高中物理人教版2019选修三习题答案章末测评卷第四章测评

第四章测评
(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。

每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列有关说法正确的是()
A.玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
B.动能相同的一个质子和一个电子，质子的德布罗意波长比电子长
C.康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量
D.普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
2.如图所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。

下列说法正确的是()
A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据
B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性
C.α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转
D.绝大多数的α粒子发生大角度偏转
3.(2022河南洛阳高二期中)某同学用如图所示实验装置探究光电效应，此时电流表有示数。

下列说法正确的是()
A.若减小光的强度，增大光的频率，则无法确定光电子初动能是增大还是减小
B.将P向右移，光电子初动能不变
C.若减小光的频率，则一定不会发生光电效应
D.若减小光的强度，则不再发生光电效应
4.(2022浙江绍兴二模)脉冲燃料激光器以450μs的脉冲形式发射波长为585nm的光，这个波长的光可以被血液中的血红蛋白强烈吸收，从而有效清除由血液造成的瘢痕。

每个脉冲向瘢痕传送约为
5.0×10-3J的能量，普朗克常量为
6.626×10-34J·s。

则()
A.每个光子的能量约为5×10-19J
B.每个光子的动量约为3.9×10-43kg·m/s
C.激光器的输出功率不能小于1.24W
D.每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为1.47×1016
5.(2022江苏如皋中学高二期末)如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其逸出功的大小关系为W1>W2，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值E km随电压U变化关系的图像是()
6.(2022四川宜宾二模)如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。

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.用能量为10.3eV的光子照射氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态
C.最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的
D.用n=4能级跃迁到n=2能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV 的金属铂能发生光电效应
7.太阳帆是利用太阳光的光压进行宇宙航行的一种航天器。

科学家设想未来的宇航事业中，可以在没有空气阻力存在的太空利用太阳帆，为星际飞船提供加速度。

假设该飞船所在地，太阳光垂直射到太阳帆上，太阳光子会连续撞击太阳帆并以原速率反射。

若太阳帆面积为S ，每秒钟每单位面积接收到的光子数为n ，光子的平均波长为λ。

飞船总质量为m ，光速为c 。

则下列说法正确的是()
A.每个光子被反射前后动量的变化量为ℎλ
B.飞船加速度的大小为2nSℎmλ
C.飞船加速度的大小为nSℎmλ
D.每秒钟太阳帆接收到的光子所具有的总平均能量为nc λ
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。

全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
8.英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现()
A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C.不同材料所产生的阴极射线的比荷不同
D.汤姆孙并未精确得出阴极射线粒子的电荷量
9.下表列出了几种不同物体在某种速度下的德布罗意波长和频率为1MHz 的无线电波的波长，由表中数据可知()
A.要检测弹子球的波动性几乎不可能
B.无线电波通常情况下只能表现出波动性
C.电子照射到金属晶体上能观察到它的波动性
D.只有可见光才有波动性
10.(2022湖北武汉高三期末)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n=2能级跃迁时产生的。

四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是()
A.红色谱线是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的
B.蓝色谱线是氢原子从n=5能级直接向n=2能级跃迁时产生的
C.若氢原子从n=6能级直接向n=2能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=4能级直接向n=2能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应
D.若氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时所产生的辐射能使某金属发生光电效应，则氢原子从
n=6能级直接向n=2能级跃迁时所产生的辐射一定能使该金属发生光电效应
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11.(6分)(1)研究光电效应的电路如图所示。

用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。

下列光电流I与A、K 之间的电压U AK的关系图像中，正确的是_。

(2)金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。

光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_(选填“增大”“减小”或“不变”)，原因是
_。

12.(8分)小明用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示。

已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s。

(1)图甲中电极A为光电管的_(选填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的极限频率νc=_Hz，逸出功W0=_J；
(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能E k=_J。

13.(12分)功率为40W的白炽灯，有5%的能量转化为可见光。

设所发射的可见光的平均波长为580nm，那么该白炽灯每秒钟辐射的光子数为多少?(普朗克常量h=6.63×10-34J·s，光速
c=3×108m/s)
14.(12分)金属晶体中晶格大小的数量级是10-10m。

电子经加速电场加速，形成电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图样。

问这个加速电场的电压约为多少?(已知普朗克常量
h=6.63×10-34J·s，电子的电荷量e=1.6×10-19C，质量m=0.90×10-30kg)
15.(16分)将氢原子电离，就是从外部给电子提供能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。

电子电荷量e=1.6×10-19C，电子质量m=9.1×10-31kg，普朗克常量h=6.63×10-
34J·s，光速c=3×108m/s。

其中，E1=-13.6eV，E n=E1
n2
(1)若要使n=2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子?
(2)若用波长为200nm的紫外线照射n=2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大?
_
第四章测评
1.C 普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，A 错误；根据p=√2mE k ，因为质子质量大于电子质量，所以质子动量大于电子的动量，由λ=ℎp 知质子的德布罗意波长比电子的短，B 错误；康普顿根据p=ℎλ，对康普顿效应进行解释，其基本思想是光子不仅具有能量，而且具有动量，C 正确；德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，D 错误。

2.A α粒子散射实验的内容是绝大多数α粒子几乎不发生偏转，少数α粒子发生了较大角度的偏转，极少数α粒子发生了大角度偏转(偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来)。

该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据，故A 正确，D 错误；α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，故B 错误。

发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果，故C 错误。

3.B 若减小光的强度，增大光的频率，则每个光子的能量增大，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能增大，故A 错误；将滑动变阻器滑片P 向右移，但光的频率不变，每个光子的能量不变，根据光电效应方程可知光电子的最大初动能不变，故B 正确；若减小光的频率，无法确定该光的频率与金属的截止频率的关系，所以不一定会发生光电效应，故C 错误；若仅减小该光入射的强度，由于每个光子的能量不变，入射光的频率仍然大于金属的截止频率，会发生光电效应，故D 错误。

4.D 每个光子的能量约为E=
ℎc λ=6.626×10-34×3×108585×10-9J=3.4×10-19J ，选项A 错误；每个光子的动量约为
p=ℎλ=6.626×10-34585×10-9kg·m/s =1.13×10-27kg·m/s ，选项B 错误；激光器的输出功率不能小于P=5.0×10-3J
450×10-6s =11.1W ，选项C 错误；每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为n=5.0×10-3
3.4×10-19=1.47×1016，选项D 正确。

5.C 光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A 极时动能的最大值E km =Ue+h ν-W ，可知E km -U 图像的斜率相同，均为e ；逸出功越大，则图像在纵轴上的截距越小，因W 1>W 2，则图像C 正确，A 、B 、D 错误。

6.C处于n=4能级的氢原子能发射n(n-1)
2
=6种频率的光，故A错误；原子跃迁能量必须等于能级差，基态的氢原子吸收10.2eV的能量从n=1能级跃迁到n=2能级，而10.3eV大于
10.2eV，所以不能使处于基态的氢原子跃迁到激发态，故B错误；由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光的能量为最小值，波长最长，所以最容易表现出衍射现象，故C正确；由n=4能级跃迁到n=2能级辐射出的光的能量为ΔE=-0.85eV-(-3.4)eV=2.55eV，小于6.34eV，所以不能使金属铂发生光电效应，故D错误。

7.B每个光子被反射前后动量的变化量为Δp=2ℎ
λ
，选项A错误；对飞船由动量定理
2ℎλ·S·nΔt=mΔv，解得飞船加速度的大小为a=Δv
Δt
=2nSℎ
mλ
，选项B正确，C错误；每秒钟太阳帆
接收到的光子所具有的总平均能量为E=nSℎc
λ=nSℎc
λ
，选项D错误。

8.AD阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，故选项A正确；由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，故选项B错误；不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的比荷是相同的，故选项C错误；最早精确测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，故选项D正确。

9.ABC由于弹子球德布罗意波长极短，故很难观察其波动性，而无线电波波长为3.0×102m，所以通常表现出波动性，很容易发生衍射，而金属晶体的晶格线度大约是10-10m数量级，所以波长为1.2×10-10m的电子可以观察到明显的衍射现象。

故选A、B、C。

10.AD红光的频率最小，光子的能量最小，故跃迁时对应的能级差最小，所以红色谱线是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的，A正确；紫光的频率最大，光子的能量最大，故紫色谱线是氢原子从n=6能级或n=5能级向n=2能级跃迁时产生的，蓝色谱线是氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁时产生的，B错误；氢原子从n=4能级直接向n=2能级跃迁时产生的光子的频率小于从n=6能级直接向n=2能级跃迁时产生的光子的频率，后者不能使某金属发生光电效应，则后者的频率小于该金属的截止频率，则前者就不可能发生光电效应，C错误；氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的光子的频率小于从n=6能级直接向n=2能级跃迁时
产生的光子的频率，若前者能使某金属发生光电效应，则后者一定能使该金属发生光电效应，故D正确。

11.答案(1)C(2)减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)
解析(1)由于光的频率一定，它们的遏止电压相同，A、B错误；光越强，电流越大，C正确，D错误。

(2)由于光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)，速度减小，光电子的动量变小。

12.答案(1)阳极(2)5.15×10143.41×10-19
(3)1.23×10-19
解析(1)在光电效应中，电子向A极运动，故电极A为光电管的阳极。

(2)由题图可知，铷的极限频率νc为5.15×1014Hz，逸出功W0=hνc=6.63×10-34×5.15×1014J=3.41×10-19J。

(3)当入射光的频率为ν=7.00×1014Hz时，由E k=hν-hνc得，光电子的最大初动能为E k=6.63×10-34×(7.00-
5.15)×1014J=1.23×10-19J。

13.答案5.8×1018
解析波长为λ的光子能量为ε=hν=h c
①
λ
②设白炽灯每秒内发出的光子数为n，白炽灯电功率为P，则n=ηP
ε
式中η=5%是白炽灯的发光效率
联立①②式得n=ηPλ
ℎc
代入题给数据得n=5.8×1018。

14.答案153V
解析据发生明显衍射的条件可知，当运动电子的德布罗意波波波长与晶格大小差不多时，可以得到明显的衍射现象。

设加速电场的电压为U，电子经电场加速后获得的速度为v，对加速过程由动能定理得mv2①
eU=1
2
②据德布罗意物质波理论知，电子的德布罗意波波长λ=ℎ
p
其中p=mv
③ 解①②③联立方程组可得U=ℎ2
2emλ2=153V 。

15.答案(1)8.21×1014Hz(2)1×106m/s
解析(1)n=2时，E 2=-13.6
22eV =-3.4eV
n=∞时，E ∞=0，所以要使处于n=2激发态的氢原子电离，电离能为ΔE=E ∞-E 2=3.4eV ν=ΔE ℎ=3.4×1.6×10-19
6.63×10-34Hz =8.21×1014Hz 。

(2)波长为200nm 的紫外线一个光子所具有的能量
E 0=h ν=h c λ=6.63×10-34×3×108200×10
-9J =9.945×10-19J 电离能ΔE=3.4×1.6×10-19J =5.44×10-19J
由能量守恒有E 0-ΔE=12mv 2。