第4章 原子结构和波粒二象性 A卷 基础巩固卷-【学而思·高中同步双测卷】2025-2026学年高二物理选择性必修第三册测试卷（人教版2019）

第四章 原子结构和波粒二象性 A卷 基础巩固卷 (时间：75分钟 满分：100分)》 一、选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分， 5.关于光电效应有以下几种陈述，其中正确的是 在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目 () 要求的， A.金属的逸出功与入射光的频率成正比 1.四种温度下黑体热辐 B.光电流强度与入射光强度无关 辐 射的强度与波长的关 C.用不可见光照射金属一定比可见光照射金属 系如图所示，有关黑体 产生的光电子的初动能要大 辐射的实验规律和科 00 D.对任何一种金属都存在一个“最大波长”，入 学家们对黑体辐射的 300 射光的波长必须小于这个波长，才能产生光 100 研究，下列说法正确的 电效应 λ/m 是 ( 6.某新能源研究院研制氢 EleV 0 A.随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较 能光源，先利用高能电子 -0.54 0.85 长的方向移动 将大量氢原子激发到n=4 -1.51 的 -3.40 那 B.随着温度升高，波长短的辐射强度增大，波长 能级，氢原子会自发向低 长的辐射强度减小 能级跃迁释放光子发光. -13.6 C.英国物理学家瑞利提出的辐射强度按波长分 氢原子能级图如图所示，在大量的氢原子从=4 布的理论公式与实验相符 能级向低能级跃迁的过程中，下列说法正确的是 D.德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提 ( 出的黑体辐射强度公式与实验相符 A.此过程需要吸收能量 妇 製 2.以下事实为“原子核可再分”的依据的是( B.氢原子处于n=4能级的能量最小 A.电子的发现 B.a粒子散射实验 C.最多辐射出3种不同频率的光 C.氢原子发光 D.天然放射现象 D.从n=4能级向n=3能级跃迁辐射出的光的 3.如图所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用 波长最长 紫外线照射锌板时，发生的现象正确的是() 7.在探究光电效应现象时，某小组的同学使用频率为 箭 锌板 的单色光照射某金属时，逸出的光电子最大初动 验电器 能为Ek,已知普朗克常量用h表示，则 () 紫外线灯 A.用频率为2y的单色光照射该金属时逸出的光 电子最大初动能等于2E, A.有光子从锌板逸出B.有电子从锌板逸出 B,用频率为乞的单色光照射该金属时有可能发 C.验电器带负电 D.锌板带负电 生光电效应 4.原子核符号C中，12表示 ( C.该金属的逸出功为hy A.电子数 B.质子数 D.若增加该光的强度，则逸出的光电子最大初 C.中子数 D.核子数 动能增大 37 二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分， EleV 每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求， 全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错 的得0分. 电源 8.如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意 -13.6 图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显 A.图丙中的图线b所表示的光的光子能量为 微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度 12.75eV 的散射情况.下列说法中正确的是 B.图丙中的图线b所表示的光是氢原子由第4 金箔 荧光屏 能级向基态跃迁发出的 放射源 显微镜 C,处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为 0.75eV的光子并电离 D.用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K 时，光电子的最大初动能比用图线b所表示 的光照射时更大 A.在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时 三、非选择题：本题共5小题，共54分. 间内观察到屏上的闪光次数不一样多 11.