2022-2023学年人教版（2019）选择性必修三第四章 原子结构与波粒二象性 单元测试卷（含答案）

第四章 原子结构与波粒二象性 单元测试卷

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、如图所示为氢原子的能级图，现有大量的氢原子处于的激发态，当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子a；当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子b，下列说法正确的是(   )

A.由于跃迁所发射的谱线仅有2条 B.光子a的能量大于光子b的能量

C.光子a的动量小于光子b的动量 D.用光子能量是0.7eV的光照射可被吸收

2、在研究光电效应现象时，先后用两种不同色光照射同一光电管，所得的光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，下列说法正确的是(   )
 

A.色光乙的频率小、光强大

B.色光乙的频率大、光强大

C.若色光乙的强度减为原来的一半，无论电压多大，色光乙产生的光电流一定比色光甲产生的光电流小

D.若另一光电管所加的正向电压不变，色光甲能产生光电流，则色光乙一定能产生光电流

3、爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能与入射光的顿率v的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压。已知某次实验中测得某金属的遏止电压与入射光频率v之间的关系如图所示，已知电子的电荷量为，则(   )

A.图中A为光电管的阴极

B.本实验电源的左端为正极

C.当入射光的频率为Hz时，光电子的最大初动能为

D.根据图像可求出二极管内金属的逸出功为

4、世界上第一盏交通信号灯于1868年出现在英国伦敦，经过不断的改进才出现了由红黄绿组成的三色信号灯并一直沿用至今。如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。当我们利用功率为10 W的发光设备均匀地向各个方向发射波长为的绿光，已知瞳孔的直径为4 mm，普朗克常量，光速为，不计空气对光的吸收，则眼睛能够看到这个光源的最远距离约为(   )

A. B. C. D.

5、人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要所接收到的功率不低于，眼睛就能察觉。已知普朗克常量为，光速为，人眼能察觉到绿光时，每秒至少接收到的绿光光子数为(   )

A.6 B.60 C.600 D.6 000

6、一群处于（基态）的氢原子吸收频率为的两种光子后，分别跃迁到和的两能级上（），其对应的能量分别为，处于两能级的氢原子将向低能级跃迁。已知普朗克常量为h，下列说法正确的是(   )

A.

B.按照玻尔原子理论的基本假设可知，处于m能级的氢原子的核外电子离原子核远一些

C.和之间的关系式为

D.大量处于两能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出种光子

7、1924年德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。下列关于德布罗意波波长的说法正确的是(   )

A.速度相同的电子与质子，质子的德布罗意波波长较长

B.动量相同的电子与质子，电子的德布罗意波波长较长

C.动能相同的电子与质子，电子的德布罗意波波长较长

D.加速度相同的电子与质子，质子的德布罗意波波长较长

8、在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近。已知中子质量，普朗克常量，可以估算德布罗意波长的热中子动量的数量级为(   )

A. B. C. D.

9、下列说法正确的是(   )

A.光的波动性是光子之间相互作用的结果

B.普朗克第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念

C.光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量

D.氢原子从较高的能级跃迁到较低的能级时，释放光子，核外电子的动能增加，电势能减小

10、如图所示为氢原子的能级图，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时最多能产生3种不同频率的光子

B.大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，能产生6种不同频率的光子

C.大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，从能级跃迁到能级产生的光子波长最短

D.大量处于能级的氢原子跃迁发出的光都可以使逸出功为的金属发生光电效应

二、填空题

11、说明：除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的_______，对于这些粒子，德布罗意给出的和关系同样正确。

12、氦原子被电离一个核外电子后形成类氢结构的氦离子。已知基态的氨离子能量，氨离子能级结构如图所示。现有大量类氢结构的氢离子从能级向低能级跃迁，最多能辐射出______种不同频率的光子，辐射的光子最大能量为_______eV.

13、原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为的光子，已知.原子从a能级状态跃迁到c能级状态时________（填“吸收”或“辐射”）波长为_________的光子。

14、按照玻尔原子理论，氢原子中的电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道，要______（填“释放”或“吸收”）能量.已知氢原子的基态能量为，电子质量为m，则基态氢原子的电离能为______，基态氢原子中的电子吸收一频率为v的光子后被电离，电离后电子的速度大小为______.（已知普朗克常量为h）

三、计算题

15、一个高能质子的动量为，打到质量为M、原来静止的钨核内，形成瞬时的复合核，然后再散裂出若干中子，已知质子质量为m，普朗克常量为h.

（1）求复合核的速度v；

（2）设复合核释放的某个中子的动量为p，求此中子的物质波波长λ.

