第四章 原子结构和波粒二象性 单元检测（word版含答案）

第四章 原子结构和波粒二象性
(时间:75分钟　满分:100分)
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.下列叙述中符合物理学史的有 (　　)
A.J.J.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子和质子的存在
B.卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析,证实了原子核是可以再分的
C.巴耳末根据氢原子光谱分析,总结出了氢原子光谱可见光区波长公式
D.玻尔提出的原子模型,彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说
2.爱因斯坦由光电效应的实验规律,猜测光具有粒子性,从而提出光子说,从科学研究的方法来说,这属于 (　　)
A.等效替代　　　　　 B.控制变量
C.科学假说 D.数学归纳
3.在α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.α粒子先受到原子核的斥力作用,后受到原子核的引力作用
B.α粒子一直受到原子核的斥力作用
C.α粒子先受到原子核的引力作用,后受到原子核的斥力作用
D.α粒子一直受到库仑斥力,速度一直减小
4.下列说法正确的是 (　　)
A.实物的运动有特定的轨迹,所以实物不具有波粒二象性
B.康普顿效应说明光子既有能量又有动量
C.光是高速运动的微观粒子,单个光子不具有波粒二象性
D.宏观物体的物质波波长非常小,极易观察到它的波动
5.关于光电效应,下列说法正确的是 (　　)
A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B.光电子的最大初动能越大,形成的光电流越强
C.能否产生光电效应现象,取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功
D.用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应,改用频率是ν2的黄光照射该金属一定不发生光电效应
6.已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能Ek跟入射光的频率ν的关系图像如图中的直线1所示.某种单色光照射到金属锌的表面时,产生的光电子的最大初动能为Ek1.若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为Ek2,Ek2A.a B.b
C.c D.上述三条图线都不正确
7.右图为氢原子的能级图的一部分,一群氢原子处于n=3的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子,用这些光子照射逸出功为2.49 eV的金属钠.下列说法正确的是 (　　)
A.这群氢原子能辐射出三种不同频率的光,其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光波长最短
B.这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小,电势能增大
C.能发生光电效应的光有三种
D.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60 eV
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.
8.在研究光电效应的实验中,两个实验小组用相同频率的单色光分别照射锌和银的表面,结果都能发生光电效应,则下列判断正确的是 (　　)
A.光电子的最大初动能不同
B.饱和电流一定不同
C.因为材料不同,逸出功不同,所以遏止电压Uc不同
D.分别用不同频率的光照射之后绘制Uc-ν图像的斜率可能不同
9.在单缝衍射实验中,中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上.假设现在只让一个光子通过单缝,那么该光子 (　　)
A.一定落在中央亮条纹处
B.一定落在亮条纹处
C.可能落在暗条纹处
D.落在中央亮条纹处的可能性最大
10.下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1 MHz的无线电波的波长,由表中数据可知 (　　)
项目 质量/kg 速度/(m·s-1) 波长/m
弹子球 2×10-2 1.0×10-2 3.3×10-30
电子 9.1×10-31 5.0×106 1.5×10-10
无线电波 (1 MHz) — 3.0×108 3.0×102
A.要检测弹子球的波动性几乎不可能
B.无线电波通常情况下表现出波动性
C.电子照射到金属晶体上能观察到波动性
D.只有可见光才有波动性
三、非选择题:共54分.
11.(8分)下图是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,直线与横轴的交点的横坐标为4.17,与纵轴交点的纵坐标为0.56.图线斜率表示　　　　.该金属的截止频率为　　　　Hz,该金属的逸出功为　　　　J(结果保留三位有效数字).若用频率为5.5×1014 Hz的光照射该种金属时,则对应的遏止电压应为　 　V.
12.(10分)一个氢原子处于基态,用光子能量为15 eV的光去照射该原子,该光能否使氢原子电离 若能使其电离,则电子被电离后所具有的动能是多大
13.(10分)图甲是研究光电效应规律的光电管.用波长λ=0.50 μm的绿光照射阴极K,实验测得流过 表的电流I与A、K之间电势差UAK满足图乙所示规律,h取6.63×10-34 J·s.结合图像,求:(结果均保留两位有效数字)
甲 乙
(1)每秒阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能;
(2)该阴极材料的极限频率对应的波长.
14.(12分)德布罗意认为:任何一个运动着的物体,都有一种波与它对应,波长是λ=,式中p是运动着的物体的动量,h是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440 nm,若将电子从静止开始加速,使它的德布罗意波长是这种紫光波长的
,电子质量m=9.1×10-31 kg,电子电荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.63×
10-34 J·s.求:
(1)电子的动量的大小;
(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系,并计算加速电压的大小.(结果保留一位有效数字)
15.(14分)一群氢原子处于量子数n=4的能级,氢原子的能级图如图所示.
(1)这群氢原子可能发射几种频率的光子
(2)氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级时辐射光子的能量是多少电子伏特
(3)用(2)中的光子照射下表中几种金属,哪些金属能发生光电效应 发生光电效应时,发射光电子的最大初动能是多少电子伏特
金属 铯 钙 镁 钛
逸出功W0/eV 1.9 3.2 3.7 4.1
1.C
2.C
3.B
4.B
5.C
6.A
7.D
8.AC
9.CD
10.ABC
11.(8分)根据爱因斯坦光电效应方程得Ek=hν-W0,Ek-ν图像的横轴的截距大小等于截止频率,由题图知该金属的截止频率为4.17×1014 Hz.由Ek=hν-W0得,该图线的斜率表示普朗克常量h,金属的逸出功W0=hν0=6.63×10-34×4.17×1014 J=2.76×10-19 J.由题图得,当入射光的频率为ν=5.5×1014 Hz时,最大初动能为Ekm=0.56 eV.依据Uc=解得Uc=0.56 V.
答案:普朗克常量h　4.17×1014　2.76×10-19　0.56
12.(10分)氢原子从基态n=1被电离至少需要吸收13.6 eV的能量,所以15 eV的光子能使之电离.由能量守恒可知,电离后电子具有的动能Ek=15 eV-13.6 eV=
1.4 eV.
答案:能　1.4 eV
13.(10分)(1)光电流达到饱和电流时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒发射的光电子数
n===4.0×1012,
光电子的最大初动能
Ekm=eUc=1.6×10-19×0.6 J=9.6×10-20 J.
(2)设该阴极材料的极限频率对应的波长为λ0,根据爱因斯坦光电效应方程得Ekm=h-h,
解得λ0=6.6×10-7 m.
答案:(1)4.0×1012 　9.6×10-20 J　(2)6.6×10-7 m
14.(12分)(1)λ=,电子的动量
p== kg·m/s=1.5×10-23 kg·m/s.
(2)电子在电场中加速,根据动能定理有eU=mv2,
U==,
代入数据得U=8×102 V.
答案:(1)1.5×10-23 kg·m/s　(2)U=　8×102 V
15.(14分):(1)可能发射6种频率的光子.
(2)由玻尔的跃迁规律可得光子的能量
E=E4-E2,
解得E=2.55 eV.
(3)E只大于铯的逸出功,光子只有照射金属铯时才能发生光电效应.根据爱因斯坦的光电效应方程可得光电子的最大初动能Ekm=E-W0,
解得Ekm=0.65 eV.
答案:(1)6种　(2)2.55 eV　(3)铯　0.65 eV