高中物理第四章原子结构和波粒二像性巩固达标检测卷培优版教师版新人教版选择性必修第三册

第四章《原子结构和波粒二像性》一、单选题1．1900年德国物理学家普朗克在探讨黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，关于能量子假说，下列说法不正确的是（）A．物质放射（或吸取）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的B．能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”C．能量子假说中的能量子的能量，ν为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量D．能量子假说认为能量是连续的，是不行分割的2．2024年10月5日，诺贝尔物理学奖颁给了分别来自美国、德国，意大利的三位科学家，其中意大利科学家乔治·帕里西因发觉了“从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动的相互作用”而获奖。下列有关近代物理的说法正确的是（）A．光电效应说明光具有波动性B．普朗克为了说明黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论C．光波是一种概率波。光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的，这是光子自身的固有性质D．只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波3．图甲为氢原子能级示意图的一部分，图乙为探讨光电流与电压关系的电路．处于能级的大量氢原子自发跃迁，辐射出的光照耀光电管的阴极K，通过试验只能得到图丙所示的2条光电流随电压变更的图线，则下列说法正确的是（

）

A．依据本试验供应的数据能计算出普朗克常数h的值B．变阻器的滑片移动到最左端时，电流表的示数为0C．b光照耀出的光电子最大初动能大于a光照耀出的光电子最大初动能D．图丙中的值为4．如图所示为α粒子散射试验的示意图：放射源发出α射线打到金箔上，带有荧光屏的放大镜转到不同位置进行视察，图中①②③为其中的三个位置，下列对试验结果的叙述或依据试验结果做出的推理正确的是（）A．在位置②接收到的α粒子最多B．在位置①接收到α粒子说明正电荷不行能匀整分布在原子内C．位置②接收到的α粒子确定比位置①接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量更大D．若正电荷匀整分布在原子内，则①②③三个位置接收到α粒子的比例应相差不多5．如图所示，用波长为λ0的单色光照耀某金属，调整滑动变阻器，当电压表的示数为某值时，电流表的示数恰好减小为零；再用波长为的单色光重复上述试验，当电压表的示数增加到原来的2倍时，电流表的示数又恰好减小为零。已知普朗克常量为h，真空中光速为c、下列分析正确的是（）A．用波长为2λ0的单色光照耀该金属确定能发生光电效应B．该金属的逸出功为C．两种光照耀出的光电子的最大初动能之比为1：2D．若将电源的正负极调换，仍用波长为λ0的单色光照耀，将滑动变阻器滑片向右移动，电流表的示数将确定增大6．玻尔原子模型认为氢原子的轨道和能量都是量子化的，轨道半径，能级，其中表示基态氢原子半径，表示氢原子所在能级的量子数，…。在高真空与极低温度的宇宙空间视察到一种量子数的氢原子，处在很高的激发态，被称为里德伯原子，它具有寿命长、半径大、电偶极矩强等一般氢原子不具有的特点。关于里德伯原子，下列说法正确的是（）A．里德伯原子的能量比一般氢原子的小B．里德伯原子的电离能比一般氢原子的大C．已知一般氢原子从能级跃迁到能级放出紫光，则里德伯原子从能级跃迁到能级放出紫外线D．已知基态氢原子半径为0.053nm，则里德伯原子半径会达到微米级7．在图甲所示的电路中，用两种单色光①、②分别照耀同一光电管时，光电流与光电管两极电压的关系如图乙。单色光①和②相比（）A．①光光子的频率较大B．①光光子的动量较大C．①光照耀时，单位时间逸出的光电子数目较多D．①光照耀时，逸出的光电子的最大初动能较大8．关于卢瑟福散射试验和原子核式结构学说下列正确的是（）A．通过粒子散射试验确定了汤姆孙提出的“枣糕模型”B．用粒子散射的试验数据估算原子核的大小C．原子核式结构学说结合经典电磁理论，能说明原子的稳定性D．通过粒子散射试验证明白原子核是由质子和中子组成的9．如图所示，铯133原子基态有两个超精细能级，从能级2跃迁到能级1发出光子的频率约为9.2×109Hz，时间单位“秒”是依据该辐射光子的频率定义的。可见光波长范围为400nm～700nm。则（）A．秒是国际单位制中的导出单位B．该跃迁辐射出的是γ射线C．铯133从激发态向基态跃迁时辐射光子的频率大于9.2×109HzD．用频率为9.2×109Hz的光照耀锌板，能发生光电效应10．氦氖激光器所发红光沿x轴正向传播，它的波长为。