高考物理二轮复习考点精讲精练15讲 近代物理专题训练强化（2份，原卷版+解析版）

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近代物理-玻尔理论-光电效应
一、单选题
1．关于玻尔的氢原子理论，下列说法正确的是
A．氢原子的能量状态是连续的
B．氢原子吸收光子跃迁，核外电子动能增大
C．氢原子从能量为E2的较高能级跃迁到能量为E1的较低能级，辐射光子的频率
D．一个处于n=4的能级的氢原子跃迁时最多可以辐射出6种频率的光子
2．玻尔在卢瑟福的原子核式结构模型的基础上，结合普朗克的量子概念，提出了玻尔的原子模型和能级跃迁理论。如图所示为氢原子的能级图，现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是（ ）
A．这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光
B．氢原子由能级跃迁到能级产生的光频率最大
C．氢原子由能级跃迁到能级产生的光波长最长
D．这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为
3．（2022秋·江苏南京·高三校联考阶段练习）图示为氢原子能级图以及氢原子从n=3、4、5、6能级跃迁到n=2能级时辐射的四条光谱线，已知氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射光子的波长为656nm，下列说法正确的是（ ）
A．四条谱线中波长最大的是Hδ
B．用633nm的光照射能使氢原子从n=2能级跃迁到n=3能级
C．一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时，最多产生3种谱线
D．如果用能量为10.3eV的电子轰击，一定不能使基态的氢原子受激发
4．（2022·高三课时练习）在氢原子光谱中，巴尔末系中最长波长为（ ）
A．B．C．D．R∞
5．（2022秋·广东河源·高三统考阶段练习）氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为，。电磁波谱中红外线、可见光、紫外线、X射线的波长逐渐减小，其中可见光的波长范围是，X射线的波长小于，帕邢系中，氢原子可以发出（ ）
A．可见光B．红外线C．紫外线D．X射线
6．（2023·全国·高三专题练习）如图所示为氢原子能级图，让一束单色光照射到大量处于基态（量子数）的氢原子上，被激发的氢原子只辐射出三种不同波长的光a、b、c，波长，下列说法正确的是（ ）
A．照射氢原子的光子能量为15.11eV
B．从能级跃迁到能级辐射出的光波长为λa
C．从能级跃迁到能级辐射出的光波长为λc
D．a光能使逸出功为10.2eV的某金属发生光电效应
7．（2023春·江苏南京·高三校联考阶段练习）氢原子能级如图甲所示，一群处于n=4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出多种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，只能得到3条电流随电压变化的图线，如图丙所示，下列说法正确的是（ ）
A．阴极K材料的逸出功为3.2eV
B．a光的波长大于b光的波长
C．图中M点的数值为-4.45
D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表的示数一定持续增大
8．（2023·山东临沂·统考一模）图甲为研究光电效应的电路，K极为金属钠（截止频率为Hz，逸出功为2.29eV）。图乙为氢原子能级图。氢原子光谱中有四种可见光，分别是从、5、4、3能级跃迁到能级产生的。下列说法正确的是（ ）
A．氢原子光谱中有三种可见光能够让图甲K极金属发生光电效应
B．大量处于能级的氢原子最多能辐射出8种不同频率的光
C．仅将图甲中P向右滑动，电流计示数一定变大
D．仅将图甲中电源的正负极颠倒，电流计示数一定为0
9．（2022秋·河南南阳·高二校联考阶段练习）下列关于能量子和光子的说法正确的是（ ）
A．能量子就是光子
B．能量子和光子都是具有一定质量和体积的物质微粒
C．能量子和光子的能量和它的频率成正比
D．原子从高能态向低能态跃迁时吸收的光子的能量，等于前后两个能级之差
10．（2022春·江西赣州·高二兴国中学期末）我国著名理论物理科学家程开甲，是我国核武器的先驱，荣获了“改革先锋”“国家最高科学技术奖”“八一勋章”“人民科学家”等国家荣誉称号和中国科学院院士等多个优秀奖项与称号，为我国的科研事业奉献了他的一生。在对原子物理的不断探索中，下列有关原子物理说法中正确的是（ ）
A．汤姆孙对阴极射线的研究，证实了阴极射线的本质是电子流
B．爱因斯坦的光电效应方程，从动量的角度解释了光的量子化
C．卢瑟福通过粒子散射实验的研究证实了原子核内部有质子和中子
D．玻尔把将量子理论的观念引入原子领域，很好地解释了所有原子光谱的分立特征
11．（2023·新疆乌鲁木齐·统考一模）氢原子的能级公式为：（n=1，2，3……），其中E1为基态能量。若处于n=2能级的氢原子吸收频率为ν的光子后恰好能发生电离，已知普朗克常量为h，则（ ）
