第四章 原子结构和波粒二象性 单元检测卷（基础版）-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

绝密★启用前 第四章原子结构和波粒二象性（基础） 姓名 准考证号 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选绝不给分） 1．若两个粒子产生的德布罗意波的波长相等，则两粒子一定具有相同的（　　） A．速度 B．动量 C．加速度 D．动能 2．下列叙述中符合物理学史的有（　　） A．汤姆孙通过研究阴极射线的实验，发现了电子，证明了原子可再分 B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的 C．爱因斯坦得出光电效应方程，证明了光具有波动性 D．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说 3．卢瑟福α粒子散射实验的结果，表明了（　　） A．质子比电子重 B．原子核内存在着中子 C．原子中的正电荷集中在很小的区域范围内 D．可以用人工方法直接观察原子结构 4．以下概念是量子化的是（　　） A．物体的质量 B．物体的动能 C．苹果的个数 D．教室的高度 5．无极灯是一种新型光源，与传统光源相比，它没有明显的电极。它利用高频发生器在灯内产生电磁场，使灯内气体电离，形成等离子体。等离子体中受激后的原子返回基态时辐射出紫外线，激发灯泡内壁的荧光粉产生可见光。根据能量量子化的观点，可见光光子的能量与下列物理量中成正比的是（　　） A．光速 B．频率 C．周期 D．波长 6．氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为。下列说法正确的是（　　） A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出4种不同频率的光 B．用的电子轰击大量处于基态的氢原子，可以使氢原子向高能级跃迁 C．用可见光照射大量处于基态的氢原子，可以使氢原子向高能级跃迁 D．处于能级的氢原子可以吸收某频率的红外线，并发生电离 7．如图所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾由开口处进入探测器时，来自光源的光被烟雾散射后进入光电管，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于限制电流，便会触发报警系统，则（　　） A．无论发出多大频率的光，该报警器均可正常工作 B．只增大光源发光的频率，烟雾报警器灵敏度将降低 C．烟雾浓度增大时，钠表面逸出的光电子数目将减少 D．只增大光源发光强度，烟雾探测器灵敏度将提高 8．图甲是用a、b两种单色光分别照射同一光电管的阴极，得到的光电流I与光电管两端电压U的关系图，图乙是c、d两种金属的遏止电压与入射光频率v之间的关系图，则（　　） A．a光的光子能量大于b光的光子能量 B．图甲中电压为时，a光照射时单位时间到达光电管阳极的光电子个数比b的多 C．用a光照射c、d金属，若c能发生光电效应，则d一定也可以发生光电效应 D．若用b光照射d金属能发生光电效应，当增加b光的强度，d金属的遏止电压增大 9．氢原子能级图如图，一群氢原子处于n=4能级上。当氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射光的波长为1 884 nm，下列判断正确的是（　　） A．氢原子向低能级跃迁时，最多产生4种谱线 B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量 C．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射光的波长大于1 884 nm D．用从n=5能级跃迁到n=2能级辐射的光照射W逸=2.29 eV的钠，能发生光电效应 10．氢原子的能级如图所示，一群氢原子处于n=4能级，下列说法中正确的是（　　）    A．这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的光子 B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为12.75 eV C．从n＝4能级跃迁到n=3能级时发出的光波长最短 D．这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有 一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．2021年1月7日，中国科学技术大学宣布，中国科明团队成功实现通了跨越的星地量子密钥分发，标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信雏形。以下关于“量子”的说法正确的是（　　） A．普朗克通过对黑体辐射规律的研究最早提出能量子概念 B．玻尔的能级理论第一次将量子观念引入原子结构的研究 C．爱因斯坦发现了光电效应规律，提出光子说，光子能量是量子化的 D．