已知它的光子x坐标的不确定量为400km。则利用不确定关系式可以求得谱线宽度为（）A． B．C． D．二、多选题11．关于对黑体的相识，下列说法正确的是()A．黑体只吸取电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关D．假如在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸取，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体12．这次波及全球的新冠病毒的尺寸约为100nm，由于最短可见光波长约为400nm，所以我们无法用可见光捕获病毒的照片。科学家用电子显微镜，即加速电场中的电子，使其表现为波长远小于可见光的波。最终捕获到了它的图像，正所谓越明丽越有毒。已知电子的质量为9×10-31kg，电子的电荷量为1.6×10-19C，普朗克常量为6.6×10-34J·s，不考虑相对应效应，则下列说法正确的是（）A．电子显微镜的辨别率特殊高，是由于电子的德布罗意波长特殊短B．电子显微镜与加速电压有关，加速电压越高，则辨别率越低C．若用相同动能的质子代替电子，也能拍摄到新冠病毒的3D图像D．德布罗意长为0.2nm电子，可由静止电子通过约37.8V的电压加速得到13．如图所示为氢原子的放射光谱和氢原子能级图，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是其中的四条光谱线及其波长，分别对应能级图中从量子数为、4、5、6的能级向量子数为的能级跃迁时发出的光谱线。已知可见光波长在400nm~700nm之间，下列说法正确的是（）A．该谱线由氢原子的原子核能级跃迁产生B．Hδ谱线对应的光是可见光中的紫光C．四条光谱线中．Hδ谱线对应的光子能量最大D．Hγ谱线对应的光，照耀逸出功为2.25eV的金属，可使该金属发生光电效应14．关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（  ）A．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不行再分的最小能量值ε叫做能量子B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量ε和动量p跟它对所应的波的频率和波长λ之间，遵从关系和C．卢瑟福认为，原子是一个球体，正电荷充溢性地匀整分布在整个球体内，电子镶嵌其中D．依据爱因斯坦的理论，在光电效应中，金属中的电子吸取一个光子获得的能量是，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能EkE．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，胜利地说明白全部原子光谱的试验规律15．如图所示是利用光电管探讨光电效应的试验原理图，用确定强度的某频率的可见光照耀光电管的阴极K，电流表中有电流通过，则（）A．若将滑动变阻器的滑动触头置于b端，电流表中确定有电流通过B．若改用紫外线照耀阴极K，电流表中确定有电流通过C．若将电源反接，光电管中可能有电流通过D．若减小可见光的光照强度，电流表中确定无电流通过16．如图所示，图甲用于探讨光电效应的试验装置，图乙是氢原子的能级结构。试验发觉干脆跃迁到时发出的光照耀图试验装置的阴极时，发觉电流表示数不为零，渐渐移动滑动变阻器触点c，发觉电压表读数等于时，电流表读数恰好为零，电子的电荷量为e，下列说法正确的是（）A．该材料的逸出功为B．滑动变阻器触点c向b侧缓慢移动，电流表读数渐渐减小为零C．其他条件不变，一群氢原子处于能级跃迁发出的光，总共有5种光可以发生光电效应D．用不同频率的光子照耀该试验装置，记录电流表恰好读数为零的电压表读数，依据以上频率和电压可以精确测量普朗克常数三、试验题17．（1）如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射试验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，视察到的现象描述正确的是__________A．在A位置时，相同时间内视察到屏上的闪光次数最多B．在B位置时，相同时间内视察到屏上的闪光次数比在A位置时稍多些C．在C、D位置时，屏上视察不到闪光D．在D位置时，屏上仍能视察到一些闪光，但次数极少（2）在演示光电效应的试验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照耀锌板时，验电器指针张开一个角度，如图所示，这时_______A．锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带正电D．锌板带负电，指针带负电（3）某种频率的光射到金属表面上时，金属表面有电子逸出，如光的频率不变而强度减弱，那么下述结论中正确的是________A．