講學(xué)案：第四章 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性 章末檢測題

學(xué)而優(yōu)教有方解析版第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性章末檢測題一、單選題1．黑體輻射電磁波的強度按波長分布的影響因素是（）A．溫度 B．材料 C．表面狀況 D．體積【答案】A【解析】黑體輻射電磁波的強度按波長分布只與黑體的溫度有關(guān)，溫度越高，黑體輻射的強度越大，隨溫度的升高，黑體輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。A正確，BCD錯誤。故選A。2．熱輻射是指所有物體都要向外輻射電磁波的現(xiàn)象。輻射強度指垂直于電磁波方向的單位面積在單位時間內(nèi)所接收到的輻射能量。在研究同一物體在不同溫度下向外輻射的電磁波的波長與其輻射強度的關(guān)系時，得到如圖所示的圖線，圖中橫軸λ表示電磁波的波長，縱軸Mλ表示某種波長的電磁波的輻射強度，則由Mλ-λ圖線可知，同一物體在不同溫度下（）A．向外輻射同一波長的電磁波的輻射強度相同B．向外輻射的電磁波的波長范圍是相同的C．向外輻射的電磁波的總能量隨溫度升高而減小D．輻射強度的極大值隨溫度升高而向短波方向移動【答案】D【解析】由Mλ-λ圖線可知，對于同一物體，隨著溫度的升高，一方面，各種波長電磁波的輻射強度都有所增加，向外輻射的電磁波的總能量增大；另一方面，輻射強度的極大值向短波方向移動，波長范圍增大。ABC錯誤，D正確。故選D。3．在光電效應(yīng)實驗中，某同學(xué)用同一光電管在不同實驗條件下得到三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線（甲光、乙光、丙光），如圖所示。則可判斷出（）A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的頻率大于丙光的頻率C．乙光對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D．丙光對應(yīng)的光電子最大初動能大于甲光對應(yīng)的光電子最大初動能【答案】D【解析】A．由圖像可知，甲光和乙光的圖像與橫軸交于同一點，故甲光的頻率等于乙光的頻率，故A錯誤；BD．根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可得丙光對應(yīng)的光電子最大初動能大于甲光對應(yīng)的光電子最大初動能，因為丙光的圖像與橫軸的交點絕對值更大，即遏止電壓更大，故頻率更大，故D正確，B錯誤；C．因同一個光電管的截止頻率相同，故C錯誤。故選AB。4．如圖所示，、兩束相互平行的單色光，以一定的入射角照射到平行玻璃磚上表面，經(jīng)平行玻璃磚折射后匯聚成一束復(fù)色光，從平行玻璃磚下表面射出。下列判斷正確的是（）A．光的頻率小于光的頻率B．增大入射角，光在玻璃磚下表面可發(fā)生全反射C．用同一裝置在相同條件下分別做雙縫干涉實驗，光條紋間距小D．用光、光照射某金屬表面，若光能發(fā)生光電效應(yīng)，光一定也能發(fā)生光電效應(yīng)【答案】D【解析】A．由圖可知，光的折射率大于光的折射率，所以光的頻率大于光的頻率，A錯誤；B．由于光射到玻璃下表面的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆可知，光一定能從下表面射出，不會發(fā)生全反射，B錯誤；C．由于光的折射率大于光的折射率，故光的波長小于光的波長，根據(jù)雙縫干涉實驗相鄰條紋間距可知，光條紋間距小，C錯誤；D．光的頻率小，若能發(fā)生光電效應(yīng)，則光比光的頻率大，一定也能發(fā)生光電效應(yīng)，D正確。故選D。5．1909年，物理學(xué)家盧瑟福和他的學(xué)生用α粒子轟擊金箔，研究α粒子被散射的情況，其實驗裝置如圖所示。關(guān)于α粒子散射實驗，下列說法正確的是（）A．大部分α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)B．α粒子大角度散射是由于它跟電子發(fā)生了碰撞C．α粒子散射實驗說明原子中有一個帶正電的核幾乎占有原子的全部質(zhì)量D．α粒子散射實驗證明了湯姆孫的棗糕模型是正確的【答案】C【解析】A．當α粒子穿過原子時，電子對α粒子影響很小，影響α粒子運動的主要是原子核，離核遠則α粒子受到的庫侖斥力很小，運動方向改變小。只有當α粒子與核十分接近時，才會受到很大庫侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的機會就很少，所以只有極少數(shù)大角度的偏轉(zhuǎn)，而絕大多數(shù)基本按直線方向前進，故A錯誤；B．α粒子大角度散射是由于它受到原子核庫侖斥力的作用，而不是與電子發(fā)生碰撞，故B錯誤；C．從絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推測使粒子受到排斥力的核體積極小，實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電，和幾乎全部質(zhì)量，故C正確；D．α粒子散射實驗證明了湯姆孫的棗糕模型是錯誤的，故D錯誤。故選C。6．處于不同能級的氫原子，電子做勻速圓周運動，下列說法中正確的是（）A．能量越大的氫原子，電子的向心加速度越大B．能量越大的氫原子，電子的動能越大，電勢能越小C．處于基態(tài)的氫原子，電子的運動周期最大D．處于基態(tài)的氫原子，電子運動的角速度最大【答案】D【解析】A．原子核與電子之間的作用力以庫侖力為主，由牛頓第二定律有而能量越大的氫原子中電子距離原子核越遠，r越大，因此電子的向心加速度越小，故A錯誤；B．由牛頓第二定律電子的動能為故可以得出可知隨著增大，電子動能減小，而電子在帶正電的原子核產(chǎn)生的電場中與原子核的距離增加，其電勢能增大，故B錯誤；C．由牛頓第二定律可得故當氫原子處于基態(tài)時，電子的半徑最小，故其周期也最小，故C錯誤；D．由牛頓第二定律可得可以得出越小，越大，所以對處于基態(tài)的氫原子，電子運動的角速度最大，故D正確。故選D。7．氫原子能級的示意圖如圖所示，大量氫原子從的能級向的能級躍遷時輻射出可見光a，從的能級向的能級躍遷時輻射出可見光b，則（

）A．氫原子從高能級向低能級躍遷時吸收能量B．在能級時氫原子可吸收任意頻率的光子而發(fā)生電離C．處于能級的氫原子可以吸收a光子躍遷到n=4的激發(fā)態(tài)D．b光照射逸出功為的金屬鈉能發(fā)生光電效應(yīng)【答案】C【解析】A．氫原子從高能級向低能級躍遷時放出能量，A錯誤；B．在能級時氫原子發(fā)生電離，所吸收光子的頻率應(yīng)滿足B錯誤；C．a(chǎn)光子是從的能級向的能級躍遷時輻射出的，其能量恰好是氫原子與的兩能級的差值，故處于能級的氫原子吸收a光子又可躍遷到的激發(fā)態(tài)，C正確；D．由題意可知，光子b的能量為可知光子b的能量小于金屬鈉的逸出功，不能發(fā)生光電效應(yīng)，D錯誤。故選C。8．關(guān)于物質(zhì)波，以下說法正確的是（）A．物質(zhì)波就是機械波 B．實物粒子具有波動性C．光是粒子，不具有波動性 D．電子不會發(fā)生干涉與衍射現(xiàn)象【答案】B【解析】A．機械波是一種波，而物質(zhì)波是一種規(guī)律，兩者不同，故A錯誤；B．根據(jù)波粒二象性，實物粒子有波長，具有波動性，故B正確；C．根據(jù)波粒二象性可知，光即是粒子也是波，故C錯誤；D．電子也具有波動性，也可以發(fā)生干涉與衍射現(xiàn)象，故D錯誤。故選B。二、多選題9．用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)?，F(xiàn)在用如圖所示的電路測定遏止電壓，則（）A．改用紅光照射，遏止電壓會增大B．改用紫光照射，遏止電壓會增大C．延長綠光照射時間，遏止電壓會增大D．增加綠光照射強度，遏止電壓不變【答案】BD【解析】AB．由光電效應(yīng)方程遏止電壓Uc與光電子最大初動能有關(guān)，由入射光的頻率和金屬材料決定，紅光頻率低于綠光，可能不發(fā)生光電效應(yīng)，即使發(fā)生光效效應(yīng)遏止電壓也會小于綠光；紫光頻率高于綠光，遏止電壓會增大，故A錯誤，B正確；CD．遏止電壓Uc與光電子最大初動能有關(guān)，由入射光的頻率和金屬材料決定，與入射光的強度、照射時間無關(guān)，故C錯誤，D正確。故選BD。10．用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線如圖，普朗克常量，電子電荷量，由圖可知（）A．該金屬的截止頻率為B．該金屬的截止頻率為C．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】ACD【解析】AB．由光電效應(yīng)方程可知圖線的橫截距表示該金屬的截止頻率，則故A正確，B錯誤；C．由光電效應(yīng)方程可知，該圖線的斜率表示普朗克常量，故C正確；D．該金屬的逸出功故D正確。故選ACD。11．已知汞原子能級為，，，。有一個總能量為的自由電子，與處于基態(tài)的汞原子發(fā)生碰撞，已知碰撞過程中不計汞原子動量的變化，則碰后電子剩余的能量可能為（

）A． B． C． D．【答案】AB【解析】處于基態(tài)的汞原子在能級躍遷中可能吸收的能量分別為這些能量需由入射電子的動能提供，則碰后電子剩余的能量可能為。故選AB。12．如圖所示是電子衍射實驗裝置的簡化圖，下列說法正確的是（）A．亮條紋是電子到達概率大的地方 B．該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的C．該實驗再次說明光子具有波動性 D．該實驗說明實物粒子具有波動性【答案】ABD【解析】A．亮條紋是電子到達概率大的地方，選項A正確；BCD．該實驗說明物質(zhì)波理論是正確的，也說明實物粒子具有波動性，該實驗不能說明光子具有波動性。故BD正確，C錯誤。故選ABD。三、實驗題13．