第4章 原子结构和波粒二象性 B卷 能力提升卷-【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）

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 6.DA.①光照射下的戴止电压为U,根据光电效应方程 A错误：B.如果n=1能级的氨原子吸收光子到n=3能 可得hw=W,十Ek=Wa十eU1,故A正确：B.②光和③光 级，吸收的能量一定等于12.09eV,因此光子的能量等 交点处的横坐标表示电压，纵坐标表示电流，图像相交表 于12.09eV即可，故B错误；C.大量处于基态的氢原子 示该电压下光电流大小相同，故B正确：C,②光和④光的 吸收某频率的光子跃迁到n一3能级时，由C一3可知 截止电压相同，说明它们是同一频牵的光，但是②光的饱 向外辐射三种不同频率的光子，故C正确：D.氢原子从 和光电流比④光的饱和光电流大，说明②光的光强比④ n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量为 光的光强大，故C正确：D.④光的截止电压低于①光和③ 13.6eV-0.85eV=12.75eV,如果用该光照射逸出功 光，由光电效应方程可得h=W。十Ek=Wo十U,可知④ 为2.25eV的金属时，由爱因斯坦的光电效应方程Ekm 光照射时产生的光电子最大初动能并不是最大的，故D =hy一Wo得逸出的光电子的最大初动能为10.5eV,故 错误.本题要求选择错误的，故选：D D正确.故选：CD. 7,DA.根据氨原子由n=3跃迁到n=1产生的光子能量为： 11.解析：(1)由图可知，K是阴极，A是阳极，依据光电效应 △E1=E-E=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV,由n 方程：Ekm=h一Wo,当Ekm=0时，入射光的能量等于 阴极材料的逸出功，则有：阴极材料的遮出功等于： =3跃迁到n=2能级时，辐射的光子能量为△E2= (2)由动能定理eU=Ekm一Ek,所以Ekm=hy一hvo十eU: -1.51cV-(-3.4eV)=1.89cV,由1=2向n=1能级 跃迁时辐射的光子能量为△E21=一3.4cV-(-13.6eV)= (3)由动能定理得一U反=0-Ek,所以U度=一0， e 10.2eV,故A错误：B.氢原子由n=3跃迁到n=2能级 (4)A.照射光频率不变，增加光强，则入射光的光子数 时，辐射的光子能量为△E32=一1.51eV一（一3.4cV)= 增多，导致光电流的饱和值增大，故A正确：B.照射光强 l.89eV,所以不能使逸出功为10.2eV的金属能发生光 度不变，增加光的频率，则入射光的光子数目减少，导致 电效应，故B错误：C,频率大小关系为u>%>,从n=3 光电流的饱和值减小，故B错误：C,增加A、K电极间的 跃迁到n=2辐射出的能量最小，即其对应的光频率为， 电压，会导致光电流增大，但饱和值不变，故C错误：D 故C错误：D.氨原子由n=2向n=1能级默迁时辐射的 减小A、K电极间的电压，会导致光电流减小，但饱和值 光子能量为△E21=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV, 不变，故D错误；故选A 而由n=3跃迁到n=1产生的光的能量12.09eV,依据 答案：1)Kh,(2)hm-o+rU(3)hw-四 光电效应方程，遮出的光电子的最大初动能为Ekm (4)A 12.09eV-10.2eV-l.89eV,故D正确.故选：D. 12.解析：(1)依题意Wo=4.54eV 8.CD ABC,a粒子受到斥力作用，根据电场力微功特点可 根据：Wa=hv 知：从运动b过程中电场力做负功，电势能增加，动能减 代入数据解得=1.10×1015Hz 小，从b运动到过程中，电场力做正功，电势能减小，动 (2)根据光电效应方程E=h一W。 能增加，整个过程中由于a与c在同一等势线上，故电场 力做功为零，AB错误，C正确：D.根据点电荷周围电场可 结合波越与波长的关系，一号 知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核加 解得Ek=3.75eV 速度越大，因此α粒子加速度先增大后减小，故D正确. 答案：(1)1.10X1015Hz(2)3.75eV 故选：CD. 13.解析：(1)设一群氢原子处于n=4的激发态，自发跃迁 9.BCA.由爱因斯坦光电效应方程有eU。=Ekm=hv一 时可辐射出N种不同频率的光子，则有：V=C W。,则极限频率为W。=ho,根据图线与横坐标的交点可 解得N=6 知甲的极限频率小于乙的极限频率，故A错误；B.