光的强度减弱到某一数值时，就没有电子逸出B．逸出的电子数削减C．逸出的电子数和最大初动能都减小D．逸出的电子最大初动能不变．18．如图所示是探讨光电效应的试验装置，某同学进行了如下操作：（1）用频率为的光照耀光电管，此时电流表中有电流，调整滑动变阻器，将触头P向_______端滑动（选填“a”或“b”），使微安表示数恰好变为零，登记电压表示数。（2）用频率为的光照耀光电管，重复①中的步骤，登记电压表示数，已知电子的电量为e，由上述试验可知普朗克常量________（用上述已知量和测量量表示）。（3）有关本试验，下列说法正确的是()A．流过表的电流是电源供应的B．入射光的光强确定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多C．测定频率的光照的饱和电流值，触头P应向a端滑动D．若，则光照出的光电子的最大初动能大四、解答题19．如图所示，一光电管的阴极用极限频率为的钠制成。用波长为的紫外线照耀阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U，光电流的饱和值为I，普朗克常量为h，真空中光速为c，电子的电荷量为e。（1）求光电子逸出时的最大初动能和到达A极时的最大动能；（2）反向遏止电压；（3）若每入射N个光子会产生1个光电子，求紫外线照耀阴极时产生饱和光电流I须要的照耀功率P。

20．探讨表明，用具有确定能量的电子轰击处于基态的氢原子，当电子能量大于等于氢原子的能级差时，氢原子就会发生跃迁，剩余能量仍保留为电子的动能。用一束能量为12.79eV的电子束轰击一群处于基态的氢原子，被激发后的氢原子不稳定，向低能级跃迁，辐射出的光子照耀到用钨做成K极的光电管上，已知金属钨的逸出功是4.54eV，电子的电荷量为，普朗克常量为。求：（光速）（1）处于激发态的氢原子最多能辐射出几种光子？其中最短波长为多少？（2）这些光子中有几种能使钨发生光电效应？光电子的最大初动能能达到多少eV？21．守恒是物理学的重要思想。请尝试用守恒思想分析下列问题：（1）康普顿在探讨石墨对X射线的散射时，发觉在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成特殊，还有波长大于的成分。用X光子与静止电子的碰撞模型可以说明这一现象。请在图中通过作图表示出散射后X光子的动量，并简述作图的依据。（2）波是传递能量的一种方式，传播过程能量守恒。简谐波在传播过程中的平均能量密度表示单位体积内具有的能量：，其中A为简谐波的振幅，为简谐波的圆频率（波传播过程中不变），为介质的密度。能流密度表示波在单位时间内流过垂直单位面积的平均能量。若简谐波沿直线传播的速度为va．证明波的能流密度；b．球面简谐波是从波源处向空间各个方向传播的简谐波，在匀整介质中传播时振幅会发生变更。忽视传播过程中的能量损失，求波在距波源和处的振幅之比。22．从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不确定都能适用于微观体系．但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论．依据玻尔的氢原子模型，电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动，原子中的电子在库仑力作用下，绕原子核做圆周运动．已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k．氢原子处于基态（n=1）时电子的轨道半径为r1，电势能为（取无穷远处电势能为零)．第n个能级的轨道半径为rn，已知rn=n2r1，氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和．（1）求氢原子处于基态时，电子绕原子核运动的速度；（2）证明：氢原子处于第n个能级的能量为基态能量的（n=1，2，3，…）；（3）1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发觉这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n=3，4，5，…．式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式．已知氢原子基态的能量为E1，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，求：a．里德伯常量R的表达式；b．氢原子光谱巴尔末系最小波长与最大波长之比．全解全解1．D【详解】A．能量子假说认为，物质放射（或吸取）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，A正确；B．能量子假说认为，物质放射（或吸取）能量时，能量不连续，是一份一份进行的，每一份能量单位，称为“能量子”，B正确；C．