第四章 原子结构和波粒二象性（易错60题22大考点） -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 聚焦原子结构与波粒二象性22大考点，通过60道易错题型系统覆盖从量子理论到能级跃迁的知识链条，注重物理观念建构与科学思维训练。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |光电效应方程|5题|选择+计算|能量观念应用，光子能量与逸出功关系推导| |氢原子能级图|2题|选择|能级跃迁模型建构，能量量子化规律| |原子能级跃迁与光电效应结合|2题|综合计算|能量转化与守恒，科学推理应用| |α粒子散射实验|4题|选择+填空|核式结构模型建立，物质观念形成|

第四章 原子结构和波粒二象性（易错60题22大考点）（解析版） 一．黑体辐射的实验规律（共2小题） 二．能量子与量子化现象（共2小题） 三．光电效应现象及其物理意义（共4小题） 四．光电效应的条件和判断能否发生光电效应（共2小题） 五．爱因斯坦光电效应方程（共5小题） 六．光电流与电压的关系图像（共2小题） 七．光电效应方程的图像问题（共3小题） 八．光子与光子的能量（共2小题） 九．光子的动量（共2小题） 十．光具有波粒二象性（共3小题） 十一．实物粒子的波动性（共3小题） 十二．德布罗意波的公式（共3小题） 十三．阴极射线与阴极射线管的应用（共3小题） 十四．密立根油滴实验（共3小题） 十五．卢瑟福α粒子散射实验（共4小题） 十六．原子的核式结构模型（共3小题） 十七．光谱和光谱分析（共2小题） 十八．氢原子光谱及巴耳末公式（共2小题） 十九．玻尔原子理论的基本假设（共2小题） 二十．氢原子能级图（共2小题） 二十一．分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）（共4小题） 二十二．原子能级跃迁与光电效应的结合（共2小题） 一．黑体辐射的实验规律（共2小题） 1．关于热辐射，下列说法中正确的是（　　） A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关 B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的 C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值 D．温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动 【答案】C 【解答】解： A、一般物体的热辐射强度与温度有关之外，还与材料，表面状态等因素有关，故A错误； B、如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。但黑体可以向外辐射不能说颜色是黑色的，故B错误； C、根据黑体辐射实验规律可得黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，故C正确； D、根据黑体辐射实验规律，黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较小的方向移动，故D错误； 故选：C。 2．（多选）有关近代的物理学知识，下列说法正确的是（　　） A．随着温度的升高，黑体热辐射的强度一方面各种波长的辐射强度都有所增加，另一方面其极大值向着波长较短的方向移动 B．光电效应实验中，用频率等于截止频率的某单色光照射某金属，可以使光电子逸出并飞离金属表面 C．电子的发现揭示了原子可以再分，康普顿效应证实了光具有粒子性 D．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的 【答案】AC 【解答】解：A、根据黑体辐射规律可知，随着温度的升高，黑体热辐射的强度一方面各种波长的辐射强度都有所增加，另一方面其极大值向着波长较短的方向移动，故A正确； B、在光电效应实验中，应该用大于截止频率的某单色光照射某金属，才能使得光电子逸出并飞离金属表面，故B错误； C、电子的发现揭示了原子可以再分，电子是原子的组成成分，康普顿效应证实了光具有粒子性，故C正确； D、卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子的核式结构模型，但他并没有发现原子是由质子和中子组成的，故D错误。 故选：AC。 二．能量子与量子化现象（共2小题） 3．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10﹣18J，已知可见光的平均波长为0.6μm，普朗克常数h＝6.63×10﹣34J•s，恰能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为（　　） A．1个 B．3个 C．30个 D．300个 【答案】B 【解答】解：每个光子的能量为E0＝h，能引起人的眼睛视觉效应的最小能量E＝为10﹣18J，由E＝nE0得 能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少n个＝3个，故B正确，ACD错误； 故选：B。 4．（多选）下列说法正确的是（　　） A．经典的电磁场理论可以很好地解释黑体辐射 B．原子量子化的能量值叫能级 C．温度升高时，热辐射中波长较长的成分占比越来越大 D．原子的能量是量子化的 【答案】BD 【解答】解：A.由于经典的电磁场理论不能解释黑体辐射的规律，普朗克为了对黑体辐射进行理论解释，提出了量子观点，故A错误； B．原子量子化的能量值叫能级，故B正确； C．温度较低时，热辐射主要以不可见的红外光进行辐射，温度升高时，热辐射中最强的波长成分在可见光区域，因此随着温度的升高，热辐射中波长较短的成分越来越强，波长较长的成分占比越来越少，故C错误； D．根据玻尔理论，原子的能量在吸收和辐射时是量子化的，故D正确。 故选：BD。 三．光电效应现象及其物理意义（共4小题） 5．下列说法不正确的是（　　） A．黑体辐射，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说 C．光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大 D．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性 【答案】A 【解答】解：A、黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度的升高，黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A错误。 B、普朗克在研究黑体辐射问题时，提出了能量子假说：能量在传播与吸收时，是一份一份的，故B正确； C、光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大，故C正确； D、光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性，故D正确； 本题选择错误的，故选：A。 6．有关甲、乙、丙、丁四幅图的说法正确的是（　　） A．甲图中，一群处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级的过程中可发出8中不同频率的光子 B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 C．丙图中，1为β射线，2为γ射线，3为α射线 D．丁图中，此反应属于轻核聚变 【答案】B 【解答】解：A、一群原来处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级的过程中，根据6知，辐射的光子频率为6种。故A错误； B、在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，故B正确。 C、α射线带正电荷，在磁场中根据左手定则判定向左偏转；β射线带负电荷，偏转的方向与α射线相反；γ射线不带电，不偏转；由此可以判定。故C错误。 D、链式反应属于重核的裂变，故D错误。 故选：B。 7．（多选）一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，下列说法正确的是（　　） A．用a照射某一金属能发生光电效应，则b也一定能 B．垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度大于b光的 C．在同一介质中的传播速度va＜vb D．增加入射光的入射角，b光先消失 【答案】AB 【解答】解：A、b光偏折程度较大，则介质对b光的折射率大，b光频率较大，a光频率较小，用a照射某一金属能发生光电效应，则b也一定能，故A正确； B、a光频率较小，波长较长，垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度大于b光的，故B正确； C、介质对a光的折射率小，在同一介质中，根据v得va＞vb，故C错误； D、光从光疏介质入射到光密介质，增加入射光的入射角，不会发生反射，b光不会消失，故D错误。 故选：AB。 8．已知锌板的极限波长λ0＝372nm，氢原子的基态能量为﹣13.6eV，若氢原子的核外电子从量子数n＝2跃迁到n＝1时所发出的光子照射到该锌板上，此时能否产生光电效应？若能，光电子的最大初动能是多少电子伏？（真空中光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10﹣34 J•s，电子电荷量e＝1.6×10﹣19 C） 【解答】解：氢原子跃迁发出光子的能量为：E＝E2﹣E1E1＝10.2 eV＝1.63×10﹣18 J 锌板的逸出功为：W0＝h J＝5.3×10﹣19 J 因E＞W0，所以能发生光电效应． 由光电效应方程Ek＝E﹣W0 代入数据得：Ek＝1.10×10﹣18 J 答：能产生光电效应，光电子的最大初动能是1.10×10﹣18 J． 四．光电效应的条件和判断能否发生光电效应（共2小题） 9．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是（　　） A．改用频率更小的紫外线照射 B．改用X射线照射 C．改用强度更大的原紫外线照射 D．延长原紫外线的照射时间 【答案】B 【解答】解：用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，知紫外线的频率小于金属的极限频率，要能发生光电效应，需改用频率更大的光照射，比如：改用X射线照射；能否发生光电效应与入射光的强度和照射时间无关，故B正确，A、C、D错误。 故选：B。 10．（多选）一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是（　　） A．若减小绿光的照射强度，则有可能不会发生光电效应 B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数和最大初动能都增加 C．若改用红光照射，则有可能发生光电效应 D．