人教版(新教材)高中物理選擇性必修3第四章 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性章末檢測（四）

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE1章末檢測(四)(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本大題共12個小題，每小題6分，共72分。其中1～8題為單項(xiàng)選擇題，9～12題為多項(xiàng)選擇題)1.關(guān)于物質(zhì)波，下列說法正確的是()A.速度相等的電子和質(zhì)子，電子的波長長B.動能相等的電子和質(zhì)子，電子的波長短C.動量相等的電子和中子，中子的波長短D.若甲電子速度是乙電子的3倍，則甲電子的波長也是乙電子的3倍〖解析〗由λ＝eq\f(h,p)可知，動量大的波長短。電子的質(zhì)量小于質(zhì)子的質(zhì)量，電子與質(zhì)子的速度相等時，電子動量小，故波長長，A正確；電子與質(zhì)子動能相等時，由動量與動能的關(guān)系式p＝eq\r(2mEk)可知，電子的動量小，由λ＝eq\f(h,p)，可知電子的波長長，B錯誤；動量相等的電子和中子，其波長應(yīng)相等，C錯誤；如果甲、乙兩電子的速度遠(yuǎn)小于光速，甲的速度是乙的3倍，甲的動量也是乙的3倍，則甲的波長應(yīng)是乙的eq\f(1,3)，D錯誤。〖答案〗A2.下列說法正確的是()A.紫光照射某金屬時有電子向外發(fā)射，紅光照射該金屬時也一定有電子向外發(fā)射B.康普頓效應(yīng)表明光子只具有能量，不具有動量C.任一運(yùn)動的物體都有一種波和它對應(yīng)，這就是物質(zhì)波D.德布羅意指出微觀粒子的動量越大，其對應(yīng)的波長就越長〖解析〗入射光的頻率大于金屬的極限頻率時，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，紅光的頻率小于紫光的頻率，故紫光照射某金屬時有電子向外發(fā)射，紅光照射該金屬時不一定有電子向外發(fā)射，故A錯誤；康普頓效應(yīng)表明光不僅具有能量，還具有動量，故B錯誤；德布羅意指出任何運(yùn)動的物體都對應(yīng)一個物質(zhì)波，故C正確；微觀粒子的德布羅意波長為λ＝eq\f(h,p)，其中p為微觀粒子的動量，故動量越大，則對應(yīng)的波長就越短，故D錯誤?！即鸢浮紺3.利用光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流計中有電流通過，則()A.用紫外光照射K，電流計中不一定有電流通過B.用紅外光照射K，電流計中一定無電流通過C.用頻率為ν的可見光照射K，滑動變阻器的滑片移到A端，電流計中一定無電流通過D.用頻率為ν的可見光照射K，滑動變阻器的滑片向B端滑動時，電流計示數(shù)可能不變〖解析〗可見光照射陰極，可以發(fā)生光電效應(yīng)，用紫外光照射，因?yàn)樽贤夤獾念l率大于可見光的頻率，所以一定能發(fā)生光電效應(yīng)，A錯誤；因不知陰極K的極限頻率和紅外光的頻率大小關(guān)系，所以用紅外光照射時不能確定是否發(fā)生光電效應(yīng)，B錯誤；用頻率為ν的可見光照射K，滑動變阻器的滑片移到A端，光電管兩端的電壓為零，但光電子有初動能，故電流計中仍有電流通過，C錯誤；用頻率為ν的可見光照射K，滑動變阻器的滑片向B端滑動前，可能光電流已達(dá)到飽和，所以滑動變阻器的滑片向B端滑動時，電流計示數(shù)可能不變，D正確?！即鸢浮紻4.在下列各組所說的兩個現(xiàn)象中，都表現(xiàn)出光具有粒子性的是()A.光的折射現(xiàn)象、偏振現(xiàn)象B.光的反射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象C.光的衍射現(xiàn)象、色散現(xiàn)象D.光電效應(yīng)現(xiàn)象、康普頓效應(yīng)〖解析〗干涉、衍射、偏振都是光的波動性的表現(xiàn)，只有光電效應(yīng)現(xiàn)象、康普頓效應(yīng)是光的粒子性的表現(xiàn)，A、B、C錯誤，D正確?！即鸢浮紻5.有關(guān)氫原子光譜的說法不正確的是()A.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜B.氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光子C.氫原子光譜說明氫原子能級是分立的D.巴耳末公式反映了氫原子輻射光子頻率的分立特性〖解析〗由于氫原子發(fā)射的光子的能量E＝Em－En，所以發(fā)射的光子的能量值E是不連續(xù)的，只能是一些特定頻率的譜線，故A錯誤，B正確；由于氫原子的軌道是不連續(xù)的，故氫原子的能級是不連續(xù)的，即是分立的，故C正確；由于氫原子躍遷時吸收或發(fā)射的光子的能量是兩個能級的能量差，所以氫原子光譜的頻率與氫原子能級的能量差有關(guān)，巴耳末公式反映了氫原子輻射光子頻率的分立特性，故D正確?！即鸢浮紸6.盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)得出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，所有帶電粒子打到熒光屏上都會產(chǎn)生光斑。為驗(yàn)證α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)論，現(xiàn)在1、2、3、4四處放置帶有熒光屏的顯微鏡。