第四章 原子结构和波粒二象性 单元能力提升综合检测训练（B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 单元能力提升综合检测训练（B卷） 一、单选题 1．下面说法正确的是（　　） A．变化的电场一定产生变化的磁场，变化的磁场一定产生变化的电场 B．黑体辐射电磁波的强度与温度有关 C．爱因斯坦提出了能量子假说 D．用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 2．关于光子说的基本内容有以下几个方面，其中不正确的是（　　） A．在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫一个光子 B．光子是具有质量、能量和体积的实物微粒 C．光子的能量跟它的频率有关 D．紫光光子的能量比红光光子的能量大 3．卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是在用α粒子轰击金箔的实验中，发现粒子（　　） A．全部穿过或发生很小的偏转 B．全部发生很大的偏转 C．绝大多数发生偏转，甚至被弹回 D．绝大多数穿过不发生偏转，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回 4．按照玻尔理论，下列表述正确的是（　　） A．核外电子运动轨道半径可取任意值 B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越小 C．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hν＝En－Em(n>m) D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，可能辐射能量，也可能吸收能量 5．关于光的波动性与粒子性，下列说法正确的是(　　) ①大量光子的行为能明显地表现出波动性，而个别光子的行为往往表现出粒子性 ②频率越低、波长越长的光子波动性明显，而频率越高波长越短光子的粒子性明显 ③光在传播时往往表现出波动性，而光在与物质相互作用时往往显示粒子性 ④据光子说，光子的能量是与频率成正比的，这说明了光的波动性与光的粒子性是统一的 A．①② B．①②③ C．①④ D．①②③④ 6．人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。普朗克常量为，光速为，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是（　　） A． B． C． D． 7．用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为。已知普朗克常量为，真空中的光速为，能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为（　　） A．1×1014 Hz B．8×1014 Hz C．2×1015 Hz D．8×1015 Hz 8．关于原子模型及其建立过程叙述正确的是（　　） A．阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，并精确测定了电子电量 B．汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，正电荷也是呈点状均匀镶嵌在球体内，而并非弥漫性分布于球内；该理论无法解释α粒子散射现象，后被卢瑟福核式结构模型所取代。 C．α粒子散射实验可以估测出原子核尺度数量级为10-15m D．卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和全部质量都集中在一个很小的区域—原子核，电子绕核做圆周运动，库仑力提供向心力。 9．我国著名理论物理科学家程开甲，是我国核武器的先驱，荣获了“改革先锋”“国家最高科学技术奖”“八一勋章”“人民科学家”等国家荣誉称号和中国科学院院士等多个优秀奖项与称号，为我国的科研事业奉献了他的一生。在对原子物理的不断探索中，下列有关原子物理说法中正确的是（　　） A．汤姆孙对阴极射线的研究，证实了阴极射线的本质是电子流 B．爱因斯坦的光电效应方程，从动量的角度解释了光的量子化 C．卢瑟福通过粒子散射实验的研究证实了原子核内部有质子和中子 D．玻尔把将量子理论的观念引入原子领域，很好地解释了所有原子光谱的分立特征 10．关于原子物理，下列说法正确的是（　　） A．普朗克提出了原子核外电子轨道量子化，并成功解释了氢原子光谱 B．衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 C．衰变方程中，发生的是衰变，射线具有极强的穿透能力 D．电子和质子从静止经过相同的加速电压加速后，质子的德布罗意波波长比电子的小 二、多选题 11．下列说法正确的是（　　） A．只有温度高的物体才会有热辐射 B．黑体只是从外界吸收能量，从不向外界辐射能量 C．黑体可以看起来很明亮，是因为黑体可以有较强的辐射 D．一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面情况有关 12．如图甲所示是研究光电效应实验规律的电路.当用强度一定的蓝光照射到光电管上时，测得电流表的示数随电压变化的图像如图乙所示.下列说法正确的是（　　） A．照射的蓝光增强，饱和光电流将增大 B．若改用红光照射光电管，一定不会发生光电效应 C．若改用紫光照射光电管，则光电管中金属的逸出功变大 D．