第四章 原子结构和波粒二象性 单元检测（B）（word版含答案）

第四章 原子结构和波粒二象性(B)
(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.
A.普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
B.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的照射时间太短
C.在光的单缝衍射实验中,狭缝越窄,衍射现象越明显
D.任何一个运动物体,无论是大到太阳、地球,还是小到电子、质子,都与一种波相对应,这就是物质波,物质波是概率波
2.电子显微镜的最高分辨率高达0.2 nm,如果有人制造出质子显微镜,在加速到相同的速度的情况下,质子显微镜的最高分辨率将 (　　)
A.小于0.2 nm　　　　 B.大于0.2 nm
C.等于0.2 nm D.以上说法均不正确
3.若要使处于基态的氢原子电离,可以采用两种方法:一是用能量为13.6 eV的电子撞击氢原子,二是用能量为13.6 eV的光子照射氢原子.下列说法正确的是 (　　)
A.两种方法都可能使氢原子电离
B.两种方法都不可能使氢原子电离
C.前者可使氢原子电离
D.后者可使氢原子电离
4.用波长为300 nm的光照射锌板,电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19 J.已知普朗克常量为6.63×10-34 J·s,真空中的光速为3×108 m/s.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为 (　　)
A.1×1014 Hz B.8×1014 Hz
C.2×1015 Hz D.8×1015 Hz
5.下图为氢原子的能级图.用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子,则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有 (　　)
A.15种　　　B.10种　　　C.4种　　　D.1种
6.图甲为氢原子的能级图,图乙为氢原子的光谱(图下的数值和短线是波长的标尺).已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光,则谱线b是氢原子 (　　)
甲
乙
A.从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光
B.从n=5的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光
C.从n=4的能级跃迁到n=3的能级时的辐射光
D.从n=5的能级跃迁到n=3的能级时的辐射光
7.如图所示,用波长为λ0的单色光照射某金属,调节滑动变阻器,当电压表的示数为某值时,电流表的示数恰好减小为0;再用波长为的单色光重复上述实验,当电压表的示数增大到原来的3倍时,电流表的示数又恰好减小为0.已知普朗克常量为h,真空中的光速为c.该金属的逸出功为 (　　)
A. B. C. D.
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.J.J.汤姆孙对阴极射线进行了实验研究.下列说法正确的是 (　　)
A.J.J.汤姆孙发现阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B.J.J.汤姆孙发现阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C.J.J.汤姆孙发现不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D.J.J.汤姆孙并未得出阴极射线粒子的电荷量
9.下图为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图像,用单色光1和单色光2分别照射该金属时,逸出的光电子的最大初动能分别为Ek1和Ek2,普朗克常量为h.下列说法正确的是 (　　)
A.Ek1B.单色光1的频率比单色光2的频率高
C.增大单色光1的强度,其遏止电压会增大
D.单色光1和单色光2的频率之差为
10.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子.它在原子核物理的研究中有重要作用.下图为μ氢原子的能级示意图,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μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光,且频率依次增大,则 (　　)
A.μ氢原子吸收光子后处于n=5能级
B.μ氢原子吸收光子后处于n=4能级
C.E等于h(ν6-ν4)
D.E等于h(ν5-ν2)
三、非选择题:共54分.
11.(8分)右图是研究光电管产生电流的电路图,A、K是光电管的两个电极,已知该光电管阴极的截止频率为νc.现用频率为ν(大于νc)的光照射阴极.
(1)　　　　是阴极,阴极材料的逸出功等于　　　　.
(2)加在A、K间的正向电压为U时,到达阴极的光电子的最大动能为　　　　　　,将A、K间的正向电压从0开始逐渐增加,电流表的示数的变化情况是　　　　　　　　.
(3)为了阻止光电子到达阳极,在A、K间应加U反=　　　　的反向电压.
(4)下列方法一定能够增大饱和电流的是　　　　(填字母).
A.照射光频率不变,增加照射光的强弱
B.照射光强弱不变,增大光的频率
C.增加A、K电极间的电压
D.减小A、K电极间的电压
12.(10分)用频率为ν0的光照射某种金属发生光电效应,测出光电流i与电压U的关系图像如图所示,已知普朗克常量为h,电子的电荷量为e.
