第六周 原子结构与波粒二象性（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版 江苏专用）

第六周　原子结构与波粒二象性 一、单项选择题 1.(2025·北京平谷高二期末)有四种电磁波源:一是氢气放电管,其光谱为线状谱;二是X射线,其波长介于0.01 nm到1 nm之间;三是钨丝电灯泡,其光谱与温度有关且为连续光谱;四是蓝光镭射,其波长约介于360 nm到480 nm之间。光谱最接近黑体辐射的是 (　　) A.氢气放电管 B.钨丝电灯泡 C.X射线 D.蓝光镭射 2.(2025·江苏南通高二期末)在对原子物理的不断探索中,下列说法中正确的是 (　　) A.J.J.汤姆孙通过对阴极射线的研究,发现了电子并精确测出了电子的电荷量 B.德布罗意最早提出了波粒二象性的概念,并把光的波粒二象性推广到实物粒子 C.康普顿在研究光的散射时,从动量的角度解释了光的量子化 D.卢瑟福利用α粒子轰击氮原子核,获得一种穿透性极强的中性粒子流,为原子的核式结构模型理论提供重要的证据 3.(2025·江苏宿迁高二期末)“拉曼散射”是光通过介质时,入射光与分子相互作用而引起频率变化的散射。若入射光经过某介质发生散射后,光子频率减小,则 (　　) A.光子的动量变小 B.光子的能量变大 C.光传播速度变大 D.光子的波长变短 4.(2025·广东高考)有甲、乙两种金属,甲的逸出功小于乙的逸出功。使用某频率的光分别照射这两种金属,只有甲发射光电子,其最大初动能为Ek,下列说法正确的是 (　　) A.使用频率更小的光,可能使乙也发射光电子 B.使用频率更小的光,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于Ek C.频率不变,减弱光强,可能使乙也发射光电子 D.频率不变,减弱光强,若仍能使甲发射光电子,则其最大初动能小于Ek 5.(2025·江苏启东高二期末)某科学实验室对由嫦娥五号采集的月壤开展了一系列研究,为我国下一步深空探测乃至载人登月及月球科研站建设提供技术验证。假设科学家某次在对月壤进行光谱分析时,描绘了某原子的能级图如图所示。已知可见光光子能量范围为1.61~3.10 eV,下列说法正确的是 (　　) A.能级越高,原子越稳定 B.从n=4跃迁到n=3辐射出的光属于可见光 C.从n=6跃迁到n=4比从n=5跃迁到n=3辐射出的光子能量大 D.若用光子能量介于40.0~50.0 eV范围内的光去照射一群处于基态的该原子,在照射光中可能被处于基态的该原子吸收的光子有3种 6.(2025·江苏无锡高二期末)如图所示为某实验小组研究光电效应现象的实验电路图,照射光的频率ν大于光电管阴极K的截止频率ν0,普朗克常量为h,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,下列说法正确的是 (　　) A.若发现电压表的示数增大,电流表的示数减小,则电源的左侧为正极 B.欲通过测量遏止电压来计算光电子的最大初动能,电源左侧应是正极 C.若调节滑动变阻器滑片使电流表的示数刚好为零,此时电压表的示数应等于 D.若照射光的频率增大为2ν,则逸出的光电子最大初动能增大hν 7.图1为接入闭合电路的光电管,图2为氢原子的能级图,大量处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时释放出大量的光子,用这些光子照射光电管的K极,通过移动滑片P的位置,测量遏止电压Uc。已知K极金属材料的逸出功为12.8 eV,下列说法中正确的是 (　　) A.能级跃迁释放的各种光子中,有三种光子可使K极金属发生光电效应 B.当电压表的示数为0.3 V时,电流表的示数为0,此时不再发生光电效应 C.仅增大入射光的强度,遏止电压Uc不会改变 D.若将光电管的阴极和阳极交换一下接入电路,仍用上述光子照射光电管的K极,向左移动滑片P时,电流表的示数一定会一直增大 8.(2025·江苏扬州高二期末)已知氢原子第n能级能量为En=(E1=-13.6 eV,n=1、2、3…),一束激光照射基态的氢原子,氢原子受激发跃迁而产生六种谱线,用这些谱线分别照射阴极K,如图所示,只有两种谱线能使阴极K发生光电效应,其中a光产生的光电子的最大初动能是b光产生的光电子的最大初动能的倍。