2024春高中物理第四章原子结构和波粒二象性达标检测卷（人教版选择性必修第三册）

这是一份2024春高中物理第四章原子结构和波粒二象性达标检测卷（人教版选择性必修第三册），共7页。

第四章达标检测卷(考试时间：60分钟　满分：100分)班级：________　　座号：________　　姓名：________　　分数：________一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～10题有多项符合题目要求．)1．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是(　　)A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波B．温度越高，物体辐射的电磁波越强C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色【答案】B【解析】一切物体都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，A错误，B正确；选项C是黑体辐射的特征，C错误；常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误．2．(2023年广州模拟)如图，放映电影时，强光照在胶片上，一方面，将胶片上的“影”投到屏幕上；另一方面，通过声道后的光照在光电管上，随即产生光电流，喇叭发出与画面同步的声音．电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应的下列哪一条规律(　　)A．光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止B．入射光的频率必须大于金属的极限频率，光电效应才能发生C．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大D．当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度随入射光的强度增大而增大【答案】A【解析】电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应中的规律是：光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止，依据该原理实现声音与影像同步，A正确．3．如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况．下列说法正确的是(　　)A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹【答案】C【解析】放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故B错误；选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；α粒子发生散射的主要原因是α粒子受到金原子库仑力作用，且金原子质量较大，从而出现的反弹，故D错误．4．(2023年深圳调研)有些金属原子受激后，从某激发态跃迁回基态时，会发出特定颜色的光．图甲所示为钠原子和锂原子分别从激发态跃迁回基态的能级差值，钠原子发出频率为5.09×1014 Hz的黄光，可见光谱如图乙所示．锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为(　　)A．红色 B．橙色C．绿色 D．青色【答案】A【解析】由波尔理论结合普朗克的量子假说，即E＝hν，根据图甲可得ENa＝hνNa，ELi＝hνLi，代入数据可得νLi≈4.48×1014 Hz，对照图乙可知，锂原子从激发态跃迁回基态发光颜色为红光，A正确．5．(2023年广东模拟)如图所示，N为钨板，M为金属网，它们分别与电池两极相连，电池的电动势E和极性已在图中标出，钨的逸出功为4.5 eV，现分别用氢原子跃迁发出的能量不同的光照射钨板，下列判断正确的是(　　)A．用n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光照射，N板会发出电子B．用n＝2能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，N板会发出电子C．用n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，不会有电子到达金属网MD．用n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，不会有电子到达金属网M【答案】B【解析】用n＝3能级跃迁到n＝2能级发出的光照射，发出的光子能量为1.89 eV，钨的逸出功为4.5 eV，不能发生光电效应，A错误；用n＝2能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，发出的光子能量为10.2 eV，钨的逸出功为4.5 eV，能发生光电效应，B正确；用n＝3能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，发出的光子能量为12.09 eV，钨的逸出功为4.5 eV，M、N板间的电压为6 V，所以从N发出电子最大初动能为7.59 eV，根据动能定理得电子可以达到金属网M，C错误；用n＝4能级跃迁到n＝1能级发出的光照射，发出的光子能量为12.75 eV，钨的逸出功为4.5 eV，M、N板间的电压为6 V，所以从N发出电子最大初动能为8.25 eV，根据动能定理知电子可以达到金属网M，D错误．6．如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则(　　)A．6种光子中有3种属于巴耳末系B．6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的C．要使n＝4能级的氢原子电离至少需要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【答案】C【解析】公式中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，6种光子中从n＝4→2与n＝3→2的属于巴耳末系，即2种，故A错误；从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态时产生光子的能量最小，根据E＝h eq \f(c,λ)知，波长最长，故B错误；处于n＝4能级的氢原子具有的能量为－0.85 eV，故要使其发生电离能量变为0，至少需要0.85 eV的能量，故C正确；从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能量为13.6 eV－3.4 eV＝10.2 eV，若该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能级释放的光子能量3.4 eV－1.51 eV＝1.89 eV＜10.2 eV，不一定能使该板发生光电效应，D错误．7．如图所示，某种频率的光照射金属钡使一些电子从钡表面发射出来．为了测量这些电子的最大初动能，在钡表面上方放置一带电金属板，调节金属板电势，使所有电子均不能到达金属板(金属板电势低于钡表面的电势)．若钡表面相对于金属板的最小电势差为3.02 V，已知金属钡的逸出功为2.50 eV，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，可见光的波长范围为400 nm～700 nm，则(　　)A．