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

第四章原子结构和波粒二象性章末验收检测同步练习 2025-2026学年高二下学期人教版选择性必修三 一、单选题 1．关于波粒二象性，下列说法正确的是（　　） A．爱因斯坦提出“物质波”假说，认为一切物质都具有波粒二象性 B．大量光子易表现出粒子性，个别光子易表现出波动性 C．X射线的衍射实验和电子的衍射实验，都证实了物质波假设是正确的 D．爱因斯坦的光电效应实验可验证光的粒子性 2．300多年以来，物理学基础理论的发展柳暗花明，科学家们相互启发、相互争论、相互协作，掀开了波诡云谲的微观世界和量子世界神秘面纱的一角，谱写出了波澜壮阔的近代物理学篇章，学来让人荡气回肠。下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法不正确的是（　　） A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率是不连续的 C．图丙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型 D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子束就是电磁波 3．已知某光子的动量为p，真空中光速为c，根据爱因斯坦质能方程，光子的质量可表示为（　　） A． B． C． D． 4．关于卢瑟福α粒子散射实验，下列说法正确的是（　　） A．绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，“枣糕模型”得到证实 B．绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为α粒子质量太大 C．大角度偏转的α粒子，不可能是与电子发生碰撞导致的 D．原子的质量全部集中在原子核内 5．我们知道光具有波粒二象性，下列四幅图所展示的实验，能说明光具有粒子性的是（　　） A． B． C． D． 6．在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能的大小关系正确的是（　　） A． B． C． D． 7．如图为氢原子的能级示意图，已知锌的逸出功是，关于氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征，下列说法正确的是（　　） A．一个处于能级的氢原子向基态跃迁时，能发出3种的不同频率的光 B．用一群处于能级的氢原子向基态跃迁时发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为 C．用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 D．用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子电离 二、多选题 8．如图所示是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是（　　） A．T1>T2 B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关 C．普朗克提出的能量量子化理论很好的解释了黑体辐射的实验规律 D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个小孔就成了一个黑体 9．卢瑟福的粒子散射实验装置如图所示，开有小孔的铅盒里面包裹着少量的放射性元素钋，由于铅能够很好地吸收粒子使得粒子只能从小孔射出，形成很细的一束射线射到厚度为几微米的金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是（　　） A．该实验为汤姆孙“枣糕模型”奠定了基础 B．极少数粒子发生了大角度偏转 C．卢瑟福通过该实验发现原子核内有质子 D．该实验说明原子具有核式结构，正电荷集中在原子中心 10．研究光电效应的电路如图甲所示，用蓝光、较强的黄光和较弱的黄光分别照射密封真空管中的金属极板K，极板发射出的光电子在电路中形成的光电流I与A、K之间的电压U的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．甲图中此时通过电流计G的电流方向由d流向c B．1、3为用黄光照射时得到的曲线，曲线1对应的黄光较强 C．光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应 D．用同频率的光照射K极，光电子的最大初动能与光的强弱无关 三、实验题 11．如图所示，用导线将验电器与洁净锌板连接，触摸锌板使验电器指示归零．用紫外线照射锌板，验电器指针发生明显偏转，接着用毛皮摩擦过的橡胶棒接触锌板，发现验电器指针张角减小，此现象说明锌板带____电（选填写“正”或“负”）；若改用红外线重复上实验，结果发现验电器指针根本不会发生偏转，说明金属锌的极限频率_____红外线的频率（选填“大于”或“小于”）． 12．图1所示是研究光电效应的实验装置。滑动变阻器总长度为2L，a、b为滑动变阻器的两端，O点位于ab的中点。滑片P与滑动变阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。以O点为坐标原点，以Ob为正方向建立坐标轴Ox（图中未画出）。电流表为理想电表。 当用频率为v的单色光束照射阴极K时，移动滑片P，测得光电流i与的关系如图2所示，其中x为滑片P对应位置的坐标。图线与横轴交点的横坐标为−η（0<η<1）。已知电源电动势为E、内阻不计，饱和电流为Im，电子的电荷量为e。忽略电子所受的重力及电子之间的相互作用。 (1)a．判断图1中直流电源的______端为正极。（选填“左”或“右”） b．求单位时间能到达阳极A的电子个数的最大值N______。 c．求光电子的最大初动能Ek_____。 (2)某同学想利用该实验装置测量普朗克常量h。他换用频率为v′的单色光再次进行实验。请写出需测量的物理量，并推导出h的表达式。 四、解答题 13．氢原子从的能级跃迁到的能级，所辐射光子的能量、频率和波长分别是多少？ 14．在研究光电效应实验中，光电管的阴极材料为铯（Cs），用某一频率的光照射，实验测得光电流随电压变化的图像如图所示。已知铯的逸出功为。 (1)铯发生光电效应的极限频率是多少； (2)本次实验的入射光频率是多少。 15．玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动视为经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。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。已知电子质量为，电荷量为，静电力常量为。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），普朗克常量为h，。 (1)氢原子处于基态时电子的动能； (2)氢原子处于基态时的总能量； (3)至少要用频率多大的电磁波照射氢原子可使氢原子电离。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D B C C B D AC BD BD 11．正，大于 12．(1) 左 (2)换用频率为v′的单色光再次进行实验时，测出光电流为0时，滑动变阻器滑片P的位置坐标x′。 根据图1的实验装置，当入射光频率为v′时，计算出 此时对应的遏止电压为 根据动能定理 得 根据爱因斯坦光电效应方程 又 联立以上各式得 ， 13．， ， 【详解】根据 ， 得 辐射的光子的能量 光子的频率 光子的波长 14．(1)；(2) 【分析】光子的能量，如果电子吸收一个光子刚好克服逸出功，那么该光的频率为极限频率。当用某种频率的光照射时，测得遏止电压，也就知道了光电子的最大初动能，再根据爱因斯坦光电效应方程便可计算入射光的频率。 【详解】(1)已知铯的逸出功 从图像可知遏止电压 设铯材料的极限频率为，有 解得 (2)当光电管加反向遏止电压时，光电流为零，有 设入射光频率为，根据爱因斯坦光电效应方程，有 解得 15．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意，设氢原子处于基态时电子绕原子核做圆周运动的速率为，由牛顿第二定律有 又有 联立可得氢原子处于基态时电子的动能为 （2）氢原子的总能量为 （3）要使氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从基态跳跃到无限远处，则有 即 解得 学科网（北京）股份有限公司 $