第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性單元測試高中物理人教版選擇性必修第三冊學(xué)校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________一、單選題1．瑞士數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家巴耳末的主要貢獻(xiàn)是建立了氫原子光譜波長的經(jīng)驗公式——巴耳末公式，氫原子從這四個能級躍遷到能級時，得到的是可見光，其中從能級躍遷到能級發(fā)出的是紅光，從能級躍遷到能級發(fā)出的是紫光，氫原子能級圖如圖所示，則氫原子從能級向低能級躍遷時輻射的電磁波中波長最短的可能是（）A．紅外線 B．紫外線 C．射線 D．射線2．關(guān)于光的波動性與粒子性，下列說法正確的是()①大量光子的行為能明顯地表現(xiàn)出波動性，而個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性②頻率越低、波長越長的光子波動性明顯，而頻率越高波長越短光子的粒子性明顯③光在傳播時往往表現(xiàn)出波動性，而光在與物質(zhì)相互作用時往往顯示粒子性④據(jù)光子說，光子的能量是與頻率成正比的，這說明了光的波動性與光的粒子性是統(tǒng)一的A．①② B．①②③ C．①④ D．①②③④3．奧地利維也納理工大學(xué)的一個科學(xué)家團(tuán)隊成功在兩個單光子之間建立起強(qiáng)大的相互作用，據(jù)科學(xué)家介紹：兩個相互作用的光子同時到達(dá)時顯示出與單個光子完全不同的行為，該項成果朝著輕拍校驗量子通道或建立光學(xué)邏輯門發(fā)送信息邁出了重要一步．我們通過學(xué)習(xí)也了解了光子的初步知識，下列有關(guān)光子的現(xiàn)象以及相關(guān)說法正確的是(

)A．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性B．如果利用紫光照射某種金屬可以發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光一定不能發(fā)生光電效應(yīng)C．一個處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時最多可以釋放3種不同頻率的光子D．在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射光子與晶體中的電子之間發(fā)生碰撞時，將一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，所以光子散射后波長變長4．下列說法錯誤的是（）A．α射線能消除紡織過程產(chǎn)生的靜電B．γ射線可用于探測高鐵軌道是否有裂縫C．若質(zhì)子、電子具有相同動能，則它們的物質(zhì)波波長相等D．普朗克認(rèn)為黑體輻射的能量是不連續(xù)的5．為了做好疫情防控工作，考試時工作人員利用紅外線體溫計對考生進(jìn)行體溫檢測。紅外線體溫計的工作原理是：被測人員輻射的光線只有紅外線可被捕捉，并轉(zhuǎn)變成電信號，該信號再經(jīng)換算轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值。圖為氫原子能級示意圖，已知普朗克常量為，光在真空中的速度為，元電荷。紅外線中只有波長在0.76至14的范圍內(nèi)的才能被捕捉。要使氫原子輻射出的光子可被紅外線體溫計捕捉，最少應(yīng)給處于n=1的氫原子提供的能量為（）A．2.55eV B．12.09eV C．12.75eV D．10.20eV6．一束復(fù)色光沿方向射向半圓形玻璃磚的圓心O，與界面的夾角為。兩條出射光光、光與法線的夾角分別為和，半圓形玻璃磚的半徑為R，真空中光速為C。則下列說法正確的是（）A．玻璃磚對光的折射率大于對光的折射率B．在玻璃磚中光的速度小于光的速度C．在玻璃磚中光光子的動量大于光光子的動量D．光與光在玻璃磚中傳播的時間差為7．已知某種金屬的逸出功為2.5eV，氫原子的能級圖如圖所示，一群氫原子處于量子數(shù)n＝4能級狀態(tài)，則（）A．氫原子可能輻射4種頻率的光子B．氫原子可能輻射3種頻率的光子C．有4種頻率的輻射光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．