若改用紫光照射光电管，图像与横轴交点在左侧 13．1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用粒子轰击金箔，研究粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于粒子散射实验，下列说法正确的是（　　）    A．少数粒子发生了大角度的偏转，极少数粒子偏转的角度大于 B．粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞 C．粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的 D．粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量 14．如图甲所示是用光照射某种金属时逸出光电子的最大初动能随入射光频率的变化图像（直线与横轴的交点的横坐标为4.29，与纵轴的交点的纵坐标为0.5），如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法正确的是（    ） A．该金属的极限频率为 B．根据该图像可以求出普朗克常量 C．该金属的逸出功为 D．用能级的氢原子跃迁到能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应 15．1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别完成了电子束衍射的实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。如图所示是该实验装置的简化图，下列说法正确的是（　　） A．亮条纹说明电子不是沿直线运动的 B．该实验说明物质波理论是正确的 C．该实验再次说明光子具有波动性 D．该实验说明实物粒子具有波动性 16．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国物理学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点。下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是（　　） A．微波是指波长在10-3m到10m之间的电磁波 B．微波和声波一样都只能在介质中传播 C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射 D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 三、填空题 17．图示为英国物理学家卢瑟福设计的实验装置图。实验中，金箔的厚度约为4.0×________________m（选填“10-11”、“10-6”、“10-3”）。用高速飞行的α粒子轰击金箔，发现：________________α粒子产生超过90°的大角度偏转，甚至被弹回（选填“绝大多数”、“少数”、“极少数”）。 18．用波长为的单色光射向阴极，产生了光电流，已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为测出光电流i随电压U的变化图象如图所示，则照射在金属表面上的这束光的最小功率P________；该光电管的阴极K是用截止频率为的金属铯制成，在光电管阳极A和阴极K之间加正向电压则光电子到达阳极的最大动能________________． 19．我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，高性能的原子钟对导航精度的提高起到了很大的作用，同时原子钟体积小、重量轻，它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如下图所示，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射_________种不同频率的光子；跃迁到时产生的光子与跃迁到时产生的光子的频率之比为___________。 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．氢原子核的半径大约为．试估算氢原子核的密度，若氢核与氢核紧密排列到，则质量约为多大？（已知氢原子的质量约为，球的体积公式） 22．太阳光垂直射到地面上时，地面S＝1m2的面积上接收的太阳光的功率P＝1.4kW其中可见光部分约占45%，普朗克常量h＝6.6×10﹣34J•s。（结果保留2位有效数字） (1)假如认为可见光的波长约为λ＝0.55μm，日地间的距离R＝1.5×1011m，估算太阳每秒辐射出的可见光子数为多少； (2)若已知地球的半径R0＝6.4×106m，估算地球接收的太阳光的总功率。 23．如图是研究光电效应的实验电路和氢原子的能级示意图。现用等离子态的氢气（即电离态，）向低能级跃迁时所发出的光照射光电管的阴极。测得电压表的示数是。已知光电管阴极材料的逸出功是，普朗克常数,，结果均保留两位有效数字。求： （1）氢原子由能级跃迁到能级时氢气发光的波长； （2）该光电管阴极材料发生光电效应的极限波长； （3）光电子到达阳极的最大动能为多少电子伏特。 24．丹麦物理学家玻尔于1913年提出了他的原子结构理论，成功解释了氢原子光谱的实验规律。若已知氢原子处于基态（）时的能量为，根据玻尔理论，处于激发态时的能量与基态能量的关系为：（为量子数）。 （1）若氢原子从激发态跃迁到激发态时发出的光子，恰好能使某金属发生光电效应；则氢原子从激发态跃迁到基态时发出的光子照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能为多大？ （2）若以无穷远处电势为0，则电荷量为的点电荷的电势公式为，已知质子和电子的电荷量绝对值均为，求氢原子核外电子的最小轨道半径。 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 单元能力提升综合检测训练（B卷）》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B D C D A B C A D 题号 11 12 13 14 15 16 答案 CD AD AD BC ABD ACD 1．B 【详解】A．根据麦克斯韦电磁电磁场理论，变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，而均匀变化的电场会产生稳定的磁场，不均匀变化的电场才会产生变化的磁场，所以变化的电场不一定产生变化的磁场，同理变化的磁场也是如此，故A错误； B．黑体辐射电磁波的强度只与黑体的温度有关，温度越高，辐射电磁波的强度越大，故B正确 C．据物理学史可知能量子假说是普朗克提出的，故C错误； D．验钞机利用其的发出的紫外线照射钞票上隐藏的荧光标记，识别钞票的真伪，故D错误。 故选B。 2．B 【详解】A．光是在空间传播的电磁波，是不连续的，是一份一份的能量，每一份叫作一个光子，A正确； B．光子没有质量，也没有具体的体积，B错误； CD．根据判断出光子的能量与光子的频率有关，紫光的频率大于红光的频率，所以紫光光子的能量比红光光子的能量大，CD正确； 本题选择不正确的，故选B。 3．D 【详解】卢瑟福提出原子核式结构学说的根据是在用α粒子轰击金箔的实验中，发现α粒子绝大多数穿过不发生偏转，只有少数发生很大偏转，有的偏转超过90°，甚至极少数被弹回。 故选D。 4．C 【详解】A．按照波尔理论，核外电子只能在某些特定的圆形轨道上绕核运动，轨道半径不能取任意值，A错误； B．氢原子中的电子离核越远，氢原子能量越大，B错误； C．电子从高能级向低能级跃迁时会辐射光子，从低能级向高能级跃迁时会吸收光子，辐射或吸收光子的能量等于相应的能级的能量差，即hν＝En－Em（n>m），C正确； D．氢原子从从激发态向基态跃迁的过程中会辐射能量，D错误。 故选C。 5．D 【详解】①大量光子的行为能明显地表现出波动性，而个别光子的行为往往表现出粒子性，该说法正确； ②频率越低、波长越长的光子波动性明显，而频率越高波长越短光子的粒子性明显，该说法正确； ③光在传播时往往表现出波动性，而光在与物质相互作用时往往显示粒子性，该说法正确； ④据光子说，光子的能量是与频率成正比的，这说明了光的波动性与光的粒子性是统一的，该说法正确； 故选D。 6．A 【详解】只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收到的最小功率为，， 联立解得 带入数据 故选A。 7．B 【详解】根据爱因斯坦光电效应方程 当最小时 代入数值可得 故B正确，ACD错误。 故选B。 8．C 【详解】A．阴极射线是电子，汤姆孙测出了电子的比荷，但未精确测定了电子电量，A错误； B．汤姆孙认为原子是实心球体，电子均匀镶嵌在实心球内，带正电的物质均匀分布在球体内，B错误； C．α粒子散射实验，根据大角度偏转α粒子数量百分比，可以估测出原子核尺度数量级为10-15m，C正确； D．卢瑟福根据α粒子散射实验指出原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的区域—原子核，电子绕核运动，至于运动状态没有说明，D错误。 故选C。 9．A 【详解】A．汤姆孙对阴极射线的研究，证实了阴极射线的本质是电子流，这是人类真正意义上第一次发现了电子，故A正确； B．爱因斯坦的光电效应方程，从能量的角度上解释光的量子化，一个电子吸收一个光子的能量，故B错误； C．卢瑟福通过α粒子散射实验确定原子的中间存在原子核，故C错误； D．玻尔将量子观念引入原子领域，指出原子中的电子轨道是量子化的，很好地解释了氢原子光谱的分立特征，并不能解释所有原子光谱，故D错误。 故选A。 10．D 【详解】A．波尔提出了原子核外电子轨道量子化，并成功解释了氢原子光谱，故A错误； B．衰变所释放的电子是原子核内的中子转化而来的，有 故B错误； C．根据质量数守恒和电荷数守恒，可知衰变方程 其中Y为，即该衰变为衰变，而射线具有极强的电离能力，穿透能力很弱，故C错误； D．电子和质子从静止经过相同的加速电压加速后二者具有相同的动能，设为，质子的动量设为，电子的动量设为，由动量与动能之间的数量关系有 而质子的质量大于电子的质量，则可知 由德布罗意波波长与动量之间的关系 可知，质子的波长要小于电子的波长，故D正确。 故选D。 11．CD 【详解】A．任何物体在任何温度下都存在辐射，温度越高辐射的能量越多，故A错误； BC．能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫作黑体，黑体不反射电磁波，但可以向外辐射电磁波，有些黑体有较强的辐射，看起来也可以很明亮，故B错误，C正确； D．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，与构成黑体的材料、形状无关，而一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面情况有关，故D正确。 故选CD。 