（新教材輔導(dǎo)）2023年高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性質(zhì)量評(píng)估新人教版選擇性

第四章質(zhì)量評(píng)估(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的.1.下列說法錯(cuò)誤的是()A.普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說B.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因?yàn)樵撌獾恼丈鋾r(shí)間太短C.在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,狹縫越窄,衍射現(xiàn)象越明顯D.任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體,無論是大到太陽、地球,還是小到電子、質(zhì)子,都與一種波相對(duì)應(yīng),這就是物質(zhì)波,物質(zhì)波是概率波解析:普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說,選項(xiàng)A說法正確.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因?yàn)樵撌獾念l率小于金屬的截止頻率,選項(xiàng)B說法錯(cuò)誤.光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,狹縫越窄,越易觀察到衍射條紋,選項(xiàng)C說法正確.任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體,都與一種波相對(duì)應(yīng),這就是物質(zhì)波,物質(zhì)波是概率波,選項(xiàng)D說法正確.答案:B2.電子顯微鏡的最高分辨率高達(dá)0.2nm,如果有人制造出質(zhì)子顯微鏡,在加速到相同的速度的情況下,質(zhì)子顯微鏡的最高分辨率將()A.小于0.2nmB.大于0.2nmC.等于0.2nm D.以上說法均不正確解析:顯微鏡的分辨能力與波長(zhǎng)有關(guān),波長(zhǎng)越短,其分辨率越高,由λ=hp知,如果把質(zhì)子加速到與電子相同的速度,因質(zhì)子的質(zhì)量更大,故質(zhì)子的波長(zhǎng)更短,分辨能力更高答案:A3.在α粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的過程中,下列說法正確的是()A.α粒子先受到原子核的斥力作用,后受到原子核的引力作用B.α粒子一直受到原子核的斥力作用C.α粒子先受到原子核的引力作用,后受到原子核的斥力作用D.α粒子一直受到庫侖斥力,速度一直減小解析:α粒子與金原子核帶同種電荷,二者相互排斥,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.α粒子在靠近金原子核時(shí)斥力做負(fù)功,速度減小,遠(yuǎn)離時(shí)斥力做正功,速度增大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:B4.下列說法正確的是()A.實(shí)物的運(yùn)動(dòng)有特定的軌跡,所以實(shí)物不具有波粒二象性B.康普頓效應(yīng)說明光子既有能量又有動(dòng)量C.光是高速運(yùn)動(dòng)的微觀粒子,單個(gè)光子不具有波粒二象性D.宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小,極易觀察到它的波動(dòng)解析:由德布羅意理論知,宏觀物體的德布羅意波長(zhǎng)太小,實(shí)際很難觀察到波動(dòng)性,但仍具有波粒二象性,選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤.康普頓效應(yīng)說明光子具有能量,還有動(dòng)量,選項(xiàng)B正確.波粒二象性是光子的特性,單個(gè)光子也具有波粒二象性,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.答案:B5.(2023·廣東)很多商店裝有光電池電子眼探測(cè)設(shè)備,當(dāng)顧客到來時(shí),門會(huì)自動(dòng)打開.這種設(shè)備的原理是:當(dāng)光的強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí),傳感器產(chǎn)生的電流大小發(fā)生改變,這是光電效應(yīng)的一種應(yīng)用.若始終能夠發(fā)生光電效應(yīng),則下列說法正確的是()A.入射光的強(qiáng)度一定時(shí),波長(zhǎng)越長(zhǎng),單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子越多B.入射光的強(qiáng)度越大,光電子的最大初動(dòng)能一定越大C.光電子的最大初動(dòng)能越大,光電子形成的光電流一定越大D.用同一單色光照射光電管,單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子越多,光電子的最大初動(dòng)能越大解析:在光電效應(yīng)中,光電子數(shù)目與入射光的強(qiáng)度有關(guān),入射光的強(qiáng)度一定時(shí),波長(zhǎng)越長(zhǎng),光子數(shù)目越多,單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子就越多,A正確;入射光的強(qiáng)度越大,單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出光電子的數(shù)目越多,形成的光電流越大,光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān),若頻率不變,則光電子的最大初動(dòng)能不變,B、C錯(cuò)誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程式Ek=hνW0可知,同一單色光的頻率相同,光電子的最大初動(dòng)能也相同,D錯(cuò)誤.答案:A6.已知金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek跟入射光的頻率ν的關(guān)系圖像如圖中的直線1所示.