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

第四章 原子结构和波粒二象性 单元测试卷
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题(共32分)
1、(4分)据《自然》杂志2021年5月17日报道，中国科学家在稻城“拉索”基地（如图）探测到迄今为止最高能量的γ射线，能量值为，即( )
A. B. C. D.
2、(4分)有关黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系，此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献。如图所示，图中画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系，从中可以看出( )
A. 温度越高，辐射电磁波的波长越短
B. 温度越低，辐射电磁波的波长越短
C. 同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强
D. 不同温度时辐射强度的极大值变化无规律可循
3、(4分)原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的能级上的电子跃迁到能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫俄歇电子。已知铬原子的能级公式可表示为，式中表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是( )
A. B. C. D.
4、(4分)核能是满足能源供应、保障国家安全的重要支柱之一。核能发电在技术成熟性、经济性、可持续性等方面具有很大的优势。随着技术的发展，尤其是第四代核能系统技术逐渐成熟和应用，核能有望超出仅仅提供电力的角色。下列关于核力与核能的说法正确的是( )
A.核力是强相互作用的一种表现，任意两个核子之间都存在核力作用
B.原子核中所有核子单独存在时的质量总和等于该原子核的总质量
C.原子核的平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定
D.核泄漏会产生对人体有害的辐射，某核反应方程式为，则可以判断X为α粒子
5、(4分)等离子具有与氢原子类似的原子结构模型，又称为“类氢离子”。从能级N跃迁到能级M，释放频率为的光子，从能级P跃迁到能级M，吸收频率为的光子，且。则它从能级N跃迁到能级P时( )
A.吸收频率为的光子 B.释放频率为的光子
C.吸收频率为的光子 D.释放频率为的光子
6、(4分)在光电效应实验中，某金属的逸出功为，若用波长为的单色光做该实验，已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为和h。则其遏止电压为( )
A. B. C. D.
7、(4分)用如图所示的实验装置研究光电效应现象。所用光子能量为2.75eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零，移动变阻器的触点c，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为零，则在该实验中（ ）
A．当滑动触头向a端滑动时，电流表G示数增大
B．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大
C．光电子的最大初动能为1.05eV
D．光电管阴极的逸出功为1.05eV
8、(4分)静止的镭核发生α衰变生成Rn，并释放光子，衰变方程：。已知，，的质量分别为226.0254u，222.0175u，4.0026u。不计光子的动量和能量，1u相当于931MeV，此衰变产生的α粒子的动能约为( )
A.0.087MeV B.1.67MeV C.3.25MeV D.4.85MeV
二、多选题(共16分)
9、(4分)对于钠和钙两种金属，其遏止电压与入射光频率ν的关系如图所示.用分别表示普朗克常量和电子电荷量，则( )
A.钠的逸出功小于钙的逸出功
B.图中直线的斜率为
C.在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同
D.若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高
10、(4分)1885年，巴耳末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长均满足公式，式中R为里德伯常量。已知分别是氢原子从量子数为3、4、5、6的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线。玻尔理论能够很好地解释巴耳末公式。已知氢原子的能级公式为，普朗克常量为h，光在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是( )
A.里德伯常量为
B.里德伯常量R的单位为m
C.辐射时，氢原子电势能的减少量等于电子动能的增加量
D.若都能使同一金属发生光电效应，用照射时逸出的光电子的最大初动能要大些
11、(4分)根据玻尔理论，氢原子核外电子在和的轨道上运动，其运动的( )
A.轨道半径之比为1:4 B.动能之比为4:1
C.速度大小之比为4:1 D.周期之比为1:8
12、(4分)美国物理学家密立根利用如图甲所示的电路研究金属的遏止电压与入射光频率ν的关系，描绘出图乙中的图像，由此算出普朗克常量h。电子电荷量用e表示，下列说法正确的是( )
A.入射光的频率增大，为了测遏止电压，则滑动变阻器的滑片P应向M端移动
B.增大入射光的强度，光电子的最大初动能也增大
C.由图像可知，这种金属的截止频率为
D.由图像可求普朗克常量表达式为
三、填空题(共16分)
13、(4分)质子（）和α粒子（）被加速到相同动能时，质子的动量________（选填“大于”“小于”或“等于”）α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波长之比为________。
14、(4分)【物理—选修3-5】
在某次光电效应实验中,得到的遏止电压与入射光的频率v的关系如图所示.若该直线的斜率和截距分别为k和b,电子电荷量的绝对值为e,则普朗克常量可表示为__________,所用材料的逸出功可表示为__________.
