青海省互助一中高中物理选修三第四章《原子结构和波粒二象性》经典测试

一、选择题
1．在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。

如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（ ）
A ．T 1＜T 2
B ．在同一温度下，波长越短的电磁波辐射强度越大
C ．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低
D ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动
2．在相同的条件下，先后用甲、乙两种不同的单色光，用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上产生的相邻两条亮纹的间距不同，其中甲光间距较大。

则甲光比乙光（ ） ①在真空中的波长短②在玻璃中传播速度大③在玻璃中传播时，玻璃的折射率大④其光子能量小
A ．①②③
B ．①③
C ．②④
D ．①③④ 3．利用光电管研究光电效应的实验电路如图所示，用频率为ν的可见光照射阴极K ，电流表中有电流通过，则（ ）
A ．改用紫外光照射K ，电流表中没有电流通过
B ．只增加该可见光的强度，电流表中通过的电流将变小
C ．若将滑动变阻器的滑片移到A 端，电流表中一定无电流通过
D ．若将滑动变阻器的滑片向B 端移动，电流表示数可能不变
4．大量处于4n =能级的氢原子辐射出多条谱线，其中最长和最短波长分别为1λ和2λ。

已知普朗克常量为h ，光速为c 。

则4n =能级与3n =能级的能量差为（ ） A ．
1hc λ B ．2hc λ C ．1212()hc λλλλ+ D ．1212()hc λλλλ-
5．氢原子能级示意如图。

现有大量氢原子处于n =3能级上，下列正确的是（ ）
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子
B．从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低
C．从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66eV的能量
D．n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量
6．如图所示，用绿光照射一光电管，能产生光电效应。

欲使光电子从阴极逸出时的初动能增大，应该（）
A．改用红光照射
B．改用厂的高温炉子上开一个小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温紫光照射
C．增大光电管上的加速电压
D．增大绿光的强度
7．关于光电效应，以下说法正确的是（）
A．光电效应证明了光的波动性
B．金属的极限频率与照射光的强弱及频率无关
C．同种金属分别用不同频率的光照射，遏止电压相同
D．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
8．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
9．如图所示，N为铝板，M为金属网，它们分别和电池两极相连，各电池的极性和电动势在图中标出，铝的逸出功为4.2eV。

现分别用能量不同的光子照射铝板（各光子的能量在图上标出），那么，下列图中有光电子到达金属网的是（）
A．①②③B．②③C．③④D．①②
10．在α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的运动轨迹如图中实线所示。

图中P、Q为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨迹相切的直线，两虚线和轨迹将平面分为五个区域。

不考虑其他原子核对该α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法中正确的是（）
A．可能在①区域B．一定在②区域
C．可能在③、④区域D．一定在⑤区域
11．用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为3.0eV的光照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA，移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.8V 时，电流表读数为0，则（）
A．电键K断开后，没有电流流过电流表G
B．所有光电子的初动能为0.8eV
C．光电管阴极的逸出功为2.20V
D．改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小
12．下列说法正确的是（）
A．随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B．振动的带电微粒辐射或吸收的能量可以是任意数值
C．动能相同的质子和电子相比，质子的波动性更为明显
D．光的波动性不是光子之间相互作用引起的，而是光子自身固有的性质
13．一平行板电容器的电容为C，A极板材料发生光电效应的极限波长为0λ，整个装置处于真空中，如图所示。

现用一波长为λ（λ＜0λ）的单色光持续照射电容器的A极板，B 极板接地。

若产生的光电子均不会飞出两极板间，则下列说法正确的是（）（已知真空中的光速为c，普朗克常量为h，光电子的电量为e）
A ．光电子的最大初动能为0hc λλ
- B ．光电子的最大初动能为()00h c λλλλ
- C ．平行板电容器可带的电荷量最多为()00hc C e λλλλ
- D ．平行板电容器可带的电荷量最多为()00h C ce λλλλ
- 14．如图所示为用某金属研究光电效应规律得到的光电流随电压变化关系的图象，用单色光1和单色光2分别照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能分别为E k 1和E k 2，普朗克常量为h ，则下列说法正确的是（ ）
A ．E k 1>E k 2
B ．单色光1的频率比单色光2的频率高
C ．增大单色光1的强度，其遏止电压会增大
D ．单色光1和单色光2的频率之差为12-k k
E E h
15．现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激发的氢原子最后都回到基态上，则在此过程中发出的光子总数是（假定处在量子数为n 的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处于该激发态能级上的原子总数的
11n -） A ．2200个 B ．2000个 C ．1200个 D ．2400个
二、填空题
16．如图所示，是20世纪初伟大的物理学家卢瑟福在研究物质结构时的实验装置，请根据物理学史的知识完成下题：
(1)卢瑟福用这个实验装置发现了______________；
(2)图中的放射源发出的是___________粒子；
(3)图中的金箔是_____层分子膜（填单或多）；
(4)如图位置的四个显微镜中，闪光频率最高的是___显微镜；
(5)除上述实验成就外，卢瑟福还发现了______的存在；（填电子、质子、中子中的一项）
(6)最终卢瑟福__________诺贝尔奖（填是否获得了）。