实现跨越的星地量子密钥分发，说明宏观世界的距离是量子化的 12．根据玻尔原子结构理论，氦离子（）的能级图如图所示。根据其能级图，下列说法正确的是（　　） A．电子处在轨道上比处在轨道上离氦核的距离近 B．电子处在轨道上比处在轨道上离氦核的距离远 C．当大量处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线最多有1条 D．当大量处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线最多有2条 13．某种火灾报警装置的工作电路图如图所示，它的核心部件为紫外线光电管，其中A为阳极，K为阴极，发生火灾时c、d端有输出电压实施报警。已知地表附近太阳光中紫外线光子的能量介于3.1 eV~3.9 eV之间，明火中的紫外线光子的能量介于4.4 eV~6.2 eV之间。几种金属单质的逸出功如下表所示，若光电管阴极材料K选用金属铝，则下列说法正确的是（　　） 金属单质 钾 钠 锌 铝 逸出功/eV 2.25 2.29 3.38 4.21 A．太阳光照射时c、d端有输出电压 B．明火照射时c、d端有输出电压 C．若阴极K材料选用金属锌，能实现有效报警 D．明火中紫外线波长越长，光电子的最大初动能越小 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14．如图所示为光电实验装置示意图，用光强相同、频率分别为和、且的两束光照射光电管内的K极时，测得相应的遏止电压分别为和；元电荷为e。 （1）图中K极为光电管的______（填“阴极”或“阳极”）。 （2）灵敏电流表的电流减小，可能是滑动变阻器的滑片P向______（填“上”或“下”）滑动时造成的。 （3）和的大小关系为______（填“<”“=”或“>”）。 （4）用频率为的光照射时，光电子的最大初动能为______。 （5）不改变入射光的频率，只减小入射光的强度，那么光电子的最大初动能将______（填“增加”“减小”或“不变”）。 15．探究光电效应现象的实验装置如图所示。若要探究光电效应中光电流与光照强度的关系，则电源左端应为电源的___________（填“正”或“负”）极。在探究光电效应中铷的遏止电压与入射光的频率之间的关系时，当滑动变阻器从___________（填“左”或“右”）向另一侧慢慢滑动时，光电流逐渐减小到零。 16．原子从一个能级跃迁到另一个较低的能级时，有的并不发射光子。例如，在某种条件下，铬原子中能级上的电子跃迁到能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给能级上的电子，使之脱离原子，这个现象叫作俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫作俄歇电子。已知铬原子能级公式可简化为，式中，2，3，…。A是已知常数，则上述俄歇电子的动能是多少？ 17．观察图片回答下列问题： (1)光可以与介质中的物质微粒发生散射，改变传播方向。1918~1922年，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，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。康普顿效应可以用经典物理学解释吗？ (2)康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应。他的基本思想是：光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。这三个量之间的关系式为。据此，请根据上面图片解释康普顿效应现象。 (3)现代物理学证实，光是由光子组成的，光子的能量ε=hν，动量。请总结光的性质。 18．用波长λ = 0.50μm的绿光照射某金属，发出的光电子垂直进入的匀强磁场中，光电子所形成的圆轨道的最大半径为0.6cm（电子电荷量C，质量，普朗克常量。求： （1）光电子的最大初动能。 （2）该金属发生光电效应的极限频率。（以上结果均保留三位有效数字） 19．从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。根据玻尔的氢原子模型，电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动，原子中的电子在库仑力作用下，绕原子核做圆周运动。已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k。氢原子处于基态（）时电子的轨道半径为，电势能为（取无穷远处电势能为零）。第n个能级的轨道半径为，已知，氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。 (1)求氢原子处于基态时，电子绕原子核运动的速度； (2)证明：氢原子处于第n个能级的能量为基态能量的，n=1、2、3…； (3)1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n=3、4、5…，式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。