第四章 原子结构和波粒二象性 单元基础夯实综合检测训练（A卷）-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 单元基础夯实综合检测训练（A卷） 一、单选题 1．能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破。“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”，作出这一大胆假设的科学家是（　　） A．库仑 B．普朗克 C．密立根 D．爱因斯坦 2．发现行星运动的三个定律的天文学家是（    ） A．开普勒 B．伽利略 C．卡文迪许 D．爱因斯坦 3．下列说法符合事实的是（　　） A．原子是不可再分的最小粒子 B．汤姆孙研究阴极射线时发现了电子，并提出原子的“核式结构”模型 C．电子的电荷量最早由密立根通过油滴实验测得 D．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了质子 4．已知氢原子的能级图如图所示，现用光子能量介于10eV～12．9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是（ ） A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种 B．在照射光中可能被吸收的光子能量只有6种 C．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种 D．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种 5．1927年10月召开的第五届索尔维物理会议上，当时著名的物理学家纷纷出席，本次会议的29位参会者中，有17人获得了诺贝尔奖，如图所示。下列关于物理学家对物理学贡献的说法正确的是（　　） A．玻尔在1900年首先提出了“量子论”，破除了“能量连续变化”的传统观念 B．爱因斯坦提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象 C．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念 D．普朗克大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性 6．下列说法正确的是（　　） A．微观世界的某些极少数带电微粒的能量变化可以是连续的 B．根据麦克斯韦电磁场理论可知，电场周围存在磁场，磁场周围存在电场 C．黑体只是从外界吸收能量，并不向外界辐射能量 D．物体辐射红外线的强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强，且较短波长的辐射强度大 7．用a、b两束单色光照射同一单缝做衍射实验，观察衍射图样发现：a光的中央亮纹比b光的中央亮纹窄，下列说法正确的是（　　） A．a、b两束单色光以相同的入射角从空气射入水中，b光的折射角小 B．a、b两束单色光在水下同一深度处，b光照亮水面的面积较大 C．用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距较大 D．用a光照射某金属，不能发生光电效应，用b光照射有可能发生光电效应 8．关于元电荷、电荷与电荷守恒定律，下列说法正确的是（　　） A．元电荷是指电子，电量等于电子的电量，体积很小的带电体是指点电荷 B．利用静电感应可使任何物体带电，质子和电子所带电荷量相等，比荷也相等 C．单个物体所带的电量总是守恒的，电荷守恒定律指带电体和外界没有电荷交换 D．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的 9．原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的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，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为，式中表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是（　　） A． B． C． D． 10．关于物质波，以下说法正确的是（　　） A．任何一个运动着的物体都有一种波与之对应 B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波 C．动能相等的质子和电子相比，质子的物质波波长长 D．宏观物体不会发生明显的衍射或干涉现象，所以没有物质波 二、多选题 11．关于对黑体的认识，下列说法正确的是（　　） A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的 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．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关 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，这个空腔就成了一个黑体 12．如图所示，A和K分别是光电管的阳极和阴极，加在A、K之间的电压为U，某激光器发出频率为v的光全部照射在K上，回路中形成大小为I的恒定电流。