第4章 原子结构和波粒二象性 A卷 基础达标卷-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂单元双测卷（人教版）

物 新高考 第四章 原 理 同步单元双测卷 A卷 (时间：90分钟 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24 分.每小题只有一个选项符合题目要求 1.关于光电效应，下列几种表述正确的是( 整 A.金属的极限频率与人射光的频率成正比 B.光电流与入射光的强度无关 C.用不可见光照射金属一定比用可见光照射同 种金属产生的光电子的最大初动能要大 D.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”， 如 入射光的波长必须小于这个波长，才能产生 光电效应 2.下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确 的是 A.大量光子产生的效果往往显示出波动性，个 别光子产生的效果往往显示出粒子性 B.频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的 光其波动性越显著 C.光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质 相互作用时往往表现出粒子性 D.光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性 3.下列说法中正确的是 A.巴耳末公式所计算得出的波长与氢原子光谱 中的波长是一一对应的关系 B.根据巴耳末公式不仅可以分析氢原子光谱 婚 也可以分析其他原子的发光光谱 C.由巴耳末公式得到的波长都在可见光波段 D.氢原子光谱中有红外光区、可见光区和紫外 光区 4.美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散 射时，用X光对静止的电子进行照射，照射后电 子获得速度的同时，X光的运动方向也会发生 相应的改变.X射线的散射示意图如图所示，下 29 子结构和波粒二象性 基础达标卷 满分：100分) 列说法中正确的是 电子 hy' --0 ------ 碰撞前 碰撞后 A.X光散射后与散射前相比，频率将会变小 B.X光散射后与散射前相比，波长将会变短 C.X光散射后与散射前相比，速度将会变小 D.散射实验为光的波动学说提供了有力证明 5.关于阴极射线的性质，下列说法正确的是 ) A.阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的 B.阴极射线本质是电子 C.阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带 正电 D.阴极射线的比荷比氢原子核小 6.若能量为E,的光子射到某金属表面时，从金属 表面逸出的光电子的最大初动能为E,则能量 为2E。的光子射到该金属表面时，逸出的光电 子的最大初动能为 () A.E。十E B.E。-E C.2E D.2E。-E 7.如图所示，a、b、c、d分别表n EleV 0 示氢原子在不同能级间的 4 9糊 四种跃迁，辐射光子频率 2 --3.4 a b 最大的是 () 1 -13.6 A.a B.b C.c D.d 8.氢原子能级图如图所示， Z/eV 00---------.0 氢原子中的电子从n=4 -0.54 4 -0.85 能级跃迁到n=1能级可3 -1.51 -3.54 产生a光；从n=3能级跃 -13.6 迁到n=1能级可产生b光，a光和b光的波长 分别为入。和入。，a、b两光照射逸出功为4.5eV 的金属钨表面均可产生光电效应，遏止电压分 别为U。和U6,则 () A.入>入6 B.U<U C.a光的光子能量为12.55eV D.b光照射金属钨产生的光电子的最大初动能 Eih=7.59 eV 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16 分.每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4分，选对但不全的得2分，错选和不选的得0分， 9.下列说法正确的是 () A.爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了 光子说 B.用某种频率的光不能使某金属发生光电效 应，即使增大人射光光照强度也不能发生光 电效应 C.光电效应揭示了光具有波动性 D.用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若 改用紫光照射该金属，也一定能发生光电效 应 10.美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的 散射时，发现在散射的X射线中，除了与人射 波长入。