已知氢原子基态的能量为，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，求里德伯常量R的表达式。 试卷第8页，共9页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 绝密★启用前 第四章原子结构和波粒二象性（基础） 姓名 准考证号 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 考生注意： 1.答题前请务必将自己的姓名、准考证号用黑色字迹的签字笔或钢笔分别填写在试题卷和答题纸规定的位置上。 2.答题时，请按照答题纸上“注意事项”的要求，在答题纸相应的位置上规范作答，在本试题卷上的作答一律无效。 3.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题纸上相应的区域内，作图时先使用2B铅笔，确定后必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔描黑。 4.可能用到的相关参数：重力加速度g取10m/s2 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选绝不给分） 1．若两个粒子产生的德布罗意波的波长相等，则两粒子一定具有相同的（　　） A．速度 B．动量 C．加速度 D．动能 【答案】B 【详解】根据 可知，若两个粒子产生的德布罗意波的波长相等，则两粒子一定具有相同的动量。 故选B。 2．下列叙述中符合物理学史的有（　　） A．汤姆孙通过研究阴极射线的实验，发现了电子，证明了原子可再分 B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的 C．爱因斯坦得出光电效应方程，证明了光具有波动性 D．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说 【答案】A 【详解】A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子的存在，证明原子可在分，故A正确； B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是由原子核和核外电子组成的，故B错误； C．爱因斯坦通过光电效应证实光具有粒子性，故C错误； D．玻尔在卢瑟福的原子核式结构学说的基础上，引入了量子理论，提出的原子模型，并没有完全否定卢瑟福的原子核式结构学说，故D错误。 故选A。 3．卢瑟福α粒子散射实验的结果，表明了（　　） A．质子比电子重 B．原子核内存在着中子 C．原子中的正电荷集中在很小的区域范围内 D．可以用人工方法直接观察原子结构 【答案】C 【详解】粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有粒子质量的，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，粒子质量大，其运动方向几乎不改变。粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小。 故选C。 4．以下概念是量子化的是（　　） A．物体的质量 B．物体的动能 C．苹果的个数 D．教室的高度 【答案】C 【详解】所谓量子化，指物理量的数值只能够取某一个最小值的整数倍，其数值是分立的、不连续的。苹果的个数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的。而物体的质量、物体的动能和教室的高度三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数，因而是连续的，非量子化的。 故选C。 5．无极灯是一种新型光源，与传统光源相比，它没有明显的电极。它利用高频发生器在灯内产生电磁场，使灯内气体电离，形成等离子体。等离子体中受激后的原子返回基态时辐射出紫外线，激发灯泡内壁的荧光粉产生可见光。根据能量量子化的观点，可见光光子的能量与下列物理量中成正比的是（　　） A．光速 B．频率 C．周期 D．波长 【答案】B 【详解】根据 E=hν 可知，光子的能量与光的频率成正比。 故选B。 6．氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为。下列说法正确的是（　　） A．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出4种不同频率的光 B．用的电子轰击大量处于基态的氢原子，可以使氢原子向高能级跃迁 C．用可见光照射大量处于基态的氢原子，可以使氢原子向高能级跃迁 D．处于能级的氢原子可以吸收某频率的红外线，并发生电离 【答案】B 【详解】A．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可发出6种不同频率的光，故A错误； B．