（2021新人教版）高中物理选择性必修第三册第四章　原子结构和波粒二象性第1~5节综合拔高练.docx

1、第四章第四章原子结构和波粒二象性原子结构和波粒二象性 第第 1515 节综合拔高练节综合拔高练 五年选考练五年选考练 考点考点 1光子说和光电效应光子说和光电效应 1.(2020 天津,1,5 分,)在物理学发展的进程中,人们通过对某些重要物理实验 的深入观察和研究,获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有 核式结构的是() 2.(2019 北京理综,19,6 分,)光电管是一种利用光照射产生电流的装置,当入射 光照在管中金属板上时,可能形成光电流。表中给出了 6 次实验的结果。 组次 入射光子的 能量/eV 相对光强 光电流 大小/mA 逸出光电子的 最大动能/eV 第一组 1

2、2 3 4.0 4.0 4.0 弱 中 强 29 43 60 0.9 0.9 0.9 第二组 4 5 6 6.0 6.0 6.0 弱 中 强 27 40 55 2.9 2.9 2.9 由表中数据得出的论断中不正确 的是() A.两组实验采用了不同频率的入射光 B.两组实验所用的金属板材质不同 C.若入射光子的能量为 5.0 eV,逸出光电子的最大动能为 1.9 eV D.若入射光子的能量为 5.0 eV,相对光强越强,光电流越大 3.(2018 课标,17,6 分,)用波长为 300 nm 的光照射锌板,电子逸出锌板表面 的最大初动能为 1.2810 -19 J。已知普朗克常量为 6.6310

3、 -34 Js,真空中的光 速为 3.0010 8 ms -1。能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为( ) A.110 14 HzB.810 14 Hz C.210 15 HzD.810 15 Hz 4.(2017 北京理综,18,6 分,)2017 年年初,我国研制的“大连光源”极紫外 自由电子激光装置,发出了波长在 100 nm(1 nm=10 -9 m)附近连续可调的世界上最 强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高,可在能源利用、光 刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。 一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子,但又不会把分子打 碎。据此判断,能够电

4、离一个分子的能量约为(取普朗克常量 h=6.610 -34 Js, 真空光速 c=310 8 m/s)() A.10 -21 JB.10 -18 J C.10 -15 JD.10 -12 J 5.2018 江苏单科,12C(2),光电效应实验中,用波长为0的单色光 A 照射某金 属板时,刚好有光电子从金属表面逸出。当波长为 ?0 2 的单色光 B 照射该金属板时, 光电子的最大初动能为,A、B 两种光子的动量之比为。(已知普 朗克常量为 h、光速为 c) 6.2019 江苏单科,12(3),在“焊接”视网膜的眼科手术中,所用激光的波长 =6.410 -7 m,每个激光脉冲的能量 E=1.510

5、 -2 J。求每个脉冲中的光子数目。 (已知普朗克常量 h=6.6310 -34 Js,光速 c=310 8 m/s。计算结果保留一位有 效数字) 考点考点 2氢原子光谱和玻尔的原子模型氢原子光谱和玻尔的原子模型 7.(2019 课标,14,6 分,)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在 1.63 eV3.10 eV 的光为可见光。要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见 光光子,最少应给氢原子提供的能量为() A.12.09 eVB.10.20 eV C.1.89 eVD.1.51 eV 8.(2018 天津理综,5,6 分,)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线 H、H、H 和 H

6、,都是氢原子中电子从量子数 n2 的能级跃迁到 n=2 的能级时发出的光,它们 在真空中的波长由长到短,可以判定() A.H对应的前后能级之差最小 B.同一介质对 H的折射率最大 C.同一介质中 H的传播速度最大 D.用 H照射某一金属能发生光电效应,则 H也一定能 考点考点 3黑体辐射黑体辐射物质波物质波 9.2020 江苏单科,12(1),“测温枪”(学名“红外线辐射测温仪”)具有响应 快、非接触和操作方便等优点。它是根据黑体辐射规律设计出来的,能将接收到 的人体热辐射转换成温度显示。若人体温度升高,则人体热辐射强度 I 及其极大 值对应的波长的变化情况是。 A.I 增大,增大B.I 增大

