新教材2024-2025學年高中物理第4章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性測評新人教版選擇性必修第三冊

第四章測評一、單項選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分。每小題只有一個選項符合題目要求。1.下列有關說法正確的是()A.玻爾在1900年把能量子引入物理學,破除了“能量連續(xù)改變”的傳統(tǒng)觀念B.動能相同的一個質(zhì)子和一個電子,質(zhì)子的德布羅意波長比電子長C.康普頓效應表明光子不僅具有能量,還具有動量D.普朗克大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子,預言實物粒子也具有波動性2.(2024江蘇無錫高二期中)下列試驗,深化地揭示了光的粒子性一面的有()3.某同學用如圖所示試驗裝置探究光電效應,此時電流表有示數(shù)。下列說法正確的是()A.若減小光的強度,增大光的頻率,則無法確定光電子的最大初動能是增大還是減小B.將P向右移,光電子初動能不變C.若減小光的頻率,則肯定不會發(fā)生光電效應D.若減小光的強度,則不再發(fā)生光電效應4.脈沖燃料激光器以450μs的脈沖形式放射波長為585nm的光,這個波長的光可以被血液中的血紅蛋白劇烈汲取,從而有效清除由血液造成的瘢痕。每個脈沖向瘢痕傳送約為5.0×10-3J的能量,普朗克常量為6.626×10-34J·s。則()A.每個光子的能量約為5×10-19JB.每個光子的動量約為3.9×10-43kg·m/sC.激光器的輸出功率不能小于1.24WD.每個脈沖傳送給瘢痕的光子數(shù)約為1.47×10165.如圖所示,分別用1、2兩種材料作K極進行光電效應探究,其逸出功的大小關系為W1>W2,保持入射光不變,則光電子到達A極時動能的最大值Ekm隨電壓U改變關系的圖像是()6.如圖所示為氫原子能級的示意圖,現(xiàn)有大量的氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài),向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光。下列說法正確的是()A.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光B.用能量為10.3eV的光子照耀氫原子,可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)C.最簡單表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由n=4能級躍遷到n=3能級產(chǎn)生的D.用n=4能級躍遷到n=2能級輻射出的光照耀逸出功為6.34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應7.(2024湖南衡陽高二開學考試)氫原子從較高能級躍遷到較低能級時要放射光子,而氬原子從一個能級躍遷到一個較低能級時,可能不放射光子,而是把相應的能量轉(zhuǎn)交給另一能級上的電子,并使之脫離原子,這一現(xiàn)象叫俄歇效應,以這種方式脫離原子的電子叫俄歇電子。若氬原子的基態(tài)能量為E1,處于n=2能級的電子躍遷時,將釋放的能量轉(zhuǎn)交給處于n=4能級的電子,使之成為俄歇電子a。假設氬原子的能級能量公式類似于氫原子的,即En=E1n2(n=A.氬原子從n=2能級向n=1能級躍遷時釋放的能量為34EB.氬原子從n=2能級向n=1能級躍遷時釋放的能量為-14EC.俄歇電子a的動能為-1116ED.俄歇電子a的動能為-116E二、多項選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分。全部選對得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。8.(2024廣東深圳高二期中)下列表述正確的是()A.光的干涉和衍射試驗表明,光是一種電磁波,具有波動性,光電效應和康普頓效應則表明光在與物體相互作用時,表現(xiàn)出粒子性B.由E=hν和p=hλ知,普朗克常量hC.在康普頓效應中,當入射的光子與晶體中的電子碰撞時,要把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子,因此,這些光子散射后波長變小D.光電效應試驗中,遏止電壓由入射光強度確定,入射光強度越大,遏止電壓就越大9.(2024山東威海高二月考)氫原子能級圖以及從n=3、4、5、6能級躍遷到n=2能級時輻射的四條光譜線如圖所示。已知從n=3能級躍遷到n=2能級時輻射光的波長為658nm,下列敘述正確的有()A.用波長為633nm的光照耀能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級B.四條譜線中頻率最大的是HδC.假如Hδ可以使某種金屬發(fā)生光電效應,只要照耀時間足夠長,光的強度足夠大,Hβ也可以使該金屬發(fā)生光電效應D.一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時,最多產(chǎn)生3種譜線10.(2024山東煙臺高二期末)一群處于基態(tài)的氫原子受某種光照耀后,躍遷到第4能級,發(fā)出的光譜中只含有兩條可見光a和b。用光a、b照耀同一光電效應裝置,得到的光電流和電壓的關系如圖甲所示。氫原子能級圖如圖乙所示。已知可見光光子的能量范圍為1.64~3.19eV。關于上述物理過程,下列說法正確的是()A.照耀氫原子的光子能量E=12.75eVB.用b光照耀時,獲得的光電子的初動能大C.氫原子受激發(fā)后,可以發(fā)出6種不同頻率的光D.a光是氫原子從n=4能級躍遷到n=2能級時發(fā)出的光三、非選擇題:本題共5小題,共54分。11.(6分)(1)探討光電效應的電路如圖所示。用頻率相同、強度不同的光分別照耀密封真空管的鈉極板(陰極K),鈉極板放射出的光電子被陽極A汲取,在電路中形成光電流。下列光電流I與A、K之間的電壓UAK的關系圖像中,正確的是。

