人教版（2019）选择性必修第三册第四章章节素养拓展

人教版（2019）选择性必修第三册 第四章 章节素养拓展
一、单选题
1．2020年为了做好疫情防控工作，很多场所都利用红外线测温枪对进出人员进行体温检测，红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便、防交叉感染（不用接触被测物体）的特点。下列说法中正确的是（　　）
A．红外测温枪利用了一切物体都在不停的发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大
B．高温物体辐射红外线，低温物体不辐射红外线
C．红外线也属于电磁波，其波长比红光短
D．爱因斯坦最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点
2．如图所示为氢原子的能级图，对于处在n=4能级的大量氢原子，下列说法正确的是（　　）
A．这群氢原子向低能级跃迁时一共可以辐射出3种不同频率的光
B．这群氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时向外辐射的光子的频率最低
C．处在n=4能级的氢原子可以吸收任何一种光子而跃迁到高能级
D．处在n=4能级的氢原子不可能吸收能量为1eV的光子而发生电离
3．质量为m的物体从高度为h的高空由静止开始竖直下落，下落过程中受到的阻力与速率成正比，k为比例系数，经过时间t物体到达地面，重力加速度为 g，则对于该过程，下列表述正确的是（　　）
A．物体加速度一直在减小，速率一直在增大 B．物体的最大速率一定为
C．阻力的冲量大小为 D．重力做功的平均功率一定为
4．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.632 8 μm，λ2=3.39 μm．已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1=1.96 eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为
A．10.50 eV B．0.98 eV C．0.53 eV D．0.37 eV
5．下列说法正确的是（　　）
A．为了解释黑体辐射规律，爱因斯坦提出了能量量子化
B．目前核电站多数是采用核聚变反应发电
C．氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，原子总能量增加
D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型
6．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．图（甲）：用紫外线照射到金属锌板表面时会发生光电效应，当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大
B．图（乙）：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型
C．图（丙）：氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，会吸收一定频率的光子
D．图（丁）：原有50个氡核，经过一个半衰期的时间，一定还剩余25个
7．如图所示为氢原子的能级图，一群处于n=4的激发态的氢原子向低能级跃迁时可以辐射出多种不同频率的光子，其中两次跃迁分别辐射出a、b两种光子，若用a光照射x金属刚好能发生光电效应，则下列说法正确的是（ ）
A．氢原子辐射出a光子后，氢原子的能量减小了3.4eV
B．a光子的波长比b光子的波长短
C．x金属的逸出功为-2.55eV
D．用b光光子照射x金属，打出的光电子的最大初动能为9.54eV
8．科学家在对阴极射线的研究中发现了电子，使人们对微观世界的认识进入了一个新的时代，电子的发现是19世纪末物理学史上的三大发现之一．在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极（不计电子的初速度），会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能．已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的
A．最短波长为 B．最长波长为
C．最小频率为　 D．最大频率为
9．如图所示为光电管的示意图，光照时两极间可产生的最大电压为0.5V．若光的波长约为6×10－7m，普朗克常量为h，光在真空中的传播速度为c，取hc=2×10－25J·m，电子的电荷量为1.6×10－19C，则下列判断正确的是
A．该光电管K极的逸出功大约为2.53×10－19J
B．当光照强度增大时，极板间的电压会增大
C．当光照强度增大时，光电管的逸出功会减小
D．若改用频率更大、强度很弱的光照射时，两极板间的最大电压可能会减小
10．许多物理现象在科学技术上得到了应用，以下说法正确的是（　　）
A．紫外线验钞机利用紫外线的化学作用
B．X光透视利用光的衍射现象
C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有较强穿透能力
D．红外遥感技术利用高温物体不停地辐射红外线的现象
11．处于基态的一群氢原子被外来单色光激发后，发射的光谱中，在巴耳末系中只有两条光谱线（跃迁到）。则下列说法中错误的是（　　）
A．外来单色光的频率约为
B．该氢原子发射的所有谱线中，最长的波长为6564nm
C．该氢原子发射的所有谱线中，最短波长的光子动量约为
D．氢原子发射的光照射逸出功为2.29eV的金属钠，光电子最大动能约为
二、多选题
12．下列说法中正确的有
A．火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度