7、,减小 C.I 减小,增大D.I 减小,减小 10.(2020 浙江 7 月选考,5,3 分,)下列说法正确的是() A.质子的德布罗意波长与其动能成正比 B.天然放射的三种射线,穿透能力最强的是射线 C.光电效应实验中的截止频率与入射光的频率有关 D.电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子具有波动性 三年模拟练三年模拟练 应用实践应用实践 1.(2019 湖南师大附中高二期末,)关于原子结构的认识历程,下列说法正确的是 () A.J.J.汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内 B.粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型 的主要依据 C.卢瑟福的原子核式结构

8、模型能够很好地解释光谱的分立特征和原子的稳定性 D.玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象,说明玻尔提出的原子定态概念 是错误的 2.(2020 河北正定中学高二下测试,)(多选)对光的认识,下列说法中正确的是 () A.个别光子的行为表现出粒子性,大量光子的行为表现出波动性 B.光的波动性是光子本身的一种属性,不是光子之间的相互作用引起的 C.光表现出波动性时,就不具有粒子性了;光表现出粒子性时,就不再具有波动性 了 D.光的波粒二象性应理解为:在某种场合下光的波动性表现得明显,在另外的某种 场合下,光的粒子性表现得明显 3.(2020 四川宜宾四中高二下测试,)若用|E1|表示氢原子处于

9、基态时能量的绝 对值,处于第 n 能级的能量为 En=?1 ?2,则在下列各能量值中,可能是氢原子从激发态 向基态跃迁时辐射出来的能量的是() A.1 4|E1| B.3 4|E1| C.7 8|E1| D. 1 16|E1 | 4.(2020 吉林长春实验中学高二下期中,)以往我们认识的光电效应是单光子光 电效应,即一个电子极短时间内能吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的 出现丰富了人们对于光电效应的认识,用强激光照射金属,由于其光子密度极大, 一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能,从而形成多光子光电效应,这已被实 验证实。光电效应实验装置示意图如图。用频率为的普通光源照射阴极 K,没

10、有 发生光电效应,换同样频率为的强激光照射阴极 K,则发生了光电效应;此时,若 加上反向电压 U,即将阴极 K 接电源正极,阳极 A 接电源负极,在 K、A 之间就形成 了使光电子减速的电场,逐渐增大 U,光电流会逐渐减小;当光电流恰好减小到零时, 所加反向电压 U 可能是下列的(其中 W 为逸出功,h 为普朗克常量,e 为电子电荷 量)() A.U=? ? -? ? B.U=2? ? -? ? C.U=2h-WD.U=5? 2? -? ? 5.(2020 重庆“九校联盟”高二上联考,)(多选)如图所示是氢原子的能级图,一 群氢原子处于量子数 n=4 的激发态,这些氢原子能够自发地跃迁到较低的

11、能量状 态,并向外辐射多种频率的光,则() A.可以辐射 6 种不同频率的光 B.波长最长的光是原子从 n=4 激发态跃迁到基态时产生的 C.使 n=4 能级的氢原子电离至少要 0.85 eV 的能量 D.若从 n=2 能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,则从 n=3 能 级跃迁到 n=2 能级释放的光子也一定能使该金属板发生光电效应 6.(2020 山西忻州一中高二下期中,)甲、乙两种金属发生光电效应时,光电子的 最大初动能与入射光频率间的关系分别如图中的、所示。下列判断错误的是 () A.甲金属的逸出功等于 Ek1 B.乙金属的极限频率大 C.入射光的频率为 21时,甲金属产

12、生的光电子的最大初动能为 2Ek1 D.、的斜率是定值,与入射光和金属材料均无关 7.(2020 山东多市高三线上模拟,)图甲为氢原子部分能级图,大量的氢原子处于 n=4 的激发态,向低能级跃迁时,会辐射出若干种不同频率的光。用辐射出的光照 射图乙光电管的阴极 K,已知阴极 K 的逸出功为 4.54 eV,则() 甲 乙 A.这些氢原子能辐射 4 种不同频率的光子 B.某氢原子辐射出一个光子后,核外电子的速率减小 C.阴极 K 逸出光电子的最大初动能为 8.21 eV D.若滑动变阻器的滑片右移,电路中的光电流一定增大 迁移创新迁移创新 8.(2020 河北唐山一中高二下期中,)(多选)研究光

