（新教材）2021-2022學(xué)年高二物理下學(xué)期暑假鞏固練習(xí)4 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性

1、 4 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性一、選擇題：第16題為單選題，第710題為多選題。1在人類(lèi)對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過(guò)程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用。下列說(shuō)法符合歷史事實(shí)的是（）A愛(ài)因斯坦在研究黑體輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)B湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，表明原子具有核式結(jié)構(gòu)C盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)，揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)D湯姆孫通過(guò)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測(cè)出了該粒子的比荷2某氣體在T1、T2兩種不同溫度下的分子速率分布圖象如圖甲所示，縱坐標(biāo)f（v）表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，橫坐標(biāo)v表示分子的速率；而黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖乙所示，圖乙中畫(huà)出了T

2、1、T2兩種不同溫度下黑體的輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系。下列說(shuō)法正確的是（）A圖甲中T1T2，圖乙中T1T2B圖乙中溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短方向移動(dòng)C圖甲中溫度升高，所有分子的速率都增大D圖乙中黑體輻射電磁波的情況不僅與溫度有關(guān)，還與材料的種類(lèi)及表面狀況有關(guān)3如圖所示，一個(gè)運(yùn)動(dòng)的光子和一個(gè)靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一方向運(yùn)動(dòng)，光子沿另一方向散射出去，則這個(gè)散射光子跟原來(lái)的光子相比（）A頻率不變 B波長(zhǎng)變長(zhǎng) C動(dòng)量變大 D速度變小4如圖為氫原子光譜，H、H、H、H是其中的四條光譜線，下列說(shuō)法正確的是（）A氫原子發(fā)射光譜屬于連續(xù)光譜 B該光譜是由氫原子核的躍遷產(chǎn)生CH譜線對(duì)應(yīng)光子的動(dòng)量

3、最大 DH譜線對(duì)應(yīng)光子的能量最大5氫原子能級(jí)示意圖如圖所示，已知大量處于基態(tài)的氫原子，當(dāng)它們受到某種頻率的光線照射后，可輻射出6種頻率的光。下列說(shuō)法正確的是（）A基態(tài)的氫原子受到照射后躍遷到n3能級(jí)B用這些光照射逸出功為3.34 eV的金屬鋅，能使金屬鋅逸出光電子的光子頻率有4種C氫原子向低能級(jí)躍遷后核外電子的動(dòng)能減小D氫原子由n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)6圖示為幾種金屬的逸出功和氫原子能級(jí)圖?，F(xiàn)有大量處于n4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷，結(jié)合圖表信息可知（）A銣的極限頻率大于鈣的極限頻率B氫原子躍遷時(shí)對(duì)外輻射連續(xù)光譜C氫原子輻射的光有3種頻率能使鎢發(fā)生光電效應(yīng)D氫原子輻射光子后，其繞

4、核運(yùn)動(dòng)的電子動(dòng)能減小72021年開(kāi)始實(shí)行的“十四五”規(guī)劃提出，把量子技術(shù)與人工智能和半導(dǎo)體起列為重點(diǎn)研發(fā)對(duì)象。在量子通信技術(shù)方面，中國(guó)已有量子通信專(zhuān)利數(shù)超3000項(xiàng)，領(lǐng)先美國(guó)。下列關(guān)于量子觀點(diǎn)正確的是（）A普朗克破除“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，是量子化的思想基石B愛(ài)因斯坦成功地解釋了康普頓效應(yīng)，說(shuō)明了光子具有能量和動(dòng)量C光子是能量子，單光子不可分割D玻爾把量子化的觀念應(yīng)用到原子系統(tǒng)，成功地解釋了氫原子光譜8如圖，某氫原子從m能級(jí)躍遷至n級(jí)，釋放的光子的波長(zhǎng)為1，頻率為v1；從m能級(jí)躍遷至f能級(jí)時(shí)，釋放的光子的波長(zhǎng)為2，頻率為v2，則從n能級(jí)躍遷至f能級(jí)時(shí)，釋放的光子（）A波長(zhǎng)為B波長(zhǎng)為C頻率為

5、D頻率為9為檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程的正確性。用密里根的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)得到了某金屬的反向截止電壓Uc與照射光頻率v的幾組數(shù)據(jù)，并作出了如圖所示的圖線，電子的電量e1.61019 C，則由圖線可知（）A該金屬的逸出功約為0.48 eVB該金屬的截止頻率約為4.251014 HzC圖中斜率表示普朗克常量hD若用波長(zhǎng)為500 nm的紫光照射該金屬，能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)10用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，光電管陰極K與滑動(dòng)變阻器的中心抽頭c相連，光電管陽(yáng)極與滑動(dòng)變阻器的滑片P相連，初始時(shí)滑片P與抽頭c正對(duì)，電壓表的示數(shù)為0（電壓表0刻線在表盤(pán)中央）。在移動(dòng)滑片P的過(guò)程中，光電流I隨電壓表示數(shù)U變化