若改用紫光照射，则一定会发生光电效应，且光电子的最大初动能增加 【答案】CD 【解答】解：A、光的强度增大或减小，则单位时间内逸出的光电子数目增多或减小，而光电效应发生条件与入射光的频率有关，且根据光电效应方程知，光电子的最大初动能仍不变。故AB错误。 C、因为红光的频率小于绿光的频率，若红光的频率仍大于极限频率时，则可能发生光电效应，故C正确； D、根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0知，改用紫光照射时，则一定会发生光电效应，且光电子的最大初动能增加，故D正确。 故选：CD。 五．爱因斯坦光电效应方程（共5小题） 11．羲和号卫星是中国首颗太阳探测科学技术试验卫星，该卫星实现国际首次太阳Hα波段光谱成像的空间探测，填补太阳爆发源区高质量观测数据的空白。Hα和Hβ是氢原子能级跃迁产生的谱线（如图所示），下列说法正确的是（　　） A．Hα的动量大小比Hβ的小 B．若用Hα照射某种金属恰发生光电效应，则该金属的逸出功为2.01eV C．分别用Hα和Hβ照射同一个狭缝装置时，Hβ的衍射现象更明显 D．分别用Hα和Hβ照射同一个双缝干涉实验装置时，Hβ对应的相邻亮条纹间距更大 【答案】A 【解答】解：A.由能级图可知，Hα对应的能级差小，Hβ对应的能级差大，所以Hα的能量大，Hβ的能量小，而Hα对应的频率小于Hβ对应的频率，Hα对应的波长大于Hβ对应的波长，根据 可知Hα的动量大小比Hβ的小，故A正确； B.由能级图可知，Hα对应的能量为E＝E3﹣E1＝﹣1.89eV 如果用Hα照射某种金属恰发生光电效应，则该金属的逸出功为1.89eV，故B错误； C.分别用Hα和Hβ照射同一个狭缝装置时，由于Hα对应的波长大于Hβ对应的波长，则Hα的衍射现象更明显，故C错误； D.分别用Hα和Hβ照射同一个双缝干涉实验装置时，根据 由于Hα对应的波长大于Hβ对应的波长，则Hα对应的相邻亮条纹间距更大，故D错误。 故选：A。 12．用如图所示的装置做光电效应实验，闭合开关S，用一发光功率为P的激光光源照射金属K，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为U时，电流表示数恰好为0，已知金属K的逸出功为W0，电子电荷量为e，则光源单位时间内发出的光子数为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：根据Ue＝Ekm＝hν﹣W0 又因为光子个数和功率之间的关系 其中t＝1s，代入数据得。 即光源单位时间内发出的光子数为，故A正确，BCD错误。 故选：A。 13．（多选）光电管是应用光电效应实现光信号与电信号之间相互转换的装置，其广泛应用于光功率测量、光信号记录、电影、电视和自动控制等诸多方面。如图所示，C为光电管，B极是由逸出功为W0的某种金属制成，现用波长为λ的黄光照射B极时电流表有示数。已知普朗克常量为h，光在真空中的速度为c，则下列说法正确的是（　　） A．用该黄光照射光电管B极时，从B极逸出的光电子光最大初动能为 B．用该黄光照射光电管B极时，从B极逸出的光电子最大初动能为 C．改用红光照射光电管B极，电流表一定有示数 D．改用蓝光照射光电管B极，电流表一定有示数 【答案】AD 【解答】解：AB、由爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν﹣W0，又c＝νλ，联立解得光电子光最大初动能为Ekm，故A正确，B错误； C、改用红光照射光电管B极，红光的频率低于黄光的频率，B极不一定产生光电效应，则电流表不一定有示数，故C错误； D、改用蓝光照射光电管B极，蓝光的频率高于黄光的频率，B极一定产生光电效应，则电流表一定有示数，故D正确。 故选：AD。 14．（多选）用如图所示的装置研究光电效应现象，闭合S，当用能量为2.5eV的光子照射到光电管上时，电流表示数不为零。移动变阻器的触头c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，则（　　） A．光电管阴极的逸出功为1.8eV B．电键S断开后，没有电流流过电流表 C．光电子的最大初动能为0.7eV D．用能量为1.7eV的光子照射，电流表有电流 【答案】AC 【解答】解：AC、图示电路中光电管所加的是反向电压，当电压表的示数大于等于0.7V时，电流表的示数为0，说明阴极的遏止电压为0.7V，则光电子的最大初动能为0.7eV，根据光电效应方程有 Ekm＝hν﹣W0 可得光电管阴极的逸出功为W0＝hν﹣Ekm＝2.5eV﹣0.7eV＝1.8eV，故AC正确； B、电键S断开后，光电管阴极受到2.5eV的光子照射，发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故B错误； D、用能量为1.7eV的光子照射，因为光子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，所以电流表没有电流流过，故D错误。 故选：AC。 15．一质量为m、速率为v0的自由电子和一个氢原子碰撞，忽略碰撞过程中氢原子动能的变化，电子损失的动能使该氢原子从基态跃迁至第3能级，且氢原子从第3能级向第2能级跃迁时，释放出的光子恰好可以让某种金属发生光电效应。已知氢原子处于基态时的能量为E1，处于第n能级时的能量，普朗克常量为h，求： （1）碰后自由电子的速率v； （2）该金属的截止频率。 【解答】解：（1）根据题意，氢原子在第3能级的能量En 由能量守恒定律光子在跃迁过程中释放出来的能量转化为光子的动能 代入数据得， （2）由题意可知，该金属的逸出功W0＝E3﹣E2，结合光电效应方程hv﹣W0＝Ek 代入数据得vc。 