A．B．C．D．
12．（2020秋·河南·高三统考阶段练习）已知氢原子处于基态时能量为E1，处于激发态时能量为En＝，其中n＝2，3，4…。处于n＝3能级的氢原子吸收频率为ν的光子恰好能被电离，则氢原子由n＝4能级向低能级跃迁时放出光子的最小频率为（ ）
A．B．C．D．
13．如图所示为氢原子能级图。光子能量为E的一束光，照射大量处于n=2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，能发出三种频率分别为、、（依次增大）的光，则E等于（ ）
A．B．C．D．
14．（2023·高三课时练习）氢原子第n能级的能量为（n＝1，2，3，……），其中E1是基态能量．若氢原子从第k能级跃迁到第p能级，辐射的能量为，第p能级比基态能量高，则
A．k =3，p=2B．k =4，p=3
C．k =5，p=3D．k =6，p=2
15．（2023秋·北京石景山·高三统考期末）处于n=3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时（ ）
A．能辐射2种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子频率最大
B．能辐射2种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子频率最大
C．能辐射3种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子波长最长
D．能辐射3种频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=1能级放出的光子波长最长
16．（2022春·重庆荣昌·高二重庆市荣昌永荣中学校校考期末）氢原子能级图如图所示，下列说法中正确的有（ ）
A．氢原子可能吸收能量为1.89eV的光子
B．用光子能量为10.2eV的光照射时，可能使处于基态的氢原子电离
C．氢原子可能向外辐射出能量为11eV的光子
D．用光子能量为13eV的光照射时，可使稳定的氢原子电离
17．（2023·湖北·校联考一模）氢原子的能级图如图所示。已知红光的光子能量范围为1.61-2.00eV，绿光能量范围为2.14-2.53eV，蓝光能量范围为2.53-2.76eV，紫光能量范围为2.76-3.10eV。用能量为12.09eV的光子照射处于基态的氢原子，能发出哪种颜色的光（ ）
A．红光B．绿光C．蓝光D．紫光
18．（2022·海南省直辖县级单位·校联考一模）氢原子的能级图如图所示。关于玻尔理论与氢原子光谱，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子能级越高越稳定
B．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时只能在相邻能级间跃迁
C．如果处于激发态的氢原子足够多，则发出的光就是连续光谱
D．氢原子由n=5能级跃迁到n=4能级发出的光的波长大于由n=3能级跃迁到n=2能级发出的光的波长
19．（2023春·浙江·高三校联考开学考试）在真空中竖直放置的金属板，受到紫外线照射时会向各个方向发射出速度大小不同的电子，在右侧相距d处正对放置一个金属网罩，若在金属板与网罩间加上逐渐增大的电压，当电压增大到时，发现网罩上开始接收不到来自金属板的电子。已知电子电量为，质量为，则（ ）
A．增强紫外线的强度，能使网罩上接收到电子
B．适当减小之间的距离d，能使网罩上接收到电子
C．当电压为时，所有能运动至最靠近网罩的电子发射时的初动能都相同
D．从板上发射的电子，速度越大在间运动的时间越长
20．（2023·全国·高三专题练习）利用如图甲所示电路研究光电效应现象，光电子的最大初动能随入射光频率变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．为测量电子的最大初动能，电源左侧应是正极
B．若增大入射光的强度或增大电源电压，则光电子的最大初动能增大
C．当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能为
D．当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能为
21．（2022春·广东肇庆·高二统考期末）已知甲光的频率大于乙光的频率，现用甲、乙两种光分别照射锌板，乙光照射锌板时有光电子逸出，下列说法正确的是（ ）
A．甲光照射锌板时的逸出功大于乙光照射锌板时的逸出功
B．甲光照射锌板时的逸出功小于乙光照射锌板时的逸出功
C．甲光照射锌板时光电子的最大初动能大于乙光照射锌板时光电子的最大初动能
D．甲光照射锌板时光电子的最大初动能等于乙光照射锌板时光电子的最大初动能
22．（2021春·江苏徐州·高二江苏省沛县中学阶段练习）如图1所示是研究光电效应的电路。某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流与、两极之间的电极的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图2所示。则下列说法正确的是（ ）
