第三册第四章 原子结构和波粒二象性 单元检测（Word版含答案）

2021新教材版选择性必修第三册 第四章 单元检测
一、多选题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．α射线与γ射线都是电磁波
B．光电效应说明光具有粒子性
C．天然放射现象说明原子核具有复杂的结构
D．用加温、加压或改变其化学状态的方法能改变原子核衰变的半衰期
2．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是（　　）
A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关
B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成正比
C．对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比
D．对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系
3．关于近代物理初步的相关知识，下列说法中正确的是（ ）
E.升高或者降低放射性物质的温度均可改变其半衰期
A．α粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构
B．光电效应和康普顿效应均揭示了光具有粒子性
C．重核的裂变会发生质量亏损，但质量数仍守恒
D．氢原子相邻低能级间的跃迁比相邻高能级间跃迁所辐射的光子波长短
4．氢原子的能级图如图所示．一群氢原子处于n＝4能级，已知某种金属的逸出功为2.5 eV，则（ ）
A．氢原子最多可能辐射4种频率的光子
B．氢原子最多可能辐射6种频率的光子
C．有4种频率的辐射光子能使该金属发生光电效应
D．有3种频率的辐射光子能使该金属发生光电效应
5．氢原子的能级图如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A．氢原子从低能级向高能级跃迁时静电力做正功
B．处于能级的氢原子可以吸收能量为的光子
C．一个氢原子从能级向基态跃迁时，可发出6种不同频率的光子
D．处于能级的氢原子可以吸收能量为的光子
6．下列说法正确的是_______
A．用频率为的光照射某金属研究光电效应，遏止电压为Uc，则该金属的逸出功为
B．一群处于n＝3能级的氢原子自发跃迁时能发出3种不同频率的光子
C．某放射性物质的半衰期为T，质量为m，该放射性物质经半个半衰期还剩
D．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固
E.衰变成要经过6次β衰变和8次α衰变
二、单选题
7．氢原子的能级如图所示，氢原子从n＝4能级直接向n＝1能级跃迁所放出的光子，恰能使某金属产生光电效应， 下列判断错误的是(　 　)
A．氢原子辐射出光子后，氢原子能量变小
B．该金属的逸出功W0＝12.75 eV
C．用一群处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属，该金属仍有光电子逸出
D．氢原子处于n＝1能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动
8．如图示为氢原子的部分能级图。关于氢原子能级的跃迁，下列叙述不正确的是（ ）
A．用能量为10.2eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
B．用能量为11.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
C．用能量为14.0eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离
D．大量处于基态的氢原子吸收了能量为12.09eV的光子后，能辐射3种不同频率的光
9．以下说法正确的是（　　）
A．磁通量是矢量，其正负表示方向
B．冲量是状态量，冲量越大，动量越大
C．电子通过晶体发生衍射，说明微观粒子的运动不适合用牛顿力学解释
D．在研究光电效应饱和电流时，由可知，光电管所加电压越大，电子获得的速度v越大，饱和电流越大
10．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是（　　）
A．阴极射线本质是氢原子 B．阴极射线本质是电磁波
C．阴极射线本质是电子 D．阴极射线本质是X射线
11．下图为氢原子能级示意图，下列说法正确的是（　　）
A．氢原子在激发态辐射的光子能量最大为
B．吸收能量为的光子可使氢原子从能级跃迁到能级
C．要使电子从的氢原子中脱离至少需要吸收的能量
D．从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级辐射的光子波长短
12．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应。对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定相同的是（　　）
A．遏止电压 B．饱和光电流
C．光电子的最大初动能 D．逸出功
13．下列现象中，与原子核内部变化有关的是（ ）
A．光电效应 B．α粒子散射实验
C．天然放射现象 D．X射线的发射
14．用光电管研究光电效应的实验电路如图3所示，用频率为v0 的可见光照阴极K，滑动变阻器滑片处于中间位置，电流表中有电流通过，则（ ）
A．用紫外线照射阴极K，电流表中不一定有电流通过
B．用红外线照射阴极K，电流表中一定无电流通过
C．用频率为v0的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片移到A端，电流表中一定无电流通过
D．用频率为v0的可见光照射阴极K，当滑动变阻器的滑片移到B端，电流表示数可能不变