从基态跃迁到n=2的能级需要的能量 E0=E2-E1=-3.4-（-13.6）=10.2eV 由于氢原子与电子发生碰撞时可以吸收部分的能量，所以用能量为11eV的电子轰击大量处于基态的氢原子可以使氢原子吸收10.2eV能量向n=2能级跃迁，故B正确； C．从基态跃迁到n=2的能级需要的能量10.2eV，而可见光的最大能量为3.11eV，所以用可见光照射大量处于基态的氢原子不可能使氢原子向高能级跃迁，故C错误； D．根据玻尔理论，处n=2能级的氢原子只能吸收特定频率的光子的能量，或大于3.4eV的任意频率的紫外线，并发生电离，故D错误； 故选B。 7．如图所示是一款光电烟雾探测器的原理图。当有烟雾由开口处进入探测器时，来自光源的光被烟雾散射后进入光电管，光射到光电管中的钠表面时会产生光电流。如果产生的光电流大于限制电流，便会触发报警系统，则（　　） A．无论发出多大频率的光，该报警器均可正常工作 B．只增大光源发光的频率，烟雾报警器灵敏度将降低 C．烟雾浓度增大时，钠表面逸出的光电子数目将减少 D．只增大光源发光强度，烟雾探测器灵敏度将提高 【答案】D 【详解】A．光电效应的发生需要入射光的频率大于金属的极限频率。对于光电管中的钠表面，只有当光源发出的光的频率大于钠的极限频率时，才能产生光电效应，进而产生光电流使报警器工作，并非无论多大频率的光都能正常工作，A错误； B．增大光源发光的频率，根据光电效应方程 为光电子最大初动能，为光子能量，为金属逸出功，光电子的最大初动能会增大，但这与烟雾报警器灵敏度无关。对烟雾散射光的响应能力，主要取决于单位时间内产生的光电子数，B错误； C．烟雾浓度增大时，烟雾散射的光更多，进入光电管的光子数增多，根据光电效应，钠表面逸出的光电子数目将增多，而不是减少，C错误； D．增大光源发光强度，单位时间内光源发出的光子数增多，烟雾散射后进入光电管的光子数也会增多，单位时间内产生的光电子数增多，光电流更易大于限制电流，烟雾探测器对烟雾的检测更灵敏，即灵敏度将提高，D正确。 故选D。 8．图甲是用a、b两种单色光分别照射同一光电管的阴极，得到的光电流I与光电管两端电压U的关系图，图乙是c、d两种金属的遏止电压与入射光频率v之间的关系图，则（　　） A．a光的光子能量大于b光的光子能量 B．图甲中电压为时，a光照射时单位时间到达光电管阳极的光电子个数比b的多 C．用a光照射c、d金属，若c能发生光电效应，则d一定也可以发生光电效应 D．若用b光照射d金属能发生光电效应，当增加b光的强度，d金属的遏止电压增大 【答案】B 【详解】A.由图甲可知，b光照射光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b的频率大，光子的能量大。故A错误； B．a光照射时，饱和光电流大，则a单位时间到达光电管阳极的光电子个数比b的多。故B正确； C．由得 可知，当遏止电压为0时，对应是金属的截止频率。由图可知，则用a光照射c、d金属，若c能发生光电效应，则d可能发生光电效应。故C错误； D．遏止电压与光照强度无关，因此当增加b光的强度，d金属的遏止电压不变。故D错误。 故选B。 9．氢原子能级图如图，一群氢原子处于n=4能级上。当氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射光的波长为1 884 nm，下列判断正确的是（　　） A．氢原子向低能级跃迁时，最多产生4种谱线 B．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量 C．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射光的波长大于1 884 nm D．用从n=5能级跃迁到n=2能级辐射的光照射W逸=2.29 eV的钠，能发生光电效应 【答案】D 【详解】A．根据 知一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线，故A错误； B．由高能级向低能级跃迁，氢原子向外辐射能量，不是原子核向外辐射能量，故B错误； C．n=3和n=2的能级差大于n=4和n=3的能级差，则从n=3能级跃迁到n=2能级比从n=4能级跃迁到n=3能级辐射出的电磁波的频率大，波长短，即辐射光的波长小于1 884 nm，故C错误； D．从n=5能级跃迁到n=2能级辐射出的光子的能量为 而使金属发生光电效应的条件是光子的能量大于金属的逸出功，故可以发生光电效应，故D正确。 故选D。 10．氢原子的能级如图所示，一群氢原子处于n=4能级，下列说法中正确的是（　　）    A．这群氢原子跃迁时能够发出3种不同频率的光子 B．这群氢原子发出的光子中，能量最大为12.75 eV C．从n＝4能级跃迁到n=3能级时发出的光波长最短 D．这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁 【答案】B 【详解】A．根据知，这群氢原子能够发出6种不同频率的光子，故A错误； B．由n=4跃迁到n=1，辐射的光子能量最大，即 故B正确； C．从n=4跃迁到n=3辐射的光子能量最小，频率最小，则波长最长，故C错误； D．这群处于n=4能级的氢原子向更高能级发生跃迁，吸收的能量必须等于两能级的能级差，才能发生跃迁，故D错误。 故选B。