有3種頻率的輻射光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)二、多選題8．1897年英國物理學(xué)家湯姆孫對陰極射線的探究，最終發(fā)現(xiàn)了電子，由此被稱為“電子之父”，下列關(guān)于電子的說法正確的是（）A．任何物質(zhì)中均有電子B．不同物質(zhì)中具有不同性質(zhì)的電子C．電子質(zhì)量是質(zhì)子質(zhì)量的1836倍D．電子是一種粒子，是比原子更基本的物質(zhì)單元9．1900年德國物理學(xué)家普朗克在研究黑體輻射時提出了一個大膽的假說，即能量子假說，下列說法屬于能量子假說內(nèi)容的是（

）A．物質(zhì)發(fā)射（或吸收）能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份進(jìn)行的B．能量子假說中將每一份能量單位，稱為“能量子”C．能量子假說中的能量子的能量，為輻射的頻率，為普朗克常量D．能量子假說認(rèn)為能量是連續(xù)的，是不可分割的10．關(guān)于氫原子能級的躍遷，下列敘述中正確的是(

)A．用波長為60nm的X射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子B．用能量為10.2eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)C．用能量為11.0eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)D．用能量為12.5eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)三、實驗題11．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)系圖象如圖乙所示。（1）實驗中當(dāng)靈敏電流表有示數(shù)時將滑片P向右滑動，則電流表示數(shù)一定不會（選填“增大”“不變”或“減小”）。（2）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。（3）若a光的光子能量為5eV，圖乙中UC2=-2V，則光電管的陰極材料的逸出功為eV。12．（1）如圖所示，一驗電器與鋅板相連，在A處用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角．此時鋅板帶電．（填“正”或“負(fù)”）．使驗電器指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，驗電器指針無偏轉(zhuǎn)．那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到驗電器指針（填“有”或“無”）偏轉(zhuǎn)．（2）在研究光電效應(yīng)的實驗裝置中，如果入射光的頻率確定而增加光的強(qiáng)度，則電流表的示數(shù)（填“一定”或“不一定”）增大；如果用綠光照射能產(chǎn)生光電效應(yīng)，將入射光換成紫光后，光電子的最大初動能（填“一定”或“不一定”）增大．13．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了利用光電效應(yīng)測量普朗克常量的實驗，實驗原理圖如圖甲所示，實驗中通過測定遏止電壓UC和對應(yīng)入射光頻率v的數(shù)據(jù)，即可求出普朗克常量h。該小組的一次實驗數(shù)據(jù)記錄如下：頻率v（1014Hz）8.2137.4086.8795.4905.196遏止電壓UC（V）1.6001.2781.0740.4880.378（1）建立UC-v的坐標(biāo)系，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖乙中描繪UC隨v變化的圖線；（2）已知元電荷e=1.6×10-19C，利用圖乙畫出的圖線求出普朗克常量hJ·s（保留兩位有效數(shù)字）；（3）由于多種因素的影響，各條譜線對應(yīng)的遏止電壓和理論值相比都相差了ΔU，試分析對普朗克常量h的測量有沒有大的影響：。14．某科學(xué)實驗小組用如圖1所示的電路測定普朗克常盤．用光照射光電管GD的陰極K時，由于陰極釋放出電子而形成陰極光電流．加速電壓UAK越大，光電流越大，當(dāng)UAK增加到一定數(shù)值后，光電流不再增大而達(dá)到某一飽和值Im．