則這四處位置在一段時間內(nèi)統(tǒng)計的閃爍次數(shù)符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是()A.2、10、625、1205 B.1202、1305、723、203C.1305、25、7、1 D.1202、1010、723、203〖解析〗根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計結(jié)果可知，大多數(shù)粒子能按原來方向前進(jìn)，少數(shù)粒子方向發(fā)生了偏移，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)超過90°，個別粒子被反向彈回。所以在相等時間內(nèi)，1處閃爍次數(shù)最多，2、3、4處越來越少，并且數(shù)據(jù)相差比較大，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯誤?！即鸢浮紺7.許多物質(zhì)在紫外線照射下能發(fā)出熒光，紫外線照射時，這些物質(zhì)的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量變化分別為ΔE1和ΔE2，則下列說法正確的是()A.兩次躍遷均向高能級躍遷，且ΔE1>ΔE2B.兩次躍遷均向低能級躍遷，且ΔE1<ΔE2C.先向高能級躍遷，再向低能級躍遷，且ΔE1>ΔE2D.先向低能級躍遷，再向高能級躍遷，且ΔE1<ΔE2〖解析〗第一次躍遷是吸收紫外線光子，第二次躍遷是放出可見光光子，由于hν1>hν2，故ΔE1>ΔE2，選項(xiàng)C正確?！即鸢浮紺8.利用氫氣放電管可以獲得氫原子光譜，根據(jù)玻爾理論可以很好地解釋氫原子光譜的產(chǎn)生機(jī)理。已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量為En＝eq\f(E1,n2)，其中n＝2，3，4，…。1885年，巴耳末對當(dāng)時已知的在可見光區(qū)的四條譜線做了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長能夠用一個公式表示，這個公式寫做eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n＝3，4，5，…。式中R∞叫做里德伯常量，這個公式稱為巴耳末公式。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則里德伯常量R∞可以表示為()A.－eq\f(E1,2hc) B.eq\f(E1,2hc)C.－eq\f(E1,hc) D.eq\f(E1,hc)〖解析〗根據(jù)玻爾理論，原子從能級n躍遷到能級2，有：En－E2＝eq\f(hc,λ)，將En＝eq\f(E1,n2)代入可得eq\f(E1,n2)－eq\f(E1,22)＝eq\f(hc,λ)，變換為eq\f(1,λ)＝－eq\f(E1,hc)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，對比巴耳末公式eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，可知里德伯常量R∞可以表示為－eq\f(E1,hc)，選項(xiàng)C正確?！即鸢浮紺9.已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，n＝2、3能級所對應(yīng)的能量分別為E2和E3，大量處于第3能級的氫原子向低能級躍遷放出若干頻率的光子，依據(jù)玻爾理論，下列說法正確的是()A.產(chǎn)生的光子的最大頻率為eq\f(E3－E2,h)B.當(dāng)氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1時，對應(yīng)的電子的軌道半徑變小，能量也變小C.若氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1時，發(fā)出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)氫原子從能級n＝3躍遷到n＝1時發(fā)出的光子照到該金屬表面時，逸出的光電子的最大初動能為E3－E2D.若要使處于能級n＝3的氫原子電離，可以采用兩種方法：一是用能量為－E3的電子撞擊氫原子，二是用能量為－E3的光子照射氫原子〖解析〗大量處于n＝3能級的氫原子向低能級躍遷能產(chǎn)生3種不同頻率的光子，產(chǎn)生光子的最大頻率為eq\f(E3－E1,h)，選項(xiàng)A錯誤；當(dāng)氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級時，釋放光子，能量減小，電子軌道半徑變小，選項(xiàng)B正確；若氫原子從能級n＝2躍遷到n＝1時發(fā)出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，由光電效應(yīng)方程可知，該金屬的逸出功恰好等于E2－E1，則當(dāng)氫原子從能級n＝3躍遷到n＝1時發(fā)出的光子照射該金屬時，逸出光電子的最大初動能為(E3－E1)－(E2－E1)＝E3－E2，選項(xiàng)C正確；電子是有質(zhì)量的，撞擊氫原子是發(fā)生碰撞，由于電子和氫原子質(zhì)量不同，故電子不能把一E3的能量完全傳遞給氫原子，因此不能使氫原子電離，而光子的能量可以完全被氫原子吸收，使氫原子電離，選項(xiàng)D錯誤。〖答案〗BC10.如圖所示的氫原子能級圖，可見光的能量范圍為1.62～3.11eV，用可見光照射大量處于n＝2能級的氫原子，可觀察到多條譜線，若是用能量為E的實(shí)物粒子轟擊大量處于n＝2能級的氫原子，至少可觀察到兩條具有顯著熱效應(yīng)的紅外線，則()A.