某種單色光照射到金屬鋅的表面時(shí),產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為Ek1.若該單色光照射到另一金屬表面時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為Ek2,Ek2<Ek1,則這種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能Ek跟入射光的頻率ν的關(guān)系圖像應(yīng)是圖中的()A.a B.bC.c D.上述三條圖線都不正確解析:根據(jù)光電效應(yīng)方程知,Ekν圖像為一次函數(shù)圖像,普朗克常量h為圖線的斜率,h是確定的值,雖然兩金屬的逸出功不同,但兩個(gè)Ekν圖像的斜率應(yīng)相同,兩條直線平行,同時(shí)再利用Ek=hνW,結(jié)合Ek2<Ek1,hν相同,可得W1<W2,即直線在縱軸上的截距的絕對(duì)值W2大,選項(xiàng)A正確.答案:A7.下圖為氫原子的能級(jí)圖的一部分,一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),在向較低能級(jí)躍遷的過程中向外輻射出光子,用這些光子照射逸出功為2.49eV的金屬鈉.下列說法正確的是()A.這群氫原子能輻射出三種不同頻率的光,其中從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)所發(fā)出的光波長(zhǎng)最短B.這群氫原子在輻射光子的過程中電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減小,電勢(shì)能增大C.能發(fā)生光電效應(yīng)的光有三種D.金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能是9.60eV解析:這群氫原子向低能級(jí)躍遷有三種可能,從n=3到n=2所發(fā)出光子的波長(zhǎng)最長(zhǎng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤.電子向低能級(jí)躍遷時(shí)靜電力做正功,電勢(shì)能減小,動(dòng)能增大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.能使鈉發(fā)生光電效應(yīng)的光子只有兩種,能量分別為12.09eV和10.20eV,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.最大初動(dòng)能Ek=12.09eV2.49eV=9.60eV,選項(xiàng)D正確.答案:D二、多項(xiàng)選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有多項(xiàng)符合題目要求.全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分.8.在研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中,兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組用相同頻率的單色光分別照射鋅和銀的表面,結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng),則下列判斷正確的是()A.光電子的最大初動(dòng)能不同B.飽和電流一定不同C.因?yàn)椴牧喜煌?逸出功不同,所以遏止電壓Uc不同D.分別用不同頻率的光照射之后繪制Ucν圖像的斜率可能不同解析:鋅和銀的逸出功不同,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hνW0可知,相同的頻率,不同的逸出功,則光電子的最大初動(dòng)能不同,選項(xiàng)A正確.雖然光的頻率相同,但光照強(qiáng)弱不確定,所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同,飽和電流可能相同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek=hνW0,根據(jù)能量守恒定律得eUc=Ek,聯(lián)立得eUc=hνW0,即Uc=hν-W0e,可知入射光的頻率相同,逸出功W0不同,則遏止電壓Uc也不同,選項(xiàng)C正確.由Uc=hνeW0e,可知Ucν圖像的斜率答案:AC9.在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上.假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過單縫,那么該光子()A.一定落在中央亮條紋處B.一定落在亮條紋處C.可能落在暗條紋處D.落在中央亮條紋處的可能性最大解析:光波是概率波,一個(gè)光子通過單縫后落在何處是不確定的,但落在中央亮條紋處的概率最大.該光子也可能落在其他亮條紋處,還可能落在暗條紋處,落在暗條紋處的概率很小.選項(xiàng)C、D正確.答案:CD10.下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波長(zhǎng)和頻率為1MHz的無線電波的波長(zhǎng),由表中數(shù)據(jù)可知()項(xiàng)目質(zhì)量/kg速度/(m·s1)波長(zhǎng)/m彈子球2×1021.0×1023.3×1030電子9.1×10315.0×1061.5×1010無線電波(1MHz)—3.0×1083.0×102A.要檢測(cè)彈子球的波動(dòng)性幾乎不可能B.無線電波通常情況下表現(xiàn)出波動(dòng)性C.電子照射到金屬晶體上能觀察到波動(dòng)性D.只有可見光才有波動(dòng)性解析:彈子球的波長(zhǎng)相對(duì)太小,所以檢測(cè)其波動(dòng)性幾乎不可能,選項(xiàng)A正確.無線電波波長(zhǎng)較長(zhǎng),所以通常表現(xiàn)為波動(dòng)性,選項(xiàng)B正確.電子的波長(zhǎng)與金屬晶體尺度差不多,所以能利用金屬晶體觀察電子的波動(dòng)性,選項(xiàng)C正確.由物質(zhì)波理論知,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:ABC三、非選擇題:共54分.11.(8分)下圖是研究光電管產(chǎn)生電流的電路圖,A、K是光電管的兩個(gè)電極,已知該光電管陰極的截止頻率為νc.現(xiàn)用頻率為ν(大于νc)的光照射陰極.(1)是陰極,陰極材料的逸出功等于.