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少有 一个是符合题目要求的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11．2021年1月7日，中国科学技术大学宣布，中国科明团队成功实现通了跨越的星地量子密钥分发，标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信雏形。以下关于“量子”的说法正确的是（　　） A．普朗克通过对黑体辐射规律的研究最早提出能量子概念 B．玻尔的能级理论第一次将量子观念引入原子结构的研究 C．爱因斯坦发现了光电效应规律，提出光子说，光子能量是量子化的 D．实现跨越的星地量子密钥分发，说明宏观世界的距离是量子化的 【答案】ABC 【详解】A．普朗克通过对黑体辐射规律的研究最早提出能量子概念。故A正确； B．玻尔的能级理论第一次将量子观念引入原子结构的研究。故B正确； C．爱因斯坦发现了光电效应规律，提出光子说，光子能量是量子化的。故C正确； D．实现跨越的星地量子密钥分发，不能说明宏观世界的距离是量子化的。故D错误。 故选ABC。 12．根据玻尔原子结构理论，氦离子（）的能级图如图所示。根据其能级图，下列说法正确的是（　　） A．电子处在轨道上比处在轨道上离氦核的距离近 B．电子处在轨道上比处在轨道上离氦核的距离远 C．当大量处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线最多有1条 D．当大量处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线最多有2条 【答案】AC 【详解】AB．轨道量子数越大则处于该轨道的电子距离原子核越远。故A正确，B错误； C．当大量处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线最多有 故C正确； D．当大量处在的激发态时，由于跃迁所发射的谱线最多有 故D错误。 故选AC。 13．某种火灾报警装置的工作电路图如图所示，它的核心部件为紫外线光电管，其中A为阳极，K为阴极，发生火灾时c、d端有输出电压实施报警。已知地表附近太阳光中紫外线光子的能量介于3.1 eV~3.9 eV之间，明火中的紫外线光子的能量介于4.4 eV~6.2 eV之间。几种金属单质的逸出功如下表所示，若光电管阴极材料K选用金属铝，则下列说法正确的是（　　） 金属单质 钾 钠 锌 铝 逸出功/eV 2.25 2.29 3.38 4.21 A．太阳光照射时c、d端有输出电压 B．明火照射时c、d端有输出电压 C．若阴极K材料选用金属锌，能实现有效报警 D．明火中紫外线波长越长，光电子的最大初动能越小 【答案】BD 【详解】A．因为太阳光中紫外线光子能量介于3.1 eV~3.9 eV 之间，小于金属铝的逸出功4.21 eV，不发生光电效应，c、d端没有输出电压，故A错误； B．明火中的紫外线光子能量介于4.4 eV~6.2 eV之间，大于金属铝的逸出功，会发生光电效应，c、d端有输出电压，故B正确； C．若阴极K材料选用金属锌，3.9 eV大于金属锌的逸出功3.38 eV，太阳光可能会引发光电效应，无明火也会报警，即不能实现有效报警，故C错误； D．根据，明火中紫外线波长越长，能量越小，根据Ekm=hν-W0，可知光电子的最大初动能越小，故D正确。 故选BD。 非选择题部分 三、非选择题(本题共5小题，共58分) 14．如图所示为光电实验装置示意图，用光强相同、频率分别为和、且的两束光照射光电管内的K极时，测得相应的遏止电压分别为和；元电荷为e。 （1）图中K极为光电管的______（填“阴极”或“阳极”）。 （2）灵敏电流表的电流减小，可能是滑动变阻器的滑片P向______（填“上”或“下”）滑动时造成的。 （3）和的大小关系为______（填“<”“=”或“>”）。 （4）用频率为的光照射时，光电子的最大初动能为______。 （5）不改变入射光的频率，只减小入射光的强度，那么光电子的最大初动能将______（填“增加”“减小”或“不变”）。 【答案】 阴极 下 < 不变 【详解】（1）[1]光照射光电管内的K极发生光电效应，K极逸出光电子，因此K极是阴极。 （2）[2]根据电路图可知，A、K之间加的是减速电压，灵敏电流表的电流减小，电源输出的减速电压增大，可知可能是滑动变阻器的滑片P向下滑动时造成的。 （3）[3]根据 可知，光的频率越大，遏止电压越高，由于 可知 < （4）[4]根据上述可知，用频率为的光照射时，光电子的最大初动能为。 （5）[5]根据 可知，不改变入射光的频率，只减小入射光的强度，那么光电子的最大初动能将不变。 15．探究光电效应现象的实验装置如图所示。若要探究光电效应中光电流与光照强度的关系，则电源左端应为电源的___________（填“正”或“负”）极。在探究光电效应中铷的遏止电压与入射光的频率之间的关系时，当滑动变阻器从___________（填“左”或“右”）向另一侧慢慢滑动时，光电流逐渐减小到零。 【答案】 正 左 【详解】[1]探究光电流与光照强度的关系时，应该接正向电压，则M极应为电源的正极。 [2]为了使光电流逐渐减小到0，应该接反向电压，并逐渐增大电压，即滑动变阻器的滑片从左向右滑动。 