故答案为：（1）电子的速率为； （2）截止频率是。 六．光电流与电压的关系图像（共2小题） 16．如图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图象，下列说法正确的是（　　） A．由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 B．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的强度和频率决定 C．只要增大电压，光电流就会一直增大 D．不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应 【答案】A 【解答】解：A、由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，故A正确； B、根据光电效应方程知，Ekm＝hv﹣W0＝eUc，可知入射光频率越大，最大初动能越大，遏止电压越大，可知对于确定的金属，遏止电压与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故B错误； C、增大电压，当电压增大到一定值，电流达到饱和电流，不再增大，故C错误； D、发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率，与入射光的强度无关，故D错误。 故选：A。 17．（多选）图（甲）是研究光电效应的实验原理图，在研究光电效应的实验中，光电流与电压的关系可用图（乙）所示的曲线表示，图中横轴U表示光电管阳极和阴极间的所加电压，纵轴I表示光电流的强度，下面关于曲线a、b、c对应色光的相关说法中正确的是（　　） A．b的遏止电压低，a和c的遏止电压高 B．遏止电压与入射光的强度无关 C．a和c是同种色光，且a比c光的强度要强 D．b和c是同种色光，且b比c光的强度要强 【答案】BC 【解答】解：A、由图可知，b的遏止电压高，a和c的遏止电压低，故A错误； BC、a、c两光照射后遏止电压相同，知产生的光电子最大初动能相等，可知a、c两光的频率相等，光子能量相等，由于a光的饱和电流较大，则a光的强度较大，故BC正确； D、依据C选项分析，可知，故D错误； 故选：BC。 七．光电效应方程的图像问题（共3小题） 18．图甲是探究“光电效应”实验电路图，光电管遏止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图乙所示，下列判断正确的是（　　） A．入射光的频率ν不同，遏止电压Uc相同 B．入射光的频率ν不同，Uc﹣ν图像的斜率相同 C．图甲所示电路中，当电压表增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流 D．只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同 【答案】B 【解答】解：A、根据光电效应方程Ekm＝hν﹣W0可知入射光的频率不同，光电子的最大初动能不同，又eUc＝Ekm 所以有，可见入射光的频率ν不同，遏止电压Uc不同，故A错误； B、由可知Uc﹣ν图像的斜率，与入射光的频率ν无光，故B正确； C、图甲所示电路中，极板间所加电压为反向电压，当电压表示数增大时，电流计的示数将减小，必须把电源正负极反接过来，才能用来验证光电流与电压的关系，故C错误； D、根据Ekm＝hν﹣W0可知在入射光频率不同的情况下，光电子的最大初动能不同，与入射光的光照强度无关，故D错误。 故选：B。 19．（多选）如图所示是甲、乙两种金属的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象，由图象可知（ ） A．无论用什么金属做实验，图象的斜率不变 B．同一色光照射下，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大 C．要获得相等的最大初动能的光电子，照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率大 D．甲金属的逸出功比乙金属的逸出功大 【答案】AB 【解答】解：A、根据EK＝hv﹣W可知，EK﹣v图象的斜率表示普朗克常量，无论用什么金属做实验，图象的斜率不变，故A正确； B、同一色光照射，则入射光频率相等，根据EK＝hv﹣W结合乙的逸出功比甲大可知，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大，故B正确； C、根据EK＝hv﹣W结合乙的逸出功比甲大可知，若EK相等，则照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率小，故C错误； D、根据光电效应方程有：EK＝hv﹣W，其中W为金属的逸出功：W＝hv0，根据图象可知，乙的极限频率比甲大，所以乙的逸出功比甲大，故D错误。 故选：AB。 20．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中的几个重要物理量。表是按照密立根的方法进行实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据。 Uc/V 0.54 0.64 0.71 0.81 0.88 ν/1014Hz 5.64 5.89 6.10 6.30 6.50 （1）在给出的坐标纸中作出Uc﹣ν图象； （2）根据所作图象求出该金属的截止频率νc；（结果保留三位有效数字） （3）根据图象求出普朗克常量的值。