能量子的能量其中为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，C正确；D．能量子假说认为，物质放射（或吸取）能量时，能量不是连续的，D错误。本题选错误的，故选D。2．B【详解】A．光电效应说明光具有粒子性，故A错误；B．普朗克为了说明黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故B正确；C．波粒二象性是光的根本属性，与光子之间的相互作用无关，故C错误；D．无论宏观物体还是微观物体，都具有相对应的物质波，故D错误。故选B。3．D【详解】B．变阻器的滑片移动到最左端时，所加的反向电压为零，电流表的示数不为0，故B错误；ACD．依据光电效应方程可得依据动能定理可得联立可得由于丙图可知，a光对应遏止电压大于b光对应遏止电压，则a光照耀出的光电子最大初动能大于b光照耀出的光电子最大初动能，a光的光子能量大于b光的光子能量，依据题意有则有，联立可得可得则图丙中的值为，由于不知道逸出功，则依据本试验供应的数据不能计算出普朗克常数的值，故AC错误，D正确。故选D。4．B【详解】A．原子的内部是很空阔的，原子核特殊小，所以绝大多数α粒子的运动轨迹没有发生偏转，则在位置③接收到的α粒子最多，所以A错误；B．在位置①接收到α粒子说明正电荷不行能匀整分布在原子内，所以B正确；C．位置②接收到的α粒子确定比位置①接收到的α粒子所受金原子核斥力的冲量更小，因为在位置①α粒子速度反向运动，则动量的变更量更大，所以冲量更大，则C错误；D．若正电荷匀整分布在原子内，则α粒子与原子正面撞击，粒子最终反弹，则①②③三个位置接收到α粒子的比例应相差较多，所以D错误；故选B。5．C【详解】AB．依据光电效应方程及可知当用波长为λ0的单色光照耀时，可得当用波长为的单色光照耀时，可得可得由可得故AB错误；C．两种光照耀出的光电子的最大初动能之比为故C正确；D．电流表测量光电流，光电流大小跟照耀光子的强度有关，所以将电源的正负极调换，仍用波长为λ0的单色光照耀，将滑动变阻器滑片向右移动，电流表的示数不确定增大，故D错误。故选C。6．D【详解】A．基态氢原子的能量为，里德伯原子的能量为里德伯原子的能量比一般氢原子的大，选项A错误。B．将处于量子数为n的激发态的氢原子电离，须要能量量子数n越大，电离能越小，选项B错误。C．氢原子从能级m跃迁到n放出光子的能量里德伯原子从能级跃迁到能级放出光子的能量比紫光小，频率比紫光低，不行能是紫外线，选项C错误。D．里德伯原子半径选项D正确。故选D。7．C【详解】ABD．由可得光电流恰好为零时，此时间电管两端加的电压为截止电压，对应的光子的频率为截止频率，由图乙可知，②光光子的频率较大，②光照耀时，逸出的光电子的最大初动能较大,由可知②光光子的动量较大，故ABD错误；C．由图可知①的饱和光电流大，因此①光照耀时单位时间内产生的光电子数量多，故C正确。故选C。8．B【详解】A．“枣糕模型”不能说明粒子大角度散射现象，核式结构模型能正确说明，故A错误；B．影响粒子运动的主要因素是带正电的原子核，而绝大多数的粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有变更，只有极少数粒子可能与核特殊接近，受到较大的库仑斥力，才会发生较大角度的偏转，依据粒子散射试验，可以估算出原子核的半径的数量级为10－15m，故B正确；C．卢瑟福的核式结构模型在经典电磁理论下完全是不稳定的，电子绕核运转会辐射电磁波损失能量，故C错误；D．粒子散射试验不能证明在原子核内部存在质子，也不能证明原子核由质子与中子组成，故D错误。故选B。9．C【详解】A．秒是国际单位制中的基本单位不是导出单位，A错误；B．γ射线是波长短于0.01埃的电磁波，频率超过300EHz（3×1020Hz），从能级2跃迁到能级1发出光子的频率约为9.2×109Hz，故跃迁辐射出的不是γ射线，B错误；C．铯133从激发态向基态跃迁时辐射光子的频率大于从能级2跃迁到能级1发出光子的频率即大于9.2×109Hz，C正确；D．已知可见光的紫光可以照耀锌板使其发生光电效应，而红光不能发生光电效应。紫光的频率约为红光的频率约为频率为9.2×109Hz远小于可见光的频率，故用频率为9.2×109Hz的光照耀锌板，不能发生光电效应，D错误。故选C。10．B【详解】依据光子的波粒二象性又依据不确定关系式，有联立解得故选B。11．BD【详解】A．黑体能100%地吸取入射到其表面的电磁辐射，并且不会有任何的反射与透射，这样的物体称为黑体，但不确定黑色的，故A错误。BC．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料种类及表面状况无关，故C错误，B正确。D．假如在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸取，最终不能从空腔射出，就相当于吸取了全部电磁波，因此空腔成了一个黑体，故D正确。