(2)加在A、K間的正向電壓為U時(shí),到達(dá)陰極的光電子的最大動(dòng)能為,將A、K間的正向電壓從0開始逐漸增加,電流表的示數(shù)的變化情況是.

(3)為了阻止光電子到達(dá)陽極,在A、K間應(yīng)加U反=的反向電壓.

(4)下列方法一定能夠增大飽和電流的是(填字母).

A.照射光頻率不變,增加照射光的強(qiáng)弱B.照射光強(qiáng)弱不變,增大光的頻率C.增加A、K電極間的電壓D.減小A、K電極間的電壓解析:(1)被光照射的金屬將有光電子逸出,故K是陰極,逸出功與截止頻率的關(guān)系為W0=hνc.(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,逸出的光電子的最大初動(dòng)能為hνhνc,經(jīng)過電場(chǎng)加速獲得的能量為eU,所以到達(dá)陽極的光電子的最大動(dòng)能為hνhνc+eU.隨著電壓增大,單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽極的光電子數(shù)將逐漸增多,但當(dāng)從陰極逸出的所有光電子都到達(dá)陽極時(shí),再增大電壓,也不可能使單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)陽極的光電子數(shù)增多,所以電流表的示數(shù)先逐漸增大,后保持不變.(3)加反向電壓時(shí)從陰極逸出的光電子在到達(dá)陽極的過程中將被減速,減少的動(dòng)能為eU反,如果hνhνc=eU反,將沒有光電子能夠到達(dá)陽極,所以U反=hν(4)要增加單位時(shí)間內(nèi)從陰極逸出的光電子的數(shù)量,就需要增加照射光單位時(shí)間內(nèi)入射光子的數(shù)量,所以只有選項(xiàng)A正確.答案:(1)Khνc(2)hνhνc+eU先逐漸增大,后保持不變(3)hν-12.(10分)用頻率為ν0的光照射某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),測(cè)出光電流i與電壓U的關(guān)系圖像如圖所示,已知普朗克常量為h,電子的電荷量為e.(1)求照射在金屬表面上的這束光的最小功率P;(2)求該金屬的截止頻率νc.解析:(1)由飽和電流為I0,可知t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子的個(gè)數(shù)n=I0照射到金屬上的光子全部被金屬吸收,則照射到金屬上的光子的個(gè)數(shù)N=I0所以t時(shí)間內(nèi)照在金屬表面上的總能量Pt=N·hν0=I0hν0(2)由動(dòng)能定理及Uc為遏止電壓可知,電子的最大初動(dòng)能Ekm=eUc,根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ekm=hν0hνc,所以該金屬的截止頻率νc=hν答案:(1)I0hν13.(10分)圖甲是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管.用波長(zhǎng)λ=0.50μm的綠光照射陰極K,實(shí)驗(yàn)測(cè)得流過G表的電流I與A、K之間電勢(shì)差UAK滿足圖乙所示規(guī)律,h取6.63×1034J·s.結(jié)合圖像,求:(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)甲乙(1)每秒陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時(shí)的最大初動(dòng)能;(2)該陰極材料的截止頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng).解析:(1)光電流達(dá)到飽和電流時(shí),陰極發(fā)射的光電子全部到達(dá)陽極A,陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)n=Imte=0.64×10光電子的最大初動(dòng)能Ekm=eUc=1.6×1019×0.6J=9.6×1020J.(2)設(shè)該陰極材料的截止頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為λ0,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ekm=hcλhcλ0,解得λ0=6.6×10答案:(1)4.0×10129.6×1020J(2)6.6×107m14.(12分)德布羅意認(rèn)為:任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體,都有一種波與它對(duì)應(yīng),波長(zhǎng)是λ=hp,式中p是運(yùn)動(dòng)著的物體的動(dòng)量,h是普朗克常量.已知某種紫光的波長(zhǎng)是440nm,若將電子從靜止開始加速,使它的德布羅意波長(zhǎng)是這種紫光波長(zhǎng)的1104,電子質(zhì)量m=9.1×1031kg,電子電荷量e=1.6×1019C,普朗克常量h=6.63×(1)求電子的動(dòng)量的大小;(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長(zhǎng)的關(guān)系,并計(jì)算加速電壓的大小.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析:(1)λ=hp,電子的動(dòng)量p=hλ=6.63×10-344(2)電子在電場(chǎng)中加速,根據(jù)動(dòng)能定理有eU=12mv2,U=mv22e=h22me答案:(1)1.5×1023kg·m/s(2)U=h22meλ215.(14分)一群氫原子處于量子數(shù)n=4的能級(jí),氫原子的能級(jí)圖如圖所示.(1)這群氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子?(2)氫原子由n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)時(shí)輻射光子的能