已知每入射N个光子会产生1个光电子，所有从阴极表面逸出的光电子均能到达A，阴极材料的逸出功为W0，普朗克常量为h，电子电荷量为e，则（　　） A．光电子到达A时的最大动能为 B．时间t内到达A的光电子个数为 C．该激光器的发光功率为 D．不改变发光频率，仅将该激光器的发光功率减半，光电流可能为零 13．粒子散射实验中，绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，少数发生了大角度偏转，只有极少数被反弹回来，如图所示。若反弹回来的粒子速度大小几乎不变，则下列说法正确的是（　　） A．碰撞反弹过程中，粒子的动量变化量 B．碰撞反弹过程中，粒子的动能变化量 C．极少数粒子被反弹回来，是因为受到了核力的作用 D．少数粒子大角度偏转，是因为受到了金原子核的库仑力作用 14．大量氢原子处于n=1、2、3、4的四个状态，处于较高能级的原子可以向任意一个较低能级跃迁。已知可见光的光子能量范围约为1.62eV~3.11eV。下列说法正确的是（　　） A．最多可以辐射出6种不同频率的光 B．从跃迁到所发出的光频率最高 C．从跃迁到时辐射的光波长最长 D．处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 15．对光的认识，下列说法中正确的是（ ） A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性 B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的 C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了；光表现出粒子性时，就不再具有波动性了 D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现得明显，在另外的某种场合下，光的粒子 性表现得明显 16．某半导体激光器发射波长为1.5×10-6m，功率为5.0×10-3W的连续激光．已知可见光波长的数量级为10-7m，普朗克常量h＝6.63×10-34J·s，该激光器发出的 A．是紫外线 B．是红外线 C．光子能量约为1.3×10-18J D．光子数约为每秒3.8×1016个 三、填空题 17．如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等几部分组成。其原理是：当光照射光电管时电路中产生光电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N吸住。当光照消失时，电路中电流消失，衔铁N自动离开M。    （1）示意图中，为了尽可能增大光电流，a端应是电源的______极（填“正”或“负”）。 （2）当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是_____。 A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大 B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大 C．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能不变 D．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大 18．如图，①、②两条线表示α粒子散射实验中某两个α粒子运动的轨迹，那么沿轨迹③射向原子核的α粒子经过原子核附近后可能的运动轨迹为___________（选填“a”“b”“c”“d”），选择的理由是___________。    19．光谱 （1）定义：用棱镜或光栅把物质发出的光按波长（频率）展开，获得____（频率）和____分布的记录。 （2）分类 a.线状谱：光谱是一条条的____。 b.连续谱：光谱是_____的光带。 （3）特征谱线：气体中中性原子的发光光谱都是____，说明原子只发出几种_________的光，不同原子的亮线______，说明不同原子的______不一样，光谱中的亮线称为原子的_____。 （4）应用：利用原子的______，可以鉴别物质和确定物质的______，这种方法称为_____，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10-13 kg时就可以被检测到。 20．一个质量为的尘埃微粒，在空中下落的速度为，它的德布罗意波长为_________m。（） 四、解答题 21．卢瑟福提出的原子结构的模型是怎样的？他提出这种模型的依据是什么？ 22．如图所示为我国首颗量子通信卫星“墨子号”。“墨子号”的成功发射使我国在量子通信技术领域走在了世界前列。那么，量子通信的理论基础是什么？该理论的提出背景又是什么？ 23．氢原子基态能量为E1，则激发态能量En=E1（n=2，3，4…）。已知E1=－13.6 eV，普朗克常量h=6.63×10－34 J·s，当氢原子在n=4的激发态时，求： （1）要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少eV？ （2）能放出的光子的最大频率是多少Hz？ 24．某种金属板M 受到一束紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，速度大小也不相同。在M旁放置一个金属网N。如果用导线将M、N连起来，从M射出的电子落到N上后便会沿导线返回M，从而形成电流。已知电子质量为m，电子电荷量为e、 （1）若已知金属网N在时间t内接收的电子数为n，则电流表示数I为多少？ （2）现在不把M、N直接相连，而按图那样在M、N之间加电压，发现当M、N间的电压为U0时电流表中就没有电流。则被这束紫外线照射出电子的最大速度vm是多少？ （3）若已知U0 =12.5 V，M、N间的距离d=1 cm，电子质量m= 9.1×10-31 kg，电荷量e=1.6×10-19 C，重力加速度g=10m/s2 。利用上述数据通过计算说明：分析电子在电场中的运动时，可以不考虑电子所受重力的影响。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第四章 原子结构和波粒二象性 单元基础夯实综合检测训练（A卷）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A C C B D B D C A 题号 11 12 13 14 15 16 答案 CD BC BD AD ABD BD 1．B 【详解】能量子假设是对经典物理学思想与观念的一次突破。“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”，作出这一大胆假设的科学家是普朗克。 故选B。 2．A 【详解】试题分析：开普勒发现了行星运动的三个定律，即开普勒三定律，A正确；伽利略通过建立了理想斜面实验，认为力不是维持物体运动的原因，B错误；卡文迪许通过扭秤实验测量了万有引力常量，C错误；爱因斯坦发现了相对论，D错误； 考点：考查了物理学史 3．C 【详解】A．原子包括原子核与核外电子，不是不可再分的最小粒子。故A错误； B．汤姆孙研究阴极射线时发现了电子，并提出原子的“枣糕”模型。故B错误； C．电子的电荷量最早由密立根通过油滴实验测得。故C正确； D．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，揭示了原子核具有复杂的结构。质子是卢瑟福发现的，故D错误。 故选C。 4．C 【详解】试题分析：因为，，可知照射光中有三种频率的光子被吸收，故AB错误；氢原子跃迁的最高能级为能级，根据知，氢原子发射出六种不同波长的光，故C正确，D错误． 考点：氢原子的能级公式和跃迁 【名师点睛】能级间发生跃迁时吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差，根据数学组合公式求出处于激发态的氢原子可能发射出不同波长光的种数． 5．B 【详解】A．普朗克首先提出了“量子论”，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误； B．爱因斯坦提出了光子说，并成功地解释了光电效应现象，故B正确； CD．玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，故CD错误。 故选B。 6．D 【详解】A．微观粒子的能量变化是跳跃的，不连续的，故A错误； B．在变化的电场周围才存在磁场，周期性变化的电场（非均匀变化的）会产生同频率周期性变化的磁场，均匀变化的磁场周围存在着稳定的电场；恒定的磁场不会产生电场，恒定的电场不会产生磁场，故B错误； C．黑体也向外界辐射电磁波，即辐射能量，且向外界辐射电磁波的强度按波长的分布与温度有关，故C错误； D．物体辐射红外线的强度以及按波长的分布情况与温度有关，随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，因此热辐射中较短波长的成分越来越多，故D正确。 故选D。 7．B 【详解】A．a光的中央亮纹比b光的中央亮纹窄，可知b光的波长大，频率小，所以折射率小，所以当a、b两束单色光以相同的入射角从空气射入水中时，b光的光线偏折小，则折射角大，故A错误； B．a、b两束单色光在水下同一深度处，因为b光的折射率小，根据公式 可知b光的临界角大，所以b光照亮水面的面积较大，故B正确； C．用同一装置进行双缝干涉实验，根据公式 可知b光的波长大，b光的条纹间距较大，故C错误； D．用a光照射某金属，不能发生光电效应，因为b光的波长大，频率小，所以b光照射也不发生光电效应，故D错误。 故选B。 8．D 【详解】A．元电荷的电量等于电子的电量，但不是电子，元电荷是带电量的最小单元，没有电性之说，当两个带电体的形状对它的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体可看作点电荷，故体积很小的带电体未必就是点电荷，故A错误； B．静电感应不能使绝缘体带电，电子和质子所带电荷量相等，但它们的质量不相等，比荷不相等，故B错误； C．在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电量总是守恒的，电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换，故C错误； D．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的，这是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因，故D正确。 故选D。 9．C 【详解】根据铬原子的能级公式可知，铬原子在，，时的能量分别为 ，， 则可知铬原子从能级跃迁回能级时放出的能量为 能级的铬原子电离需要的能量为 因此能级的铬原子电离后获得的动能为 故选C。 10．A 【详解】A．根据德布罗意假设，任何一个运动着的物体都有一种波与之对应，A正确； B．绳上的波是机械波，不是物质波，B错误； C．