故选BD。12．ACD【详解】AB．影响电子显微镜辨别率的干脆因素是光源的波长，波长越短，加速电压越高，辨别率越高，故A正确，B错误；C．相同动能的质子和电子，依据联立解得因质子质量大于电子质量，所以质子的波长小于电子的波长，波长越短，辨别率越高，所以，更能“拍摄”到新冠病毒的3D影像，故C正确；D．由动能定理电子动量联立解得代入数据解得故D正确。故选ACD。13．BCD【详解】A．该谱线由氢原子的原子能级跃迁产生，即原子的核外电子跃迁产生，A错误；B．可见光中紫光的波长最小，Hδ谱线对应的光是可见光中的紫光，B正确；C．四条光谱线中．Hδ谱线对应的光子波长最小，频率最大，由可知，对应的光子能量最大，C正确；D．Hγ谱线对应的光，是从n=5到n=2能级跃迁产生的，能量为照耀逸出功为2.25eV的金属，可使该金属发生光电效应，D正确。故选BCD。14．ABD【详解】A．普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不行再分的最小能量值ε叫做能量子，故A正确；B．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，而且粒子的能量ε和动量p跟它对所应的波的频率和波长λ之间，遵从关系故B正确；C．卢瑟福的试验提出了带核的原子结构模型：原子是由原子核和核外电子构成，故C错误；D．依据爱因斯坦的理论，在光电效应中，金属中的电子吸取一个光子获得的能量是，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，故D正确；E．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，胜利地说明白氢原子光谱的试验规律，不能说明困难的原子光谱的规律，故E错误。故选ABD。15．ABC【详解】A．将滑动变阻器的滑动触头置于b端，光电管两端电压增大，电流表中确定有电流通过，选项A正确；B．改用紫外线照耀阴极K，入射光频率增大，光子能量增大，光电子的最大初动能增大，电流表中确定有电流通过，选项B正确；C．用某频率的可见光照耀光电管的阴极K，光电子从阴极K射出，具有的最大初动能，若将电源反接,且光电子最大初动能满意，则光电子仍可到达A，光电管中仍可能有电流通过，选项C正确；D．光电管中场强的方向是由A到K，光电子出射后被加速，所以电流表中有电流通过，若只减小可见光的光照强度，仍有光电子从阴极K射出，电流表中确定有电流通过，选项D错误。故选ABC。16．CD【详解】A．跃迁到的光子能量为渐渐移动滑动变阻器触点c，发觉电压表读数等于时，电流表读数恰好为零，则有依据光电效应方程有联立解得该材料的逸出功为故A错误；B．滑动变阻器触点c向b侧缓慢移动，所加的反向电压渐渐减小，电流表读数渐渐增大，故B错误；C．其他条件不变，一群氢原子处于能级跃迁发出的光，则有总共有5种光可以发生光电效应，故C正确；D．依据用不同频率的光子照耀该试验装置，记录电流表恰好读数为零的电压表读数，则有联立可得故D正确。故选CD。17．ADBBD【详解】（1)A.放在位置时，相同时间内视察到屏上的闪光次数最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A正确B.放在位置时，相同时间内视察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，知原子内部带正电的体积小．故B错误．C.放在、位置时，屏上仍能视察一些闪光，但次数极少，说明极少数射线较大偏折，可知原子内部带正电的体积小且质量大．故C错误；D.放在位置时，屏上可以视察到闪光，只不过很少很少，说明很少很少的射线发生大角度的偏折．故D正确．（2）用紫外线照耀锌板时，发生光电效应，有电子从锌板逸出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电而张开确定角度，锌板、指针均带正电，故ACD错误，B正确．（3)A.光照强度减弱，单位时间内照耀到金属表面的光子数目减小，因此单位时间内产生的光电子数目减小，但是仍能发生光电效应．故A错误B.光照强度减弱，单位时间内照耀到金属表面的光子数目减小，因此单位时间内产生的光电子数目减小．故B正确C.发生光电效应时，依据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为：，为逸出功，由此可知光电子的最大初动能随着入射光的频率增大而增大，与光照强度无关．故C错误．D.依据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为：，由于光的频率不变，所以逸出的电子最大初动能不变．故D正确．18．aD【详解】（1）[1]依据电路图，结合逸出电子受到电场阻力时，微安表示数才可能为零，只有K的电势高于A点，即触头P向a端滑动，才能实现微安表示数恰好变为零；（2）[2]依据光电效应方程得联立两式解得（3）[3]A