B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
C．体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的冲量
D．铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，辐射强度极大值对应的波长逐渐减小
13．下列说法正确的是（　　）
A．如果利用紫光照射某种金属可以发生光电效应，改用红光一定不能发生光电效应
B．大量光子产生的效果往往显示出波动性
C．电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性
D．一个处于n=3能级的氢原子向基态跃迁时最多可以释放3种不同频率的光子
E．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子之间发生碰撞时，将一部分动量转移给电子，所以光子散射后波长变长
14．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处干n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，用这些光照射逸出功为1.90eV的金属铯，下列说法正确的是（　　）
A．这群氢原子最多能发出6种不同频率的光，其中从n=4能级跃迁到n=3能级所发出的光的波长最长
B．这群氢原子发出的光子均能使金属铯发生光电效应
C．金属铯表面逸出的光电子最大初动能一定小于12.75eV
D．金属铯表面所逸出的光电子的初动能最大值为10.19eV
15．氢原子光谱如图甲所示，图中给出了谱线对应的波长，玻尔的氢原子能级图如图乙所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，可见光的频率范围约为4.2×1014～7.8×1014Hz，则（ ）
A．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量
B．图甲所示Hα、Hβ、Hγ、Hδ四种光均属于可见光范畴
C．Hβ对应光子的能量约为10.2eV
D．Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级
16．在下列关于近代物理知识的说法中，正确的是（　　）
A．玻尔理论可以成功解释氢原子的光谱现象
B．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大
C．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流
D．铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
E．查德威克发现了中子，其核反应方程为：
17．如图所示为氢原子的能级图。现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁。下列说法正确的是（　　）
A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
B．氢原子由n=3跃迁到n=2产生的光波长最短
C．这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2eV
D．氢原子由n=3跃迁到n=1产生的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应
18．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．图(甲)：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
B．图(乙)：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的
C．图(丙)：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
D．图(丁)：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
19．下列说法正确的是（　　）
A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度无关
B．红外线可以用来加热理疗，紫外线可以消毒
C．遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长长
D．原子从高能级向低能级跃迁时放出光子的能量，等于前后两个能级之差
三、解答题
20．对应于3.4×10-19 J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？（h=6.63×10-34 J·s）
21．光电效应实质上分为内光电效应和外光电效应，分别简述它们的特点。
22．下表是按照密立根的方法研究光电效应实验时得到的某金属的遏止电压与照射光频率的几组数据，并由此绘制图像如图甲所示（已知）。
（1）求这种金属的截止频率；
（2）求普朗克常量；
（3）如图乙，在给定的坐标系中完成光电子最大初动能与照射光频率之间的关系图像。
0.541 0.637 0.714 0.809 0.878
5.644 5.888 6.098 6.303 6.501
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
AB．一切物体都在不停的发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大。红外线测温枪就是利用这一特点工作的，A正确，B错误；
C．红外线属于电磁波，波长比红光长，C错误；