15、(4分)如果大量的氢原子处在的能级，它们在向低能级跃迁时会辐射出_______种频率的电磁波，其中波长最长的光是从_______向_______跃迁形成的。
16、(4分)如图所示为氢原子的能级图，莱曼线系是氢原子从……激发态跃迁到基态时辐射的光谱线系，辐射出光子的最小频率为________，该光子被某种金属吸收后，逸出的光电子最大初动能为，则该金属的逸出功为________。已知普朗克常量为，氢原子处于基态时的能级为。
四、计算题(共24分)
17、(12分)一群氢原子处于量子数能级状态，氢原子的能级图如图所示，则：
（1）氢原子可能发射几种频率的光子？
（2）氢原子由量子数的能级跃迁到的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？
（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？
金属 铯 钙 铝 钨
逸出功 1.9 3.2 4.2 4.5
18、(12分)研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟，在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动，当然这时的向心力不是粒子间的万有引力（可忽略不计），而是粒子间的静电力。氢原子在基态时轨道半径，能量；电子和原子核的带电荷量大小都是，静电力常量，普朗克常量，真空中的光速。（计算结果保留3位有效数字）
（1）求氢原子处于基态时电子的动能和原子的电势能；
（2）用波长是多少的光照射可使基态氢原子电离。
五、实验题(共12分)
19、(12分)著名的物理学家密立根以精湛的技术测量光电效应中金属的遏止电压与入射光的频率ν，由此求出普朗克常量h。下表是他在一次实验中测得某金属的和ν的几组数据，现已根据表中数据作出图像如图所示，试由图像求出：
0.541 0.637 0.714 0.809 0.878
5.644 5.888 6.098 6.303 6.501
（1）这种金属的截止频率约为_____Hz；（保留三位有效数字）
（2）普朗克常量_____J·s。（保留两位有效数字）（已知元电荷）
参考答案
1、答案：D
解析：本题考查能量单位eV和国际单位J之间的换算。核eV（电子伏）是能量的单位，而在国际单位中能量的单位是J,D项正确。
2、答案：C
解析：AB.无论温度高低，黑体都会产生所有波长的电磁波，故AB错误；C.由图象可以看出，同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强，故C正确；D.由图象可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D错误。故选：C。
3、答案：C
解析：由铬原子的能级公式可知能级的能量值分别为，铬原子的能级上的电子跃迁到能级，释放能量为能级上的电子脱离原子发生电离，即跃迁到无穷远处需吸收的能量为，发生俄歇效应时，设俄歇电子的动能为，则它应等于电子所吸收的能量减去脱离原子所需能量，即，所以，故C正确。
4、答案：C
解析：核力是强相互作用的一种表现，是短程力，原子核中只有相邻核子之间才存在核力的作用，A错误；原子核中所有核子单独存在时的质量总和总大于该原子核的总质量，B错误；原子核的平均结合能越大；表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，C正确；核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒，则可知X的质量数为零，电荷数为，因此X为，即β粒子，D错误。
5、答案：B
解析：从能级N跃迁到能级M，释放频率为的光子，说明能级N的能量大于能级M的能量，且两能级能量差为，同理能级P的能量小于能级M的能量，且两能级能量差为，所以从能级N跃迁到能级P释放光子，且光子的能量为，故B正确。
6、答案：A
解析：由光电效应方程知，光电子的最大初动能，其中金属的逸出功，用波长为λ的单色光照射时，，又因为，所以遏止电压，选项A正确。
7、答案：D
解析：A.当滑动触头向a端滑动时，反向电压变大，则电流表G示数减小，选项A错误； B.光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与光强无关，选项B错误； C.该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于1.7V时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为1.7eV，故C错误；D.根据光电效应方程所以光电管阴极的逸出功为1.05eV，选项D正确。故选D。
8、答案：D
解析：根据质能方程得：
相当于
由系统动量守恒和能量守恒，以α粒子运动方向为正
解得：，故D正确，ABC错误。
故选：D。
9、答案：AB
解析：根据，即，则由图像可知钠的逸出功小于钙的逸出功，选项A正确；题图中直线的斜率为，选项B正确；在得到这两条直线时，与入射光的强度无关，选项C错误；根据，若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较低，选项D错误.
10、答案：AD
解析：本题考查对玻尔理论的理解。由可得，A项正确；从巴耳末公式可以得出里德伯常量R的单位为，B项错误；是氢原子从量子数为4的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线，电场力对电子做正功，电子的动能增加，氢原子的电势能减少，原子的能量减少，所以氢原子电势能的减少量大于电子动能的增加量，C项错误；由题意可知，比的频率高，若、都能使同一金属发生光电效应，由知，用照射时逸出的光电子的最大初动能要大些，D项正确。
11、答案：ABD
解析：A.根据轨道量子化公式可知，轨道半径之比为1:4，A正确；
BC.库仑力提供向心力，有，所以电子动能为，，动能之比为4:1，速度之比为2:1，B正确，C错误；
D.根据周期公式可知，周期之比为1:8，D正确。
故选ABD。
12、答案：CD
解析：入射光的频率增大，光电子的最大初动能增大，则遏止电压增大，测遏止电压时，应使滑动变阻器的滑片P向N端移动，A错误；根据光电效应方程知，光电子的最大初动能与入射光的强度无关，B错误；根据，解得，则，当遏止电压为0时，，C、D正确。
13、答案：小于；2:1
解析：动量与动能的关系，又质子的质量小于α粒子的质量，所以质子的动量小于α粒子的动量，且；根据，可得质子和α粒子的德布罗意波长之比为2:1。
14、答案：;
解析：光电效应中,入射光子能量,克服逸出功后多余的能量转换为电子动能,反向遏制电压;整理得,斜率即,所以普朗克常量,截距为,即,所以逸出功。
15、答案：10；5；4
解析：大量处在的能级的氢原子会辐射种频率的光。波长最长的光便是能量最低的光，即从的能级向的能级跃迁形成的。
16、答案：;
解析：由激发态跃迁到基态的能级差越小，辐射出的光子能量越小，
则从跃迁到辐射出的光子频率最小,，
而，
可得：；
根据爱因斯坦的光电效应方程：，
可得：。
17、答案：（1）6
（2）
（3）见解析
解析：解：（1）可能发射种频率的光子。
（2）由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为
。
（3）ε只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属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为
。
18、答案：（1）
（2）
解析：解：（1）设处于基态的氢原子核外电子的速度为，则
解得
代入数据解得电子的动能为13.6 eV
原子的能量
则
代入数据解得；
（2）设用波长为λ的光照射可使氢原子电离，则
所以
带入数据解得。
19、答案：（1）
（2）
解析：（1）金属的逸出功，光电子的最大初动能，由图像可知，当时，，即，解得，即金属的截止频率约为。
（2）由，可得图像斜率，则有，即。