（结果保留两位有效数字） 【解答】解：（1）根据表格数据，通过一一描点，并作出图象，如图所示： （2、3）根据光电效应方程得：Ekm＝hv﹣W0＝hv﹣hv0 又Ekm＝eUC 解得：Ucvv。 知图线的斜率为：， 解得：h＝6.2×10﹣34J•s 当Uc＝0，由图象与横坐标的交点，则有：v＝v0＝4.26×1014 Hz。 答：（1）在给出的坐标纸中作出Uc﹣ν图象； （2）根据所作图象求出该金属的截止频率4.26×1014 Hz； （3）根据图象求出普朗克常量的值6.2×10﹣34J•s。 八．光子与光子的能量（共2小题） 21．光子的能量可表示为（c、λ分别为真空中的光速和波长），则k的单位是（　　） A．J•s B．J/s C．J•m D．J/m 【答案】A 【解答】解：由得：k E、c、λ的单位分别为J、m/s、m代入上式可得k的单位为J•s，故A正确，BCD错误。 故选：A。 22．（多选）根据爱因斯坦“光子说”可知，下列说法错误的是（　　） A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说” B．光的波长越大，光子的能量越小 C．一束单色光的能量可以连续变化 D．只有光子数很多时，光才具有粒子性 【答案】ACD 【解答】解：A、爱因斯坦的“光子说”与牛顿的“微粒说”本质不同，故A错误； B、由E＝h可知，光的波长越大，光子的能量越小，故B正确； C、一束单色光的能量不能是连续变化，只能是单个光子能量的整数倍，故C错误； D、光子不但具有波动性，而且具有粒子性，故D错误。 本题选错误的，故选：ACD。 九．光子的动量（共2小题） 23．2021年5月17日，由中国科学院高能物理研究所牵头的中国高海拔宇宙线观测站（LHAASO拉索）国际合作组在北京宣布，在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到1.4拍电子伏的伽马光子（1拍＝1015），这是人类观测到的最高能量光子，则该光子动量约为（　　） A．7×10﹣13kg•m/s B．7×10﹣12kg•m/s C．7×10﹣10kg•m/s D．7×10﹣9kg•m/s 【答案】A 【解答】解：伽马光子的能量为E＝1.4×1015×1.6×10﹣19J＝2.24×10﹣4J 根据E＝mc2，p＝mc，可得该光子动量为pkg•m/s≈7×10﹣13kg•m/s，故A正确，BCD错误。 故选：A。 24．（多选）下列说法正确的是（　　） A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型 B．宏观物体的物质波波长非常大，极易观察到它的波动性 C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说 D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应 【答案】ACD 【解答】解：A、卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型，故A正确； B、宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的粒子性，故B错误； C、爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，故C正确； D、对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应，故D正确； 故选：ACD。 十．光具有波粒二象性（共3小题） 25．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能，若有N个波长为λ0的光子打在硅光电池极板上，这些光子的总能量为（h为普朗克常量）（　　） A．h B．Nh C．Nhλ0 D．2Nhλ0 【答案】B 【解答】解：根据光速、波长、频率之间的关系c＝λν可知，光子的频率为：ν 根据光子能量公式E＝hν可知一个光子的能量为：E 因此N个光子的总能量为：Nh，故ACD错误，B正确。 故选：B。 26．下列说法正确的是（　　） A．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性 B．高速运动的质子、中子和电子都不具有波动性 C．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构学说 D．核反应方程BeHe→C+X中的X为质子 【答案】C 【解答】解：A、光具有波粒二象性，光电效应和康普顿效应说明光的粒子性，干涉和衍射说明光具有波动性，故A错误。 B、根据德布罗意物质波原理可知，一切粒子具有波动性，即具有波粒二象性，故B错误。 C、原子的核式结构模型是建立在卢瑟福α粒子散射实验的基础上，故C正确。 D、核反应方程中质量数和电荷数守恒，即X为中子，故D错误。 故选：C。 27．（多选）对光的波粒二象性的理解，正确的是（　　） A．凡是光的现象，都可用光的波动性去解释，也可用光的粒子性去解释 B．波粒二象性就是微粒说与波动说的统一 C．一切粒子的运动都具有波粒二象性 D．大量光子往往表现出波动性，少量光子往往表现出粒子性 【答案】BCD 【解答】解：A、凡是光的现象，有的可用光的波动性去解释，有的可用光的粒子性去解释。故A错误。 B、波粒二象性就是粒子说与波动说的统一。故B正确。 C、一切粒子的运动都具有波粒二象性，粒子肯定具有粒子性，而德布罗意波说明粒子有波动性。