A．甲光与乙光的强度相同，且甲光的频率比乙光大
B．对比三条图线可知，对某种确定的金属来说，光电流的遏止电压只由入射光的频率决定
C．丙光的频率比甲、乙光的大，所以光子的能量较大，丙光照射到极到电子从极射出的时间间隔明显小于甲、乙光相应的时间间隔
D．用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等
23．（2022春·广东湛江·高二统考期末）放电影是利用光电管制成的光控继电器来实现声音的重放，而光电管就是利用光电效应的原理制成的光电元件。利用如图甲所示的实验装置探究光电效应规律，图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像，则（ ）
A．普朗克常量为
B．该金属的逸出功为
C．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表A的示数保持不变
D．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
24．（2023·全国·高三专题练习）利用如图甲所示的电路完成光电效应实验，金属的遏止电压Uc与入射光频率ν的关系如图乙所示，图乙中U1、ν1、ν0均已知，电子电荷量用e表示。入射光频率为ν1时，下列说法正确的是（ ）
A．光电子的最大初动能Ek＝U1e－hν0
B．由Uc­ν图像可求得普朗克常量h＝
C．滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加
D．把电源正负极对调之后，滑动变阻器的滑片P向N端移动过程中电流表示数一定一直增加
25．一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．核反应方程是
B．聚变反应中的质量亏损
C．辐射出的γ光子的能量
D．γ光子的波长
26.在测定年代较近的湖泊沉积物形成年份时，常利用半衰期较短的，其衰变方程为：。下列说法正确的是（ ）
A．发生的是β衰变
B．在低温低压环境中，的半衰期变长
C．核和核的质量相等
D．方程中的X来源于核内质子向中子的转化
27．（2018·河南南阳·镇平县第一高级中学校考一模）一静止的钠核发生β衰变，衰变方程为，下列说法正确的是（ ）
A．衰变后镁核的动能等于电子的动能
B．衰变后镁核的动量大小等于电子的动量大小
C．镁核的半衰期等于其放出一个电子所经历的时间
D．衰变后电子与镁核的质量之和等于衰变前钠核的质量
28．（2022秋·安徽安庆·高三安庆一中阶段练习）用同位素衰变的半衰期，可测定百年以来现代沉积物的绝对年代和沉积速率。衰变方程为。则下列判断正确的是（ ）
A．不再具有放射性B．的核子平均质量比的小
C．X是中的一种核子D．X具有很强的电离能力
二、多选题
29．（2021春·河南·高二校联考期末）如图为氢原子能级图，下列说法正确的是（ ）
A．用动能为的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到的能级
B．从能级向能级跃迁时发出的光子能量为
C．一群处于能级氢原子向低能级跃迁，辐射的光子频率最多6种
D．用能量为的可见光照射大量处于能级的氢原子时，氢原子不能发生电离
30．（2023春·湖南·高三校联考阶段练习）氢原子的能级图如图所示，锌、钠、铯的逸出功分别为3.38eV、2.29eV、1.89eV，则下列说法正确的是（ ）
A．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁最多能辐射出3种不同频率的光子
B．氢原子从能级向能级跃迁时辐射出的光子比从能级向能级跃迁时辐射出的光子的波长短
C．一群氢原子从能级直接向能级跃迁时辐射出的光都能使锌、钠、铯产生光电效应
D．氢原子从能级直接向能级跃迁时辐射出的光照射到钠上逸出光电子的最大初动能为0.26eV
31．（2021春·北京海淀·高二北京交通大学附属中学校考期末）氢原子的核外电子从距离核较近的轨道跃迁到距离核较远的轨道过程中（ ）
A．原子要吸收光子B．原子的电势能减小
C．原子的能量减小D．电子的动能减小
32．（2022春·黑龙江佳木斯·高二期末）图为氢原子能级图，现有大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，则（ ）
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子的能量是量子化的，各能级对应的能量是特定的
C．频率最小的光是由能级跃迁到能级产生的
D．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生种不同频率的光子
33．（2023春·浙江·高三校联考开学考试）氢原子的能级图如图所示，关于大量氢原子的能级跃迁，下列说法正确的是（ ）（可见光的波长范围为，普朗克常量，真空中的光速）
A．基态氢原子电离时，能辐射射线
B．氢原子从能级向低能级跃迁时，某些辐射的光具有荧光效应
C．氢原子处在能级，用的光子照射时，能向高能级跃迁