15．关于物理学家和他们的贡献，下列说法正确的是（　　）
A．汤姆孙发现电子，揭示了原子核内部具有复杂结构
B．爱因斯坦的光电效应说明光具有波动性
C．卢瑟福通过对阴极射线的研究提出了“枣糕模型”
D．玻尔的原子模型成功地解释了氢原子光谱的实验规律
三、解答题
16．用波长的绿光照射某金属，发出的光电子垂直进入的匀强磁场中，光电子所形成的圆轨道的最大半径为（电子电荷量，质量，普朗克常量）。求：
(1)绿光光子的能量。
(2)光电子的最大初动能。
(3)该金属发生光电效应的极限频率。
17．如图所示，离子发生器发射出一束质量为m，电荷量为q的离子，从静止经加速电压U1加速后，获得速度v0，并沿垂直于电场线方向射入两平行板中央，受偏转电压U2作用后，以速度v离开电场，已知平行板长为l，两板间距离为d，求：
(1)v0的大小；
(2)离子在偏转电场中运动时间t；
(3)离子在偏转电场中受到的电场力的大小F；
(4)离子在偏转电场中的加速度；
(5)离子在离开偏转电场时的横向速度vy；
(6)离子在离开偏转电场时的速度v的大小；
(7)离子在离开偏转电场时的横向偏移量y；
(8)离子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值tanθ。
18．氢原子基态能量E1=﹣13.6eV，电子绕核运动半径r1=0.53×10﹣10m．En=，rn=n2r1求氢原子处于n=4激发态时：（电子的质量m=0.9×10﹣30kg；电子的电量e=1.60×10﹣30C；库仑定律公式F=kQ1Q2/r2，其中静电力常数K=9.0×109Nm2/C2）
（1）原子系统具有的能量；
（2）电子在轨道上运动的动能；
（3）电子具有的电势能；
（4）向低能级跃迁辐射的光子频率最多多少种？其中最低频率为多少（保留两位有效数字）？
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．BC
【详解】
A.γ射线是电磁波，α射线不是电磁波，选项A错误；
B.光电效应说明光具有粒子性，选项B正确；
C.天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，选项C正确；
D.用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期，选项D错误；
故选BC。
2．AD
【详解】
AC．对于同种金属，逸出光电子的最大初动能Ek，取决于入射光的频率，与照射光的强度无关，与照射光的时间无关，故A正确，C错误；
BD．根据光电效应方程，逸出光电子的最大初动能
由上式可以看出：对于同种金属，波长越大，频率越小，最大初动能越小；对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功W0成线性关系，故B错误，D正确。
故选AD。
3．BCD
【详解】
α粒子散射实验只是揭示了原子的核式结构，中子的发现才说明原子核有复杂结构，A错；半衰期是放射性物质本身的性质，与周围的化学环境和物理环境无关，E错；
4．BC
【详解】
A、B项：根据，这群氢原子可能辐射6种频率的光子，故A错误，B正确；
C、D项：n=4跃迁到n=3辐射的光子能量为0.66eV，n=3跃迁到n=2辐射的光子能量为1.89eV，均小于逸出功，不能发生光电效应，其余4种光子能量均大于2.7eV，所以这群氢原子辐射的光中有3种频率的光子能使该金属发生光电效应，故C正确，D错误．
5．ABC
【详解】
A．氢原子从低能级向高能级跃迁时，克服静电力做功，选项A错误，符合题意；
B．不属于n=2与任何一个高能级的能级差，则处于能级的氢原子不可以吸收能量为的光子，选项B错误，符合题意；
C．一个氢原子从能级向基态跃迁时，最多可发出3种不同频率的光子，选项C错误，符合题意；
D．处于能级的氢原子可以吸收能量为的光子而发生电离，选项D正确，不符合题意。
故选ABC。
6．ABE
【详解】
A．用频率为的光照射某金属研究光电效应，遏止电压为Uc，则光电子的最大初动能为eUc，根据光电效应方程可得，该金属的逸出功为，选项A正确；
B．一群处于n＝3能级的氢原子自发跃迁时能发出种不同频率的光子，选项B正确；
C．某放射性物质的半衰期为T，质量为m，该放射性物质经一个半衰期还剩m，选项C错误；
D．在原子核中，比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，选项D错误；
E．衰变成要经过α衰变的次数为
次
β衰变的次数
次
选E正确；
故选ABE。
【点睛】
此题考查了光电效应，波尔理论，半衰期，比结合能以及放射性衰变等知识点；关键是多看课本，加强记忆，只要下功夫记忆即可得。
7．C
【解析】
【详解】
A.氢原子发生跃迁，辐射出光子后，氢原子能量变小，故A说法正确。
B. 恰能使某金属产生光电效应，由跃迁到，辐射的光子能量最大值为，所以该金属的逸出功为，故B说法正确。
D. 一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的能量小于从能级直接向能级跃迁辐射出光子的能量，则不会发生光电效应，故C说法错误。
D.根据波尔原子模型可知，处于能级时，其核外电子在最靠近原子核的轨道上运动，故D说法正确。本题选不正确的，应该C。
8．B
【详解】
A．基态的氢原子吸收10.2eV的能量，能量为
-13.6eV +10.2 eV =-3.4eV
可使处于基态的氢原子跃迁到n=2的激发态，故A正确，不符合题意；
B．基态的氢原子吸收11.0eV的能量，能量为
-13.6eV +11.0eV =-2.6eV
-2.6eV的能量不等于基态与其它能级间的能级差，所以不能使处于基态的氢原子跃迁到激发态，故B错误，符合题意；
C．能量为14.0eV大于13.6eV，因此此光子照射，可使处于基态的氢原子电离，故C正确，不符合题意；
D．大量处于基态氢原子吸收12.09eV的能量，能量为
-13.6eV +12.09eV =-1.51eV
故基态的氢原子会跃迁到第3能级，会辐射出种不同频率的光子，故D正确，不符合题意。
故选B。
9．C
【详解】
A．磁通量没有方向，是标量，其正负表示磁感线穿过平面的方向，故A错误；
B．冲量是力在时间上的积累，是过程量，根据动量定理可知，当合外力的冲量越大，则动量的变化越大，故B错误；
C．牛顿的经典力学有一定的局限性，经典力学只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于高速、微观的物体，电子通过晶体发生衍射，是微观领域，故C正确；
D．光电管所加电压越大，电子获得的速度v越大，但饱和电流与所加电压无关，与入射光的强度有关，强度越强，饱和电流越大，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
阴极射线是由于电子动能变大，原子核束缚不住电子，电子逃逸出来，形成的粒子流．所以答案选C．
思路分析：一般分为热阴极、场发射阴极，光发射阴极，二次发射阴极都不一样．粗糙地说，都是想办法让电子动能变大，原子核拉住电子的力变小，这样电子就飞出去了．热阴极的手段是加热，电子动能就大了；光发射阴极是用光子照射阴极表面（光电效应就是）；二次发射阴极是用别的阴极产生的电子轰击阴极，把电子“崩飞出来”；场发射阴极是利用外加电场把电子“拉”出来．
试题点评：考查了阴极射线的本质
11．A
【详解】
A．氢原子在激发态跃迁到基态会辐射出三种频率的光，能级差最大的是从n=3到n=1，为
故A正确；
B．要使氢原子从能级跃迁到能级，需要吸收的光子能量应等于能级差，有
故的光子能量不能被吸收用于跃迁，故B错误；
C．电子从的氢原子中刚好脱离需要吸收的电离能为
故要使电子从的氢原子中脱离至少需要吸收的能量，故C错误；
D．从能级跃迁到能级辐射的光子能量为
从能级跃迁到能级辐射的光子能量为
因，则由可知，，即从能级跃迁到能级比从能级跃迁到能级辐射的光子波长长，故D错误。
故选A。
12．B
【详解】
同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，金属逸出功不同，根据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，最大初动能不同，由可知，遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同，故B正确，ACD错误。
故选B。
13．C
【解析】
光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故A错误；α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故B错误；天然放射现象是原子核内部发生变化自发的放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，反应的过程中核内核子数，质子数，中子数发生变化，故C正确；阴极射线打到金属上从金属中发出X射线，是核外电子逸出，未产生新核，故D错误．所以C正确，ABD错误．
14．D
【详解】
A．可见光照射阴极，可以发生光电效应，用紫外光照射，因为紫外光的频率大于可见光的频率，所以一定能发生光电效应，所加的电压是正向电压，则一定有电流通过，故A错误；
B．红外光的频率小于红光，不一定能发生光电效应，不一定有电流通过，故B错误；
C．频率为的可见光照射，变阻器的滑片移动端，两端的电压为零，但光电子有初动能，故电流表中仍由电流通过，故C错误；
D．频率为的可见光照射，一定能发生光电效应，变阻器的滑片向端滑动时，可能电流已达到饱和电流，所以电流表示数可能不变，故D正确．
故答案为D
点睛：用频率为的可见光照射阴极，电表中有电流通过，知该可见光照射阴极，发生光电效应，发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率．
15．D
【详解】
A．汤姆孙发现电子，天然放射现象的发现，揭示了原子核内部有复杂结构，A错误；
B．光电效应说明光具有粒子性，并不是波动性，B错误；
C．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，C错误；
D．玻尔将量子化理论引入原子模型，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，D正确。
故选D。
16．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)绿光光子的能量
(2)光电子进入磁场后，受到的洛伦兹力等于做匀速圆周运动的向心力
光电子的最大初动能
(3)金属的极限频率满足，由爱因斯坦的光电效应方程
解得
17．(1) ；(2) ；(3) ；(4) ；(5) ；(6) ；(7) ；(8)
【详解】
(1)根据动能定律得
解得
(2)粒子在水平方向做匀速直线运动，则
(3)电场强度为
则电场力为
(4)粒子在电场中的加速度为
(5)粒子在离开偏转电场时沿电场线方向的速度为
(6)离子在离开偏转电场时的速度为
(7)离子在离开偏转电场时的横向偏移量为
(8)离子离开偏转电场时的偏转角θ的正切值为
18．（1）-0.85eV（2）0.85eV（3）﹣1.7eV（4）6种；1.0×1033Hz．
【详解】
（1）根据氢原子能级公式
（2）由题意：
根据库仑力提供向心力：
所以动能
（3）由于E4=Ek4+EP4
所以电势能 Ep4=E4﹣Ek4=﹣1.7eV
（4）最多有=6种．从n=4→3；3→2；2→1；4→2；4→1；3→1．能级差最小的是n=4→n=3，
所辐射的光子能量为：△E=hγ=E4﹣E3=0.66eV．
得：γ=1.0×1033Hz．
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