设甲、 (2)氢原子从n=4向n=3能级跃迁时辐射出的光子能 的逸出功分别为W甲，W乙，由U。=么-，根据图 圣流小浅长最大则有：品号是气月一后 截距可知甲的逸出功小于乙的逸出功，故B正确：C.根据 解得入m=1.9X10-5m. eU。一Ekm,可知甲的最大初动能小于乙的最大初动能，故 (3)氢原子在三种跃迁a、b、c所辐射的光子能量分别记 C正确：D.金属能否发生光电效应与入射光强度无关，与 作E。、E、E,它们满是：E6=Ea十E 入射光的频率有关，故D错误，故选：BC, 则：h长=h十hS 10.CDA氢原子由n=1能级跃迁到n=2能级时需吸收 入6 能量，原子的总能量增大，又核外电子轨道半径变大，原 1=1+1 所以有元入 子核带正电，对核外电子有引力作用，半径变大则原子 核对核外电子的引力做负功，则电子的电势能变大，故 答案：1)6(2)1.9×10-6m(3)=1+1 ab入a入e 83 14.解析：(1)电子在句强磁场中微匀速回周运动的向心力 W,可得Q>0,该气体一定从外界吸收热量，故B正确： =B 为洛伦兹力m, C.扩散现象是分子热运动，而布朗运动是悬浮在液体中 的因体小颗粒的无规则运动，是液体分子运动的间接反 得u=erB 映，故C错误：D,液体表面张力产生的原因是：液体跟气 体接触的表而存在一个薄层，叫作表面层，表面层里的分 故电于的最大和动能=子-型 2m 子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分 (2)入射光子的能量E-y=hS 子间的相互作用表现为引力，正是因为这种张力的存在， 叶面上的小露珠呈球形，故D错误.故选：B 根据爱因斯坦光电效应方程得金属的逸出功为 3.CA,第一类永动机不可能制成的原因是违背了能量守 W。=E-E=h5-25 恒定律，故A错误：B.机械克服摩擦做功，机械能可以全 2m· 部转化为内能，故B错误：C.根据热力学第二定律可知， (3③)物质发的波长为A=品品 h 从单一热源吸收的热量全部变成功而不产生其他影响是 答案：(1)2B 不可能的，故C正确：D,第二类永动机不可能制造成功的 2 (2)h-e22B 2m (3) erB 原因是其违背热力学第二定律，并不违背能量守恒定律， 15.解析：(1)若氢原子能跃迁到n=4能级，吸收的能量值 故D错误.故选：C. 为：E1=E-E=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV< 4,CA.甲图中两曲线下方的面积等于1，固此下方而积相 12.79eV,则氨原子能跃迁到n=4能级，从n=4能级向 等.故A错误；B.理想气体在T2时，图像左移，温度更 低能级跃迁，总共能产生C=6种不同频率的光子： 低，所以分子平均动能减小，内能减小，故B错误：C.理想 气体温度从T:变为T1时，体积不变，根据理想气体状态 (2)当I=4.8以A时，t=2s内到达阳极A的光电子数 。--090个-6x10 方程，压强与温度成正比.故C正确：D.理想气体在T2 时，温度较低，分子运动的平均逸率较小，所以单位时间 (3)根据光电效应方程可得光电子的最大初动能 单位而积上气体分子对器壁撞击的次数要少，故D错误， Ekm=E-Wo=12.75 eV-4.54 eV=8.21 eV 故选：C 根据动能定理可得：一Uc=0一Ekm 5.BA.根据eU俄=Ekm=hy一W,入射光的频率越高，对 应的戴止电压U镜越大，甲光、乙光的截止电压相等，所 解得遇止电压Uc=Em=8.21ey=8,21V 以甲光、乙光的频率相等，故A错误：B.丙光的戴止电压 答案：(1)6(2)6×1013(3)8.21V 大于乙光的藏止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率， 则乙光的波长大于丙光的波长：故B正确：C.根据U藏= 第三次月考检测卷 Em=hv一W,光电子初动能越大，对应的载止电压U载 1.CA.1摩尔水的质量为18g,则0.18g水中所含的水分 越大，甲光的截止电压小于丙光的戴止电压，所以甲光对 子教目为：N=0,18×6.02×1023个=6.02×1021个，比 应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动 18 能，故C错误：D.丙光的截止电压大于甲光的截止电压， 地球的总人口数（约60亿）多的多，故A错误：B.悬浮在 所以甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子最 液体中的固体微粒越小，液体分子与固体颗粒碰撞的不 大初动能，故D错误.