动能相等时，由 得质子的动量大些，由 知质子的物质波波长短，C错误； D．宏观物体物质波波长太短，难以观测到衍射或干涉现象，但具有波动性，D错误。 故选A。 11．CD 【详解】A．黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故A错误； BC．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，故 B错误，C正确； D．在空腔壁上开很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内多次反射、吸收后，几乎不能从小孔射出，则这个空腔就成了一个黑体，故D正确。 故选CD。 12．BC 【详解】A．根据光电效应方程 可得最大初动能，从K到A，电场力做正功，可得最大动能为 A错误； B．时间t内到达A的光电子个数为，电荷量与电子电荷量的比值，则有 B正确； C．该激光器的发光功率为单位时间内光子的数量与光子所带能量的乘积，即有 由已知可得，单位时间内通过光电子子数量为 由电流的定义可得 可得，该激光器的发光功率为 C正确； D．不改变发光频率，仅将该激光器的发光功率减半，只会减少单位时间内光电子的数量，光电流会减小，但不会为零，D错误。 故选BC。 13．BD 【详解】A．设粒子的质量为m，速度为v，反弹回来的粒子速度大小不变，方向反向，以反弹速度方向为正方向，则动量变化量为 故A错误； B．动能为标量，大小与速度方向无关，所以动能变化量 故B正确； CD．极少数粒子被反弹回来，是因为受到金属原子核的库仑力作用，故D正确，C错误。 故选BD。 14．AD 【详解】A．最多可以辐射出种不同频率的光，故A正确； BC．从跃迁到所发出的光频率最高，波长最短，故BC错误； D．处于能级的氢原子的电离能为1.51eV，而紫外线光子能量大于3.11eV，所以处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离，故D正确。 故选AD。 15．ABD 【详解】A．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性，故A正确； B．波粒二象性是光的根本属性，与光子之间的相互作用无关，故B正确； C．光具有波粒二象性，即光既具有波动性又有粒子性，故C错误； D．光的波粒二象性是指光既具有波动性又有粒子性，少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性，故D正确。 故选ABD。 16．BD 【详解】波长的大小大于可见光的波长，属于红外线．故A错误，B正确．光子能量．故C错误．每秒钟发出的光子数．故D正确．故选BD． 【点睛】解决本题的关键熟悉电磁波谱中波长的大小关系，以及掌握光子能量与波长的大小关系． 17． 正 BD/DB 【详解】（1）[1]示意图中，为了尽可能增大光电流，A、K之间应接正向电压，则a端接电源的正极，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M。 （2）[2] AB．根据光电效应规律可知，增大光照强度时，光电子的最大初动能不变，但光电流增大，故A错误，B正确； CD．根据光电效应方程 因为紫光的频率大于绿光的频率，仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大，故C错误，D正确。 故选BD。 18． a 原子核与α粒子均带正电，故受相互排斥的库仑力，又③比①更靠近原子核，α粒子所受斥力更大，故偏转角度也就更大，所以选轨迹a 【详解】[1][2]原子核与α粒子均带正电，故受相互排斥的库仑力，又③比①更靠近原子核，α粒子所受斥力更大，故偏转角度也就更大，所以选轨迹a。 19． 波长 强度 亮线 连在一起 线状谱 特定频率 位置不同 发光频率 特征谱线 特征谱线 组成成分 光谱分析 【详解】略 20． 【详解】根据德布罗意波长计算公式 其中 代入计算式可得 21．见解析 【详解】卢瑟福的原子核式结构模型是：在原子的中间有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中于原子核，带负电的电子在核外空间里绕核旋转。 卢瑟福提出原子核式结构的依据是粒子散射实验。粒子穿过原子时，电子对它的运动影响很小，影响粒子运动的主体是原子核。粒子进入原子区域后，由于原子核很小，大部分粒子离核较远，受到的库仑力很小，运动方向几乎不变。极少数粒子距核较近，因此受到很强的库仑力，发生大角度散射。 22．量子通信的理论基础来源于德国物理学家的能量量子化假设。该假设提出的背景是经典电磁理论解释不了黑体辐射实验的实验规律。 【详解】根据物理学史可知，量子通信的理论基础来源于德国物理学家的能量量子化假设；该假设提出的背景是经典电磁理论解释不了黑体辐射实验的实验规律。 23．（1）0.85 eV；（2）3.08×1015Hz 【详解】（1）由氢原子的能级公式得 E4＝E1＝-0.85 eV 故要使处在n＝4能级的氢原子电离，入射光子的最小能量为0.85 eV。 （2）由 hν＝E4－E1 可知 hν＝E4－E1＝12.75 eV 代入数值得 ν=3.08×1015Hz 24．（1）；（2）；（3）见解析 【详解】（1）根据电流的定义式可得 （2）根据动能定理 解得 （3）电子受到的重力为 电子受到的静电力 可得 电子在电场中运动时，受到的静电力远大于其重力，故电子的重力可以忽略不计。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $