鲁科版高考物理一轮总复习课时质量评价39原子结构和波粒二象性含答案

三十九　原子结构和波粒二象性

(建议用时：40分钟)

1．下列说法正确的是(　　)

A. 汤姆孙发现了电子并提出了原子具有核式结构

B. 光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性

C. 氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的

D. 处于基态的一个氢原子吸收一个光子跃迁到 n＝4 的激发态后，可能辐射出6种频率的光子

C　解析：汤姆孙发现了电子，卢瑟福提出了原子具有核式结构，故A错误；光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，故B错误；氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的，故C正确；处于基态的一个氢原子吸收一个光子跃迁到n＝4的激发态后，最多可辐射出3种频率的光子，故D错误。

2．根据α粒子散射实验提出的模型是(　　)

A. 核式结构模型   B. “枣糕”模型

C. 道尔顿模型   D. 玻尔模型

A　解析：卢瑟福根据α粒子散射实验提出的模型是原子的核式结构模型。故选A。

3．(2020·江苏高考)“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λ的变化情况是(　　)

A. I增大，λ增大   B. I增大，λ减小

C. I减小，λ增大   D. I减小，λ减小

B　解析：黑体辐射的实验规律如图所示。

其特点是随着温度升高，各种波长的辐射强度都有增加，所以人体热辐射的强度I增大；随着温度的升高，辐射强度的峰值向波长较短的方向移动，所以λ减小。故选B。

4．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(　　)

D　解析：双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误；光电效应实验说明了光具有粒子性，故B错误；题图C的实验是电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C错误；卢瑟福的α粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故D正确。

5．(多选)对光的认识，下列说法正确的是(　　)

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：在某种情况下光的波动性表现得明显，在另外的某种情况下，光的粒子性表现得明显

ABD　解析：光是一种概率波，少量光子的行为易显示出粒子性，而大量光子的行为往往显示出波动性，A正确；光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的，而是光的一种属性，这已被弱光照射双缝后在胶片上的感光实验所证实，B正确；粒子性和波动性是光同时具备的两种属性，C错误，D正确。

6．根据玻尔的原子模型，当氢原子吸收一个光子后(　　)

A. 氢原子的电势能增大

B. 氢原子的总能量减小

C. 电子绕核运动的动能增大

D. 电子绕核运动的半径减小

A　解析：处于低能级的氢原子吸收一个光子后跃迁到高能级，氢原子的总能量增大，电子的轨道半径增大，由 ＝，又Ek＝mv2，联立解得 Ek＝，可知电子的动能减小，由于库仑力做负功，则电势能增大，故A正确，B、C、D错误。

7．如图所示为光电效应的实验装置，锌板与验电器的金属球用导线相接。先让验电器带负电，金属箔片张开，当用一束紫外线照射锌板时，发生了光电效应。已知锌的逸出功为3.34 eV，下列说法正确的是(　　)

A. 验电器内的金属箔张角变大

B. 验电器内的金属箔张角变小并最终闭合

C. 锌的极限频率为8.06×1014 Hz

D. 从锌板表面逸出的每一个光电子的初动能都相同

C　解析：由于光电效应使锌板上的电子逸出，锌板上剩余正电荷，首先与验电器上的负电荷中和，中和完后再使验电器带上正电荷，因此验电器的金属箔张角先减小后增大，A、B错误；根据光电效应方程可知锌的极限频率ν0＝＝ Hz＝8.06×1014 Hz，C正确；从锌板表面逸出的光电子的最大初动能是确定的，但有些光电子从较深处逸出，初动能较小，D错误。

8．在光电效应现象中，用绿光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是(　　)

A. 绿光强度越大，光电子的最大初动能越大

B. 绿光照射时间越长，光电子的最大初动能越大

C. 改用黄光照射时，一定不会发生光电效应

D. 改用紫光照射时，光电子的最大初动能变大

D　解析：根据Ekm＝hν－W，可知光电子的最大初动能与光的强度和光照时间无关，故A、B错误；发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，当改用黄光照射时，黄光的频率不一定小于极限频率，故有可能发生光电效应，故C错误；紫光的频率大于绿光的频率，根据Ekm＝hν－W，可知当增大照射光的频率时，光电子的最大初动能增大，故D正确。

9．(2020·天津模拟)如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是(　　)

A. 处于基态的氢原子可以通过与能量为12.5 eV的电子碰撞的方式跃迁

B. 氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子的动能增大，原子的电势能减小

C. 大量处于n＝3能级的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出2种不同频率的光

D. 用氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射金属铂(逸出功为6.34 eV)时，不能发生光电效应

A　解析：用能量为12.5 eV 的电子轰击处于基态的氢原子，氢原子可以吸收其中10.2 eV的能量跃迁到n＝2的能级，故A正确；氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子的运动轨道半径变大，根据k＝m 可知，电子的动能减小，原子的总能量变大，电势能变大，选项B错误；大量处于n＝3能级的氢原子，向低能级跃迁时可辐射出C＝3种不同频率的光，选项C错误；氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，则照射金属铂(逸出功为 6.34 eV)时，能发生光电效应，选项D错误。

10．如图所示为氢原子的能级图，用大量处于 n＝2 能级的氢原子跃迁到基态时发射出的光照射光电管阴极K，测得光电管中的遏止电压为 7.6 V，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，元电荷e＝1.6×10－19 C，下列判断正确的是(　　)

