放大了約1億倍，這是光學(xué)顯微鏡做不到的，對(duì)于量子理論的建立過(guò)程，下列說(shuō)法符合事實(shí)的是(