(1)求照射在金属表面上的这束光的最小功率P;
(2)求该金属的极限频率νc.
13.(10分)如图所示,一光电管的阴极用极限频率对应的波长λ0=500 nm的钠制成.用波长λ=300 nm的紫外线照射阴极,光电管阳极A和阴极K之间的电势差U=2.1 V,饱和电流I=0.56 μA.普朗克常量h=6.63×10-34 J·s.(结果均保留两位有效数字)
(1)求每秒内由K极发射的光电子数目.
(2)求电子到达A极时的最大动能.
14.(12分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量,从而发生能级跃迁(在碰撞中,动能损失最大的是完全非弹性碰撞).一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心碰撞.氢原子能级如图所示.
(1)这次碰撞是否可以使基态氢原子发生能级跃迁
(2)若上述碰撞可以使基态氢原子发生电离,则氢原子的初动能至少为多少
15.(14分)氢原子处于基态时,原子的能量为E1=-13.6 eV.当氢原子处于n=3的激发态时,能量为E3=-1.51 eV.普朗克常量为h=6.63×10-34 J·s,真空中的光速c=3×108 m/s.
(1)当氢原子从n=3的激发态跃迁到n=1的基态时,向外辐射的光子的波长是多少
(2)若要使处于基态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射原子
(3)若有大量的氢原子处于n=3的激发态,则在它们向低能级跃迁过程中可能释放出几种频率的光子 其中波长最长的是多少
1.B
2.A
3.D
4.B
5.B
6.B
7.C
8.AD
9.AD
10.BC
11.(1)K　hνc (2)hν-hνc+eU　先逐渐增大,后保持不变 (3)　(4)A
12. (1)由饱和电流为I0,可知t时间内产生的光电子的个数n=,
照射到金属上的光子全部被金属吸收,则照射到金属上的光子的个数N=,
所以t时间内照在金属表面上的总能量
Pt=N·hν0=,
所以P=.
(2)由动能定理及Uc为遏止电压可知,电子的最大初动能Ekm=eUc,
根据光电效应方程得Ekm=hν0-hνc,
所以该金属的极限频率νc=.
答案:(1)　(2)
13.(1)设每秒内发射的电子数为n,
则n===3.5×1012.
(2)由光电效应方程可知,光电子的最大初动能
Ekm=hν-W0=h-h=hc,
设在A、K间加电压U时,电子到达阳极时的最大动能为Ek,由动能定理知
Ek=Ekm+eU=hc+eU,
解得Ek=6.0×10-19 J.
答案:(1)3.5×1012　(2)6.0×10-19 J
14.(1)设运动氢原子的速度为v0,完全非弹性碰撞后二者的速度为v,损失的动能ΔE被基态氢原子吸收.
由动量守恒和能量守恒有
mv0=2mv①,
m=mv2+mv2+ΔE②,
m=Ek③,
Ek=13.6 eV④,
联立①②③④解得
ΔE=×m=6.8 eV.
基态氢原子由n=1跃迁到n=2需要的能量为10.2 eV,
因为ΔE=6.8 eV<10.2 eV,所以不能使基态氢原子发生跃迁.
(2)若使基态氢原子电离,则基态氢原子需要吸收的能量为
ΔE1=13.6 eV,
代入②中并联立①②③可得Ek1=27.2 eV,
可知,碰撞时系统损失的能量占系统总能量的50%,即氢原子的初动能至少为27.2 eV.
答案:(1)不能　(2)27.2 eV
15.(1)根据玻尔理论
E3-E1=h,
λ== m=1.03×10-7 m.
(2)要使处于基态的氢原子电离,入射光子需满足
hν≥0-E1,
解得ν≥= Hz=3.28×1015 Hz.
(3)当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时,可释放出的光子频率种类为N==3,
E2==-=-3.4 eV,
氢原子由n=3向n=2跃迁时放出的光子波长最长,设为λ',则h=E3-E2,
所以λ'== m=6.58×10-7 m.
答案:(1)1.03×10-7 m　(2)3.28×1015 Hz (3)3种　6.58×10-7 m