2024版新教材高考物理复习特训卷考点94原子结构与波粒二象性

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A.放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少
2.[2022·湖南卷]关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A．卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征
B．玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律
C．光电效应揭示了光的粒子性
D．电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性
3.
[2023·山东烟台一模]（多选）用如图的装置研究光电效应现象，当用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2 mA.移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表读数为0.则（ ）
A．光电管阴极的逸出功为1.8 eV
B．电键K断开后，没有电流流过电流表G
C．光电子的最大初动能为0.7 eV
D．改用能量为1.5 eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
4.
[2023·广东华南师大附中测试]如图是工业生产中大部分光电控制设备（如夜亮昼熄的路灯）用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等组成．则对该装备，下列说法正确的是（ ）
A．a端为电源负极
B．流过电磁铁的电流是交流电
C．电磁铁的原理是利用电流的磁效应
D．只要有光照射光电管，回路中就有电流
5.[2023·福建漳州三模]图甲是氢原子的能级图，图乙是光电效应演示装置，装置中金属锌的逸出功为3.4 eV.用大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时发出的光去照射锌板，下列说法正确的是（ ）
A．若发生光电效应，则验电器内的金属片带负电
B．此光电效应现象表明光具有粒子性
C．有6种不同频率的光可使锌板发生光电效应
D．从锌板打出来的光电子获得的最大初动能为13.6 eV
6.[2022·江苏卷]上海光源通过电子－光子散射使光子能量增加，光子能量增加后（ ）
A．频率减小 B．波长减小
C．动量减小 D．速度减小
7.[2022·广东卷]目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子．氢原子第n能级的能量为En＝ eq \f(E1,n2) ，其中E1＝－13.6 eV.如图是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是（ ）
A．红外线波段的光子 B．可见光波段的光子
C．紫外线波段的光子 D．X射线波段的光子
8.[2022·浙江6月]
图为氢原子的能级图．大量氢原子处于n＝3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠．下列说法正确的是（ ）
A．逸出光电子的最大初动能为10.80 eV
B．n＝3跃迁到n＝1放出的光子动量最大
C.有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D．用0.85 eV的光子照射，氢原子跃迁到n＝4激发态
9.
[2022·浙江卷]（多选）电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验．如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10－23kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上．已知电子质量取9.1×10－31kg，普朗克常量取6.6×10－34J·s，下列说法正确的是（ ）
A．发射电子的动能约为8.0×10－15J
B．发射电子的物质波波长约为5.5×10－11m
C．只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉
D．如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样
10.
[2022·重庆卷]如图为氢原子的能级示意图．已知蓝光光子的能量范围为2.53 ～ 2.76 eV，紫光光子的能量范围为2.76 ～ 3.10 eV.若使处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则激发氢原子的光子能量为（ ）
A．10.20 eVB．12.09 eV
C．12.75 eVD．13.06 eV
11.
[2023·湖北襄阳五中二模]某原子的部分能级图如图，大量处于某激发态的该原子向低能级跃迁时，发出三种波长的光如图所示，它们的波长分别为λa、λb、λc.下列说法正确的是（ ）
A．同样条件下，a光比b光衍射现象更明显
B．三种光的波长关系为 eq \f(1,λc) ＝ eq \f(1,λa) ＋ eq \f(1,λb)
C．用同一套装置做双缝干涉实验，b光相邻亮纹的间距最大
D．若c光照射某种金属能发生光电效应，b光照射该金属也能发生光电效应
12.[2022·全国乙卷]一点光源以113 W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6×10－7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3×1014个．普朗克常量为h＝6.63×10－34J·s.R约为 （ ）
A．1×102mB．3×102m
C．6×102mD．9×102m
13.[2023·河北石家庄二模]如图为光电倍增管的原理图，管内由一个阴极K、一个阳极A和K、A间若干对倍增电极构成．使用时在阴极K、各倍增电极和阳极A间加上电压，使阴极K、各倍增电极到阳极A的电势依次升高．当满足一定条件的光照射阴极K时，就会有电子射出，在加速电场作用下，电子以较大的动能撞击到第一个倍增电极上，电子能从这个倍增电极上激发出更多电子，最后阴极A收集到的电子数比最初从阴极发射的电子数增加了很多倍．下列说法正确的是（ ）
A．光电倍增管适用于各种频率的光
B．保持入射光不变，增大各级间电压，阳极收集到的电子数可能增多
C．增大入射光的频率，阴极K发射出的所有光电子的初动能都会增大
D．保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光光强不影响阳极收集到的电子数
14.