6、的圖像如圖所示，已知入射光的光子能量為1.6 eV。下列說(shuō)法正確的是（）A當(dāng)滑片P與c正對(duì)時(shí)，電路中有光電流B當(dāng)U0.6 V時(shí)，滑片P位于a、c之間C陰極材料的逸出功為1.0 eVD當(dāng)U0.8 V時(shí)，到達(dá)陽(yáng)極的光電子的最大動(dòng)能為2.4 eV二、非選擇題111919年，科學(xué)家盧瑟福通過(guò)題圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，首次實(shí)現(xiàn)用人工方法把原子核“轟開(kāi)”，并使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。該實(shí)驗(yàn)中，氣室內(nèi)通入的氣體是_。該實(shí)驗(yàn)中銀箔的作用是使_恰好無(wú)法打到熒光屏上產(chǎn)生光點(diǎn)。該實(shí)驗(yàn)中，能夠穿過(guò)銀箔使熒光屏產(chǎn)生光點(diǎn)的粒子是_。12小明同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量普朗克常量和某金屬的逸出功，通過(guò)改變?nèi)肷涔獾念l率并測(cè)出對(duì)應(yīng)的遏止電壓

7、U繪制Uv圖像如圖甲所示，已知電子所帶電荷量大小是e。(1)普朗克常量h_，此金屬的逸出功W_。（用e、U1、U2、v1、v2表示）(2)另一同學(xué)用小明同學(xué)的數(shù)據(jù)繪制UI（其中I為G的讀數(shù)）圖線如圖乙中d所示。他用相同實(shí)驗(yàn)裝置，但只增大入射光強(qiáng)，則此時(shí)圖線應(yīng)是圖乙中的_（填“a”“b”或“c”）。13已知?dú)湓拥哪芗?jí)公式為，其中基態(tài)能級(jí)E113.6 eV，n1、2、3、，現(xiàn)有一群氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)，它們自發(fā)地向低能級(jí)躍遷。已知普朗克常量h6.631034 Js，真空中的光速c3.0108 m/s。(1)這群氫原子可輻射出幾種不同頻率的光子？(2)求輻射的光子波長(zhǎng)的最大值（結(jié)果保留兩位有效數(shù)

8、字）。14如圖甲為研究光電效應(yīng)的電路圖，用某光束進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Uab大于12 V時(shí)電流表示數(shù)將保持不變，而當(dāng)Uab13 V時(shí)，電流表示數(shù)恰為零，已知電子電量e1.61019 C，普朗克常量為h6.631034 Js，則：(1)陰極K處的金屬表面逸出的光電子最大初動(dòng)能為多少eV？(2)若以上述最大初動(dòng)能逸出的光電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，氫原子可以全部或部分地吸收光電子的能量到達(dá)激發(fā)態(tài)，則受激發(fā)后的氫原子最多可放出幾種頻率的光子（圖乙為氫原子能級(jí)圖）？這幾種光子中最長(zhǎng)波長(zhǎng)為多少？（保留3位有效數(shù)字）答案與解析1.【答案】D【解析】普朗克在研究黑體輻射問(wèn)題中提出了能量子假說(shuō)，故A錯(cuò)誤；盧瑟福通過(guò)

9、粒子實(shí)驗(yàn)，表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，故B錯(cuò)誤；湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，揭示了原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故C錯(cuò)誤；湯姆孫通過(guò)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的，并測(cè)出了該粒子的比荷，故D正確。2.【答案】B【解析】由圖甲可知，溫度為T(mén)2的圖線中速率大的分子占據(jù)的比例較大，說(shuō)明其對(duì)應(yīng)的平均分子動(dòng)能較大，故T2對(duì)應(yīng)的溫度較高，所以T2T1，溫度升高使得氣體分子的平均速率增大，不一定所有分子的速率都增大。圖乙中，隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有所增加，且輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短方向移動(dòng)，故B正確，AC錯(cuò)誤；圖乙中黑體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)，與材料的種類(lèi)及表面狀況無(wú)關(guān)

10、，故D錯(cuò)誤。3.【答案】B【解析】光子與電子碰撞后，電子能量增加，故光子能量減小，根據(jù)，光子的頻率減小，故A錯(cuò)誤；當(dāng)入射光子與靜止的電子碰撞時(shí)，把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，則動(dòng)量減小，根據(jù)可知，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，故B正確，C錯(cuò)誤；碰撞前、后的光子速度不變，故D錯(cuò)誤。4.【答案】C【解析】氫原子發(fā)射光譜屬于線狀譜，A錯(cuò)誤；該光譜由氫原子核外電子的躍遷產(chǎn)生，B錯(cuò)誤；光子動(dòng)量為，H譜線波長(zhǎng)最短，所以H譜線對(duì)應(yīng)光子動(dòng)量最大，C正確；光子的能量為，H譜線波長(zhǎng)最長(zhǎng)，頻率最小，所以光子能量最小，D錯(cuò)誤。5.【答案】D【解析】基態(tài)的氫原子受到照射后躍遷到n4能級(jí)，可輻射6種頻率的光，A錯(cuò)誤；這6種頻率光子的能量分別為：4

