2023春新教材高中物理第4章原子結構和波粒二象性達標檢測卷新人教版選擇性

第四章達標檢測卷(考試時間：60分鐘滿分：100分)班級：________座號：________姓名：________分數(shù)：________一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求．)1．關于對熱輻射的認識，下列說法中正確的是()A．熱的物體向外輻射電磁波，冷的物體只吸收電磁波B．溫度越高，物體輻射的電磁波越強C．輻射強度按波長的分布情況只與物體的溫度有關，與材料種類及表面狀況無關D．常溫下我們看到的物體的顏色就是物體輻射電磁波的顏色【答案】B【解析】一切物體都不停地向外輻射電磁波，且溫度越高，輻射的電磁波越強，A錯誤，B正確；選項C是黑體輻射的特征，C錯誤；常溫下看到的物體的顏色是反射光的顏色，D錯誤．2．盧瑟福通過對α粒子散射實驗結果的分析，提出()A．原子的核式結構模型B．原子核內有中子存在C．電子是原子的組成部分D．原子核是由質子和中子組成的【答案】A【解析】盧瑟福的α粒子散射實驗中，用α粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)α粒子穿過金箔后，基本仍沿原來的方向前進，但有少數(shù)α粒子(約占1/8000)發(fā)生了大角度偏轉，偏轉角度甚至大于90°.而湯姆孫的“棗糕模型”是不能解釋α粒子發(fā)生大角度偏轉的，也就是說“棗糕模型”是不正確的，盧瑟福通過分析認為：若要使α粒子發(fā)生大角度偏轉，占原子質量絕大部分的帶正電的那部分物質集中在很小的空間范圍，這樣才能使α粒子受到足夠大的斥力，發(fā)生大角度的偏轉．所以1911年，盧瑟福提出了原子的核式結構模型．故選A．3．如圖所示為盧瑟福α粒子散射實驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察α粒子在各個角度的散射情況．下列說法正確的是()A．在圖中的A、B兩位置分別進行觀察，相同時間內觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B．在圖中的B位置進行觀察，屏上觀察不到任何閃光C．盧瑟福選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實驗結果基本相似D．α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子撞擊到金原子后產生的反彈【答案】C【解析】放在A位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數(shù)應最多，說明大多數(shù)射線基本不偏折，可知金箔原子內部很空曠，故A錯誤；放在B位置時，相同時間內觀察到屏上的閃光次數(shù)較少，說明較少射線發(fā)生偏折，可知原子內部帶正電的體積小，故B錯誤；選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實驗結果基本相似，故C正確；α粒子發(fā)生散射的主要原因是α粒子受到金原子庫侖力作用，且金原子質量較大，從而出現(xiàn)的反彈，故D錯誤．4．被譽為“中國天眼”的世界最大單口徑射電望遠鏡(簡稱FAST)在貴州省平塘縣落成啟用，開始接收來自宇宙深處的電磁波．中國天眼的建成，使得深空通訊能力延伸至太陽系外緣行星，對探索宇宙的起源和地外文明具有重要意義．如果為天眼配備一部發(fā)射功率為百萬瓦級(106W)的發(fā)射機，其發(fā)射的無線電波波長為126厘米．那么該發(fā)射機每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)量的數(shù)量級約為(取光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s)()A．1023 B．1027C．1031 D．1035【答案】C【解析】設單位時間t0，發(fā)射機每秒鐘發(fā)射的光子數(shù)量為n，則光子的總能量為nt0heq\f(c,λ)，每秒鐘的發(fā)射能量為Pt0，所以nt0heq\f(c,λ)＝Pt0，代入數(shù)據(jù)，最終可得n的數(shù)量級約為1031，故C正確．5．按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到另一半徑為rb的圓軌道上，已知ra>rb，則在此過程中()A．原子要發(fā)出某一頻率的光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量也減小B．原子要吸收某一頻率的光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小C．原子要發(fā)出一系列頻率的光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量也減小D．原子要吸收一系列頻率的光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量也增大【答案】A【解析】由玻爾理論知，氫原子中電子軌道半徑越大，原子能量越大，當電子從ra躍遷到rb時，原子能量減小，放出光子；在電子躍遷過程中，庫侖力做正功，原子的電勢能減??；由庫侖力提供電子做圓周運動的向心力，即eq\f(ke2,r2)＝eq\f(mv2,r)，r減小，電子速度增大，動能增大，綜上所述可知A正確．6．如圖所示是氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出6種不同頻率的光子，其中巴耳末系是指氫原子由高能級向n＝2能級躍遷時釋放的光子，則()A．6種光子中有3種屬于巴耳末系B．6種光子中波長最長的是n＝4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產生的C．要使n＝4能級的氫原子電離至少需要0.85eV的能量D．若從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應，則從n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放的光子也一定能使該板發(fā)生光電效應【答案】C【解析】公式中巴耳末系是指氫原子由高能級向n＝2能級躍遷時釋放的光子，6種光子中從n＝4→2與n＝3→2的屬于巴耳末系，即2種，故A錯誤；從n＝4激發(fā)態(tài)躍遷到n＝3激發(fā)態(tài)時產生光子的能量最小，根據(jù)E＝heq\f(c,λ)知，波長最長，故B錯誤；處于n＝4能級的氫原子具有的能量為－0.85eV，故要使其發(fā)生電離能量變?yōu)?，至少需要0.85eV的能量，故C正確；從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放的光子能量為13.6eV－3.4eV＝10.2eV，若該光子能使某金屬板發(fā)生光電效應，則從n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放的光子能量3.4eV－1.51eV＝1.89eV＜10.2eV，不一定能使該板發(fā)生光電效應，D錯誤．7．如圖所示，某種頻率的光照射金屬鋇使一些電子從鋇表面發(fā)射出來．為了測量這些電子的最大初動能，在鋇表面上方放置一帶電金屬板，調節(jié)金屬板電勢，使所有電子均不能到達金屬板(金屬板電勢低于鋇表面的電勢)．若鋇表面相對于金屬板的最小電勢差為3.02V，已知金屬鋇的逸出功為2.50eV，普朗克常量為6.63×10－34J·s，可見光的波長范圍為400nm～700nm，則()A．電子的最大初動能為2.50eVB．照射光的頻率約為1.33×1015HzC．所有電子返回鋇表面時的動能都為3.02eVD．可見光照射金屬鋇一定不會發(fā)生光電效應【答案】B【解析】對逸出的電子，由動能定理可得eUc＝Ek，故電子的最大初動能為Ek＝3.02eV，故A錯誤；由光電效應方程Ek＝hν－W0，可得照射光的頻率為ν＝eq\f(Ek＋W0,h)≈1.33×1015Hz，故B正確；由于電子逸出時動能有大有小，故返回鋇表面的速度不一定相同，動能也不一定相同，最大動能為3.02eV，故C錯誤；鋇的極限頻率為ν0＝eq\f(W0,h)＝6.03×1014Hz，由題中數(shù)據(jù)，可見光頻率的最大值為νm＝eq\f(c,λ)≈7.5×1014Hz>ν0，故有部分可見光可以使鋇發(fā)生光電效應，故D錯誤．8．用綠光照射一個光電管，能產生光電效應．欲使光電子從陰極逸出時最大初動能增大，可以()A．改用紅光照射 B．改用紫光照射C．改用藍光照射 D．增加綠光照射時間【答案】BC【解析】光電子的最大初動能與照射時間或照射強度無關，而與入射光子的能量有關，入射光子的能量越大，光電子從陰極逸出時最大初動能越大，所以本題中可以改用比綠光光子能量更大的紫光、藍光照射，以增大光電子從陰極逸出時的最大初動能．9．氫原子輻射出一個光子后，根據(jù)玻爾理論，下列說法正確的是()A．電子旋轉半徑減小B．氫原子能量增大C．氫原子電勢能增大D．核外電子速率增大【答案】AD【解析】氫原子輻射出一個光子后，從高能級向低能級躍遷，氫原子的能量減小，軌道半徑減小，根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，得軌道半徑減小，電子速率增大，動能增大，由于氫原子半徑減小的過程中電場力做正功，則氫原子電勢能減小，故A、D正確，B、C錯誤．10．用如圖所示的光電管研究光電效應的實驗中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計G的指針發(fā)生偏轉．而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針也發(fā)生偏轉，a光與b光波長分別為λ和2λ，它們產生的速度最快的光電子速度之比為2∶1，普朗克常量和真空中光速分別用h和c表示，下列說法正確的有()A．該種金屬的逸出功為eq\f(hc,3λ)B．該種金屬的逸出功為eq\f(hc,λ)C．波長超過2λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應D．波長超過3λ的光都不能使該金屬發(fā)生光電效應【答案】AD【解析】由hν＝W0＋Ek知heq\f(c,λ)＝W0＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，heq\f(c,2λ)＝W0＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，又v1＝2v2，得W0＝eq\f(hc,3λ)，A正確，B錯誤．光的波長小于或等于3λ時都能發(fā)生光電效應，C錯誤，D正確．二、非選擇題(本題共4小題，共40分)11．(8分)如圖所示，一靜電計與鋅板相連，在A處用一弧光燈照射鋅板，關燈后，指針保持一定偏角．(1)現(xiàn)用一帶正電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計指針偏角將________(填“增大”“減小”或“不變”)．(2)使靜電計指針回到零，用黃光照射鋅板，靜電計指針發(fā)生偏轉，那么，若改用強度更大的黃光照射鋅板，可觀察到靜電計指針偏轉角將________(填“增大”“減小”或“不變”)．【答案】(1)增大(2)增大【解析】(1)鋅板在紫外線照射下，發(fā)生光電效應，有光電子飛出，鋅板帶正電，將一帶正電的金屬小球與鋅板接觸，鋅板所帶正電量增大，則靜電計指針偏角將增大．(2)改用強度更大黃光照射鋅板，從鋅板上發(fā)出的光電子數(shù)增多，鋅板所帶正電量增大，則靜電計指針偏角將增大．12．(10分)用圖甲所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象，當用光子能量為5eV的光照射光電管時，測得電流計上的示數(shù)隨電壓變化的圖像如圖乙所示．(1)當變阻器的滑片P向________(填“左”或“右”)滑動時，通過電流表的電流將會減?。?2)光電子的最大初動能為________J，金屬的逸出功為__________J.(3)如果不改變入射光的頻率，而減小入射光的強度，則光電子的最大初動能________(填“增加”“減小”或“不變”)．【答案】(1)右(2)3.2×10－194.8×10－19(3)不變【解析】(1)由題圖可知光電管兩端所加的電壓為反向電壓，當變阻器的滑動端P向右移動時，反向電壓增大，則通過電流表的電流減?。?2)由圖乙可知，當該裝置所加的電壓為反向電壓，當電壓是－2V時，電流表示數(shù)為0，遏止電壓為－2V，則光電子的最大初動能為Ekm＝eUc＝2eV＝3.2×10－19J，根據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0，又ε＝hν，則W0＝3eV＝4.8×10－19J.(3)根據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W0，知入射光的頻率不變，則光電子的最大初動能不變．13．(10分)納米技術現(xiàn)在已經廣泛應用到社會生產、生活的各個方面．將激光束的寬度聚光到納米級范圍內，可以精確地修復人體損壞的器官．糖尿病引起視網(wǎng)膜病變是導致成年人失明的一個重要原因，利用聚光到納米級的激光束進行治療，90%的患者都可以避免失明的嚴重后果．一臺功率為10W氬激光器，假定所發(fā)出的可見光的波長都是560nm，用它“點焊”視網(wǎng)膜，每次“點焊”視網(wǎng)膜的時間是2×10－4s.(1)求每次“點焊”需要的能量；(2)激光器消耗的電能的5%轉化為所發(fā)出的可見光的能量，光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，計算激光器每秒內發(fā)出的光子數(shù)．解：(1)根據(jù)E＝Pt，所以E＝Pt＝10×2×10－4J＝2×10－3J.(2)一個波長為λ的光子能量為E0＝eq\f(hc,λ)，設激光器每秒內發(fā)出的光子數(shù)為n，則n＝eq\f(kPt0,E0)，式中k＝5%，t0＝1s，聯(lián)立上式解得n＝eq\f(kPλt0,hc)＝1.4×1018個．14．(12分)如圖甲所示是研究光電效應規(guī)律的光電管．用波長λ＝0.50μm的綠光照射陰極K，實驗測得流過表的電流I與AK之間的電勢差UAK滿足如圖乙所示規(guī)律，取h＝6.63×10－34J·s.結合圖像，求：(結果保留2