(2)金屬中的電子汲取光子的能量,從金屬表面逸出,這就是光電子。光電子從金屬表面逸出的過程中,其動量的大小(選填“增大”“減小”或“不變”),緣由是

。

12.(8分)小明用金屬銣為陰極的光電管觀測光電效應現(xiàn)象,試驗裝置示意圖如圖甲所示。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。(1)圖甲中電極A為光電管的(選填“陰極”或“陽極”);

(2)試驗中測得銣的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關系如圖乙所示,則銣的極限頻率νc=Hz,逸出功W0=J;

(3)假如試驗中入射光的頻率ν=7.00×1014Hz,則產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek=J。

13.(10分)功率為40W的白熾燈,有5%的能量轉(zhuǎn)化為可見光。設所放射的可見光的平均波長為580nm,那么該白熾燈每秒鐘輻射的光子數(shù)為多少?(普朗克常量h=6.63×10-34J·s,光速c=3×108m/s)14.(14分)(2024河北邯鄲高二月考)光具有波粒二象性,在愛因斯坦提出光子說之后法國物理學家德布羅意提出了物質(zhì)波的概念,若某激光儀以發(fā)光功率P放射波長為λ的單色光束,已知普朗克常量為h,電子質(zhì)量為m,光在真空中的速度為c,試依據(jù)上述條件計算:(1)該激光儀在1s內(nèi)能放射出多少個光子?(2)若光束照耀逸出功為W0的金屬板的表面,其逸出電子對應的德布羅意波最小波長是多少?15.(16分)(2024河北邢臺第一中學月考)氫原子能級圖如圖甲所示,用某單色光照耀轟擊大量處于基態(tài)的氫原子,氫原子可以躍遷至n=5能級。探討光電效應的電路圖如圖乙所示,用上述單色光進行試驗時發(fā)覺,當a、b兩點電勢差Uab=-11.2V時,電流表示數(shù)恰為零。已知電子的電荷量為e,普朗克常量為h,光在真空中傳播的速度為c。(1)求陰極K的金屬的逸出功。(2)大量上述處于激發(fā)態(tài)的氫原子,躍遷過程中發(fā)出的光,其中能使光電管陰極K發(fā)生光電效應的有幾種?