(6分)某实验小组的同学利用如下所示的实验 B.在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任 研究光的波粒二象性。 何闪光 (1)(多选)利用甲图所示的电路研究阴极K的 C.卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的 遏止电压与照射光频率的关系.若实验测得钠 靶，观察到的实验结果基本相似 (Na)的遏止电压Ue与照射光频率v的关系图 D.a粒子发生散射的主要原因是a粒子撞击到 像如图乙所示，已知钠的极限频率为5.53× 金原子后产生的反弹 1014Hz,钙的极限颍率为7.73×1014Hz,则下 9.如图为氢原子能级图，用某种单色光照射容器中大 列说法中正确的是 量处于n=2能级的氢原子，氢原子吸收这种光子 A.需将单刀双掷开关S置于a端 后，能发出波长分别为1入2、3的三种光子，且 B.需将单刀双掷开关S置于b端 >2>3,则照射光光子的波长为 C.钙的遏止电压与照射光的频率的关系图线 EleV 0 应该是① -0.54 4 -0.85 D.钙的遏止电压与照射光的频率的关系图线 3 -1.51 应该是② 2 -3.40 UN ①Na② -13.6 A.A1 B.λ3 2.0 1.0 C.1-a2 入2λ3 D.20 /10Ha 5.537.73 10.氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能 级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种 (2)从图乙中可以看出两种金属中的 不同频率的光，其中只有频率为ya、6两种光可 (填“钠”或“钙”)更容易发生光电效应.已知普 让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应.分 朗克常量h=6.63×10一34J·s,电子的电荷量 别用频率为、%的两个光源照射光电管阴极 e=1.6×10-19C,那么该实验所用光电管的K K,测得电流随电压变化的图像如图丙所示.下 极材料钙的逸出功为 eV(结果保留 列说法中正确的是 ( 两位有效数字). 38 12.(8分)从1907年起美 13.(12分)氢原子的核外电子处于第三轨道上，当 国物理学家密立根开 它向能级较低的轨道跃迁时，放出光子，则： 始以精湛的技术测量 (1)放出光子的最长波长和最短波长之比是 光电效应中几个重要 多少？ 的物理量.他的目的 (2)若电离=3的氢原子至少需要给它多少能 是：测量金属的遏止 量？(E1=-13.6eV) 电压U。与入射光的频率，由此算出普朗克常 量h,以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性. 现已知电子的电荷量为e,利用如图所示电路， 当分别以频率为Ⅵ1和2的单色光照射光电管 的阴极K时，均能发生光电效应，同时测得遏 止电压分别为U1和U2,求普朗克常量h. —39 14.(14分)通过如图甲所示的实验装置进行光电 15.(14分)研究原子物理时，科学家经常借用宏观 效应实验时，若测量某金属的遏止电压U。与入 模型进行模拟，在玻尔原子模型中，完全可用卫 射光频率y的关系图像如图乙所示，图中频率 星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运 Ⅵ、2，遏止电压Ue1、Ue2及电子的电荷量e均为 动，当然这时的向心力不是粒子间的万有引力 已知.求： (可忽略不计)，而是粒子间的静电力.氢原子在 光 基态时轨道半径1=0.53×10-10m,能量 E1=一13.6eV:电子和原子核的带电荷量大小 都是e=1.60×10-19C,静电力常量k=9.0× 109N·m2/C2,普朗克常量h=6.63×10-34J·s, 真空中的光速c=3×108m/s.(计算结果保留 三位有效数字) (1)普朗克常量h: (1)求氢原子处于基态时电子的动能和原子的 (2)该金属的截止频率o, 电势能； (2)用波长是多少的光照射可使基态氢原子 电离 40第四章原子结构和波粒二象性 C.根据Ek=hv一W可知，该金属的运出功小于hv,故C 错误：D.逸出光电子的最大初动能只与入射光的频率有 A卷基础巩固卷 关，与光强无关，故D错误，故选：B. 8.ACAB.放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光 1,DAB.