16．原子从一个能级跃迁到另一个较低的能级时，有的并不发射光子。例如，在某种条件下，铬原子中能级上的电子跃迁到能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给能级上的电子，使之脱离原子，这个现象叫作俄歇效应，以这种方式脱离原子的电子叫作俄歇电子。已知铬原子能级公式可简化为，式中，2，3，…。A是已知常数，则上述俄歇电子的动能是多少？ 【答案】 【详解】依题意，能级能量为 能级能量为 从能级上的电子跃迁到能级上时释放的能量为 能级能量为 电离需要能量为 所以从能级电离后的动能为 17．观察图片回答下列问题： (1)光可以与介质中的物质微粒发生散射，改变传播方向。1918~1922年，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，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。康普顿效应可以用经典物理学解释吗？ (2)康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应。他的基本思想是：光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p与光的波长λ和普朗克常量h有关。这三个量之间的关系式为。据此，请根据上面图片解释康普顿效应现象。 (3)现代物理学证实，光是由光子组成的，光子的能量ε=hν，动量。请总结光的性质。 【答案】(1)不能 (2)见解析 (3)见解析 【详解】（1）经典物理学无法解释康普顿效应。经典电磁理论认为，光是电磁波，当光照射物质微粒时，物质微粒中的电子在电磁波的作用下做受迫振动，向四周辐射与入射光频率相同的光，不会出现波长大于入射波长的成分。所以康普顿效应不能用经典物理学解释。 （2）从图片及康普顿的光子模型来看，当X射线的光子与石墨中的电子碰撞时，光子把一部分动量转移给了电子。由可知，光子的动量p减小，则光的波长λ就会增大。所以在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分（这部分是光子与电子发生弹性碰撞，没有能量和动量损失的情况）外，还有波长大于λ0的成分。 （3）光既具有能量ε=hν 又具有动量 这表明光既具有粒子性（如康普顿效应中光子像粒子一样与电子发生碰撞并传递动量），又具有波动性（光的波长λ和频率ν是描述波动的物理量），即光具有波粒二象性。 18．用波长λ = 0.50μm的绿光照射某金属，发出的光电子垂直进入的匀强磁场中，光电子所形成的圆轨道的最大半径为0.6cm（电子电荷量C，质量，普朗克常量。求： （1）光电子的最大初动能。 （2）该金属发生光电效应的极限频率。（以上结果均保留三位有效数字） 【答案】（1）；（2） 【详解】（1）光电子进入磁场后，受到的洛伦兹力等于做匀速圆周运动的向心力 光电子的最大初动能 （2）绿光光子的能量 由爱因斯坦的光电效应方程 解得 19．从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。根据玻尔的氢原子模型，电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动，原子中的电子在库仑力作用下，绕原子核做圆周运动。已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k。氢原子处于基态（）时电子的轨道半径为，电势能为（取无穷远处电势能为零）。第n个能级的轨道半径为，已知，氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。 (1)求氢原子处于基态时，电子绕原子核运动的速度； (2)证明：氢原子处于第n个能级的能量为基态能量的，n=1、2、3…； (3)1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n=3、4、5…，式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。已知氢原子基态的能量为，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，求里德伯常量R的表达式。 【答案】(1) (2)见解析 (3)或者 【详解】（1）电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动，根据牛顿第二定律有，则有 （2）设电子在第1轨道上运动的速度大小为，根据牛顿第二定律有 电子在第1轨道运动的动能 电子在第1轨道运动时氢原子的能量 同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量 又因为，则有，命题得证。 （3）从n能级向2能级跃迁放出光的波长为，即 所以，n=3、4、5…， 对照巴耳末公式，可知里德伯常数或者 试卷第12页，共16页 试卷第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $