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人教版物理选择性必修三 第四章 原子结构和波粒二象性.A卷 （解析版）
题号 一 二 三 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题（共28分）
1．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化
B．麦克斯韦用“力线”形象的描述了电磁场
C．煤炭、石油、天然气属于不可再生能源。
D．电磁波的传播必须要依赖于一定的介质
答案： C
解析：A．原子的能量是量子化的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，不连续的，A错误；
B．法拉第用“力线”形象的描述了电磁场，B错误；
C．煤炭、石油、天然气属于化石能源，是不可再生能源，C正确；
D．电磁波的传播不依赖于介质，D错误。
故选C。
2．（本题4分）关于光的波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A．光的频率越高，光的能量越大，粒子性越明显
B．光的波长越长，光的能量越大，波动性越明显
C．频率高的光只具有粒子性，不具有波动性
D．无线电波只具有波动性，不具有粒子性
答案： A
解析：A．光的频率越高，光的能量越大，粒子性越明显，所以A正确；
B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越明显，所以B错误；
C．光即具有粒子性，也具有波动性，光具有波粒二象性，所以C错误；
D．由于德布罗意提出物质波假说，认为一切物质都具有波粒二象性，所以无线电波也具有波粒二象性，则D错误；
故选A。
3．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方
B．如果利用蓝光照射某种金属可以发生光电效应，改用黄光一定不能发生光电效应
C．光的衍射和光电效应说明光具有波粒二象性
D．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
答案： C
解析：A．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子到达概率低的地方，故A错误；
B．如果黄光的频率高于金属的截止频率，那么也可以发生光电效应，故B错误；
C．光的衍射说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性，光具有波粒二象性，故C正确；
D．黑体辐射的实验规律可用量子理论来解释，故D错误。
故选C。
4．（本题4分）图甲是“光电效应”实验电路图，图乙为某次“光电效应”实验中得到的同一光电管两端的遏止电压随入射光频率v变化的函数关系图像，下列判断正确的是（ ）
A．入射光的频率v不同，遏止电压相同
B．入射光的频率v不同，光照强度不同，图像的斜率相同
C．只要光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
D．图甲所示电路中，当电压表增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流
答案： B
解析：A．逸出功与金属材料有关，与入射光的频率无关，由
可知，入射光的频率不同，电子的最大初动能不同，又
所以入射光的频率不同，遏止电压不同，A错误；
B．由
可得
故图线的斜率为相同的常量，B正确；
C．由爱因斯坦光电效应
可知在入射光频率不同的情况下，光电子的最大初动能不同，最大初动能与光照强度无关，C错误；
D．必须使图甲所示电路中的电源正负极反接过来，才能用来验证光电流与电压的关系，即当电压表增大到一定数值时电流计将达到饱和电流，D错误。
故选B。
5．（本题4分）1921年爱因斯坦因为科学地解释了光电效应现象而获得了诺贝尔物理学奖。下列关于光电效应的说法正确的是（ ）
A．光电效应存在极限频率
B．光电流随着光强的增大而减小
C．只要光照时间足够长就能发生光电效应
D．光电子的最大初动能与入射光的频率无关
答案： A
解析：AC．每种金属都有它的极限频率，只有入射光子的频率大于该金属的极限频率时，才会发生光电效应，如果入射光子的频率小于该金属的极限频率，则无论光照强度多强，光照时间多么长，都不能发生光电效应，A正确，C错误；
B．当入射光子的频率大于金属的极限频率时，发生光电效应，产生光电流，入射光的强度越大，单位时间内发出光电子的数目越多，形成的光电流越大，B错误；
D．根据爱因斯坦光电效应方程
可知光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系，D错误。
故选A。
6．（本题4分）氢原子能级示意图如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电势能增大，其核外电子的动能减小
B．当氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光不能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应
C．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光频率最多有6种
D．用能量为9eV和4.6eV的两种光同时照射大量的氢原子，有可能使处于基态的氢原子电离
答案： C
解析：A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电势能减小，其核外电子的动能增大，故A错误；
B．当氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光子能量为2.55eV，能使逸出功为 2.25eV的钾发生光电效应，故B错误；
C．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可知有种，故C正确；
D．要使处于基态的氢原子电离，入射光子的能量必须大于13.6 eV，故D错误。
故选C。
7．（本题4分）如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为1.5V时，逸出功W及电子到达阳极时的最大动能Ek为（ ）
A．W=3.1eV Ek=4.5eV B．W=1.9eV Ek=2.leV
C．W=1.7eV Ek=1.9eV D．W=1.5eV Ek=0.6eV
答案： B
解析：甲图中所加的电压为反向电压，根据题意可知，遏止电压为0.60eV，根据
可知，光电子的最大初动能为0.60eV，根据光电效应方程
解得逸出功
乙图中所加的电压为正向电压，根据动能定理
解得电子到达阳极的最大动能为
故选B。
评卷人得分
二、多选题（共20分）
8．（本题4分）下列说法中正确的是（ ）
A．汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子
B．卢瑟福在粒子散射实验基础上提出了原子核式结构模型
C．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
D．玻尔的原子理论可以很好地解释氢原子光谱的分立特征
E．一群氢原子处于的能级，最多能辐射出3种频率的光
答案： BCD
解析：A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子。故A错误。
B．卢瑟福在粒子散射实验基础上提出了原子核式结构模型。故B正确。
C．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光。故C正确。
D．玻尔的原子理论可以很好地解释氢原子光谱的分立特征。故D正确。
E．一群氢原子处于量子数为n的能级，能辐射出种频率的光，而最多能辐射出6种频率的光。故E错误。
故选BCD。
9．（本题4分）如图甲所示为氢原子的部分能级图，现有大量处于n＝4能级的氢原子将发生跃迁。图乙为光电效应演示装置，现将氢原子跃迁发出的光照射锌板，已知锌板逸出功为3.4V。下列说法正确的是（ ）
A．最多能发出6种频率的光
B．锌板不会发生光电效应
C．若发生光电效应，则验电器内的金属片带负电
D．若发生光电效应，从锌板打出的光电子的最大初动能为9.35eV
答案： AD
解析：A．根据玻尔理论可知，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，产生的光子的种类
N＝＝6种
A正确；
B．氢原子从n＝4能级跃迁到n＝1能级时，辐射的光子能量最大，其值为
ΔE＝E4－E1＝12.75eV＞W0＝3.4eV
故锌板会发生光电效应，B错误；
C．若发生光电效应，则锌板由于缺少电子而带正电，则验电器内的金属片带正电，C错误。
D、根据爱因斯坦光电效应方程可得光电子的最大初动能为
Ekm＝hν-W0＝12.75eV-3.4eV＝9.35eV
D正确．
故选AD。
10．（本题4分）关于光电效应，下列几种表述正确的是（ ）
A．金属的极限频率与入射光的频率成正比
B．光电流的强度与入射光的强度无关
C．用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大
D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
答案： CD
解析：AB．金属的极限频率由该金属决定，与入射光的频率无关，光电流的大小随入射光强度增大而增大，选项A、B错误；
C．不可见光包括能量比可见光大的紫外线、X射线、γ射线，也包括能量比可见光小的红外线、无线电波，选项C正确；
D．任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光波长小于这个波长，才能产生光电效应，选项D正确。
故选CD。
11．（本题4分）物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹。对于这个实验结果的认识正确的是（ ）
A．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点
B．单个光子的运动没有确定的轨道
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D．只有光子具有波粒二象性，微观粒子不具有波粒二象性
答案： BC
解析：单个光子通过双缝后的落点无法预测，大量光子的落点出现一定的规律性，落在某些区域的可能性较大，这些区域正是波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域．光具有波粒二象性，少数光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性．不论光子还是微观粒子，都具有波粒二象性。故BC正确，AD错误。
故选BC。
12．（本题4分）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。下列判断正确的是（ ）
A．氢原子辐射出光子后，氢原子能量变大
B．该金属的逸出功W0=12.75eV
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
答案： BD
解析：A．氢原子发生跃迁，辐射出光子后，能量变小，选项A错误；
B．氢原子由n=4跃迁到n=1辐射的光子能量最大
根据恰能使某金属产生光电效应，则逸出功
选项B正确；
C．一群处于n=3的氢原子向低能级跃迁时，辐射的能量小于从n=4能级直接向n=1能级跃迁所放出的光子能量，则不会发生光电效应，不会有光电子逸出，选项C错误；
D．根据玻尔原子模型可知，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。选项D正确。
故选BD。
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、解答题（共52分）
13．（本题9分）某种金属板M受到紫外线照射时会持续射出速度大小不同的电子，且电子的最大速度为定值。在M右侧放置一金属板N，从M板射出的部分电子会到达N板，电子的电荷量为e。
（1）如图甲所示，在M、N板之间接一个灵敏电流计，我们发现，电流计指针发生偏转。
a.请分析灵敏电流计中电流的方向。
b.当电流计示数为I时，求每秒钟到达N板的电子个数n。
（2）将两金属板、电压可调的电源、灵敏电流计连接成如图乙所示的电路，M板接电源正极，N板接电源负极。
a.闭合S，请分析此时极板间垂直M板飞出的电子受力情况及运动情况（忽略电子之间的相互作用以及电子所受的重力）。
b.逐渐增大两板间的电压，发现电流计示数会随着电压的增大而减小，当电压为U0时电流计示数刚好为零。求从M板垂直射出的电子具有的最大动能Ekm。
答案： （1）a. b到a；b. ；（2）a.电子所受电场力方向水平向左，做匀减速直线运动；b.
解析：（1）a.电子在电路中从N运动到M，所以电流方向从b到a；
b.每秒钟从M板飞出的电子数目
（2）a.如图乙，接电源后，M板带正电，N板带负电，电场方向水平向右。电子所受电场力方向与电场方向相反所以电子所受电场力水平向左，与运动方向相反，大小不变，所以电子做匀减速直线运动；
b.电流计示数为零，认为电子到达N板速度恰为零，应用动能定理
解得
14．（本题10分）如果LED灯消耗的电功率有80%产生可见光，可见光频率的平均值为5×1014Hz，试估算10W的LED灯泡1s内发出的可见光光子数数量级。
答案： 1019
解析：一个可见光光子的能量
LED灯泡1s内发出的可见光的总能量
E=Pt×80%
可见光光子数
解得
n=2.4×1019
即发出的可见光光子数数量级为1019。
15．（本题15分）已知金属钠的极限频率ν=5.53×1014Hz，用波长λ =2×10 7m的光照射金属钠。已知真空中的光速c=3 ×108 m/s，普朗克常量h =6.63×10 34J s。
(1)请通过计算说明能否发生光电效应？
(2)若能发生光电效应，逸出光电子的最大初动能是多少？（结果保留两位有效数字）
答案： (1)能；(2)
解析：(1)金属钠的逸出功
光子的能量
因为光的能量大于金属的逸出功，则能发生光电效应；
(2)逸出光电子的最大初动能
16．（本题18分）散射的α粒子有极少数偏转角超过，有的甚至被原路弹回，偏转角几乎达到。请你猜想一下原子内部正电荷的分布情况。
答案： 原子内部正电荷只占原子体积的很小一部分，且集中分布在原子核上
解析：原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积小，质量大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核作高速运动。若原子内部的正电荷在原子内均匀分布，则不会出现只有极少数α粒子发生大角度散射的现象，说明原子的正电荷不是均匀分布的，即可猜想原子内部正电荷只占原子体积的很小一部分，且集中分布在原子核上。
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题号 一 二 三 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题（共28分）
1．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化
B．麦克斯韦用“力线”形象的描述了电磁场
C．煤炭、石油、天然气属于不可再生能源。
D．电磁波的传播必须要依赖于一定的介质
2．（本题4分）关于光的波粒二象性，下列说法正确的是（ ）
A．光的频率越高，光的能量越大，粒子性越明显
B．光的波长越长，光的能量越大，波动性越明显
C．频率高的光只具有粒子性，不具有波动性
D．无线电波只具有波动性，不具有粒子性
3．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．在光的双缝干涉实验中，暗条纹的地方是光子永远不能到达的地方
B．如果利用蓝光照射某种金属可以发生光电效应，改用黄光一定不能发生光电效应
C．光的衍射和光电效应说明光具有波粒二象性
D．黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
4．（本题4分）图甲是“光电效应”实验电路图，图乙为某次“光电效应”实验中得到的同一光电管两端的遏止电压随入射光频率v变化的函数关系图像，下列判断正确的是（ ）
A．入射光的频率v不同，遏止电压相同
B．入射光的频率v不同，光照强度不同，图像的斜率相同
C．只要光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同
D．图甲所示电路中，当电压表增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流
5．（本题4分）1921年爱因斯坦因为科学地解释了光电效应现象而获得了诺贝尔物理学奖。下列关于光电效应的说法正确的是（ ）
A．光电效应存在极限频率
B．光电流随着光强的增大而减小
C．只要光照时间足够长就能发生光电效应
D．光电子的最大初动能与入射光的频率无关
6．（本题4分）氢原子能级示意图如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电势能增大，其核外电子的动能减小
B．当氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时，辐射出的光不能使逸出功为2.25eV的钾发生光电效应
C．一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光频率最多有6种
D．用能量为9eV和4.6eV的两种光同时照射大量的氢原子，有可能使处于基态的氢原子电离
7．（本题4分）如图甲，合上开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为1.5V时，逸出功W及电子到达阳极时的最大动能Ek为（ ）
A．W=3.1eV Ek=4.5eV B．W=1.9eV Ek=2.leV
C．W=1.7eV Ek=1.9eV D．W=1.5eV Ek=0.6eV
评卷人得分
二、多选题（共20分）
8．（本题4分）下列说法中正确的是（ ）
A．汤姆孙通过对光电效应的研究，发现了电子
B．卢瑟福在粒子散射实验基础上提出了原子核式结构模型
C．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
D．玻尔的原子理论可以很好地解释氢原子光谱的分立特征
E．一群氢原子处于的能级，最多能辐射出3种频率的光
9．（本题4分）如图甲所示为氢原子的部分能级图，现有大量处于n＝4能级的氢原子将发生跃迁。图乙为光电效应演示装置，现将氢原子跃迁发出的光照射锌板，已知锌板逸出功为3.4V。下列说法正确的是（ ）
A．最多能发出6种频率的光
B．锌板不会发生光电效应
C．若发生光电效应，则验电器内的金属片带负电
D．若发生光电效应，从锌板打出的光电子的最大初动能为9.35eV
10．（本题4分）关于光电效应，下列几种表述正确的是（ ）
A．金属的极限频率与入射光的频率成正比
B．光电流的强度与入射光的强度无关
C．用不可见光照射金属不一定比用可见光照射同种金属产生的光电子的最大初动能大
D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应
11．（本题4分）物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减小入射光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝。实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只能出现一些如图甲所示不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现如图丙所示规则的干涉条纹。对于这个实验结果的认识正确的是（ ）
A．曝光时间不长时，光的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点
B．单个光子的运动没有确定的轨道
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D．只有光子具有波粒二象性，微观粒子不具有波粒二象性
12．（本题4分）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。下列判断正确的是（ ）
A．氢原子辐射出光子后，氢原子能量变大
B．该金属的逸出功W0=12.75eV
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
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、解答题（共52分）
13．（本题9分）某种金属板M受到紫外线照射时会持续射出速度大小不同的电子，且电子的最大速度为定值。在M右侧放置一金属板N，从M板射出的部分电子会到达N板，电子的电荷量为e。
（1）如图甲所示，在M、N板之间接一个灵敏电流计，我们发现，电流计指针发生偏转。
a.请分析灵敏电流计中电流的方向。
b.当电流计示数为I时，求每秒钟到达N板的电子个数n。
（2）将两金属板、电压可调的电源、灵敏电流计连接成如图乙所示的电路，M板接电源正极，N板接电源负极。
a.闭合S，请分析此时极板间垂直M板飞出的电子受力情况及运动情况（忽略电子之间的相互作用以及电子所受的重力）。
b.逐渐增大两板间的电压，发现电流计示数会随着电压的增大而减小，当电压为U0时电流计示数刚好为零。求从M板垂直射出的电子具有的最大动能Ekm。
14．（本题10分）如果LED灯消耗的电功率有80%产生可见光，可见光频率的平均值为5×1014Hz，试估算10W的LED灯泡1s内发出的可见光光子数数量级。
15．（本题15分）已知金属钠的极限频率ν=5.53×1014Hz，用波长λ =2×10 7m的光照射金属钠。已知真空中的光速c=3 ×108 m/s，普朗克常量h =6.63×10 34J s。
(1)请通过计算说明能否发生光电效应？
(2)若能发生光电效应，逸出光电子的最大初动能是多少？（结果保留两位有效数字）
16．（本题18分）散射的α粒子有极少数偏转角超过，有的甚至被原路弹回，偏转角几乎达到。请你猜想一下原子内部正电荷的分布情况。
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