相同的成分外，还有波长大于入。的成 分，这个现象称为康普顿效应.关于康普顿效 应，以下说法正确的是 () A.康普顿效应现象说明光具有波动性 B.康普顿效应现象说明光具有粒子性 C.当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加 D.当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少 11.有关氢原子光谱的说法正确的是 () A.氢原子的发射光谱是连续谱 B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的 光子 C.氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的 谱线 D.氢原子光谱线的亮线反映了原子的特征 12.下列说法中正确的是 () 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 波长较短的方向移动 B.在康谱顿效应中，当入射光子与晶体中的电 子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此， 光子散射后波长变短 C.普朗克在研究黑体辐射问题时提出能量子 假说 D.任何一个运动的物体都与一种波对应 题号 1 2 3 4 67 8 9 101112 答案 三、非选择题：本题共6小题，共60分 13.(6分)有大量的氢原子吸收某种频率的光子后 从基态跃迁到n=4的激发态，已知氢原子处 于基态时的能量为E,第n能级的能量为E= 则吸收光子的频率了 ；当这些处 于激发态的氢原子向低能态跃迁发光时，可发 出 种光谱线；一个氢原子从n=4的 激发态向低能态跃迁发光时，最多能发出 种光谱线， 14.(8分)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m z(选填 “>”“<”或“=”)，乙光和丙光每一秒照射到 金属板上的光子数相比较nz n丙（选 填“>”“<”或“=”)；如果知道这种金属的极 限频率是，（普朗克常量为h,电子电荷量为 e),则甲入射光的频率m= ↑IIA 光束心 窗口 甲 乙 0 U U2 UNV b 0 15.(10分)光照射某金属产生光电 ↑Ek 效应时，实验测得光电子最大初 0 动能与照射光频率的图像如图 所示，其中图线与横轴交点坐标为5.5×104Hz. 用一束波长范围为4.0×107~9.0×107m的 可见光照射该金属时，求光电子的最大初动能 (已知普朗克常量为h=6.6×1034J·s) 16.(10分)证实电子波存在的实验装置如图所示， 从F上出来的热电子可认为初速度为零，所加 的加速电压U=10V,电子质量m=9.1× 101kg,普朗克常量h=6.63×1034J·s.电 子被加速后通过小孔K,和K2后人射到薄的 金箔上，发生衍射作用，结果在照相底片上形 成同心圆明暗条纹.试计算电子的德布罗意波 长 3, 17.(12分)原子可以从原子 E/ev 6、0o -0-0.38 间的碰撞中获得能量， 0.54 从而发生能级跃迁（在 9 -3.40 碰撞中，动能损失最大 的是完全非弹性碰撞)。 1 --13.6 一个具有13.6eV动能、处于基态的氢原子与 另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心 正碰. (1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁（氢 原子能级如图所示)？ (2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电 离，则氢原子的初动能至少为多少？ 18.（14分)汤姆孙1897年用阴 P+ 极射线管测量了电子的比荷 F)X×x xx xxB (电子电荷量与质量之比)，其 X X xXxx xE P 实验原理如图所示.电子流平 行于极板射人，极板P、P间同时存在匀强电 场E和垂直纸面向里的匀强磁场B时，电子 流不会发生偏转；极板间只存在垂直纸面向里 的匀强磁场B时，电子流穿出平行板电容器时 的偏转角0=六rad已知极板长L=3.0× 102m,电场强度大小为E=1.5×10V/m, 磁感应强度大小为B=5.0×10T,求电子 比荷.（结果保留2位有效数字） 32参考 在气体温度由T1变为T。的过程中，体积由V减小 到V1,气依压强不变，由盖一吕萨克定律得可云 ,V T 解得V= (2)在活塞下降过程中，活塞对气体做的功为 W=po(V-V]) 在这一过程中，气体内能的减少量为 △U=a(T1-T6) 由热力学第一定律得，汽缸内气体放出的热量为 Q=W+△U,解得 Q-3PoV+aTo. 答秦：I)2y(2)2pV+aT0 1 第四章原子结构和波粒二象性(A卷) 1.D[金属的极限频率由该金属自身的性质决定，与入 射光的频率无关，光电流的大小随入射光强度增大而 增大，选项A、B错误：不可见光包括能量比可见光大 的紫外线、X射线、Y射线，也包括能量比可见光小的 红外线、无线电波，选项C错误；任何一种金属都存在 一个“最大波长”，入射光波长小于这个波长，才能产 生光电效应，选项D正确.门 2.D光既具有粒子性，又具有波动性，即光具有波粒 二象性，大量光子产生的效果往往显示出波动性，个 别光子产生的效果往往显示出粒子性，A正确：在光 的波粒二象性中，频率越大的光其粒子性越显著，频 率越小的光其波动性越显著，B正确：光在传播时往往 表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒 子性，C正确.」 3.D[巴耳末公式只能描述氢原子光谱中的一个线系， 不能确定氢原子光谱中所有谱线对应的波长，A错 误：根据巴耳末公式只能分析氢原子光谱，不能分析 其他原子的发光光谱，B错误：巴耳末线系包括可见光 区和部分紫外光区，C错误；氢原子光谱中有可见光 区、红外光区和紫外光区，D正确.] 4.A[用X光照射石墨，出射的X光中除了有原波长 的X光外，还有比原波长的X光波长要长的光，根据 光子的波长入=C,光速c不变，可知频率y变小，康普 顿效应说明光不但具有能量而且县有动量，证明了光 的粒子性，故A正确，BC、D错误.] 5.B[阴极射线是原子受激发射出的电子流，A、C错 误，B正确：电子带电荷量与氢原子相同，但质量是氢 原子的G故阴板错钱的比荷比氢原子大，D铅 误.] 6.A[设该金属的逸出功为W。,若用能量为E。的光 子射到该金属表面时，产生光电子的最大初动能为 E,根据光电效应方程知：E=E一W。;改用能量为 2E。的光子射到该金属表面时，金属的逸出功不变，逸 出的光电子的最大初动能为Ek=2E0一W0=E0十E, 故A正确.] 7.B[hwa=E2-E=10.2eV,hw%=E3-E1=12.09eV, hy=E3-E2=1.89eV,hyu=E1-E3=0.66eV,故频率 最大的是b光子，选项B正确. 答案 8.D[根据能级跃迁知识得c=E一E=一0.85eV- (-13.6)eV=12.75eV,c=E-E=-1.51eV-(- 入6 13.6)eV=12.09eV,显然a光子的能量为12.75eV,大 于b光子的能量，a光子的波长要短，故A、C错误.根据 光电效应可知，最大初动能瓜一经-W,所以a无光照 射后的最大初动能Eka=12.75eV-4.5eV=8.25eV,b 光照射后的最大初动能Eh=12.09eV-4.5eV= 7.59eV.根据eU遇=Ek,可知遏止电压Ua>Ub,故B错 误，D正确. 9.ABD[根据物理学史可知，爱因斯坦为了解释光电 效应的规律，提出了光子说，故A正确：根据光电效应 发生的条件可知，光电效应的条件是入射光的频率大 于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光的 强度无关，故B正确：光电效应揭示了光具有粒子性， 故C错误：用一束绿光照射某金属，能发生光电效应， 若换成紫光来照射该金属，由于紫色光的频率大于绿 色光的频率，所以也一定能发生光电效应，故D正 确. 10.BD[康普顿效应说明光具有粒子性，A项错误， B项正确：光子与晶体中的电子碰撞时满足动量守恒 和能量守恒，故二者碰撞后，光子要把部分能量转移 给电子，光子的能量会减少，C项错误，D项正确.] 11.BCD[氢原子光谱是线状谱，只能是一些分立的谱 线，不是连续谱，A选项错误；氢原子光谱说明氢原 子只发出特定频率的光子，B选项正确：氢原子光谱 是线状谱、波长是一系列的不连续、分立的特征谱 线，C选项正确：氢原子光谱线的亮线反映了原子的 特征，是原子的特征谱线，D选项正确.] 12.ACD[根据黑体辐射规律可知，温度越高，波长越 短，辐射强度越强，同时辐射强度的极大值向波长较 短的方向移动，故A选项正确；根据康普顿效应可 知，入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量 转移给电子，光子的动量变小，根据德布罗意波的波 长公式入=人可知，光子散射后波长变长，故B选项 错误：普朗克在研究黑体辐射时就假设组成黑体的 振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值€ 的整数倍，故C选项正确；任何一个运动物体，无论 宏观物质还是微观物质均对应一种物质波，故D选 项正确，] 13.解析：根据跃迁理论得 E4-E1= 一E=v 42 解得，=一睛： 15E1 处于激发态的这些氢原子向低能态跃迁发光时有 C=6种光谱线： 一个氢原子从=4的激发态向低能态跃迁发光时， 最多能发出一1=3种光谱线. 15E 答案：一16h 63 物理·选择忄 14.