电子的最大初动能为2.50 eVB．照射光的频率约为1.33×1015 HzC．所有电子返回钡表面时的动能都为3.02 eVD．可见光照射金属钡一定不会发生光电效应【答案】B【解析】对逸出的电子，由动能定理可得eUc＝Ek，故电子的最大初动能为Ek＝3.02 eV，故A错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，可得照射光的频率为ν＝ eq \f(Ek＋W0,h)≈1.33×1015 Hz，故B正确；由于电子逸出时动能有大有小，故返回钡表面的速度不一定相同，动能也不一定相同，最大动能为3.02 eV，故C错误；钡的极限频率为ν0＝ eq \f(W0,h)＝6.03×1014 Hz，由题中数据，可见光频率的最大值为νm＝ eq \f(c,λ)≈7.5×1014 Hz＞ν0，故有部分可见光可以使钡发生光电效应，故D错误．8．用绿光照射一个光电管，能产生光电效应．欲使光电子从阴极逸出时最大初动能增大，可以(　　)A．改用红光照射 B．改用紫光照射C．改用蓝光照射 D．增加绿光照射时间【答案】BC【解析】光电子的最大初动能与照射时间或照射强度无关，而与入射光子的能量有关，入射光子的能量越大，光电子从阴极逸出时最大初动能越大，所以本题中可以改用比绿光光子能量更大的紫光、蓝光照射，以增大光电子从阴极逸出时的最大初动能．9．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后，下列说法正确的是(　　)A．电子旋转半径减小 B．氢原子能量增大C．氢原子电势能增大 D．核外电子速率增大【答案】AD【解析】氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据k eq \f(e2,r2)＝m eq \f(v2,r)，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子半径减小的过程中电场力做正功，则氢原子电势能减小，故A、D正确，B、C错误．10．(2023年日照期末)利用光电管研究光电效应实验，如图所示．用可见光照射阴极，电流表中有电流通过，则(　　)A．流过电流表G的电流方向是由b流向aB．改用紫外线照射，电流表中一定有电流通过C．改用紫外线照射，电流表中的电流增大D．改用紫外线照射，所产生的光电子的最大初动能变大【答案】BD【解析】用可见光照射阴极，阴极有电子逸出到达阳极形成电流，电流方向与电子定向移动的方向相反，则流过电流表G的电流方向是由a流向b，A错误；紫外线频率高于可见光，根据光电效应可知，紫外线频率一定大于阴极的截止频率，阴极一定有电子逸出到达阳极，则改用紫外线照射，电流表中一定有电流通过，但光照强度未知，电流强度不一定大于可见光照射，B正确，C错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0，紫外线频率高于可见光，则改用紫外线照射，所产生的光电子的最大初动能变大，D正确．二、非选择题(本题共4小题，共40分)11．(8分)如图所示，一静电计与锌板相连，在A处用一弧光灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指针偏角将________(填“增大”“减小”或“不变”)．(2)使静电计指针回到零，用黄光照射锌板，静电计指针发生偏转，那么，若改用强度更大的黄光照射锌板，可观察到静电计指针偏转角将________(填“增大”“减小”或“不变”)．【答案】(1)减小　(2) 增大【解析】(1)锌板在紫外线照射下，发生光电效应，有光电子飞出，锌板带正电，将一带负电的金属小球与锌板接触，锌板所带正电量减小，则静电计指针偏角将减小．(2)改用强度更大黄光照射锌板，从锌板上发出的光电子数增多，锌板所带正电量增大，则静电计指针偏角将增大．12．(10分)用图甲所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为5 eV的光照射光电管时，测得电流计上的示数随电压变化的图像如图乙所示．(1)当变阻器的滑片P向________(填“左”或“右”)滑动时，通过电流表的电流将会减小．(2)光电子的最大初动能为________J，金属的逸出功为__________J．(3)如果不改变入射光的频率，而减小入射光的强度，则光电子的最大初动能______(填“增加”“减小”或“不变”)．【答案】(1)右　(2)3.2×10－19　4.8×10－19　(3) 不变【解析】(1)由题图可知光电管两端所加的电压为反向电压，当变阻器的滑动端P向右移动时，反向电压增大，则通过电流表的电流减小．(2)由图乙可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是－2 V时，电流表示数为0，遏止电压为－2 V，则光电子的最大初动能为Ekm＝eUc＝2 eV＝3.2×10－19 J，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，又ε＝hν，则W0＝3 eV＝4.8×10－19 J．(3)根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，可知入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变．13．(10分)纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗，90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10 W氩激光器，假定所发出的可见光的波长都是560 nm，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”视网膜的时间是2×10－4 s．(1)求每次“点焊”需要的能量；(2)激光器消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c＝3×108 m/s，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，计算激光器每秒内发出的光子数．解：(1)根据E＝Pt，所以E＝Pt＝10×2×10－4 J＝2×10－3 J．(2)一个波长为λ的光子能量为E0＝ eq \f(hc,λ)，设激光器每秒内发出的光子数为n，则n＝ eq \f(kPt0,E0)，式中k＝5%，t0＝1 s，联立上式解得n＝ eq \f(kPλt0,hc)＝1.4×1018个．14．(12分)(2023年如皋期末)如图所示，电路中开关闭合时，电压表的示数为U，大量处于n＝3能级的一价氦离子向基态跃迁，辐射出的光子照射到光电管阴极K．已知一价氦离子的能级公式En＝－ eq \f(E1,n2)(E1＞0，量子数n＝1，2，3，…)，E1是基态氦离子的能量值，K的逸出功为W0，真空中的光速为c，元电荷为e．求：(1)照射到阴极K上光子动量的最大值p；(2)到达阳极A的光电子的最大动能Ekm．解：(1)从n＝3能级向基态跃迁时辐射光子的动量最大p＝ eq \f(E,c)，光子能量E＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(E1,32)))－(－E1)，解得p＝ eq \f(8E1,9c)．(2)从n＝3能级向基态跃迁时辐射光照射K产生的光电子的初动能最大，光电效应方程Ek＝E－W0，动能定理eU＝Ekm－Ek，解得Ekm＝ eq \f(8E1,9)－W0＋eU．