D．普朗克在研究黑体辐射时，最早提出“热辐射是一份一份的、不连续的”观点，D错误。
故选A。
2．B
【解析】
【详解】
A．根据
可知这些氢原子可能辐射出6种不同频率的光子，选项A错误；
B．这群氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时向外辐射的光子能量最小，频率最低，选项B正确；
D．氢原子发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，选项C错误；
D．处在n=4能级的氢原子可以吸收能量为1eV的光子而发生电离，选项D错误。
故选B。
3．D
【解析】
【详解】
A．由题意可知
若在内速度可达最大，则之后加速度和速度会不变，A错误；
B．由于不知道高度具体为多少，故无法求得是否会达到最大速度，B错误；
C．若可达到最大速度，则最大速度时有
故可得
由动量定理有
即阻力的冲量大小为
但由于不确定是否达到最大速度，C错误；
D．根据功率公式可得
又重力做功为
则重力做功的平均功率一定为
D正确。
故选D。
4．D
【解析】
【详解】
氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.632 8 μm，λ2=3.39 μm．
辐射光子的能量与能级差存在这样的关系△E=，△E1=，△E2=，
联立两式得，△E2=0.37eV．
故D正确，ABC错误．故选D．
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A错误；
B．目前核电站都采用核裂变反应发电，B错误；
C．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时要辐射光子，原子总能量减小，C错误；
D．卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，D正确。
故选D。
6．B
【解析】
【详解】
A．根据光电效应方程，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，A错误；
B．卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，B正确；
C．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，能量减小，向外辐射一定频率的光子，C错误；
D．半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对少数的原子核不适用，D错误．
7．D
【解析】
【详解】
A、C项：氢原子从n=4跃迁n=2放出的光子a，所以氢原子减小的能量为，故A错误，C错误；
B项：a光子是氢原子从从n=4跃迁n=2放出的，放出的能量为，b光子是氢原子从从n=3迁n=1的，放出的能量为，根据光子的能量为可知，能量越大的光子，波长越小，所以a光子的波长比b光子的波长长，故B错误；
D项：由爱因斯坦光电效应方程：，故D正确确．
8．D
【解析】
【详解】
阳极与阴极之间的电势差U，由阴极发射的电子被加速后打到阳极（不计电子的初速度），电子到达阳极时的动能；电子被加速后打到阳极（不计电子的初速度），会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能．则光子的最大能量
光子能量与频率间关系为
X光的最大频率
X光波长与频率间关系为
X光的最短波长
故D项正确，ABC三项错误．
故选D。
9．A
【解析】
【分析】
据光电效应方程知，Ekm=hv-W0，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光强无关，结合光电效应的规律解答.
【详解】
该光电管K极的逸出功大约为，选项A正确；当光照强度增大时，极板间的电压不变，选项B错误；光电管的逸出功由材料本身决定，与光照强度无关，选项C错误；在光电效应中，根据光电效应方程知，Ekm=hv-W0，改用频率更大的光照射，光电子的最大初动能变大，两极板间的最大电压变大，故D错误；故选A．
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．紫外验钞机是利用紫外线的荧光效应，故A错误；
B．X光透视利用的是光的穿透力较强，故B错误；
C．工业上的金属探伤利用的是γ射线具有较强穿透能力，故C正确；
D．红外遥感技术利用一切物体都不停地辐射红外线的现象；从而通过接收到的红外线来感知物体，故D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
A．由题意可知，外来单色光照射处于基态的氢原子使其跃迁到了n=4的能级，则外来单色光的的频率约为
选项A正确，不符合题意；
B．该氢原子发射的所有谱线中，最长的波长对应于从n=4到n=3的跃迁，则波长
选项B错误，符合题意；
C．该氢原子发射的所有谱线中，最短波长的光子动量约为
选项C正确，不符合题意；
D．氢原子发射的光照射逸出功为2.29eV的金属钠，辐射光子的最大动能是从4→1的跃迁，辐射的能量为
E=(-0.85)eV-(-13.6)eV=12.75eV
则光电子最大动能约为
选项D正确，不符合题意。
故选B。
12．AD
【解析】
【详解】
A．根据反冲运动的特点与应用可知，火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度。故A正确；
B． 根据 ，因为质子质量大于电子质量，质子动量大于电子的动量，由 知质子的德布罗意波长比电子的小。故B错误。
C． 体操运动员在落地的过程中，动量变化一定。由动量定理可知，运动员受到的冲量I一定；由I=Ft可知，体操运动员在着地时屈腿是延长时间t，可以减小运动员所受到的平均冲力F，故C错误；
D． 铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，辐射强度极大值对应的波长逐渐减小，故D正确。
13．BCE
【解析】
【详解】
A．紫光照射某种金属发生光电效应，说明这种金属的截止频率小于紫光的频率，尽管红光的频率小于紫光，若这种金属的截止频率小于红光的频率，那么改用红光也能发生光电效应，故A错误；
B．大量光子产生的效果往往显示出波动性，少量光子体现粒子性，故B正确；
C．衍射是波的特有属性，电子的衍射图样表明实物粒子也具有波动性，故C正确；
D．一个处于n=3能级的氢原子，可从n=3能级跃迁到n=2能级，再由n=2能级跃迁到n=1能级，最多辐射出两种频率的光子，故D错误；
E．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，根据
动量减小，波长增大，故E正确。
故选BCE。
14．AC
【解析】
【详解】
A．一群氢原子处于n=4的激发态，向低能级跃迁时可能发出的不同频率的光子种类
因为n=4和n=3两个能级之间的能级差最小，所以从n=4跃迁到n=3的电子发出的光子能量最小，即光子的频率最小，所以波长最长，故A项正确；
B．从n=4跃迁到n=3发出的光子能量值最小为
eV<1.90eV
所以不能使金属铯发生光电效应，故B项错误；
CD．从n=4跃迁到n=1发出的光子频率最高，发出的光子能量为
13.60eV-0.85eV=12.75eV
根据光电效应方程得金属铯表面所逸出的光电子的最大初动能为
eV
所以C项正确，D项错误。
故选AC。
15．ABD
【解析】
【详解】
A．由题图甲可知，Hα谱线对应光子的波长大于Hδ谱线对应光子的波长，结合E＝可知，Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量，故A正确；
B．依据可见光的频率范围可知，甲图所示的四种光均属于可见光范畴，故B正确；
C．Hβ谱线对应光子的能量
E1＝＝ J≈4.09×10－19J≈2.556eV
故C错误；
D．Hα谱线对应光子的能量为
E2＝＝J≈3.03×10－19J≈1.89eV
可知Hα谱线对应的跃迁是从n＝3能级到n＝2能级，故D正确．
故选ABD。
16．ABE
【解析】
【详解】
玻尔理论成功地解释了氢原子的光谱现象．故A正确．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子的能量增大．故B正确．射线是原子核中的一个中子转变为一个电子和一个质子，电子释放出来．故C错误．半衰期的大小与温度无关，由原子核内部因素决定．故D错误．查德威克通过粒子轰击铍核发现了中子，核反应方程为：，故E正确；故选ABE．
17．AD
【解析】
【详解】
A．根据知，这些氢原子可能辐射出三种不同频率的光子，故A正确；
B．氢原子由n=3跃迁到n=2辐射的光子能量较小，则产生的光波长最长，故B错误；
C．氢原子由n=3跃迁到n=1能级，辐射的光子能量最大值为
故C错误；
D．氢原子由n=3向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量为
由光电效应条件可知，大于逸出功，能使逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效，故D正确。
故选AD。
18．AB
【解析】
【详解】
A．图(甲)为黑体辐射的实验规律，为了解释这一实验规律，提出能量子概念，选项A正确；
B．图(乙)为氢原子的能级图，氢原子处于不同能级间跃迁时辐射或吸收一定频率的光子，所以原子发射光子的频率也是不连续的，选项B正确；
C．图(丙)是α粒子散射实验结果，证明了原子的核式结构，选项C错误；
D．图(丁)是电子束通过铝箔后的衍射图样，说明了电子的波动性，选项D错误。
故选AB。
19．BCD
【解析】
【详解】
A．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度有关，A错误；
B．由红外线的性质可知，红外线可以用来加热理疗，由紫外线的性质可知，紫外线可以消毒，B正确；
C．由于红外线的频率比X射线的频率小，根据公式
可知，遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长长，C正确；
D．根据
则原子由高能级跃迁到低能级所释放的光子的能量等于这两个能级的能量之差，D正确。
故选BCD。
20．5.13×1014 Hz；5.85×10-7 m
【解析】
【分析】
【详解】
根据公式
和
联立解得
则
21．见详解
【解析】
【详解】
1．外光电效应是指在光线作用下，物体内的电子吸收光子的能量而逸出物体表面向外发射的现象，根据爱因斯坦假设，一个电子只能接受一个光子的能量，所以要使一个电子从物体表面逸出，必须使光子的能量大于该物体表面的逸出功，从光照作用到释放电子不超过，当光照频率低于极限频率时不能发生光电效应，外光电效应多发生于金属和金属氧化物。
2．内光电效应是指当光线作用下，使物体的电导率发生变化或产生光生电动势的现象，分为光电导现象和光生伏特现象：（1）光电导现象指在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态，而引起材料电导率的变化，灵敏度高，体积小，重量轻，性能稳定，例如光敏电阻；（2）光生伏特现象指在光的作用下能使物体产生一定方向电动势的现象，无污染，轻便，简单，动态特性好，工作与可见光波段，例如光电池。
22．（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
解：（1）由题图甲可知，金属的截止频率。
（2）在图像中取点，设普朗克常量为，由动能定理和光电效应方程可得
则
解得
（3）由于，联立（1）（2）中的数据可画出关系图像如图所示，
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页