高中物理选修三第四章《原子结构和波粒二象性》经典练习题(2)

一、选择题
1．对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（ ）
A ．图甲中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B ．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i 逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb ′面射出
C ．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
D ．图丁中的M 、N 是偏振片，P 是光屏，当M 固定不动缓慢转动N 时，光屏P 上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波
2．图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用a 、b 、c 光照射光电管得到的I U -图线，1c U 、2c U 表示遏止电压，下列说法正确的是（ ）
A ．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加
B ．a 光的频率小于b 光的频率
C ．光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关
D ．c 光照射光电管发出光电子的初动能一定小于b 光照射光电管发出光电子的初动能 3．关于α粒子散射实验的下述说法中正确的是（ ）
A ．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电及全部质量
B ．实验表明原子中心有一个较大的核，它占有原子体积的较大部分
C ．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°
D ．使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的推斥力使α粒子发生明显偏转，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转 4．如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于4n =激发态的氢原子跃迁时，发出频率
不同的大量光子。

其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙。

下列说法正确的是（）
A．阴极K的逸出功为6.75eV
B．氢原子跃迁时共发出4种频率的光
C．保持入射光不变，向右移动滑片P，电流表示数一定变大
D．光电子最大初动能与入射光的频率成正比
5．如图甲所示为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱．已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁，到n=2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子
A．从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光
B．从n=5的能级跃迁到n=3的能级时的辐射光
C．从n=4的能级跃迁到n=3的能级时的辐射光
D．从n=5的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光
6．如图所示，某种单色光射到光电管的阴极上时，电流表有示数，则不正确的是（）
A．入射的单色光的频率必须大于阴极材料的截止频率
B．增大单色光的强度，电流表的示数将增大
C．滑片P向左移，电流表示数将增大
D．滑片P向左移，电流表示数将减小，甚至为零
7．某金属发生光电效应，光电子的最大初动能E k与入射光频率 之间的关系如图所示。

已知h为普朗克常量，e为电子电荷量的绝对值，结合图像所给信息，下列说法正确的是（）
ν的入射光不可能使该金属发生光电效应现象
A．频率大于
hν
B．该金属的逸出功等于0
C．仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能会增加
D．遏止电压随入射光的频率增大而减小
8．如图是氢原子能级示意图的一部分则（）
A．电子在各能级出现的概率是一样的
B．一个氢原子从n=4 的能级向低能级跃迁时最多发出 3 种频率的光
C．一个动能是 13.6eV 的原子撞击处于基态的氢原子，一定能使它电离
D．一个氢原子从 n=4 的能级向低能级跃迁时，能辐射出的光子中，波长最长的是从 n=4 到 n=1 的轨道跃迁时放出的光子
9．下列说法符合历史事实的是（）
A．普朗克指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短
B．爱因斯坦最早发现光电效应现象，并提出了光电效应方程
C．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，但并没有准确测出其电量
D．查德威克用α粒子轰击Be，发现了质子
10．下列说法正确的是（）
A．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射
B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量
C．任一运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波
D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
11．下列说法正确的是（）
A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程
B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量
C．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
D．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长
12．用不同频率的紫外线分别照射锌和钨的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能E K随入射光频率ν变化的E K—ν图，已知锌的逸出功是3.24eV，钨的逸出功是
3.28eV，若将两者的图线画在同一个E K—ν坐标中，用实线表示锌，虚线表示钨，则正确反映这一过程的是如图所示的（）
A ．
B ．
C ．
D ． 13．在研究光电效应实验时，如果绿光刚好可以发生光电效应，那么换成黄光时（ ） A ．一定能发生光电效应 B ．只要时间足够长就会发生光电效应 C ．能否发生光电效应取决于照射黄光的强度 D ．不能发生光电效应
14．用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用频率为1ν的光照射时，遏止电压的大小为U 1，当用频率为2ν的光照射时，遏止电压的大小为U 2。

已知电子电量的大小为e ，则下列表示普朗克常量和该种金属的逸出功正确的是（ ）
A ．1221()e h -=-νννν
B ．1212()e U U h νν+=-
C ．1122012eU eU W -=-νννν
D ．2112021eU eU W νννν-=
- 15．研究光电效应现象的实验电路如图所示，A 、K 为光电管的两个电极，电压表V 、电流计G 均为理想电表。

已知该光电管阴极K 的极限频率为ν0，元电荷电量为e ，普朗克常量为h ，开始时滑片P 、P ＇上下对齐。

现用频率为ν的光照射阴极K （ν>ν0），则下列说法错误的是
A ．该光电管阴极材料的逸出功为hν0
B ．若加在光电管两端的正向电压为U ，则到达阳极A 的光电子的最大动能为hv-hv 0+eU
C ．若将滑片P 向右滑动，则电流计G 的示数一定会不断增大
D ．若将滑片P ＇向右滑动，则当滑片P 、P ＇间的电压为
0hv hv e
-时，电流计G 的示数恰好为0 二、填空题
16．根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图所示。

电子处在n =3轨道上比处在n =5轨道上离氦核的距离______ (选填“近”或“远”)。

当He ＋处在n =4的激发态向基态跃迁时辐射光子的能量为______eV 。

17．在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能k E与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可知该金属的逸出功为_______，若用波长为λ的光照射该金属产生光电子，则光电子的最大初动能为________.（已知普朗克常量为h，光在真空中的传播速度为c）
18．光电效应实验中，以不同频率的光入射同一金属表面，并测量与各频率ν对应的遏止电压U c，所得结果如图所示。

若图线斜率为k，电子电荷量为e，则普朗克常量
h=________（用上述字母表示）。

若用频率为3×1014Hz很强的入射光照射到该金属表面________（选填“能”或“不能”）产生光电效应。

19．(1)如图是卢瑟福的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．绝大多数的α粒子会发生大角度偏转
B．α粒子发生大角度偏转是与原子中的电子碰撞造成的
C．绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进
D．极少数α粒子发生大角度偏转，甚至几乎原路返回
(2)该实验是卢瑟福建立______模型的重要依据，否认了汤姆孙的______模型。

20．如图所示是使用光电管的原理图。

当频率为ν的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过。

如果将变阻器的滑动端P由A向B滑动，通过电流表的电流强度将会___（填“增加”、“减小”或“不变”）。

当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能为___（已知电子电量为e）。

如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将____（填“增加”、“减小”或“不变”）。

21．在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为0λ，该金属的逸出功为______。

若用波长为λ（λ<0λ）单色光做实验，则其遏止电压为______。

已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为e，c和h。

22．(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的关系图象中，正确的是________．
(2)钠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
___________．
23．利用光电管产生光电流的电路如图所示．电源的正极应接在_______端（填“a”或“b”）；若电流表读数为8μA，则每秒从光电管阴极发射的光电子数至少是_________个．（已知电子电量为e＝1.6×10-19C）
24．某同学用如图1所示装置研究光电效应现象。

保持滑片P 的位置不变，调节滑片P '，使电压表的示数为零。

(1)用频率为ν（大于阴极K 金属的极限频率）的可见光照射到光电管阴极K 上，此时电流表中____________（填“有”或“没有”）电流通过。

(2)多次调节滑片P '，测得多组电压表和对应的电流表的示数U 、I ，作出I U -图像如图2所示，由图像2可知光电子的最大初动能为______________eV 。

(3)改变照射光的频率，使照射光的频率增加了142.410Hz ⨯，再次实验，作出的I U -图像如图3所示，已知电子的电量为191.610C -⨯，由此求得普朗克常量
h =____________J s ⋅（结果保留2位有效数字）。

25．如图所示，一块铜板暴露在紫外线中，观测到有电子e 从铜板下表面逸出。

当在铜板所在空间加一方向垂直于板面、大小为E 的匀强电场时，电子能运动到距板面的最大距离为d ，则电场对电子所做的功是__________；若紫外线的频率为ν，普朗克常量为h ，则铜板的截止频率为___________。

26．美国物理学家密立根利用光电管对光电效应现象进行研究，得到金属的遏止电压U c 与入射光频率ν的关系如图，由此可计算出普朗克常量h 。

电子电量用e 表示，由图象中的数据可知，这种金属的截止频率为____，计算出普朗克常量表达式为h =______。

三、解答题
27．如图所示，阴极材料由铝制成，铝的逸出功为0W。

现用波长为λ的光照射铝的表面，使之产生光电效应。

已知电子的电荷量为e，普朗克常量为h，真空中的光速为c。

（1）求波长为λ的光的光子的动量；
（2）求铝的极限频率；
（3）电压表示数至少为多大时电流表示数才为零。

28．研究光电效应规律的实验装置如图所示，光电管的阴极材料为金属钾，其逸出功为W0＝2.25eV，现用光子能量为10.75eV的紫外线照射光电管，调节变阻器滑片位置，使光电流刚好为零。

求：
(1)电压表的示数是多少？
(2)若照射光的强度不变，紫外线的频率增大一倍，阴极K每秒内逸出的光电子数如何变化？到达阳极的光电子动能为多大？
(3)若将电源的正负极对调，到达阳极的光电子动能为多大？
29．原子结构的行星模型的要点是什么？从现代化学理论看，是否准确？为什么？30．太阳的辐射功率（太阳每秒辐射的能量）为26
⨯，已知射到大气层的太阳能
3.8610J/s
只有45%到达地面，另有55%被大气层吸收和反射，而未到达地面。

若射到地球上的太阳光可视为垂直于地球表面，把太阳光看成是频率为14510Hz v =⨯的单色光，求地球表面上21cm 的面积每秒接收到多少个光子。

已知太阳到地球的距离为111.510m R =⨯。

（最后结果保留两位有效数字）。