第四章 原子结构和波粒二象性 单元测试 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第四章综合测试 2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册 学号： 班级： 姓名： 一、 单项选择题 1 (2025南京期中)光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的紫外线，将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片．为提高光刻机清晰投影最小图像的能力，在透镜组和硅片之间充有液体．紫外线进入液体后与其在真空中相比(　　) A. 频率降低 B. 波长变短 C. 传播速度增大 D. 光子能量增加 2 (2023徐州期末)如图所示为α粒子散射的实验装置示意图．将显微镜先后置于图中的A点和B点，在这两点观察的时间相同，则(　　) A. 在B点一定观察不到闪光 B. 在A、B两点观察到的闪光次数接近 C. 在B点能观察到闪光，主要因为α粒子通过金箔时与电子发生碰撞 D. 在A点观察到的闪光次数远多于在B点观察的，说明金原子内部非常空旷 3 (2023南通阶段练习)A、B两种光子的能量之比为2∶1，则A、B两种光子的(　　) A. 速度之比为1∶2 B. 频率之比为1∶2 C. 动量之比为2∶1 D. 波长之比为2∶1 4 (2025江苏模拟预测)如下列各图所示，α粒子以初速度v射入电场或磁场中，其中α粒子的德布罗意波长变小的是(　　) A B C D 5 (2025常州一模)不同波长的电磁波具有不同的特性，在科研、生产和生活中有广泛的应用．a、b两单色光在电磁波谱中的位置如图所示．下列说法正确的是(　　) A. 若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大 B. 若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，a光的遏止电压低 C. 若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，a光没有b光的衍射现象明显 D. 若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，a光的干涉条纹间距小 6 (2024南通海门抽测)下列四幅图是与光电效应实验有关的图，关于这四幅图的说法错误的是(　　) 甲 乙 丙 丁 A. 图甲中，如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角先变小后变大 B. 图乙中，同一频率的黄光越强，饱和光电流越大 C. 图丙中，图像的斜率为普朗克常量 D. 由图丁可知，E等于该金属的逸出功 7 (2024南通模拟)“拉曼散射”是指一定频率的光照射到样品表面时，物质中的分子与光子发生能量转移，散射出不同频率的光．若在反射时光子将一部分能量传递给分子，则(　　) A. 光传播速度变大 B. 光子的波长变小 C. 光子的频率变大 D. 光子的动量变小 8 (2024苏州阶段测试)如图所示为氢原子的能级图．关于大量处于n＝3的激发态的氢原子，下列说法正确的是(　　) A. 原子向低能级跃迁只能放出2种不同频率的光子 B. 原子跃迁到低能级后电子动能变大 C. 原子至少需要吸收13.6 eV的能量才能发生电离 D. 从n＝3的激发态跃迁到n＝2的激发态放出的光子频率最高 9 (2025扬州期末)如图所示，分别用甲、乙两种材料作K极进行光电效应实验，其逸出功W甲<W乙，保持入射光的频率不变，实验得到电流I随电压U变化的图像可能正确的是(　　) A B C D 10 (2025连云港一模)如图所示为氢原子的最低五个能级，一束光子能量为12.09 eV的单色光入射到大量处于基态的氢原子上，产生的光谱线是(　　) A B C D 11 1967到1969年间，E·M·Logotheist等人利用红宝石激光器产生的激光实现了不锈钢和金的双光子光电效应及金的三光子光电效应，证实了在足够高的光强下，金属中一个电子可以在极短时间内吸收多个光子发生光电效应．若实验时用某种强激光照射某种金属并逐渐增大强激光的光强，下列说法正确的是(　　) A. 激光光子的频率变大 B. 若光强较小时，金属不能发生光电效应，增大光强后该金属一定仍不能发生光电效应 C. 若金属能发生光电效应，增大光强时光电子的最大初动能一定不变 D. 若金属能发生光电效应，增大光强时光电子的最大初动能可能增大 二、 非选择题 12 (2023南京期末)人眼对绿光最为敏感，如果每秒有N个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．现有一个光源以功率P均匀地向各个方向发射波长为λ的绿光，假设瞳孔在暗处的直径为d，且不计空气对光的吸收．(已知普朗克常量为h，真空中光速为c) (1) 求光源单位时间内产生的光子数n； (2) 眼睛最远在多大距离能够看到这个光源？ 13 (2025连云港期末)氦氖激光器发射波长为λ的单色光，已知该激光器发射功率为P，真空中光的传播速度为c，普朗克常量为h，求： (1) 该单色光的光子能量E； (2) 激光器每秒发射光子数N. 14 (2024苏州期中)我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换为电信号．如图所示，A极和K极分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K极之间的电压为U.现用发光功率为P的激光器发出频率为ν的光全部照射在K极上，回路中形成电流．已知光电子到达A极时的最大动能为Ekm，普朗克常量为h, 电子电荷量为e. (1) 若对调电源正、负极，则光电管两端电压至少调为多少，才可使电流表G示数为零； (2) 若电流表G的示数为I, 则平均每入射多少个光子会产生1个光电子，设所有的光电子都能到达A极． 15 (2025南通海门期中)一般情况下，光电效应中一个电子在极短时间内只吸收到一个光子．