新教材同步系列2024春高中物理第五章原子與原子核專練3波粒二象性和原子結(jié)構(gòu)粵教版選擇性必修第三冊

專練三波粒二象性和原子結(jié)構(gòu)1．下列物理常量的單位正確的是()A．引力常量：N·kg2/s2B．阿伏加德羅常數(shù)：mol-1C．靜電力常量：N·C2/m2D．普朗克常量：J/s【答案】B【解析】依據(jù)F＝Geq\f(Mm,r2)可知，引力常量單位是N·m2/kg2，A錯誤；阿伏伽德羅常量是1mol物質(zhì)中含有分子的個數(shù)，則單位是mol-1，B正確；依據(jù)F＝keq\f(Qq,r2)可知，靜電力常量單位是N·m2/C2，C錯誤；依據(jù)E＝hν可知普朗克常量單位是J·s，D錯誤．2．電子束衍射試驗是近代榮獲諾貝爾獎的重大物理試驗之一．如圖所示是電子束衍射試驗裝置的簡化圖，這個試驗證明白()A．光具有粒子性 B．光具有波動性C．電子具有粒子性 D．電子具有波動性【答案】D【解析】電子衍射試驗證明白電子具有波動性，故D正確，A、B、C錯誤．3．科研人員利用“冷凍電鏡斷層掃描技術(shù)”拍攝到新冠病毒的3D清楚影像，冷凍電鏡是利用高速電子具有波動性原理，其辨別率比光學(xué)顯微鏡高1000倍以上．下列說法正確的是()A．電子的實物波是電磁波B．電子的德布羅意波長與其動量成正比C．冷凍電鏡的辨別率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，則辨別率越低D．若用相同動能的質(zhì)子代替電子，理論上也能拍攝到新冠病毒的3D清楚影像【答案】D【解析】電子的實物波是德布羅意波，不是電磁波，故A錯誤；依據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知電子的德布羅意波長與其動量成反比，故B錯誤；冷凍電鏡的辨別率與電子加速電壓有關(guān)，加速電壓越高，電子速度越大，動量越大，德布羅意波長越小，從而使冷凍電鏡的辨別率越高，故C錯誤；實物粒子的德布羅意波長與動能的關(guān)系為λ＝eq\f(h,p)＝eq\f(h,\r(2mEk))，因為質(zhì)子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大，所以在動能相同的狀況下，質(zhì)子的德布羅意波長比電子的德布羅意波長更小，辨別率更高，若用相同動能的質(zhì)子代替電子，理論上也能“拍攝”到新冠病毒的3D清楚影像，故D正確．4．如圖為氫原子能級圖，當(dāng)氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級時，輻射光的波長為121nm.以下推斷正確的是()A．氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級時，輻射光的波長小于121nmB．用波長為330nm的光照耀，可使氫原子從n＝2能級躍遷到n＝3能級C．用波長為121nm的光照耀，能使氫原子從n＝2能級發(fā)生電離D．一群處于n＝4能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線【答案】C【解析】由能級圖可知，氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級時，輻射光子的能量(1.89eV)小于從n＝2能級躍遷到n＝1能級時輻射光子的能量(10.2eV)，由ΔE＝hν＝heq\f(c,λ)可知，輻射光的波長大于121nm，A錯誤；波長為330nm光，對應(yīng)光子的能量為3.77eV，而氫原子從n＝2躍遷到n＝3能級，所需光子的能量為1.89eV，故無法實現(xiàn)躍遷，B錯誤；要使氫原子從n＝2能級發(fā)生電離，所需光子的能量為ΔE＝E∞－E2＝3.4eV<10.2eV，故用波長為121nm的光照耀，能使氫原子從n＝2能級發(fā)生電離，C正確；一群處于n＝4能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生的譜線種類數(shù)為Ceq\o\al(2,4)＝6，D錯誤．5．愛因斯坦光電效應(yīng)方程給出了光電子的最大初動能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系．但是很難干脆測量光電子的動能，簡潔測量的是遏止電壓Uc.已知某次試驗中測得某金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν之間的關(guān)系如圖乙所示，已知電子的電荷量為e＝1.6×10-19C，則()A．圖甲中A為光電管的陰極B．本試驗電源的左端為正極C．當(dāng)入射光的頻率為1015Hz時，光電子的最大初動能為3.2×10-19JD．依據(jù)圖像乙可求出二極管內(nèi)金屬的逸出功為3.2×10-20J【答案】C【解析】產(chǎn)生光電效應(yīng)的一側(cè)是陰極，A錯誤；為使電子減速，A端為負極，則電源左側(cè)為負極，B錯誤；當(dāng)入射光的頻率為1015Hz時，遏止電壓為2.0V，由eUc＝eq\f(1,2)mv2可求得最大初動能3.2×10-19J，C正確；依據(jù)圖像可知二極管內(nèi)金屬的截止頻率為5×1014Hz，其逸出功W＝hν≈3.32×10-19J，D錯誤．6．如圖，電路中全部元件完好．當(dāng)光照耀光電管時，靈敏電流計指針沒有偏轉(zhuǎn)，其緣由是()A．電源的電壓太高 B．光照的時間太短C．入射光的強度太強 D．入射光的頻率太低【答案】D【解析】如題圖所示，電源正負極的連接使得光電子在電場中做加速運動，故無論電源電壓多高，都不會讓靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)，A錯誤；光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬間的，與入射光的照耀時間無關(guān)，B錯誤；靈敏電流計指針未發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可能是未發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即入射光的頻率小于金屬的截止頻率(入射光的波長大于金屬的極限波長)，與光照強度無關(guān)，C錯誤，D正確．