采用如圖甲所示電路可研究光電效應(yīng)規(guī)律，現(xiàn)分別用a、b兩束單色光照射光電管，得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系圖像如圖乙所示。（1）照射陰極材料時，___________（選填“a光”或“b光”）使其逸出的光電子的最大初動能大。（2）若a光的光子能量為5eV，圖乙中，則光電管的陰極材料的逸出功為_______J。（e=1.6×10-19C）【答案】b光3.2×10-19J【解析】（1）[1]由圖乙知b光的遏止電壓大，由知b光照射陰極材料時，使其逸出的光電子的最大初動能大；（2）[2]由光電效應(yīng)方程可知光電管的陰極材料逸出功為代入數(shù)據(jù)得14．如圖甲所示是研究光電效應(yīng)的實驗裝置，當頻率為的紫外線照射到K上，電流表中有電流流過，試回答下列問題：（1）如果將滑動變阻器的滑動端從左向右移動，通過電流表的電流將會________（選填“增大”、“減小”、“不變”）（2）美國物理學(xué)家密立根用精湛的技術(shù)測量光電效應(yīng)中幾個重要的物理量，這項工作成了愛因斯坦方程式在很小誤差范圍內(nèi)的直接實驗證據(jù)。如圖乙所示是根據(jù)某次實驗作出的U圖象，電子的電荷量，根據(jù)圖象可知，這種金屬的截止頻率=___________，普朗克常量h=_________?！敬鸢浮吭龃?.27×1014Hz6.30×10-34J·s【解析】(1)[1]由甲圖可知，在光電管中，場強向右，電子所受電場力向左，將滑動變阻器的滑動端從左向右移動，光電管兩端電壓變大，場強變大，到達陽極的電子數(shù)增多，通過電流表的電流將會增大。(2)[2][3]由動能定理及光電效應(yīng)方程可得其中整理得結(jié)合乙圖可知，當時，即圖線與橫軸的交點為金屬的截止頻率，即圖線的斜率為解得四、解答題15．如圖所示電路可研究光電效應(yīng)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。【答案】（1）4.5eV；（2）3.0eV【解析】（1）電流計的讀數(shù)恰好為零，此時電壓表的示數(shù)為5.0V，可知光電子的最大初動能為根據(jù)可得（2）改用光子能量為12.5eV的光照射陰極時，從陰極溢出的光電子的最大初動能為代入數(shù)據(jù)解得則到達陽極時光電子的動能最大值為16．如下圖所示為氫原子最低的四個能級，其中為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)，氫原子B處于激發(fā)態(tài)，問：（1）原子A、B各自可能輻射出多少種頻率的光子？（2）原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并從基態(tài)躍遷到能級嗎？為什么？【答案】（1）1種；2種；（2）不可以；原因見解析【解析】（1）原子A輻射出光子，共一種；原子B輻射出光子、，共兩種。（2）原子吸收的光子能量應(yīng)為從低能級到高能級的能量差，原子A發(fā)出的光子能量不等于基態(tài)與能級之間的能級差，原子B不能吸收該光子從基態(tài)躍遷到能級。17．光子不僅具有能量，而且具有動量。照到物體表面的光子被物體吸收或被反射時都會對物體產(chǎn)生一定的壓強，這就是“光壓”。光壓的產(chǎn)生機理與氣體壓強產(chǎn)生的機理類似：大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力表現(xiàn)為氣體的壓強。在體積為V的正方體密閉容器中有大量的光子，如圖所示。為簡化問題，我們做如下假定：每個光子的頻率均為，光子與器壁各面碰撞的機會均等，光子與器壁的碰撞為彈性碰撞，且碰撞前后瞬間光子動量方向都與器壁垂直；不考慮器壁發(fā)出光子和對光子的吸收，光子的總數(shù)保持不變，且單位體積內(nèi)光子個數(shù)為n；光子之間無相互作用。已知：單個光子的能量ε和動量p間存在關(guān)系ε=pc（其中c為光速），普朗克常量為h。（1）①寫出單個光子的動量p的表達式（結(jié)果用c、h和表示）；②求出光壓I的表達式（結(jié)果用n、h和ν表示）；（2）類比于理想氣體，我們將題目中所述的大量光子的集合稱為光子氣體，把容器中所有光子的能量稱為光子氣體的內(nèi)能。①求出容器內(nèi)光子氣體內(nèi)能U的表達式（結(jié)果用V和光壓I表示）；②若體積為V的容器中存在分子質(zhì)量為m、單位體積內(nèi)氣體分子個數(shù)為n'的理想氣體，分子速率均為v，且與器壁各面碰撞的機會均等；與器壁碰撞前后瞬間，分子速度方向都與器壁垂直，且速率不變。求氣體內(nèi)能U'與體積V和壓強p氣的關(guān)系；并從能量和動量之間關(guān)系的角度說明光子氣體內(nèi)能表達式與氣體內(nèi)能表達式不同的原因?！敬鸢浮浚?）①，②；（2）①，②【解析】（1）①光子的能量根據(jù)題意可得②在容器壁上取面積為S的部分，則在時間內(nèi)能夠撞擊在器壁上的光子總數(shù)為設(shè)器壁對這些光