16、通过测量金属的遏止电压与入射光频率ν可以算出普朗克常量h，科学家密立根根据实验算出h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，验证了爱因斯坦方程式的正确性。下表是某次实验中得到的某金属的和ν的一些数据。（已知）

（1）请分析表格数据，作出的图像；

（2）求出普朗克常量h；

（3）求出该金属的截止频率。

四、实验题

17、如图所示是20世纪初伟大的物理学家卢瑟福在研究物质结构时的实验装置，请根据物理学史的知识完成相关题目：
 

（1）卢瑟福用这个实验装置发现了_______结构模型；

（2）图中的放射源发出的是_______粒子；

（3）图中的金箔是_____层分子膜（选填“单”或“多”）；

（4）如图所示的四个显微镜中，闪光频率最高的是_____显微镜。

参考答案

1、答案：C

解析：A.因为大量处于激发态的氢原子，跃迁时能释放种不同频率的光子，则跃迁所发射的谱线有3条，故A错误；

B.由题意知当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子a的能量为

当氢原子从能级跃迁到能级时，辐射出光子B的能量为

所以光子a的能量小于光子b的能量，故B错误；

C.由光子能量

可知，光子a的波长大于光子b的波长，又因为

可知，光子a的动量小于光子b的动量，故C正确；

D.因为大量处于激发态的氢原子，向高能级跃迁时吸收能量为两能级之差，经分析知用光子能量是0.7eV的光照射不能被吸收，故D错误。

故选C。

2、答案：D

解析：由题中图像可得用色光乙照射光电管时遏止电压大，其逸出的光电子最大初动能大，所以色光乙的频率大，光子的能量大。由题中图像可知，色光甲的饱和电流大于色光乙的饱和电流，故色光甲的光强大于色光乙的光强，A、B错误；若色光乙的强度减半，当所加反向电压大于且小于时，色光乙产生的光电流比色光甲产生的光电流大，C错误；因色光乙的频率大于色光甲的频率，故另一个光电管加一定的正向电压，如果色光甲能使该光电管产生光电流，则色光乙一定能使该光电管产生光电流，故D正确。

3、答案：C

解析：

4、答案：B

解析：一个光子的能量为为光子的频率，光的波长与频率的关系为，光源每秒发出的光子的个数为为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为中心的球面上的光子数相同，人眼瞳孔面积，其中d为瞳孔直径，由题意知在瞳孔所处的球面上要保证每秒至少有6个绿光的光子射入瞳孔，设人距光源的距离为r，那么人眼所处的球面的表面积为，所以，联立解得，B正确。

5、答案：A

解析：本题考查光子能量的计算。绿光光子能量，所以每秒钟最少接收到的光子数，A正确。

6、答案：C

解析：根据玻尔原子理论的基本假设可知，由于，有，比较可知，联立解得，A项错误，C项正确；由于，按照玻尔原子理论的基本假设可知，处于m能级的氢原子的核外电子离原子核近一些，B项错误；大量处于两能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出种光子，D项错误。

7、答案：C

解析：A.由德布罗意波波长公式得

速度相同的电子与质子，质子质量比电子的大，则电子的德布罗意波波长较长，故A错误；

B.动量相同的电子与质子，德布罗意波波长一样，故B错误；

C.由动能公式得

则

动能相同的电子与质子，质子质量比电子的大，则电子的德布罗意波波长较长，故C正确；

D.加速度相同的电子与质子，与作用时间有关，故无法判断，故D错误。

故选C。

8、答案：D

解析：由德布罗意波长公式

可知

因此热中子的动量的数量级为。

9、答案：D

解析：A.光的波动性是由于微观粒子的特性决定的，不是光子之间相互作用的结果，A错误；

B.波尔第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁到概念，B错误；

C.光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子具有能量，康普顿效应证明了光子具有动量，C错误；

D.根据玻尔理论，氢原子从较高的能级跃迁到较低的能级时，释放一定频率的光子，由于低能级更靠近原子核，因此电场力做正功，电子的动能增加，电势能减小，D正确。

故选D。

10、答案：C

解析：A.一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多能产生2种不同频率的光子，A错误；

B.大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，能产生种不同频率的光子，B错误；

C.大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，从能级跃迁到能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最短，C正确；

D.大量处于能级的氢原子跃迁发出的光的能量可能是，不可能使逸出功为的金属发生光电效应，D错误。

故选C。

11、答案：波动性

解析：

12、答案：6;51.0

解析：大量类氢结构的氮离子从能级向低能级跃迁，最多能辐射出的光子种数为
辐射的光子最大能量为

13、答案：吸收;

解析：原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为的光子，已知；

故：能级之间能量等于能级与能级之间能量之和，即有：，故从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为：。

14、答案：吸收;;

解析：氢原子中的电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道，原子能量增大，则需要吸收能量氢原子的基态能量为，则发生电离基态氢原子的电离能为.根据能量守恒得：，计算得出电离后电子的速度大小为.

15、答案：（1）

（2）

解析：（1）形成瞬时复合核时，根据动量守恒得：，解得

（2）根据德布罗意波公式得：

16、答案：（1）答案见解析；（2）；（3）

解析：（1）对照表格，以遏止电压为纵轴，以入射光频率ν为横轴，作出的图像如图所示
 

（2）根据爱因斯坦的光电效应方程

可得
由此可知，根据上图图像的斜率
将代入可求出普朗克常量

（3）根据图像的横截距可直接求出该金层的截止频率为

17、答案：（1）核式

（2）α

（3）单

（4）A

解析：（1）卢瑟福用这个实验装置发现了原子的核式结构模型。
（2）图中的放射源发出的是α粒子。
（3）图中的金箔是单层分子膜。
（4）如题图所示的四个显微镜中，闪光频率最高的是A显微镜。