11、躍遷到1，3躍遷到1，2躍遷到1，產(chǎn)生的光子的能量分別為12.75eV，12.09eV，10.2eV，都大于3.34eV，都能使金屬鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)；4躍遷到2，3躍遷到2，4躍遷到3，產(chǎn)生的光子的能量分別為2.55eV，1.89eV，0.66eV，都小于3.34eV，都不能使金屬鋅產(chǎn)生光電效應(yīng)；所以用這些光照射逸出功為3.34eV的金屬鋅，能使金屬鋅逸出光電子的光子頻率有3種，B錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理得，解得，氫原子向低能級(jí)躍遷后r變小，核外電子的動(dòng)能增大，C錯(cuò)誤；光子的能量，波長(zhǎng)，解得，氫原子由n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)產(chǎn)生的光子能量最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，D正確。6.【答案】C【解析】由表格數(shù)據(jù)可知銣的逸

12、出功小于鈣的逸出功，故銣的極限頻率小于鈣的極限頻率，A錯(cuò)誤；原子的發(fā)射光譜為線狀譜，故氫原子躍遷時(shí)對(duì)外輻射不連續(xù)的光譜，B錯(cuò)誤；大量處于能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，對(duì)外輻射光子的能量分別有，。發(fā)生光電效應(yīng)的條件是，可知?dú)湓虞椛涞墓庥?種頻率能使鎢發(fā)生光電效應(yīng)，C正確；設(shè)電子繞氫原子核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為，質(zhì)子和電子的電荷量大小均為e，電子的質(zhì)量為，由庫(kù)侖力提供向心力可得，解得電子的動(dòng)能為，氫原子輻射光子后，電子從外軌道躍遷到內(nèi)軌道，軌道半徑變小，故電子動(dòng)能增大，D錯(cuò)誤。7.【答案】ACD【解析】普朗克破除“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，是量子化的思想基石，故A正確；康普頓根據(jù)對(duì)康普頓效應(yīng)進(jìn)行解釋?zhuān)?/p>

13、基本思想是光子不僅具有能量，而且具有動(dòng)量，故B錯(cuò)誤；光子是能量子，單光子不可分割，故C正確；玻爾把量子化的觀念應(yīng)用到原子系統(tǒng)，成功地解釋了氫原子光譜，故D正確。8.【答案】AD【解析】由光子能量與頻率、波長(zhǎng)的關(guān)系可知，、之間的能級(jí)差，、之間的能級(jí)差，設(shè)從n能級(jí)躍遷至f能級(jí)時(shí)釋放的光子頻率為、波長(zhǎng)為，從n能級(jí)躍遷至f能級(jí)時(shí)釋放的能量為，則有，聯(lián)立解得，AD正確，BC錯(cuò)誤。9.【答案】BD【解析】由圖可知，該金屬的截止頻率約為Hz，則該金屬的逸出功約為，故A錯(cuò)誤，B正確；由光電效應(yīng)方程可知，可得，可知圖中斜率表示，故C錯(cuò)誤；波長(zhǎng)為500nm的紫光，其頻率為，大于該金屬的截止頻率，能發(fā)生光電效應(yīng)，故

14、D正確。10.【答案】AC【解析】當(dāng)滑片P與c正對(duì)時(shí)，光電管兩端無(wú)電壓，由題中右圖可以看出光電流不為零，故A正確；由圖可知，當(dāng)時(shí)，光電流為0即為遏制電壓，即光電管兩端接反向電壓，則陰極電勢(shì)應(yīng)更高，滑片P位于b、c之間，故B錯(cuò)誤；由光電效應(yīng)方程有，由圖可知，當(dāng)時(shí)，光電流為0即為遏制電壓，則有，聯(lián)立解得，故C正確；光電子逸出時(shí)的最大初動(dòng)能為，當(dāng)時(shí)由動(dòng)能定理得，得，故D錯(cuò)誤。11.【答案】氮?dú)?粒子 質(zhì)子【解析】該實(shí)驗(yàn)中，氣室內(nèi)通入的氣體是氮?dú)?。該?shí)驗(yàn)中銀箔的作用是使粒子恰好無(wú)法打到熒光屏上產(chǎn)生光點(diǎn)。該實(shí)驗(yàn)中，能夠穿過(guò)銀箔使熒光屏產(chǎn)生光點(diǎn)的粒子是質(zhì)子。12.【答案】(1) (2)a【解析】(1)由題意可知，由光電效應(yīng)方程可得，由題圖甲可得，解得。由題圖甲可知，當(dāng)、時(shí)可得，此金屬的逸出功。(2)只增大入射光強(qiáng)，飽和光電