加速電壓UAK變?yōu)樨?fù)值時，陰極電流會迅速減少，當(dāng)加速電壓UAK為某一個負(fù)值時，陰極電流變?yōu)椤?”，與此對應(yīng)的電壓稱為遏止電壓，用UC來表示．實驗中可以通過測量遏止電壓UC和入射光頻率之間的關(guān)系來求解普朗克常量．調(diào)整入射光的頻率測得多組UC和v的值，根據(jù)測量數(shù)據(jù)作UC－v圖象，如圖2所示．（1）實驗中圖象的斜率經(jīng)過計算為k＝0.42×10－14，普朗克常量h＝，該實驗所用光電管的極限頻率vC＝．（2）當(dāng)電流達(dá)到某一飽和值Im后，保持光強(qiáng)不變逐漸減小入射光的頻率仍能發(fā)生光電效應(yīng)，Im將（填“增大”“不變”或“減小”）．《第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性單元測試高中物理人教版選擇性必修第三冊》參考答案題號12345678910答案BDDCCDCADABCAB1．B【詳解】AB．從氫原子能級圖中可知氫原子從能級躍遷到能級時輻射的電磁波能量最高，頻率最大，波長最短，其波長比紫光波長短，所以A錯誤，B正確；CD．射線不是電磁波，是高速電子流，射線雖然是電磁波，但射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的，氫原子核外電子的躍遷不可能產(chǎn)生射線，所以CD錯誤；故選B。2．D【詳解】①大量光子的行為能明顯地表現(xiàn)出波動性，而個別光子的行為往往表現(xiàn)出粒子性，該說法正確；②頻率越低、波長越長的光子波動性明顯，而頻率越高波長越短光子的粒子性明顯，該說法正確；③光在傳播時往往表現(xiàn)出波動性，而光在與物質(zhì)相互作用時往往顯示粒子性，該說法正確；④據(jù)光子說，光子的能量是與頻率成正比的，這說明了光的波動性與光的粒子性是統(tǒng)一的，該說法正確；故選D。3．D【詳解】大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性，少量光子體現(xiàn)粒子性，故A錯誤；紫光照射某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，改用紅光，因紅光的頻率小于紫光，則照射這種金屬不一定發(fā)生光電效應(yīng)，故B錯誤；根據(jù)數(shù)學(xué)組合，一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時最多可以釋放種，但一個處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時最多可以釋放2種不同頻率的光子，故C錯誤；康普頓效應(yīng)中，碰撞時，把一部分動量轉(zhuǎn)移給電子，因此光子散射后波長變長，故D正確；故選D．點睛：考查光電效應(yīng)發(fā)生條件，掌握原子核式結(jié)構(gòu)模型內(nèi)容，掌握康普頓效應(yīng)中的波長如何變化，注意一個與一群的電子躍遷輻射光子種類的區(qū)別．4．C【詳解】A．α射線有較強(qiáng)的電離能力，所以能消除紡織過程產(chǎn)生的靜電，則A正確，不符合題意；B．γ射線有較強(qiáng)的穿透能力，所以可用于探測高鐵軌道是否有裂縫，則B正確，不符合題意；C．根據(jù)德布羅意波長公式，所以若質(zhì)子、電子具有相同動量，則它們的物質(zhì)波波長才相等，所以C錯誤，符合題意；D．普朗克認(rèn)為黑體輻射的能量是不連續(xù)的，所以D正確，不符合題意；故選C。5．C【詳解】紅外線中只有波長在0.76至14的范圍內(nèi)才能被捕捉，光子的能量與頻率、波長關(guān)系為代入數(shù)據(jù)可得能被捕捉的紅外線能量范圍為由題圖可知，當(dāng)氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，向低能級躍遷時，輻射的光子能量最小值為才有光子能被捕獲，若氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài)，向低能級躍遷時，輻射的光子能量最小值為輻射的光子均不能被捕獲，故至少應(yīng)使處于n=1的氫原子躍遷到n=4的能級，該提供的能量為C正確。故選C。6．D【詳解】A．OB光的折射率為OC光的折射率為故玻璃磚對OC光的折射率小于對OB光的折射率，A錯誤；B．根據(jù)公式折射率大的，速度小。所以在玻璃磚中OC光的速度大于OB光的速度，B錯誤；C．