一定有4.73eV>E>1.62eVB.E的值可能使處于基態(tài)的氫原子電離C.E一定大于2.86eVD.E的值可能使基態(tài)氫原子產(chǎn)生可見光〖解析〗紅外線光子能量小于可見光光子能量，由實(shí)物粒子轟擊大量處于n＝2能級的氫原子，至少可觀察到兩種紅外線光子，說明處于n＝2能級的氫原子受激發(fā)后至少躍遷到n＝5能級，所以實(shí)物粒子的最小能量為E＝E5－E2＝2.86eV，所以選項(xiàng)A、C錯誤；因?yàn)镋可以為大于或等于2.86eV的任意值，則選項(xiàng)B、D正確?！即鸢浮紹D11.下列有關(guān)黑體輻射和光電效應(yīng)的說法正確的是()A.在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度極大值向頻率較低的方向移動B.普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說C.用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)把這束綠光遮住一半，仍然可產(chǎn)生光電效應(yīng)D.在光電效應(yīng)中，入射光的強(qiáng)度越大，光電子的最大初動能越大〖解析〗在黑體輻射中，隨著溫度的升高，各種頻率的輻射強(qiáng)度都增加，輻射強(qiáng)度極大值向頻率較高的方向移動，故A項(xiàng)錯誤；普朗克在研究黑體輻射問題時提出了能量子假說，故B項(xiàng)正確；用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，把這束綠光遮住一半，光的頻率不變，仍然大于極限頻率，仍可產(chǎn)生光電效應(yīng)，故C項(xiàng)正確；在光電效應(yīng)中，光電子的最大初動能Ek＝hν－W0，與光照無關(guān)，故D項(xiàng)錯誤?！即鸢浮紹C12.圖甲是光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是光電流與加在陰極K和陽極A上的電壓與光電流的關(guān)系圖像，下列說法正確的是()A.由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大B.由圖線①、②、③可知對某種確定的金屬來說，其遏止電壓只由入射光的頻率決定C.只要增大光電管兩端電壓，光電流就會一直增大D.不論哪種顏色的入射光，只要光足夠強(qiáng)，就能發(fā)生光電效應(yīng)〖解析〗由圖線①、③可知在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，故A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek＝hν－W0＝eUc，可知入射光頻率越大，最大初動能越大，遏止電壓越大，可知對于確定的金屬，遏止電壓只與入射光的頻率有關(guān)，故B正確；增大光電管兩端電壓，當(dāng)電壓增大到一定值，光電流達(dá)到飽和，不能再增大，故C錯誤；發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率大于截止頻率，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，故D錯誤?！即鸢浮紸B二、非選擇題(本題共3小題，共28分)13.(9分)人眼對綠光最為敏感，如果每秒有N個波長為λ的綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺，現(xiàn)有一個光源以功率P均勻地向各個方向發(fā)射波長為λ的綠光，設(shè)瞳孔在暗處的直徑為D，且不計空氣對光的吸收，那么眼睛最遠(yuǎn)在多大距離能夠看到這個光源？(普朗克常量用h表示，真空中光速用c表示)〖解析〗設(shè)瞳孔與光源相距為r，在t＝1s內(nèi)，瞳孔處單位面積上的能量為E0＝eq\f(Pt,4πr2)，瞳孔在1s內(nèi)接收到的能量為E＝E0·πeq\f(D2,4)，若此時剛好可以看到，則有E＝Nheq\f(c,λ)，由以上式子聯(lián)立可得，r＝eq\f(D,4)eq\r(\f(Pλ,Nhc))?！即鸢浮絜q\f(D,4)eq\r(\f(Pλ,Nhc))14.(9分)如圖所示為氫原子能級示意圖，現(xiàn)有動能為E0(eV)的某個粒子與處在基態(tài)的一個氫原子在同一直線上相向運(yùn)動，并發(fā)生碰撞。已知碰撞前粒子的動量和氫原子的動量大小相等。碰撞后氫原子受激躍遷到n＝5的能級。(粒子的質(zhì)量m與氫原子的質(zhì)量mH之比為k)(1)求碰前氫原子的動能；(2)若有一群氫原子處在n＝5的能級，會輻射出幾種頻率的光？(3)在(2)條件下輻射出的光子中，頻率最高的光子的能量有多大？〖解析〗(1)設(shè)v和vH分別表示粒子和氫原子碰撞前的速率，碰撞的過程中動量守恒，可得mv－mHvH＝0又E0＝eq\f(1,2)mv2EH＝eq\f(1,2)mHveq\o\al(2,H)k＝eq\f(m,mH)聯(lián)立解得EH＝kE0(2)輻射出光子的頻率種類數(shù)為N＝Ceq\o\al(2,5)＝10(3)頻率最高的光子的能量ΔE＝E5－E1＝－0.54eV－(－13.6)eV＝13.06eV〖答案〗(1)kE0(2)10(3)13.06eV15.(10分)下表是按照密立根的方法研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)時得到的某金屬的遏止電壓Uc與照射光頻率ν的幾組數(shù)據(jù)，并由此繪制Uc－ν圖像如圖甲所示(已知e＝1.6×10－19C)。求：Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878ν/(1014Hz)5.6445.8886.0986.3036.501(1)這種金屬的截止頻率；(2)普朗克常量；(3)如圖乙，