講學(xué)案：第四章 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性 章末檢測(cè)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(cè)題一、單選題1．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)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(qiáng)度按波長(zhǎng)分布只與黑體的溫度有關(guān)，溫度越高，黑體輻射的強(qiáng)度越大，隨溫度的升高，黑體輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。A正確，BCD錯(cuò)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(qiáng)度指垂直于電磁波方向的單位面積在單位時(shí)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(zhǎng)與其輻射強(qiáng)度的關(guān)系時(shí)，得到如圖所示的圖線，圖中橫軸λ表示電磁波的波長(zhǎng)，縱軸Mλ表示某種波長(zhǎng)的電磁波的輻射強(qiáng)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(zhǎng)的電磁波的輻射強(qiáng)度相同B．向外輻射的電磁波的波長(zhǎng)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(qiáng)度的極大值隨溫度升高而向短波方向移動(dòng)【答案】D【解析】由Mλ-λ圖線可知，對(duì)于同一物體，隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)電磁波的輻射強(qiáng)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(qiáng)度的極大值向短波方向移動(dòng)，波長(zhǎng)范圍增大。ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。3．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D．丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)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(diǎn)，故甲光的頻率等于乙光的頻率，故A錯(cuò)誤；BD．根據(jù)愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程可得丙光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能大于甲光對(duì)應(yīng)的光電子最大初動(dòng)能，因?yàn)楸獾膱D像與橫軸的交點(diǎn)絕對(duì)值更大，即遏止電壓更大，故頻率更大，故D正確，B錯(cuò)誤；C．因同一個(gè)光電管的截止頻率相同，故C錯(cuò)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(shí)驗(yàn)，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(cuò)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(huì)發(fā)生全反射，B錯(cuò)誤；C．由于光的折射率大于光的折射率，故光的波長(zhǎng)小于光的波長(zhǎng)，根據(jù)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)相鄰條紋間距可知，光條紋間距小，C錯(cuò)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(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)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(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子中有一個(gè)帶正電的核幾乎占有原子的全部質(zhì)量D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了湯姆孫的棗糕模型是正確的【答案】C【解析】A．當(dāng)α粒子穿過(guò)原子時(shí)，電子對(duì)α粒子影響很小，影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是原子核，離核遠(yuǎn)則α粒子受到的庫(kù)侖斥力很小，運(yùn)動(dòng)方向改變小。只有當(dāng)α粒子與核十分接近時(shí)，才會(huì)受到很大庫(kù)侖斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的機(jī)會(huì)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(jìn)，故A錯(cuò)誤；B．α粒子大角度散射是由于它受到原子核庫(kù)侖斥力的作用，而不是與電子發(fā)生碰撞，故B錯(cuò)誤；C．從絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推測(cè)使粒子受到排斥力的核體積極小，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)證明了湯姆孫的棗糕模型是錯(cuò)誤的，故D錯(cuò)誤。故選C。6．處于不同能級(jí)的氫原子，電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)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(dòng)能越大，電勢(shì)能越小C．處于基態(tài)的氫原子，電子的運(yùn)動(dòng)周期最大D．處于基態(tài)的氫原子，電子運(yùn)動(dòng)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(kù)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(yuǎn)，r越大，因此電子的向心加速度越小，故A錯(cuò)誤；B．由牛頓第二定律電子的動(dòng)能為故可以得出可知隨著增大，電子動(dòng)能減小，而電子在帶正電的原子核產(chǎn)生的電場(chǎng)中與原子核的距離增加，其電勢(shì)能增大，故B錯(cuò)誤；C．由牛頓第二定律可得故當(dāng)氫原子處于基態(tài)時(shí)，電子的半徑最小，故其周期也最小，故C錯(cuò)誤；D．由牛頓第二定律可得可以得出越小，越大，所以對(duì)處于基態(tài)的氫原子，電子運(yùn)動(dòng)的角速度最大，故D正確。故選D。7．氫原子能級(jí)的示意圖如圖所示，大量氫原子從的能級(jí)向的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光a，從的能級(jí)向的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出可見(jiàn)光b，則（

）A．氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)吸收能量B．在能級(jí)時(shí)氫原子可吸收任意頻率的光子而發(fā)生電離C．處于能級(jí)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(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出能量，A錯(cuò)誤；B．在能級(jí)時(shí)氫原子發(fā)生電離，所吸收光子的頻率應(yīng)滿足B錯(cuò)誤；C．a(chǎn)光子是從的能級(jí)向的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的，其能量恰好是氫原子與的兩能級(jí)的差值，故處于能級(jí)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(cuò)誤。故選C。8．關(guān)于物質(zhì)波，以下說(shuō)法正確的是（）A．物質(zhì)波就是機(jī)械波 B．實(shí)物粒子具有波動(dòng)性C．光是粒子，不具有波動(dòng)性 D．電子不會(huì)發(fā)生干涉與衍射現(xiàn)象【答案】B【解析】A．機(jī)械波是一種波，而物質(zhì)波是一種規(guī)律，兩者不同，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)波粒二象性，實(shí)物粒子有波長(zhǎng)，具有波動(dòng)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(cuò)誤；D．電子也具有波動(dòng)性，也可以發(fā)生干涉與衍射現(xiàn)象，故D錯(cuò)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(cè)定遏止電壓，則（）A．改用紅光照射，遏止電壓會(huì)增大B．