故选：B. 平衡性越明显，布朗运动就越明显，故B错误：C,由于气 6.CA.根据C=6知这些氢原子总共可辐射出6种不同 体分子在做无规则热运动，所以二手烟会影响整个屋子 频率的光，故A错误；B.n=3能级跃迁到n=2能级辐射 里的人，故C正确：D.不计分子之间的分子势能，氯气和 出的光子能量E=-1.51eV-(-3.40eV)=1.89eV< 氧气，温度相同，分子的平均动能相同，但是氨气和氧气 2.22eV,小于钾的逸出功，不能发生光电效应，故B错误： 的分子数不确定，无法比较其内能的大小，故D错误，故 C.由n=4能级跃迁到n=3能级过程中释放能量，氢原 选：C 子的能量减少，库仑力做正功，电势能减少，核外电子的 2.BA.不论是单晶体还是多晶体，都具有确定熔点，故A 动能增加，故C正确：D.由图可知当核外电子从n=4能 错误：B根据理想气体得找态方程兴-C可知，一定质量 级跃迁到=3能级时，能级差最小，所以放出光子的能 量最小，故D错误.故选：C 理想气体等压膨胀的过程中温度一定升高，则理想气体 7,DAB.该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的 的内能增大，即△U>0,一定质量理想气体等压膨胀的过 示数大于或等于1.7V时，电流表示效为0，知道光电子的 程中对外做功，即W<0,根据热力学第一定律△U一Q十 最大初动能为1.7eV,根据光电效应方程E=hw一W。 84第四章 原子结构和波粒二象性 B卷 能力提升卷 (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.如图所示，为某金属在光的照 在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目 射下，逸出的光电子的最大初 要求的 动能Ek与入射光频率的关系 1.卢瑟福的α粒子散射实验结果表明 图像，普朗克常量h为已知，由 A.原子是由原子核和核外电子组成 图像可知 B.原子核外电子绕核做圆周运动 A.该金属的逸出功等于E,一ho C.原子中的正电荷均匀分布在原子中 B普朗克常量名=力 D.原子中的正电荷和几乎全部质量都集中在原 C.人射光的频率为2o时，逸出的光电子的最大 子核里 初动能为hg 2.原子2Th表示 D.当人射光的频率y大于a时，若v增大一倍， 中 A.核内有90个质子B.核外有234个电子 补 则光电子的最大初动能也增大一倍 C.核内有145个中子D.核内有144个核子 6.某光电管阴极金属的逸出功为W。,电子电荷量 3.1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先 为e,今用四束光①、②、③、④分别照射光电管， 后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于 其光电流与电压的关系如图所示.下列说法不正 光量子的理论成功地解释了光电效应现象.关于 确的是 光电效应，下列说法正确的是 ( ① 蚁 A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 ② B.光电子的最大初动能与入射光的强度成正比 ③ ④ C.当入射光的频率大于极限频率时，才能发生 Ua Ua0 光电效应 A.①光的光子能量为W。十eU D.某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用 B.②光和③光的交点表示该电压下光电流大小 黄 波长较短的光照射该金属一定能发生光电效应 相同 4.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是 阳 C.②光的光强比④光的光强大 D.④光照射时产生的光电子最大初动能最大 A.有的光是波，有的光是粒子 7.如图所示为氢原子的能级图，大量处于=3能 B.光子与电子是同样的一种粒子 级的氢原子向基态跃迁，辐射出三种不同频率的 C.光的波长越长，其波动性越显著：波长越短，其 光a,bc,且频率a>%>e,让这三种光照射逸 粒子性越显著 出功为10.2eV的某金属表面，则下列说法正确 D.康普顿效应表明光具有波动性 的是 41 EleV 10.如图所示为氢原子的能级示意图，则下列说法 .0 5 -0.54 正确的是 -0.85 -1.51 EleV -3.4 0.54 0.85 1.51 -3.4 -13.6 A.光a、b、c的能量值可能为1.51eV B.光a,b,c均能使该金属发生光电效应 -13.6 C,从n=3跃迁到n=2辐射出的光频率为场 A.氢原子由n=1能级跃迁到n=2能级时，电 D.