D．氢原子处在能级，则辐射的光中有6种可以使逸出功为的钠产生光电效应
34．（2023春·浙江·高三校联考阶段练习）如图甲所示为氢原子的能级图，用同一光电管研究氢原子发出的a、b、c三种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图乙。则这三种光（ ）
A．光子动量
B．照射该光电管时c光使其逸出的光电子初动能最大
C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大
D．若这三种光是原子从能级跃迁到较低能级时发出的光，则c光的波长可以表示为
35．（2023·高三课时练习）假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n=2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2和ν3的光，且频率依次增大，则E等于：
A．h(ν3－ν1)B．h(ν3－ν2)C．hν3D．hν1
36．（2022秋·河南郑州·高三郑州外国语学校校考阶段练习）如图所示为氢原子的能级图，其中n=1为基态，若一群氢原子A处于激发态n=4能级，一个氢原子B处于激发态n=3能级，则下列说法正确的是（ ）
A．A最多能辐射出6种频率的光子
B．A最多能辐射出3种频率的光子
C．B最多能辐射出3种频率的光子
D．B最多能辐射出2种频率的光子
37．（2019春·福建厦门·高二厦门一中期中）氢原子从基态向n=2能级跃迁时，吸收的光子频率为，从n=2能级向n=3能级跃迁时，吸收的光子频率为，则大量氢原子从n=3能级向低能级跃迁时，所辐射光子的频率可能为
A．B．C．D．
38．（2023秋·山东日照·高三统考期末）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a
B．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
39．一静止的原子核发生了某种衰变，衰变方程为，其中X是未知粒子， 下列说法正确的是（ ）
A．发生的是α衰变B．发生的是β衰变
C．衰变后新核和粒子X的动能相等D．衰变后新核和粒子X的动量大小相等
40．（2023秋·甘肃·高三统考阶段练习）北京谱仪Ⅲ国际合作组对中子的类时电磁形状因子进行精确测量的实验结果于2021年11月8日作为封面文章发表在《自然·物理》杂志上．下列说法正确的是（ ）
A．衰变说明原子核内部存在电子
B．卢瑟福用粒子轰击打出了质子
C．查德威克用粒子轰击生成和质子
D．费米通过重核裂变装置的链式反应实现了核能的释放
三、解答题
41．（2023秋·江苏扬州·高三统考期末）氢原子的能级图如图1所示，大量处于能级的氢原子向基态跃迁辐射出光子，用这些光子照射如图2电路中光电管的阴极金属K，得到光电流与电压的关系如图3所示，已知阴极金属的逸出功为W0，元电荷数值为e，普朗克常量为h，各能级能量分别为E1、E2、E3、E4……，求：
（1）辐射光子的最大频率；
（2）电压为U1时，光电子到达阳极A处的最大动能Ekm。
42．（2021·全国·高三专题练习）如图所示为氢原子的能级图。一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，用n＝4的能级跃迁到n＝2的能级辐射的光子照射某种金属，测得光电流与电压的关系如图所示
(1)光电管阴极金属的逸出功W0；
(2)已知电子的质量m、电荷量e，普朗克常量h，光电子的最大动量p和对应物质波的波长λ的表达式。
43.在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的镭核（）发生了一次α衰变，产生了新核氡（Rn），并放出能量。放射出的α粒子速度为v，并且在与磁场垂直的平面内做圆周运动。已知衰变中放出的光子动量可以忽略，α粒子的质量为m，电荷量为q，光速用c表示。
（1）写出α衰变方程；
（2）若射出的α粒子运动轨迹如图所示，求出氡核在磁场中运动的轨道半径，并定性地画出氡核在磁场中的运动轨道；
（3）若衰变放出的能量全部转化为α粒子和氡核的动能，求衰变过程的质量亏损。
44．（2022春·湖南益阳·高二校联考期末）在方向垂直纸面的匀强磁场中，一个原来静止的原子核衰变后变成一个核并放出一个粒子，该粒子动能为，速度方向恰好垂直磁场。核和粒子的径迹如图所示，若衰变时产生的能量全部以动能的形式释放，真空中的光速为，求：
（1）写出这个核反应方程；
（2）核与粒子做圆周运动半径之比；
（3）衰变过程中的质量亏损。
45．（2023秋·江苏南通·高三统考期末）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（，量子数n=1，2，3，…），是基态氦离子的能量值，K的逸出功为，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。
46．（2022·高三课时练习）铝的逸出功是4.2 eV，现在将波长为200 nm的光照射铝的表面（结果保留一位小数）。
（1）求光电子的最大初动能。
（2）求遏止电压。