17．在电光效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示，则可以判断出它们的光强关系为：甲_____乙_____丙；频率关系为甲____乙_____丙（填>、=、<号）。

18．某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示，S为光源，当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C.光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于I
ν。

要使该探测器正常时，探测器触发报警系统报警．真空中光速为c，钠的极限频率为
工作，光源S发出的光波长应小于________。

若入射光子中能激发出光电子的光子数占比为η，电子的电荷量为e，报警时，t时间内射向光电管钠表面的光子数至少是________个。

19．已知氢原子基态的轨道半径为R0，基态能量为－E0，将该原子置于静电场中使其电离，已知静电力常量为k，电子电荷量为q.则静电场提供的能量至少为________，静电场场强大小至少为________．
n 能级上的氢原子，要使它们回到n=2 20．氢原子的能级图如图所示，现有一群处于4
能级过程中，可能辐射______种不同频率的光子．辐射出的光子照射某种金属，该金属的逸出功是2.25eV，则产生的光电子最大初动能是________eV．
21．如图所示是使用光电管的原理图，当频率为υ的可见光照射到阴极K 上时，电流表中有电流通过．
（1）当变阻器的滑动端P 向_____滑动时（填“左”或“右”），通过电流表的电流将会增大．
（2）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________（已知电子电荷量为e ）．
（3）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”）．
22．我国科学家用冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面蛋白与人体细胞表面蛋白的结合过程。

冷冻电子显微镜比光学显微镜分辨率更高，其原因是电子的物质波波长远小于可见光波长。

由此可知电子比可见光___________（选填“更容易”或“更不容易”或“一样容易”）发生明显衍射。

电子束通过由电场构成的电子透镜实现会聚、发散作用。

电子透镜由金属圆环M 、N 组成，其结构如图甲所示，图乙为其截面图（虚线为等势面）。

显微镜工作时，两圆环的电势N M ϕϕ>。

现有一束电子沿着平行于圆环轴线的方向进入M 。

则电子在穿越电子透镜的过程中速度不断___________（选填“增大”或“减小”或“不变化”）。

23．当光照射到光电管的阴极K时，电路中产生的电流流过电流表G的方向是
___________（选填“a流向b”或“b流向a”）若照射光的频率增大，强度不变，电流表G的读数___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。

24．现有k个氢原子被激发到n=3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光的谱线的条数为_____条；发出光的光子总数是_____（假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的
1
）
1
n
25．在光电效应实验中，小明同学用同一实验装置在甲、乙、丙三种光的照射下得到了三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，则甲光和乙光的频率相比较v甲_____v乙（填“>”，“<”或“＝”）；乙光和丙光每一秒照射到金属板上的光子数相比较n乙_____n丙（填“>”，“<”或“＝”）如果知道这种金属的极限频率是v0，（普朗克常量为h，电子电量为 e）则甲入射光的频率v甲=_____
26．如图所示，一光电管的阴极K 用极限波长为λ0的金属制成．用波长为λ的紫外线照射阴极K ，加在光电管阳极A 和阴极K 之间的电压为U ，电子电荷量为e ，普朗克常量为h ，光速为c ，光电子到达阳极时的最大动能为____；若将此入射光的强度增大，则光电子的最大初动能____（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
三、解答题
27．一平行板电容器的电容为C ，A 极板材料发生光电效应的极限波长为λ0，整个装置处于真空中，如图所示。

现用一波长为λ（λ<λ0）的单色光持续照射电容器的A 极板，B 极板接地。

若产生的光电子均不会飞出两极板间， 已知真空中的光速为c ，普朗克常量为h ，光电子的电荷量为e ，求：
（1）光电子的最大初动能；
（2）平行板电容器可带的电荷量的最大值。

28．已知金属钙的逸出功为2.7eV ，氢原子的能级图如图所示。

一群氢原子处于n =4能级状态，则：
问题探究：
(1)氢原子可能辐射几种频率的光子？
(2)其中有几种频率的辐射光子能使金属钙发生光电效应？
29．如果大量氢原子处在3n =的能级，会辐射出几种频率的光？其中波长最短的光是在哪两个能级之间跃迁时发出的？
30．华裔物理学家朱棣文和他的同事在实验室用激光冷却的方式将温度降到了610K -的数量级并捕捉到原子，其原理就是利用光子与原子发生碰撞来降低原子的速度，从而降低物体的温度。

假设激光光子的动量大小为0p ，某质量为m 的原子，以速度0v 迎着激光入射的方向运动，光子与原子碰撞后反射回来的动量大小为1p （01p p <），已知普朗克常量为h ，求：
①激光发射器所发射光子的波长；
②原子与光子碰撞后的速度大小。