逸出的光电子的最大初动能为1.89eV 子的电势能减小 二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分， B.如果n=1能级的氢原子吸收某光子跃迁到 每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求， n=3能级，则该光子的能量一定大于12.09eV 全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错 C.大量处于基态的氢原子吸收某频率的光子 的得0分. 跃迁到=3能级时，可向外辐射三种不同 8.历史上英国物理学家卢瑟福根 顿率的光子 据α粒子（氦原子核）散射实验， D.用氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级辐射 提出了原子的核式结构模型. 出的光照射逸出功为2.25eV的金属时，逸 图中虚线表示原子核所形成的 出的光电子的最大初动能为10.5eV 电场的等势线，实线表示一个α 三，非选择题：本题共5小题，共54分. 粒子的运动迹.在a粒子从a运动到b再运动到 c的过程中，下列说法中正确的是 ( 11.(10分)如图所示是研究光电管产生的电流的 A.动能先增大，后减小 电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光 B.电势能先减小，后增大 电管阴极的极限频率为№，现将频率为（大于 C.电场力先做负功，后做正功，总功等于零 )的光照射在阴极上，电子电荷量的大小为 D.加速度先变大，后变小 e,则： 9.对于甲和乙两种金属，其遏制电压U与入射光 频率的关系，如图所示.若用同种频率的单色 光照射，两种金属均会发生光电效应，则下列说 法正确的是 知 (1) (填“A”或“K”)是阴极，阴极材料 d 的逸出功等于 (2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极 A.甲的极限频率大于乙的极限频率 B.甲的逸出功小于乙的逸出功 的光电子的最大动能为 (用h、o、v、e C.甲的最大初动能小于乙的最大初动能 U表示) D.照射乙的入射光强度必须大于照射甲的入射 (3)为了阻止光电子到达阳极，在A,K间应加上 光强度 U反= 的反向电压（用h、、v、e表示）. 42 (4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是 13.(12分)已知氢原子的n=3 能级公式为En=马，2 A.照射光频率不变，增加光强 n2 B.照射光强度不变，增加光的频率 其中基态能级E,= n=1 C.增加A、K电极间的电压 一13.6eV,n=1、2、3…,现有一群氢原子处于 D.减小A,K电极间的电压 n=4的激发态，它们自发地向低能级跃迁.已 12.(8分)钨的逸出功是4.54eV,现在将波长为 知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,真空中的 150nm的光照射钨的表面.普朗克常量为6.63× 光速c=3.0×105m/s. 10-34J·s,光速为3.0×108m/s,计算结果保 (1)这群氢原子可辐射出几种不同频率的光子？ 留小数点后两位.求： (2)求辐射的光子波长的最大值（结果保留两位 (门)钨的截止频率： 有效数字)： (2)光电子的最大初动能 (3)图中a、b、c分别表示氢原子的三种跃迁，试 推导相应辐射光子的波长Aa、入6与入，的关系. 43 14.(12分)用波长为入的伦琴射线使金箔发射光电 15.(12分)研究表明，用具有一定能量的电子轰击 子，电子在磁感应强度为B的匀强磁场区域内 处于基态的氢原子，当电子能量大于等于氢原 做最大半径为”的匀速圆周运动，已知电子的 子的能级差时，氢原子就会发生跃迁，剩余能量 质量为m,电子的电荷量为e.试表示： 仍保留为电子的动能.如图所示，甲为氢原子的 (1)光电子的最大初动能： 能级图，乙为研究光电效应的实验电路图，用一 (2)金属的逸出功： 束能量为12.79cV的电子束轰击一群处于基 (3)该电子的物质波的波长是多少？ 态的氢原子，被激发后的氢原子不稳定，向低能 级跃迁，辐射出的光子照射到用钨做成K极的 光电管上，已知金属钨的逸出功是4.54eV,电 子的电荷量为1.6×10-19C. 光束 EleV 0.54 -0.85 -1.51 -340 -13.60 甲 乙 (1)处于激发态的氢原子能辐射出几种光子？ (2)当电流表的示数为4.8uA时，求2s内到达 阳极A的光电子数n: (3)当电压表示数为多大时，微安表的示数刚好 为零？ 44