A. 电子从阴极K表面逸出的最大初动能为 2.6 eV

B. 阴极K材料的逸出功为7.6 eV

C. 阴极K材料的极限频率约为6.27×1014 Hz

D. 氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级，发射出的光照射该光电管阴极K时能发生光电效应

C　解析：最大初动能Ek＝eUc＝7.6 eV，故A错误；处于n＝2能级的氢原子跃迁到基态时，发射出的光子能量为ε＝hν＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，根据Ek＝hν－W，得W＝hν－Ek＝10.2 eV－7.6 eV＝2.6 eV，故B错误；根据hνc＝W，得极限频率为νc＝＝6.27×1014 Hz，故C正确；从n＝4能级跃迁到n＝2能级，发射出的光子能量ε′＝hν′＝－0.85 eV－(－3.4 eV)＝2.55 eV<W，则不能发生光电效应，故D错误。

11．如图所示，当一束一定强度某一频率的黄光照射到光电管阴极K上时，滑片P处于A、B中点，电流表中有电流通过，则(　　)

A. 若将滑片P向B端移动时，电流表读数有可能不变

B. 若将滑片P向A端移动时，电流表读数一定增大

C. 若用红外线照射阴极K时，电流表中一定没有电流通过

D. 若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，电流表读数不变

A　解析：所加电压使光电子到达阳极，电流表中有电流通过，且可能处于饱和电流，当滑片P向B端移动时，电流表读数有可能不变，当滑片P向A端移动时，所加电压减小，则光电流可能减小，也可能不变，A正确，B错误；若用红外线照射阴极K时，虽然红外线的频率小于黄光的频率，但是不一定不能发生光电效应，电流表中不一定没有电流通过，C错误；若用一束强度相同的紫外线照射阴极K时，由于紫外线的频率大于黄光的频率，则单位时间内逸出的光电子数目减少，电流表读数减小，D错误。

12．(2020·哈尔滨模拟)美国物理学家密立根利用如图甲所示的电路研究金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，描绘出如图乙所示的图像，由此算出普朗克常量h。电子的电荷量用e表示，下列说法正确的是(　　)

甲

乙

A. 图甲中光电管两极间形成使电子加速的电场

B. 该金属的极限频率是νc

C. 图乙中图线的斜率即为普朗克常量

D. 用同种颜色的光照射该金属板，光照强度越大，遏止电压越大

B　解析：由题图甲可知，光电管的阴极电势较高，因此光电管两极间形成使电子减速运动的电场，A错误；由题图乙可知，当频率减小到νc时，即便两极间不加电压，回路中也没有电流，因此该金属的极限频率是νc，B正确；根据光电效应方程和动能定理有hν－W＝Ek，eUc＝Ek，整理得Uc＝ν－，因此题图乙中图线的斜率为 ，C错误；由上式可知，遏止电压仅与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，因此用同种颜色的光照射该金属板，即使光照强度增大，遏止电压也不变，D错误。

13．如图甲所示，是某学校科技活动小组设计的光电烟雾探测器，当有烟雾进入探测器时，来自光源S的光会被烟雾散射进入光电管C，如图乙所示。烟雾浓度越大，进入光电管C中的光就越强，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流，当光电流大于 10－8A时，便会触发报警系统报警。已知钠的极限频率为6.0×1014 Hz，光速c＝3.0×108 m/s，元电荷 e＝1.6×10－19 C。下列说法正确的是(　　)

甲                          乙

A. 要使探测器正常工作，光源S发出的光的波长不能小于5.0×10－7 m

B. 探测器正常工作时，提高光源发出的光的频率，就能让报警器在烟雾浓度较低时报警

C. 光电管C中能发生光电效应是因为光发生了全反射进入C

D. 当报警器报警时，钠表面每秒释放的光电子数最少是6.25×1010个

D　解析：根据λ＝＝5×10－7m，可知要使探测器正常工作，光源S发出的光的波长不能大于 5.0×10－7m，A错误；探测器正常工作时，要想使报警器在烟雾浓度较低时报警，应提高光源发光的强度，B错误；光电管C中能发生光电效应是因为光发生了散射进入C，且入射光的频率超过了钠的极限频率，C错误；当报警器报警时，根据 n＝ ＝ 个＝6.25×1010个，可知每秒钟内电路中通过的电荷数为6.25×1010个，因此钠表面每秒释放的光电子数最少是6.25×1010个，D正确。

14．(2021·江苏模考)我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号。如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U。现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K上，回路中形成电流。已知阴极K材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e。

(1)求光电子到达A时的最大动能Ekm；

(2)若每入射N个光子会产生1个光电子，所有的光电子都能到达A，求回路的电流强度I。

解析：(1)根据光电效应方程可知

hν－W0＝Ek

逸出的电子在电场中加速向A运动，根据动能定理有eU＝Ekm－Ek

联立解得Ekm＝eU＋hν－W0。

(2)设每秒钟到达K极的光子数量为n，则

nhν＝P

每秒钟逸出的电子个数为a，则a＝

回路的电流强度I＝＝ae

联立解得I＝。

答案：(1)eU＋hν－W0　(2)