以下说法正确的是 (　　) A.a光波长大于b光波长 B.a光光子动量小于b光光子的动量 C.阴极K逸出功为8.11 eV D.阴极K上发出光电子的最大初动能为2.64 eV 9.(2025·北京海淀高二期末)对于原子、原子核,人们无法直接观察到其内部结构,只能通过对各种实验事实提供的信息进行分析、猜想、提出微观模型,并进一步接受实验事实的检验,进而再对模型进行修正。下列实验事实不支持相应观点的是 (　　) A.电子的发现,说明原子是可以再分的 B.康普顿散射现象及规律,说明原子具有核式结构 C.玻尔依据氢原子光谱的实验规律,将量子观念引入原子领域 D.天然放射现象,说明原子核内部是有结构的 10.(2025·锡山高级中学高二期中)如图所示,a、b是玻尔氢原子模型中的核外电子绕核运动的两条可能轨道,由于吸收光子,电子从a轨道跃迁至b轨道,按经典物理理论,跃迁后电子的动能Ek、轨道对应能级的能量E的变化为 (　　) A.动能Ek增大 B.动能Ek不变 C.能级的能量E增大 D.能级的能量E减小 11.(2025·江苏徐州高二期末)玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱,其能级图如图所示。在氢原子光谱中,有不同的线系,其中最典型的是巴耳末系,是氢原子在跃迁时发出一系列不同波长的光,其波长可以用巴耳末公式=R∞(n=3,4,5,…)来计算,式中R∞为里德伯常量,下列说法正确的是 (　　) A.如果大量氢原子处在n=3能级,能辐射出3种不同波长的光,其中波长最短的光是从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的 B.要使处于n=2激发态的氢原子电离,它需要吸收的能量至少为10.2 eV C.巴耳末公式只包含了氢原子的部分光谱线 D.巴耳末公式n=5时计算出的氢原子光谱的谱线是从n=5能级向n=1能级跃迁造成的 二、解答题 12.(8分)(2025·江苏高考)江门中微子实验室使用我国自主研发的光电倍增管,利用光电效应捕捉中微子信息。光电倍增管阴极金属材料的逸出功为W0,普朗克常量为h。 (1)求该金属的截止频率ν0;(4分) (2)若频率为ν的入射光能使该金属发生光电效应,求光电子的最大初动能Ek。(4分) 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 第六周 1．选B　黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，与材料种类及表面状况无关，钨丝电灯泡的光谱与温度有关且为连续光谱，最接近黑体辐射。故选B。 2．选C　J．J.汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，但精确测出电子的电荷量的是密立根，故A错误；爱因斯坦最早提出了波粒二象性的概念，德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，故B错误；康普顿在研究光的散射时，从动量的角度解释了光的量子化，故C正确；卢瑟福的α粒子散射实验为原子的核式结构模型理论提供了重要的证据，故D错误。 3．选A　光子的频率减小，根据p＝＝，可知光子的动量变小，波长变大，故A正确，D错误；根据ε＝hν可知光子的能量变小，故B错误；光的传播速度不变，故C错误。 4．选B　某频率的光不能使乙金属发生光电效应，说明此光的频率小于乙金属的截止频率，则使用频率更小的光不能使乙金属发生光电效应，A错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0可知，频率越大，最大初动能越大，使用频率更小的光，最大初动能小于Ek，B正确；频率不变，光的频率仍小于乙金属的截止频率，不会发生光电效应，C错误；由Ek＝hν－W0可知频率不变，最大初动能不变，D错误。 5．选B　能级越高，原子的能量越高，原子越不稳定，故A错误；从n＝4跃迁到n＝3辐射出的光子能量为E43＝E4－E3＝(－3.40)eV－(－6.04)eV＝2.64 eV，在可见光光子能量范围内，故从n＝4跃迁到n＝3辐射出的光属于可见光，故B正确；从n＝6跃迁到n＝4辐射出的光子能量为E64＝E6－E4＝(－1.51)eV－(－3.40)eV＝1.89 eV，从n＝5跃迁到n＝3辐射出的光子能量为E53＝E5－E3＝(－2.18)eV－(－6.04)eV＝3.86 eV，故从n＝6跃迁到n＝4比从n＝5跃迁到n＝3辐射出的光子能量小，故C错误；若用光子能量介于40.0～50.0 eV范围内的光去照射一群处于基态的该原子，在照射光中可能被处于基态的该原子吸收的光子有2种，分别为从n＝1跃迁到n＝2吸收的光子、从n＝1跃迁到n＝3吸收的光子，故D错误。 6．选D　若发现电压表的示数增大，电流表的示数减小，说明电源产生的电流与光电效应产生的电流方向相反，则电源的左侧为负极，故A错误；欲通过测量遏止电压来计算光电子的最大初动能，应使电源产生的电流与光电效应产生的电流方向相反，则电源的左侧为负极，故B错误；若调节滑动变阻器滑片使电流表的示数刚好为零，则此时电压表的示数为遏止电压，根据爱因斯坦的光电效应方程可得eUc＝hν－W0，且hν0＝W0，则电压表的示数为Uc＝，故C错误；根据爱因斯坦的光电效应方程可得Ek＝hν－W0＝hν－hν0，照射光的频率为ν时，逸出的光电子的最大初动能为Ek1＝hν－hν0，若照射光的频率增大为2ν，则逸出的光电子最大初动能为Ek2＝2hν－hν0，逸出的光电子最大初动能增大ΔEk＝Ek2－Ek1＝hν，故D正确。 7．选C　能级跃迁释放的各种光子中，只有从n＝5能级跃迁到n＝1能级释放出的光子才可使K极金属发生光电效应，故A错误；能否发生光电效应与电压表的示数无关，当电压表的示数为0.3 V时，电流表的示数为0，此时仍发生光电效应，只是逸出光电子的动能不足够克服电场力做功，使其从K极运动到A极，故B错误；遏止电压Uc与光照强度无关，所以仅增大入射光的强度，遏止电压Uc不会改变，故C正确；题图1中光电管两端为反向电压，将光电管的阴极和阳极交换一下接入电路后，光电管两端为正向电压，向左移动滑片P时，正向电压增大，光电流会逐渐增大，但当光电流达到饱和后，正向电压增大，光电流就不会继续增大，故D错误。 8．选D　根据题意氢原子受激发跃迁而产生六种谱线，可知n＝4，a光、b光的光子能量分别为hνa＝E4－E1＝12.75 eV，hνb＝E3－E1≈12.09 eV，可知光子频率νa>νb，根据波长公式λ＝，得λa<λb，根据光子动量公式p＝，可得pa>pb，故A、B错误；根据爱因斯坦光电效应方程Eka＝hνa－W0，Ekb＝hνb－W0，又Eka＝Ekb，联立解得阴极K逸出功为W0＝10.11 eV，阴极K上发出光电子的最大初动能为Ekm＝Eka＝2.64 eV，故C错误，D正确。 9．选B　J．J.汤姆孙发现电子，电子带负电，而原子呈现电中性，说明原子是可以再分的；康普顿散射现象及规律，说明光具有粒子性；玻尔依据氢原子光谱的实验规律，提出了玻尔理论，将量子观念引入原子领域；天然放射现象与元素的物理性质和化学性质无关，说明原子核内部是有结构的。故选B。 10．选C　电子吸收光子从a轨道跃迁至b轨道，能级的能量E增大，C正确，D错误；根据k＝m可知，Ek＝mv2＝，电子吸收光子从a轨道跃迁至b轨道，半径增大，则核外电子动能Ek减小，A、B错误。 11．选C　如果大量氢原子处在n＝3能级，能辐射出3种不同波长的光，其中波长最短的光是从n＝3能级向n＝1能级跃迁时发出的，A错误；要使处于n＝2激发态的氢原子电离，它需要吸收的能量至少为3.4 eV，B错误；巴耳末公式只包含氢原子从较高能级跃迁到第2能级时发出的光谱线，因此只包含了氢原子的部分光谱线，C正确；巴耳末公式n＝5时计算出的氢原子光谱的谱线是从n＝5能级向n＝2能级跃迁造成的，D错误。 12．解析：(1)根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，可知当Ek＝0时，该金属的截止频率ν0＝。 (2)由爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为 Ekm＝hν－W0。 答案：(1)　(2)hν－W0 $