解析：分析题图b可知，乙、丙两光的遏止电压相等， 且大于甲光的遏止电压，根据爱因斯坦光电效应方 程和动能定理可知，U=Ek=hy一Wo,则甲光的频 率小于乙光的频率，乙、丙两光的频率相等，即甲< 乙=丙：乙光对应的饱和光电流较大，则金属板上每 秒钟逸出的光电子数目多，则照射到金属板上的光 子数多，即元>丙：对于甲光，根据爱因斯坦光电效 应方程和动能定理可知，eU2=hv甲一ho,解得甲入 eU2十w 射光的频率y甲= 答案：<> eU2十w h 15.解析：根据光电效应方程可知，Ek=v-W0,分析题 图可知，Ek=0,图线与横轴交点坐标为金属的截止 频率，即0=5.5×1014Hz.用一束波长范围为4.0 ×10-7~9.0×107m的可见光照射该金属时，根 据光电效应规律可知，入射光的波长最短时，光子的 频率最大，产生的光电子的最大初动能最大.产生的 光电子的最大初动能为Ekm=h,兰一hv 入1 联立各式，代入数据解得Ekm=1.32×10-19J. 答案：1.32×10-19J 16.解析：将eU=Ek=2mv2, p=mu,A=九联立，得入= h p √2med 代入数据可得1≈1.23×1011m. 答案：1.23×1011m 17.解析：(1)设运动氢原子的速度为0，完全非弹性碰 撞后两者的速度为，损失的动能△E被基态氢原子 吸收。 若△E=10.2eV,则基态氢原子可由n=1跃迁到=2. 由动量守恒定律和能量守恒定律有：m=2m① mi+zm+△B@ 2m%2-1 子m听=国 Ek=13.6eV④ 解①②③@得，4E=7×7muw2=6.8ey .1 因为△E=6.8eV10.2eV,所以不能使基态氢原 子发生跃迁 (2)若使基态氢原子电离，则△E=13.6eV 代入①②③得Ek=27.2eV. 答案：(1)不能(2)27.2eV 18.解析：无偏转时，洛伦兹力和电场力平衡，则eE=eB 只存在磁场时，有eB=m 由几何关系r= sin L 偏转角很小时 联立上述各式并代入数据得电子的比荷 e=0≈1.3×101C/kg. m B2L 答案：1.3×101C/kg 6 生必修第三册 第四章原子结构和波粒二象性(B卷) 1,C[根据德布罗意波长公式入=么，若一个光子的德 布罗意波长和一个电子的波长相等，则光子和电子的 动量一定相等A、D错误，C正确；光子的能量E光=hy =,电子的能量E=mc2-m=g--· E光，因电子的速度<c,故E。>E光，B错误.] 2.B[玻尔原子理论继承了卢瑟福原子模型，但对原子 能量和电子轨道引入了量子化假设，电子运行轨道半 径是不连续的，故A正确；按照玻尔理论，电子在轨道 上运动的时候，并不向外辐射能量，但当从高轨道向 低轨道跃迁时才会向外辐射能量，所以离原子核越 远，氢原子的能量越大，但核外电子，轨道半径越大， 动能越小，故B错误：电子跃迁时，辐射或吸收光子的 能量由能级的能量差决定，即hv=|E,w一Em|,故C正 确：按照玻尔理论，原子只能处于一系列不连续的状 态中，每个状态都对应一定的能量，故D正确.] 3.D[要有光电子逸出，则光电子的最大初动能Ekm>0, 即只有入射光的频率大于金属的极限频率，即波长小于 极限波长时，才会有光电子逸出，故A错误：金属的逸 出功是金属的固有属性，与入射光的频率和强度无 关，但电子脱离某种金属所做的最小功才叫这种金属 的逸出功，故B错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek =y一W。可知，光电子的最大初动能Ek与入射光的 频率成线性关系，因此不同种频率的光照射同种金属 发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能不相 同，故C错误：发生光电效应时，保持入射光的频率不 变，减弱入射光的强度，单位时间内从金属表面逸出 的光电子数目将减少，故D正确.门 4.D[发生光电效应后锌板带正电，丝绸摩擦过的玻璃 棒也带正电，用玻璃棒去靠近锌板，验电器上正电荷 增加，则验电器的指针张角会变大，故A错误；图2 中，光电管两侧所加的电压为反向电压，所以发现电 流表指针不偏转，可能是路端电压大于過止电压，不 能说明没有发生光电效应，故B错误；根据Ekm=v w。=U,得U,=位必，由图可知，U>Up =U元，则丙>v甲=元，故C错误；根据光电效应方 程Ek=hv一W。知，当v=0时，Ek=一W。,由图像知 纵轴截距为一E,所以W。=E,即该金属的逸出功E, 又图线与y轴交点的横坐标表示金属的截止频率， 则该金属的逸出功为yc,Ek一y图像的斜率表示普朗 克常量，故不同金属的图线是平行的，故D正确.门 5.B激光的强度由光子数目决定.因为Ek=hy,则单 位时间内射出的光子数 E=P1=P入，故B正确.] hv hchc 6.D[根据光电效应方程Ek=hy一W。,结合Ek一v图 像知，图像纵坐标的截距一b=一W。,即该金属的逸出 功W,=b≠0，故A错误；Ek一y图像的斜率为普朗克 常量，即h=,单位为J/H2,故B错误：根据光电效 应方程，当入射光的频率为2a时，Ek=2ha一W。=2b