13、电效应规律的实验装置如图 所示,以频率为的光照射光电管阴极 K 时,有光电子产生。由于光电管 K、A 间 加的是反向电压,光电子从阴极 K 发射后将向阳极 A 做减速运动。光电流 i 由图 中电流计 G 测出,反向电压 U 由电压表 V 测出。当电流计的示数恰好为零时,电压 表的示数称为反向遏止电压 Uc,在下图所表示光电效应实验规律的图像中,正确的 是() 答案全解全析答案全解全析 五年选考练五年选考练 1.DA 项是双缝干涉实验,说明光具有波动性;B 项是光电效应实验,说明光具有 粒子性;C 项是电磁波的发射与接收;导致发现原子具有核式结构的是卢瑟福的 粒子散射实验,D 正确。故选 D。

14、2.B表格中入射光子的能量不同,根据光子的能量 E=h可知两组实验采用的入 射光的频率不同,再由光电效应方程解得两组实验中金属的逸出功都是 3.1 eV,所 以 A 选项正确,B 选项不正确。当入射光子的能量为 5.0 eV 时,Ekm=h-W=1.9 eV, 故 C 选项正确。当入射光子的能量为 5.0 eV 时,相对光强越强,单位时间内飞出 的光电子越多,光电流越大,所以 D 项正确。 3.B由光电效应方程得 Ek=? ? -W0,而能使锌产生光电效应的单色光的最低频率0 应满足 h0=W0,联立得0= ?- ?k ? =810 14 Hz,故选项 B 正确。 4.B由题意知,电离一个分子

15、的能量等于照射分子的光子能量,E=h=h ?=210 -18 J,故选项 B 正确。 5.答案 ? ?0 12 解析由爱因斯坦光电效应方程可知 EkA=h ?0-W0=0, 得 W0=h ?0 EkB=h ?0 2 -h ?0= ? ?0 A 种光子的动量 pA= ? ?0 B 种光子的动量 pB= ? ?0 2 =2? ?0 得 pApB=12 6.答案510 16 解析光子能量=? ? ,光子数目 n=? ?,代入数据得 n=510 16。 7.A由题图数据分析可知,氢原子从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射出的光子能量 在可见光光子能量范围内,所以处于基态(n=1)的氢原子最少也要跃

16、迁到 n=3 能级, 氢原子吸收的能量最少为E=E3-E1=12.09 eV,故选 A。 8.A由氢原子能级跃迁可知,? ? =En-E2,H的波长最长,故? ?最小,对应能级差最小, 选项 A 正确;同一介质对频率越大的光的折射率越大,波长越短,频率越大,故同一 介质对 H的折射率最小而对 H的折射率最大,选项 B 错误;由 n= ?知,同一介质中 H的传播速度最小,选项 C 错误;H的频率大于 H的频率,因此用 H照射某一金属 能发生光电效应,而 H不一定能,故选项 D 错误。 9.答案B 解析黑体辐射规律为:温度升高,辐射强度 I 增大,I 的极大值向波长短的方向偏 移,故 B 选项正确

17、。 10.D质子的波长=? ?,故 A 选项错误。三种射线中射线的穿透能力最强,故 B 选项错误。金属的截止频率决定于金属材料本身,与入射光的频率无关,故 C 选项 错误。衍射现象是波特有的性质,D 选项正确。 三年模拟练三年模拟练 1.BJ.J.汤姆孙发现电子后,猜想出原子内的正电荷均匀分布在原子内,提出了 枣糕式原子模型,故 A 错误;卢瑟福根据粒子散射实验中少数粒子发生了较大 偏转,提出了原子核式结构模型,故 B 正确;卢瑟福提出的原子核式结构模型,无法 解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征,故 C 错误;玻尔原子理论无法解释较复 杂原子的光谱现象,由于原子是稳定的,故玻尔提出的原子定态