7．用如圖所示的裝置探討光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為3.6eV的光照耀到光電管上時，電流表G有讀數(shù)．移動變阻器的觸點c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.9V時，電流表讀數(shù)為0，則以下說法正確的是()A．光電子的初動能可能為0.8eVB．光電管陰極的逸出功為0.9eVC．開關(guān)S斷開后，電流表G示數(shù)為0D．改用能量為2eV的光子照耀，電流表G有電流，但電流較小【答案】A【解析】當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.9V時，電流表的示數(shù)為0，可知遏止電壓為0.9V，依據(jù)eUc＝Ekm，則光電子的最大初動能為0.9eV，則光電子的初動能可能為0.8eV，A正確；依據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，則逸出功為W0＝hν－Ekm＝(3.6－0.9)eV＝2.7eV，B錯誤；光電管接的是反向電壓，當(dāng)開關(guān)斷開后，光電管兩端的電壓為0，逸出的光電子能夠到達另一端，則照舊有電流流過電流表G，C錯誤；改用能量為2eV的光子照耀，因光電子能量小于逸出功，則不會發(fā)生光電子效應(yīng)，D錯誤．8．光刻機是制造芯片的核心裝備，利用光源發(fā)出的光將精細圖投影在硅片上，再經(jīng)技術(shù)處理制成芯片，已知光的波長越短，成像的精度越高．如圖為a、b、c三種光在同一光電效應(yīng)裝置中測得的光電流和電壓的關(guān)系，這三種光中成像精度最高的是()A．a(chǎn)光 B．b光C．c光 D．三種一樣【答案】B【解析】由題圖可知三種光中，b光的遏止電壓最大，依據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有eUc＝Ek＝hν－W0，所以b光的頻率最大，波長最短，成像精度最高．故選B．9．如圖所示，直線為光電子的遏止電壓與入射光頻率的關(guān)系，已知直線的縱、橫截距分別為－a、b，電子電荷量為e，下列表達式正確的是()A．普朗克常量h＝eq\f(a,b)B．金屬的逸出功W0＝aC．金屬的截止頻率ν0＝bD．若入射光頻率為3b，則光電子最大初動能確定為a【答案】C【解析】依據(jù)Uce＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝hν－W0，可得Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e)，則eq\f(h,e)＝eq\f(a,b)，即h＝eq\f(ae,b)，則eq\f(W0,e)＝a，金屬的截止頻率νc＝eq\f(W0,h)＝b，A、B錯誤，C正確；若入射光頻率為3b，則光電子最大初動能確定為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝h·3b－W0＝2ae，D錯誤．10．如圖甲中所示給出了氫原子光譜中四種可見光譜線對應(yīng)的波長，氫原子能級圖如圖乙所示．由普朗克常量可計算出這四種可見光的光子能量由大到小排列依次為3.03eV、2.86eV、2.55eV和1.89eV，則下列說法中正確的是()A．Hα譜線對應(yīng)光子的能量是最大的B．Hδ譜線對應(yīng)光子的能量是最大的C．Hδ光是由處于n＝5的激發(fā)態(tài)氫原子向低能級躍遷的過程中產(chǎn)生的D．若四種光均能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則Hα光獲得的光電子的最大初動能較大【答案】B【解析】由λ＝eq\f(c,ν)、E＝hν，可知，Hα譜線的波長最長，頻率最小，能量最小，故Hδ譜線對應(yīng)光子的能量是最大的，A錯誤，B正確；Hδ譜線的波長最短，頻率最大，能量為3.03eV，不是從n＝5的激發(fā)態(tài)氫原子向低能級躍遷的過程中產(chǎn)生的，C錯誤；由光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0，入射光的波長越長，飛出的光電子的最大初動能越小，D錯誤．11．如圖所示，分別用1、2兩種材料作為K極進行光電效應(yīng)探究，其截止頻率ν1<ν2，若保持入射光不變，則光電子到達A極時動能的最大值Ekm隨電壓U變更的關(guān)系圖像正確的是()ABCD【答案】A【解析】依據(jù)光電效應(yīng)方程，有Ek＝hν－W0＝hν－h(huán)ν0，光電管兩端電壓對光電子做負功，有－eU＝Ekm－Ek，聯(lián)立可得Ekm＝－eU＋hν－h(huán)ν0，易知圖像的斜率為－e，截距為hν－h(huán)ν0，依題意，入射光相同，且ν1<ν2，可得hν－h(huán)ν1>hν－h(huán)ν2，即試驗所得兩種材料的圖線斜率小于零，相互平行，且材料1對應(yīng)的圖線的縱軸截距較大．故選A．12．(多選)聞名物理學(xué)家湯姆孫曾在試驗中讓電子束通過電場加速后，通過多晶薄膜得到了如圖所示的衍射圖樣，已知電子質(zhì)量為m＝9.1×10-31kg，加速后電子速度v＝5.0×105m/s，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，則()A．該圖樣說明白電子具有粒子性B．該試驗中電子的德布羅意波長約為0.15nmC．加速電壓越大，電子的物質(zhì)波波長越大D．運用電子束工作的電子顯微鏡中，加速電壓越大，辨別本事越強【答案】BD【解析】題圖為電子束通過多晶薄膜的衍射圖樣，因為衍射是波所特有的現(xiàn)象，所以說明白電子具有波動性，A