当用强激光照射金属时，由于光子密度极大，一个电子在短时间内吸收两个光子，从而形成双光子光电效应．如图所示，用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换用频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了双光子光电效应．已知阴极K的逸出功为W，普朗克常量为h，电子电量为e. (1) 求光电子的最大初动能Ek； (2) 已知激光入射到K极的功率为P，若每入射N个光子会产生1个光电子，当所有的光电子都能到达阳极A时，求回路中的电流强度大小I. 1. B　紫外线进入液体后与真空相比，频率不变，传播速度减小，根据λ＝，可知波长变短；根据ε＝hν，可知，光子能量不变．故B正确． 2. D　α粒子散射的实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生大角度的偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子反弹回来，所以在B位置能观察到闪光，但次数远小于A处的，也表明金原子内部非常空旷，A、B错误，D正确；在B点能观察到闪光，并不是因为α粒子通过金箔时与电子发生碰撞，而是与原子核之间相互作用的结果，C错误． 3. C　光子速度均为光速，所以速度之比为1∶1，故A错误；由E＝hν＝h 可得频率之比为2∶1，波长之比为1∶2，故B、D错误；由p＝ 可得动量之比为2∶1，故C正确． 4. B　由德布罗意波长公式λ＝ 可知，当实物粒子的动量增大时，由动量公式p＝mv可知即速度变大时粒子的德布罗意波长会变小．α粒子在电场中受电场力向右，速度减小，故A错误；α粒子在电场中受电场力向右，速度增加，故B正确；α粒子不受力，速度不变，故C错误；α粒子只受洛伦兹力，速度大小不变，故D错误． 5. B　因a光频率小于b光，则a光光子能量小于b光，则若a、b光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差小，A错误；若a、b光分别照射同一光电管发生光电效应，根据eUc＝mv＝hν－W0，因a光频率小于b光，可知a光的遏止电压低，B正确；若a、b光分别照射同一小孔发生衍射，因a光波长较长，则a光比b光的衍射现象更明显，C错误；若a、b光分别作为同一双缝干涉装置光源时，因a光波长较长，则根据Δx＝λ可知，a光的干涉条纹间距大，D错误． 6. C　图甲中，先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，由于光电效应激发电子，锌板电荷量减少，所以验电器的张角会变小，等锌板电荷量为零时，验电器就无法张开，如果紫外线灯继续照射锌板，就会使锌板带正电，验电器的张角又增大，A正确；由图乙可知，电压相同时，光照越强，饱和光电流越大，说明饱和光电流与光的强度有关，B正确；根据光电效应方程可得Ek＝hν－W0，根据动能定理可得－eUc＝0－Ek，联立解得Uc＝－，可知Ucν图像的斜率为 ，C错误；根据光电效应方程可得Ek＝hν－W0，可知Ekν图线的纵轴截距为－W0＝－E，可知E等于该金属的逸出功，D正确．故选C. 7. D　光子的传播速度不变，A错误；光子将一部分能量传递给分子，光子的能量减小，频率变小，波长应该变大，B、C错误；根据光子的动量计算公式p＝ 可知，普朗克常量h不变，当波长λ变大时，其动量变小，D正确． 8. B　大量氢原子处于n＝3的激发态上，向低能级跃迁发出C＝3种不同频率的光子，A错误；根据库仑引力提供向心力，则有k＝m，当原子跃迁到低能级后电子的轨迹半径减小，则电子速度变大，则动能变大，B正确；根据能级图可知氢原子处于n＝3能级的能量为－1.51 eV，故要使其电离至少需要吸收1.51 eV的能量，C错误；由图可知从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态放出的光子的能量最大，根据ε＝hν可知从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态放出的光子的频率最高，D错误． 9. A　根据eUc＝hν－W0并结合W甲<W乙可知，Uc1>Uc2.故A正确． 10. C　由氢原子的能级图得到，能级3的激发态与基态的能级差为ΔE＝E3－E1＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，所以用能量为12.09 eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，氢原子能从基态跃迁到能级3的激发态上去，氢原子吸收光子的能量跃迁到能级3的激发态后，向低能级跃迁时，任意两个能级之间发生一次跃迁，共发射C＝3种频率不同的光，故C正确，A、B、D错误． 11. D　如若是同一种激光，激光光子的频率不变而是光子数变多，A错误；增大强激光光强后该金属中一个电子在极短时间内有可能吸收多个光子从而发生光电效应，B错误；若金属能发生光电效应，增大强激光光强时，金属中一个电子在极短时间内可能吸收多个光子，光电子的最大初动能可能增大，C错误，D正确． 12. (1) 功率P＝nE0＝nhν＝nh， 解得n＝. (2) 假设眼睛最远在R处能够看到这个光源，此时进入瞳孔的光子数恰好为N，则 ×π()2＝N， 解得R＝. 13. (1) 该单色光的光子能量 E＝hν， 其中 ν＝， 可得E＝h. (2) 激光器每秒发射光子数N＝＝. 14. (1) 根据光电效应方程和动能定理得 Ekm－eU＝hν－W0， 设遏止电压为Uc，根据动能定理得 eUc＝hν－W0， 解得Uc＝. (2) 设t时间内通过的电荷量为q，根据电流强度的定义q＝It，设产生光电子总数为N，平均每入射n个光子会产生1个光电子，有 q＝Ne，N＝， 联立解得n＝. 15. (1) 由爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为Ek＝2hν－W. (2) 设时间t内有n个光子照射到K极，则有 Pt＝nhν， 又I＝， 联立解得I＝. 学科网（北京）股份有限公司 $