改用紫光照射，遏止電壓會(huì)增大C．延長(zhǎng)綠光照射時(shí)間，遏止電壓會(huì)增大D．增加綠光照射強(qiáng)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(dòng)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(huì)小于綠光；紫光頻率高于綠光，遏止電壓會(huì)增大，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．遏止電壓Uc與光電子最大初動(dòng)能有關(guān)，由入射光的頻率和金屬材料決定，與入射光的強(qiáng)度、照射時(shí)間無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。10．用光照射某種金屬時(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(cuò)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(jí)為，，，。有一個(gè)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(guò)程中不計(jì)汞原子動(dòng)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(jí)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(dòng)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(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖，下列說(shuō)法正確的是（）A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方 B．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物質(zhì)波理論是正確的C．該實(shí)驗(yàn)再次說(shuō)明光子具有波動(dòng)性 D．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性【答案】ABD【解析】A．亮條紋是電子到達(dá)概率大的地方，選項(xiàng)A正確；BCD．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物質(zhì)波理論是正確的，也說(shuō)明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，該實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明光子具有波動(dòng)性。故BD正確，C錯(cuò)誤。故選ABD。三、實(shí)驗(yàn)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(shí)，___________（選填“a光”或“b光”）使其逸出的光電子的最大初動(dòng)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_(kāi)______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(shí)，使其逸出的光電子的最大初動(dòng)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(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)頻率為的紫外線照射到K上，電流表中有電流流過(guò)，試回答下列問(wèn)題：（1）如果將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端從左向右移動(dòng)，通過(guò)電流表的電流將會(huì)________（選填“增大”、“減小”、“不變”）（2）美國(guó)物理學(xué)家密立根用精湛的技術(shù)測(cè)量光電效應(yīng)中幾個(gè)重要的物理量，這項(xiàng)工作成了愛(ài)因斯坦方程式在很小誤差范圍內(nèi)的直接實(shí)驗(yàn)證據(jù)。如圖乙所示是根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)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(chǎng)強(qiáng)向右，電子所受電場(chǎng)力向左，將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端從左向右移動(dòng)，光電管兩端電壓變大，場(chǎng)強(qiáng)變大，到達(dá)陽(yáng)極的電子數(shù)增多，通過(guò)電流表的電流將會(huì)增大。(2)[2][3]由動(dòng)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(dāng)時(shí)，即圖線與橫軸的交點(diǎn)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(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽(yáng)極。理想電流計(jì)可檢測(cè)通過(guò)光電管的電流，理想電壓表用來(lái)指示光電管兩端的電壓。現(xiàn)接通電源，用光子能量為9.5eV的光照射陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)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(dá)陽(yáng)極A時(shí)光電子的動(dòng)能的最大值?！敬鸢浮浚?）4.5eV；（2）3.0eV【解析】（1）電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，此時(shí)電壓表的示數(shù)為5.0V，可知光電子的最大初動(dòng)能為根據(jù)可得（2）改用光子能量為12.5eV的光照射陰極時(shí)，從陰極溢出的光電子的最大初動(dòng)能為代入數(shù)據(jù)解得則到達(dá)陽(yáng)極時(shí)光電子的動(dòng)能最大值為16．如下圖所示為氫原子最低的四個(gè)能級(jí)，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(wèn)：（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(jí)嗎？為什么？【答案】（1）1種；2種；（2）不可以；原因見(jiàn)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(jí)到高能級(jí)的能量差，原子A發(fā)出的光子能量不等于基態(tài)與能級(jí)之間的能級(jí)差，原子B不能吸收該光子從基態(tài)躍遷到能級(jí)。17．光子不僅具有能量，而且具有動(dòng)量。照到物體表面的光子被物體吸收或被反射時(shí)都會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)，這就是“光壓”。光壓的產(chǎn)生機(jī)理與氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的機(jī)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(qiáng)。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(jiǎn)化問(wèn)題，我們做如下假定：每個(gè)光子的頻率均為，光子與器壁各面碰撞的機(jī)會(huì)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(dòng)量方向都與器壁垂直；不考慮器壁發(fā)出光子和對(duì)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(gè)數(shù)為n；光子之間無(wú)相互作用。已知：?jiǎn)蝹€(gè)光子的能量ε和動(dòng)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(gè)光子的動(dòng)量p的表達(dá)式（結(jié)果用c、h和表示）；②求出光壓I的表達(dá)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(dá)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(gè)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(jī)會(huì)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(qiáng)p氣的關(guān)系；并從能量和動(dòng)量之間關(guān)系的角度說(shuō)明光子氣體內(nèi)能表達(dá)式與氣體內(nèi)能表達(dá)式不同的原因。【答案】（1）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(shí)間內(nèi)能夠撞擊在器壁上的光子總數(shù)為設(shè)器壁對(duì)這些光