第四章測評1.C普朗克在1900年把能量子引入物理學,破除了“能量連續(xù)改變”的傳統(tǒng)觀念,A錯誤;依據(jù)p=2mEk,因為質(zhì)子質(zhì)量大于電子質(zhì)量,所以質(zhì)子動量大于電子的動量,由λ=hp2.AX射線被石墨散射后部分波長變長(即康普頓效應),說明光子具有動量,深化地揭示了光的粒子性,故A符合題意;陰極射線通過多晶薄膜后得到的衍射圖樣,說明電子具有波動性,故B不符合題意;轟擊金箔的α粒子中有少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),說明占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的物質(zhì)集中在很小的空間范圍,進而揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu),故C不符合題意;氫原子放射的光經(jīng)三棱鏡分光后,呈現(xiàn)線狀譜,揭示了氫原子具有分立能級的特征,故D不符合題意。3.B若減小光的強度,增大光的頻率,則每個光子的能量增大,依據(jù)光電效應方程可知光電子的最大初動能增大,故A錯誤;將滑動變阻器滑片P向右移,但光的頻率不變,每個光子的能量不變,依據(jù)光電效應方程可知光電子的最大初動能不變,故B正確;若減小光的頻率,無法確定該光的頻率與金屬的截止頻率的關系,所以不肯定會發(fā)生光電效應,故C錯誤;若僅減小該光入射的強度,由于每個光子的能量不變,入射光的頻率仍舊大于金屬的截止頻率,會發(fā)生光電效應,故D錯誤。4.D每個光子的能量約為E=hcλ=6.626×10-34×3×108585×10-9J=3.4×10-19J,選項A錯誤;每個光子的動量約為p=hλ=6.626×5.C光電管所加電壓為正向電壓,則依據(jù)愛因斯坦光電效應方程可知光電子到達A極時動能的最大值Ekm=Ue+hν-W,可知Ekm-U圖像的斜率相同,均為e;逸出功越大,則圖像在縱軸上的截距越小,因W1>W2,則圖像C正確,A、B、D錯誤。6.C處于n=4能級的氫原子能放射n(n-1)2=6種頻率的光,故A錯誤;原子躍遷能量必需等于能級差,基態(tài)的氫原子汲取10.2eV的能量從n=1能級躍遷到n=2能級,而10.3eV大于10.2eV,所以不能使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài),故B錯誤;由n=4能級躍遷到n=3能級產(chǎn)生的光的能量為最小值,波長最長,所以最簡單表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象,故C正確;由n=4能級躍遷到n=2能級輻射出的光的能量為ΔE=-0.85eV-(-37.C由躍遷學問可知,氬原子從n=2能級向n=1能級躍遷時釋放的能量等于這兩個能級間的能量差ΔE=E2-E1=E122-E112=-34E1,選項A、B均錯誤;n=4能級的電子躍遷到n=￥能級時須要汲取的能量等于這兩個能級間的能量差ΔE'=E∞-E4=0-E142=-116E18.AB光是一種電磁波,既有波動性又有粒子性,光的傳播主要表現(xiàn)為波動性,如光的干涉和衍射試驗,光與物質(zhì)作用主要表現(xiàn)為粒子性,如光電效應和康普頓效應,故A正確;光子的能量E=hν表現(xiàn)為粒子性,而動量p=hλ表現(xiàn)為波動性,則普朗克常量h架起了粒子性與波動性之間的橋梁,故B正確;在康普頓效應中,當入射的光子與晶體中的電子碰撞時,要把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子,因此,這些光子散射后的動量變小,由p=hλ可知,波長變長,故C錯誤;光電效應試驗中,由光電效應方程和動能定理可得eUc=Ekm=hν-W9.BD由題可知,從n=2能級躍遷到n=3能級,須要汲取波長為λ=658nm的光子,故A錯誤;四種躍遷中,由n=6到n=2能級間的能級差最大,輻射的光子能量最大,輻射光子頻率最大,即四條譜線中頻率最大的是Hδ,故B正確;由圖可知,Hδ的能量值大于Hβ的能量值,所以假如Hδ可以使某種金屬發(fā)生光電效應,Hβ不肯定能使該金屬發(fā)生光電效應,能否產(chǎn)生光電效應與光的強度和照耀時間無關,故C錯誤;依據(jù)N=n(n-110.ABC氫原子從基態(tài)躍遷到n=4能級時,照耀氫原子的光子能量E=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV,選項A正確;由圖甲可知,b光照耀時的遏止電壓較大,可知用b光照耀時,獲得的光電子的初動能大,選項B正確;氫原子受激發(fā)后躍遷到第4能級,能夠輻射的光子數(shù)為C42=6,故C正確;從n=4能級躍遷到n=2能級時,發(fā)出的光子能量為2.55eV,從n=3能級躍遷到n=2能級時發(fā)出的光子能量為1.89eV,由圖甲可知,在光電效應裝置中,a光遏止電壓低,依據(jù)hν-W=|eUc|可知,a光的光子能量小,a光是從n=3能級躍遷到11.答案(1)C(2)減小光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用(或須要克服逸出功)解析(1)由于光的頻率肯定,它們的遏止電壓相同,A、B錯誤;光越強,電流越大,C正確,D錯誤。(2)由于光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用(或須要克服逸出功),速度減小,光電子的動量變小。12.答案(1)陽極(2)5.15×10143.41×10-19(3)1.23×10-19解析(1)在光電效應中,電子向A極運動,故電極A為光電管的陽極。(2)由題圖可知,銣的極限頻率νc為5.15×1014Hz,逸出功W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014J=3.41×10-19J。(3)當入射光的頻率為ν=7.00×1014Hz時,由Ek=hν-hνc得,光電子的最大初動能為Ek=6.63×10-34×(7.00-5.15)×1014J=1.23×10-19J。13.答案5.8×1018解析波長為λ的光子能量為ε=hν=hcλ 設白熾燈每秒內(nèi)發(fā)出的光子數(shù)為n,白熾燈電功率為P,則n=ηPε 式中η=5%是白熾燈的發(fā)光效率聯(lián)立①②式得n=ηPλ代入題給數(shù)據(jù)得n=5.8×1018。14.答案(1)Pλhc解析(1)1s內(nèi),激光管發(fā)出激光的總能量為E=Pt每個光子的能量為ε=hν=h1s內(nèi)發(fā)出激光的光子數(shù)為N=Eε(2)依據(jù)愛因斯坦光電效應方程可知逸出光電子的最大初動能為Ekm=hν-W0逸出光電子的最大動量為pm