由于玻璃磚對OC光的折射率小于對OB光的折射率，所以O(shè)B光對應(yīng)的頻率大，波長小。而根據(jù)公式可知在玻璃磚中OC光光子的動量小于OB光光子的動量，C錯誤；D．OB光在玻璃磚中傳播的時間為OC光在玻璃磚中傳播的時間為所以時間差為D正確。故選D。7．C【詳解】AB．根據(jù)知，這群氫原子可能輻射6種頻率的光子，故AB兩項均錯誤；CD．n=4躍遷到n=3輻射的光子能量為0.66eV，n=3躍遷到n=2輻射的光子能量為1.89eV，均小于逸出功，不能發(fā)生光電效應(yīng)，n=4躍遷到n=2輻射的光子能量為2.55eV，大于逸出功，能發(fā)生光電效應(yīng)，其余3種光子能量均大于2.55eV，所以這群氫原子輻射的光中有4種頻率的光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故C項正確，D項錯誤。8．AD【詳解】A．電子是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子，任何物質(zhì)中均有電子，選項A正確；B．電子的性質(zhì)均一樣，選項B錯誤；C．質(zhì)子質(zhì)量是電子質(zhì)量的1836倍，選項C錯誤；D．電子是一種粒子，是比原子更基本的物質(zhì)單元，選項D正確。故選AD。9．ABC【詳解】AD．能量子假說認(rèn)為，物質(zhì)發(fā)射（或吸收）能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份進(jìn)行的，故A項符合題意，D項不符合題意；BC．能量子假說認(rèn)為，物質(zhì)發(fā)射（或吸收）能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份進(jìn)行的，每一份能量單位，稱為“能量子”，能量子的能量，為輻射的頻率，為普朗克常量，故BC兩項正確。10．AB【詳解】根據(jù)玻爾理論，只有那些能量剛好等于兩能級間的能量差的光子才能被氫原子所吸收(即hν＝Em－En)，使氫原子發(fā)生躍遷．當(dāng)氫原子由基態(tài)向n＝2、3、4…軌道躍遷時應(yīng)吸收的光子能量分別為：ΔE21＝E2－E1＝－E1＝－eV－(－13.6)eV＝10.20eV，ΔE31＝E3－E1＝－E1＝－eV－(－13.6)eV＝12.09eV，ΔE41＝E4－E1＝－E1＝－eV－(－13.6)eV＝12.75eV，ΔE∞1＝0－E1＝－(－13.6eV)＝13.6eV(電離)．波長為λ＝60nm的X射線，其光子能量E＝h·＝6.63×10－34×J＝3.315×10－18J＝20.71eV>ΔE∞1.所以可使氫原子電離，A正確；比較B、C、D選項中的光子能量與各能級與基態(tài)的能量差，知道只有B項中光子可使氫原子從基態(tài)躍遷到n＝2的激發(fā)態(tài)，B正確．故選AB.【點睛】解決本題的關(guān)鍵知道能級間躍遷所滿足的規(guī)律，即Em-En=hv．能級間發(fā)生躍遷吸收的光子能量能用兩能級間的能級差．基態(tài)的氫原子吸收的能量若大于等于13.61eV，則會發(fā)生電離．11．減小b光3【詳解】(1)[1]由甲圖電路可知，光電管加的是正向電壓，將滑片向右滑動，增加了電壓值，會使原來飛不到對陰極的光電子飛到，故電流表的示數(shù)要么不變(已達(dá)到飽和電流)，要么增大(未達(dá)到飽和電流時)。不會出現(xiàn)減小的情況。(2)[2]根據(jù)光電效應(yīng)方程，結(jié)合乙圖中遏止電壓關(guān)系有故照射陰極材料時，b光使其逸出的光電子的最大初動能大。(3)[3]將題目中信息帶入上一空的公式，可得12．正無一定一定【詳解】(1)用紫外線燈照射鋅板，發(fā)生光電效應(yīng)，發(fā)出光電子，鋅板和驗電器帶正電，使靜電計指針回到零，再用相同光照強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅版，靜電計指針無偏轉(zhuǎn)，說明了黃色光不能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)，當(dāng)改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，紅光的頻率比黃光低，紅光也不能使鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)，故靜電計的指針無