世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域．原子从高能级向低能级跃迁产生光子，将频率相同的光子汇聚可形成激光．下列说法正确的是（ ）
A．频率相同的光子能量相同
B．原子跃迁发射的光子频率连续
C．原子跃迁只产生单一频率的光子
D．激光照射金属板不可能发生光电效应
考点94 原子结构与波粒二象性——练基础
1．答案：B
解析：氢原子从某激发态跃迁到基态，则该氢原子放出光子，且放出光子的能量等于两能级之差，能量减少，B正确．
2．答案：C
解析：卢瑟福的核式结构模型解释的是α粒子散射实验现象，A项错误；玻尔原子理论只解释了氢原子光谱分立特征，但无法解释其他原子如氦的原子光谱，B项错误；光电效应说明光具有能量，具有粒子性，C项正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样说明电子的波动性，D项错误．
3．答案：AC
解析：该装置所加的电压为反向电压，当电压表的示数大于或等于0.7 V时，电流表示数为0，可知光电子的最大初动能为0.7 eV，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0，得W0＝1.8 eV，A、C正确．电键K断开后，用光子能量为2.5 eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，B错误．改用能量为1.5 eV的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流，D错误．
4．答案：C
解析：电路中要产生明显的电流，则a端接电源的正极，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁被磁化，将衔铁吸住，A错误；流过电磁铁的电流方向不变，不是交流电，B错误；电磁铁的原理是利用电流的磁效应，C正确；根据光电效应的规律可知，只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应，产生光电流，D错误．
5．答案：B
解析：若锌板发生光电效应，则有电子从表面逸出，锌板带正电，验电器与锌板连接，因此也带正电，A错误；光电效应现象表明光具有粒子性，B正确；大量处于n＝4能级的氢原子跃迁时发出6种不同频率的光，其中n＝4、n＝3、n＝2能级向n＝1能级跃迁时发出的3种光能使锌板发生光电效应．C错误；跃迁过程发出的光子能量最大值为13.6 eV－0.85 eV＝12.75 eV，所以最大初动能为12.75 eV－3.4 eV＝9.35 eV，D错误．
6．答案：B
解析：根据E＝hν可知光子的能量增加后，光子的频率增加，又根据λ＝ eq \f(c,ν)可知光子波长减小，A错误，B正确；根据p＝ eq \f(h,λ)可知光子的动量增加；光子速度不变，C错误，D错误．
7．答案：A
解析：n＝20的氢原子能量为E20＝ eq \f(E1,202)＝－0.034 eV，该氢原子的电离能为0.034 eV.吸收一个光子，恰好失去一个电子变成氢离子，由题图所示按能量排列的电磁波谱可知，被吸收的光子是红外线波段的光子，A项正确．
8．答案：B
解析：氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时释放的光子能量最大，频率也最大，能量为E1＝(－1.51 eV)－(－13.6 eV)＝12.09 eV，照射逸出功为2.29 eV的金属钠，光电子的最大初动能为Ekm＝E1－W＝9.8 eV，频率大的光子波长小，根据p＝ eq \f(h,λ)可知频率大的光子动量大，A错误，B正确；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时释放的光子能量为E2＝(－1.51 eV)－(－3.4 eV)＝1.89 eV9．答案：BD
解析：据p2＝2mEk可知，电子的动能为Ek＝ eq \f(p2,2m)≈7.9×10－17 J，故选项A错误；根据德布罗意波长公式λ＝ eq \f(h,p)可得，发射出的电子的物质波波长约为λ＝5.5×10－11 m，故选项B正确；物质波也具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则即使电子依次通过双缝也能发生干涉现象，只是需要大量电子才能显示出干涉图样，故选项C错误，选项D正确．
10．答案：C
解析：处于基态的氢原子被激发后，可辐射蓝光，不辐射紫光，则由蓝光光子能量范围可知氢原子从n＝4能级向低能级跃迁可辐射蓝光，不辐射紫光(即从n＝4，跃迁到n＝2辐射蓝光)，则需激发氢原子到n＝4能级，则激发氢原子的光子能量为ΔE＝E4－E1＝12.75 eV，C正确．
11．答案：C
解析：三种波长的光的能量关系为εa>εc>εb，又因为ε＝h eq \f(c,λ)，所以波长关系为λb>λc>λa，因为波长越长，衍射现象越明显，所以一样条件下，b光比a光衍射明显；又因为Δx＝ eq \f(λl,d)，所以用同一套装置做双缝干涉实验，b光相邻亮纹的间距最大，A错误，C正确；由图可得εa＝E3－E1，εb＝E3－E2，εc＝E2－E1，所以满足εa＝εc＋εb，则h eq \f(c,λa)＝h eq \f(c,λc)＋h eq \f(c,λb)，即 eq \f(1,λa)＝ eq \f(1,λc)＋ eq \f(1,λb)，B错误；若c光照射某种金属能发生光电效应，因为εc>εb，则b光照射该金属不一定发生光电效应，D错误．
12．答案：B
解析：一个光子的能量ε＝hν＝h eq \f(c,λ)，每秒放出光子总数N＝ eq \f(P,ε)＝ eq \f(Pλ,hc)，离点光源R处每秒垂直通过每平方米的光子数n＝ eq \f(N,4πR2)＝ eq \f(Pλ,4πR2hc)，则R＝ eq \r(\f(Pλ,4πnhc))≈3×102 m，B正确．
13．答案：B
解析：只有满足一定频率的光照射时才能发生光电效应，从而逸出光电子，可知光电倍增管并不是适用于各种频率的光，选项A错误；保持入射光不变，增大各级间电压，则打到倍增极的光电子的动能变大，则可能有更多的光电子从倍增极逸出，则阳极收集到的电子数可能增多，选项B正确；增大入射光的频率，阴极K发射出的光电子的最大初动能变大，并不是所有光电子的初动能都会增大，选项C错误；保持入射光频率和各级间电压不变，增大入射光光强，则单位时间逸出光电子的数目会增加，则阳极收集到的电子数会增加，选项D错误．
14．答案：A
解析：根据E＝hν可知，频率相同的光子能量相同，故A正确；原子从一个能量较高的能量态跃迁到另一个能量较低的能量态时，会对外辐射一定频率的光子；光子的能量由这两能量态的能量差决定，由于电子轨道是量子化、不连续的，原子能量也是量子化的，不同能量态之间的能量差也是不连续的，则光子的能量不会连续的，光子的频率是不连续的，故B错误；原子在不同的轨道之间跃迁时，由于能量差不同，从而会产生不同频率的光子，故C错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0可知，当激光光子的能量大于金属板的逸出功时，照射金属板即可发生光电效应，故D错误．