12．AD 【详解】A．根据光电效应方程： 得知，照射的蓝光增强，则单位时间内产生的光电子数目增大，饱和光电流将增大，故A正确。 B．红光的频率小于蓝光的频率，红光照射不一定发生光电效应，但不是一定不会发生光电效应．故B错误； C．光电管中金属的逸出功的大小是由材料本身决定的，与入射光的频率无关．故C错误； D．紫光的频率大于蓝光的频率，则光电子的最大初动能增大，所以反向遏止电压增大，图象与横轴交点在蓝光照射时的左侧．故D正确。 故选AD。 13．AD 【详解】A．当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有少数α粒子大角度的偏转，极少数α粒子偏转的角度大于90°，而绝大多数基本按直线方向前进，故A正确； B．α粒子大角度散射是由于它受到原子核库仑斥力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B错误； C．α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故C错误； D．从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使粒子受到排斥力的核体积极小，实验表明原子中心的核带有原子的全部正电，和几乎全部质量，故D正确。 故选AD。 14．BC 【详解】A．根据爱因斯坦光电效应方程 可知图像的横轴的截距大小等于截止频率，由图知该金属的极限频率为，A错误； B．根据爱因斯坦光电效应方程 得知该图线的斜率表示普朗克常量，B正确； C．当 时，逸出功为 C正确； D、用能级的氢原子跃迁到能级时所辐射的光子能量为 所辐射的光照射该金属不能使该金属发生光电效应，D错误。 故BC。 15．ABD 【详解】A．亮条纹处是电子能到达的地方，故A正确； BCD．电子是实物粒子，能发生衍射现象，说明实物粒子具有波动性，物质波理论是正确的，不能说明光子的波动性，故BD正确，C错误。 故选ABD。 16．ACD 【详解】微波是电磁波中按波长分类波长较小的一种，微波是指波长在到之间的电磁波，故A正确．电磁波的传播不需要介质，故B错误，C正确．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故D正确． 17． 10-6 极少数 【详解】[1] α粒子散射实验中，金箔的厚度约为4.0×10-6m； [2]实验现象是绝大多数的α粒子几乎沿直线通过，只有极少数α粒子产生超过90°的大角度偏转，甚至被弹回。 18． 【详解】第一空. 由于饱和光电流为I0，可知单位时间内产生的光电子的个数： ，若照射到金属上的光子全部被金属吸收，且每个光子对应一个光电子，则照射到金属上的光子的个数： ，所以这束光照射在金属表面上的最小功率 ． 第二空. 根据光电效应方程得，光电子逸出金属的最大初动能 ，根据题意可知 ，经电压加速，根据动能定理可知，光电子到达阳极的最大动能 ． 19． 10 【详解】[1]一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射不同频率的光子的种数为 [2]设跃迁到时产生的光子的频率为，跃迁到时产生的光子的频率为，根据 联立可得 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．， 【详解】原子的质量几乎全部集中在原子核上，故有氢原子核的质量约等于氢原子的质量，即 且由题意，原子核的半径 根据公式 解得： 的氢原子核的数目为 则质量为 代入数据解得： 22．(1) 5.0×1044个；(2)2×1014kW 【详解】(1)根据题意有 P＝1.4kW＝1.4×103W 设地面上lm2的面积上每秒接受的可见光子数为n，则有 代入数据解得 n＝1.75×1021个/m2 设想一个以太阳为球心，以日地间距离R为半径的大球面包围着太阳，大球面接受的光子数即太阳辐射的全部光子数，则所求的可见光光子数为 N＝n×4πR2＝1.75×1021×4×3.14×（1.5×1011）2＝5.0×1044个 (2)地球背着阳光的半个球面没有接收到太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直，接收太阳光辐射且与太阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆平面的面积，则地球接受太阳光的总功率为 P地＝P•πR02＝1.4×3.14×（6.4×106）2＝2×1014kW 23．(1)487.5nm；(2)460nm；(3)25.9eV 【详解】(1) 氢原子由能级跃迁到能级时释放光子的能量为 根据 可知波长为 (2)极限频率满足 解得极限波长 (3)根据光电效应方程可知光电子从从中逸出时最大初动能为 根据能量守恒定律可知光电子到达阳极的最大动能为 24．（1）；（2） 【详解】（1）激发态的能量为 激发态的能量为 由于氢原子从激发态跃迁到激发态时发出的光子，恰好能使某金属发生光电效应，根据光电效应方程可得 故氢原子从激发态跃迁到基态时发出的光子照射该金属时，逸出的光电子的最大初动能为 （2）基态时能量最小，对应的半径最小，设最小的半径为，则此时电子具有的电势能为 核外电子绕原子核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力 故核外电子的动能为 故 解得氢原子核外电子的最小轨道半径为 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 $