由图像可以看出，随着温度的升高，各种波长的 次数最多，放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光 辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的 次数较少，故A正确，B错误：C.选用不同金属箔片作为@ 方向移动，故AB错误：C.根据物理学史可知，瑞利提出 粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确： 的辐射强度公式在长波区与实验基本一致，而短波区与 D.主要原因是《粒子撞击到金原子后，因库仑力作用，且 实验严重不符，故C错误：D.根据物理学史可知，物理学 质量较大，从而出现的反弹.故D错误.故选：AC, 家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式 9,AD氢原子吸收光子后会跃迁到高能级，高能级不稳 与实验相符，故D正确.故选：D. 定，会向低能级跃迁， 2.DA.电子位于原子核之外，不能说明原子核可再分，故 由题意可知，该氢原子能发出三种光子，说明该氢原子从 A错误：B.a粒子散射实验说明了原子的核式结构模型， n=2能级跃迁到n=3能级， 故B错误：C,氢原子发光说明核外电子的跃迁，不能说明 原子核可再分，故C错误：D.天然放射现象与元素的化学 由一分可知，照射光光子的流长为 性质无关，说明射线来自原子核，故D正确.故选：D, 由题意可知，从n=3能级向低能级跃迁，可以发出三种 3.B用紫外线照射锌板时，发生光电效应，有电子从锌板 光子，分别是3→2,21,3→1. 逸出，锌板失去电子带正电，所以验电器带正电而张开一 由能级图可知：E1一E1=E3一E2十(E2一E1) 定角度.故ACD错误，B正确，故选：B. 又E=hy,则上式变为：h3=hy1十hy2, 4.D原子核符号C中的12表示核子数，即质子数与中子 又一会则站十太化腾可得A一故D正 入2入3 数之和，6表示核电荷数，即质子数，故D正确，ABC错 误.故选：D. 确，BC错误.故选：AD. 5.DA,金属的逸出功由金属自身的极限频率决定，与入 10.ABAB.图丙中的图线b所表示的光的通止电压较大 射光的频率无关.故A错误：B.光的强度彩响单位时间内 则光电子最大初动能较大，所对应的光子能量较大，原 发出光电子的数目，即影响光电流的大小，故B错误：C. 子跃迁对应的能级差较大，即对应于从=4到n=1的 有的不可见光的频率比可见光的频率大，例如紫外线，有 跃迁，则光子能量为（一0.85cV)一（一13.6eV)= 的不可见光的频率比可见光的频率小，例如红外线，用频 12.75CV,故AB正确：C.处于第4能级的氢原子至少要 率比可见光的频率小的光照射金属比用可见光照射同种 吸收能量为0.85eV的光子才能电离，故C错误：D.用图 金属产生的光电子的初动能要小，故C错误：D.对任何一 丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，通止电压小于 种金属，都有一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这 图线b表示的光子的遇止电压，可知（表示的光电子的 个波长才能产生光电效应，故D正确.故选：D. 最大初动能比用图线b所表示的光照射时更小，故D错 6.DA.在大量的氦原子从n=4能级向低能级跃迁的过 误.故选：AB. 程中，此过程释放能量，故A错误：B.在大量的氨原子从 11,解析：(1)AB.本实验是研究阴极K的遏止电压与照射 =4能级向低能级跃迁的过程中，氢原子处于”=4能级 光频率的关系，所以电源正极应与阴极相连，故A正确， 的能量最大，故B错误：C.根据C号=6可知最多辐射出6 B错误；CD,根据光电效应方程及动能定理得Ekm=U. 种不同频率的光，故C错误；D.从n=4能级向n=3能级 u一W,不同材料的图像的斜率相同，故C错误，D正确. 跃迁辐射出的光的能量最小，根据E=加=h天可知辐射 故选AD. (2)因为钙的横截距较大，故逸出功较大，所以纳更容易 出的光的波长最长，故D正确.故选D 发生光电效应. 7.BA根据光电效应方程，用频率为y的单色光照射时 根据光电效应方程eUe=h一W,则逸出功W=hw一 Ek=hy一W,用频率为2，的单色光照射该金属时Ek= eUe,当Ue=0时，对应钙的戴止频率v=7.73×1014H2, 2hv一W,则Ek'=Es十hv,可知用频率为2y的单色光照射 代入数据得W=3.2eV. 该金属时，逸出的光电子最大初动能不等于2Ek,故A错 答案：(1)AD(2)钠3.2 误；B.因为使用频率为￥的单色光照射某金属时能发生 12.解析：由光电效应方程可得： 光电效应，可判断该金高藏止颜率小于，则用频率为兰 EkI=hyI一Wa 的单色光照射该金属时有可能发生光电效应，故B正确： Ek2=hv?-Wo 81 又Ek1=U1e (2)基态能量为E1=-13.6eV=-2.173×10-18J.因 Ek2=Uze 此使氢原子能发生电离需要的最小能量值为2.173× 由以上各式联立可得h=U一U) 1一2 10,极据E=受 答案，eU,一U2 则：A-任-663X10X3X10 12 2.173×1018 m=9.15×10-8m. 13.解析：(1)当大量氢原子处于n=3能级时，最多可辐射 答案：(1)13.6eV-27.2eV(2)9.15×10-8m 出C号=3种不同频率的光子 据玻尔理论在这3种频率光子中， B卷能力提升卷 氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时辐射的光子波长 I.D卢瑟福由《粒子散射现象提出了原子的核式结构，即 最长用有一位栏 原子的正电部分和几乎全部质量都集中在体积很小的核 氢原子从n=3能级向n=1能级跃迁时辐射的光子波长 上，整个原子很空旷，卢瑟福并提出原子是由原子核和核 最短，则有B一E=C 外电子组成，原子核外电子绕核做圆周运动，而汤姆生原 入mi国 子模型认为：原子中的正电荷均匀分布在原子中，提出 了，故D正确，ABC错误.故选：D. 2.AA.原子2部Th表示电荷数为90，即说明核内有90个 解得：m-32 Amin 5 质子，故A正确：B.原子酷Th表示核内有90个质子，核 (2)要使处于=3的氢原子电离，其吸收的能量应能使 外电子数等于原子核内的质子数，故核外电子数为90，故 核外电子从第3能级跃迁到无限远处，此时E=0, B错误：C.原子Th表示核内有90个质子，核内的核子 所以最小能量应为 数为234个，故中子数为234一90=144个，故C错误：D.原 Em=0-6=0-gB=-号×(-18.6eW=1.51ev 子Th表示核内的核子数为234个，故D错误.故选：A 3.CAB.由光电方程：Ekm=v-Wo,可知光电子的最大 答案：1) (2)1.51eV 初动能随入射光频率的增大而增大，但不成正比，与入射 光的强度无关，故AB错误：C,当入射光的频率大于极限 14.解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程有： 频率时，才发生光电效应，故C正确：D,某单色光照射一 Ek=h-Wo:hvo=Wo 金属不发生光电效应，改用波长较短的光，频率增大，但 根据动能定理有：一U。=0-Ek 不一定大于该金属的极限频率，也不一定发生光电效应， 解得：U。=方-方 e 故D错误.故选：C 结合U。一v图像可知，图像斜率k=人=U@一U。 4.CA一切光都具有波粒二象性，光的有些现象（如干 e 以一1 涉、衍射)表现出波动性，光的有些现象（如光电效应，康 所以普朗克常量h=e(U.2一U) 普顿效应)表现出粒子性，故A错误；B.电子是实物粒子， 有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是 (2)当過止电压为零时，入射光的频率等于金属的截止 以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，故 频率，即横轴裁距等于筏止频率， B错误：C,光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著， 由图线斜率k=Ua-U=U,=么 光的波长越短，粒子性就越显著，故C正确：D,康普顿效 2一11一1e 应表明光具有粒子性，故D错误.故选：C 解得：0= Uen-Uev2 Ue-Ue 5.CAB将光电效应方程Ek=hv一W0与图像对应，可知 答案：1)U2-Ua) (2'2-Ua E)图像的斜率为普期克常量小，即有A=君，蚊藏距 2一1 Ue-Ua 的绝对值为金属的逸出功，即|一E1=W。,横裁距0为 5解析：1)根据库仑力提供向心力，得：二=r r 金偏的截止频率，故金偏的逸出功W。=ho,故AB错误： 所以动能：E1=。n2=g=90X10×(1.6×10)」 C.根据光电效应方程Ek=仙一W。可知入射光的频率为 2 2×5.3×10-0 2o时，产生的光电子的最大初动能为hvo,故C正确：D. =2.173×10-18J≈13.6eV 当>v0时，根据光电效应方程Ek=hv一W。可知Ek>0, 由于E1=E:十El,所以电子和原子核具有电势能：En 当频率y变为2后，其光电子的最大初动能E=2hw =E1-Ek1=-13.6eV-13.6eV=-27.2eV W。>2(hv一W。)=2Ek,故D错误.故选：C. 82