18、概念是正确的,故 D 错误。 2.ABD大量光子的行为往往表现出波动性,个别光子的行为往往表现出粒子性, 故 A 正确;波粒二象性是光的属性,与光子之间的相互作用无关,故 B 正确;光既具 有波动性又有粒子性,故 C 错误;光的波粒二象性是指光既具有波动性又有粒子性, 少量光子体现粒子性,大量光子体现波动性,故 D 正确。 3.B氢原子处于 n=2 能级时能量 E2=?1 4 ,则向基态跃迁时辐射的能量E=3 4|E1|;处 于 n=3 能级时能量 E3=?1 9 ,则向基态跃迁时辐射的能量E=8 9|E1|;处于 n=4 能级时能 量为 E4=?1 16,向基态跃迁时辐射的能量E= 15 1

19、6|E1|,则 B 正确。 4.B一个电子吸收一个光子不能发生光电效应,换用同样频率为的强激光照射 阴极 K,发生了光电效应,即吸收的光子能量为 nh,n=2、3、4、,根据 eU=nh-W,可知 U=? ? -? ? ,所以 B 正确。 5.AC从 n=4 的激发态向较低的能量状态跃迁时可以辐射?4 2=6 种不同频率的光, 选项 A 正确;波长最长的光对应着频率最小,即从 n=4 跃迁到 n=3 时产生的,选项 B 错误;使 n=4 能级的氢原子电离至少要 0-(-0.85 eV)=0.85 eV 的能量,选项 C 正 确;从 n=2 能级跃迁到基态释放的光子能量为-3.4 eV-(-13

20、.6 eV)=10.2 eV,从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级释放的光子能量为-1.51 eV-(-3.4 eV)=1.89 eV,若从 n=2 能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应,从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级释放的光子不一定能使该金属板发生光电效应,选项 D 错误。 6.C根据光电效应方程 Ek=h-W0,图像纵截距的绝对值等于逸出功,则甲的逸出 功是 Ek1,故 A 正确,不符合题意;逸出功 W0=hc,由图可知乙金属的逸出功比甲的 逸出功大,则乙金属的极限频率比甲的极限频率大,故 B 正确,不符合题意;根据光 电效应方程 Ek=h-W0,当频率为1时,有 h1=

21、W0=Ek1,当频率为 21时,有 Ekmax=h21-W0=W0=Ek1,故 C 错误,符合题意;根据光电效应方程,图像的斜率表示普 朗克常量 h,与入射光和金属材料均无关,故 D 正确,不符合题意。故选 C。 7.C大量氢原子处于 n=4 的激发态,向低能级跃迁时,会辐射出 N=C4 2=6,即 6 种不 同频率的光子,故 A 错误;某氢原子辐射出一个光子后,能量减小,轨道半径减小, 库仑力做正功,核外电子的速率增大,故 B 错误;大量氢原子处于 n=4 的激发态,向 低能级跃迁时,放出光子的最大能量为E=E4-E1=-0.85-(-13.6) eV=12.75 eV, 由光电效应方程可知

22、 Ekmax=h-W0=(12.75-4.54) eV=8.21 eV,故 C 正确;若滑动变 阻器的滑片右移,正向电压增大,如果光电流已达到饱和值,则电路中的光电流不 变,故 D 错误。 8.ACD反向电压 U 和频率一定时,发生光电效应产生的光电子数与光强成正比, 则单位时间内到达阳极 A 的光电子数与光强也成正比,故光电流 i 与光强 I 成正 比,故 A 正确;由 Ekm=eUc和 Ekm=h-W,得 Uc=? ? -? ? ,可知遏止电压 Uc与频率是线性 关系,不是正比关系,故 B 错误;光强 I 与频率一定时,光电流 i 随反向电压的增 大而减小,又根据光电流与正向电压的关系可知 C 正确;发生光电效应时金属中的 电子对光子的吸收几乎是瞬时的,时间小于 10 -9 s,10 -9 s 后,光强 I 和频率一定 时,光电流恒定,故 D 正确。