故C正确。 D、少量的光子体现粒子性，大量光子体现波动性。故D正确。 故选：BCD。 十一．实物粒子的波动性（共3小题） 28．关于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是（　　） A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关 B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射 C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍 D．黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 【答案】A 【解答】解：A、一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关；但黑体辐射电磁波的情况只与温度有关；故A错误； B、黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波，不反射，故B正确； C、根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍，故C正确； D、根据量子化的理论，黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D正确； 本题选错误的，故选：A 29．下列叙述不正确的是（　　） A．一切物体都在辐射电磁波 B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 【答案】B 【解答】解：A、一切物体都在辐射电磁波，故A正确； B、实际物体辐射电磁波情况与温度、表面情况、材料都有关；黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，是实际物体的理想化模型，故B错误； C、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，温度越高时，黑体辐射强度的极大值向波长减小的方向移动，故C正确； D、能够完全吸收入射的各种波长的电磁波的理想物体叫做黑体，故D正确； 此题选择不正确，故选：B。 30．（多选）在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是（　　） A．T1＞T2 B．T1＜T2 C．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越长 D．温度越高，辐射强度的极大值就越大 【答案】AD 【解答】解：A、B、不同温度的物体向外辐射的电磁波的波长范围是不相同的，温度越高向外辐射的能量中，频率小的波越多，所以T1＞T2．故A正确，B错误； C、由图可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加；同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长较短的方向移动，故C错误； D、向外辐射的最大辐射强度随温度升高而增大，故D正确； 故选：AD。 十二．德布罗意波的公式（共3小题） 31．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波波长与晶体中原子间距相近。已知中子质量m，普朗克常量h，可以估算出热中子的德布罗意波波长为λ，它所对应的波的频率ν，则热中子的动量的表达式（　　） A．hν B．mν C． D． 【答案】D 【解答】解：根据德布罗意波长公式可得，热中子的动量的表达式p，再根据c＝λν可得，动量p，故D正确，ABC错误。 故选：D。 32．（多选）关于物质波，下列认识中正确的是（　　） A．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性 B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 C．电子显微镜比光学显微镜分辨率高，是因为电子的德布罗意波长比可见光波长短 D．宏观物体尽管可以看作物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象 【答案】AC 【解答】解：A、德布罗意提出：实物粒子也具有波动性，故A正确； B、电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的，故B错误； C、电子显微镜比光学显微镜分辨率高，是因为电子的德布罗意波长比可见光波长短，不容易发生衍射，故C正确； D、宏观物体可以看作物质波，它们也具有干涉、衍射等现象，故D错误。 故选：AC。 33．任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫德布罗意波，现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2相向正碰后粘在一起，已知|p1|＜|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为　　 。 【答案】 【解答】解：中子的动量为：p1 氘核的动量为：p2， 选取|p2|的方向为正方向，根据动量守恒可得，对撞后形成的氚核的动量为： p3＝p2﹣p1 所以氚核的德布罗意波波长为： λ3。 故答案为：。 十三．阴极射线与阴极射线管的应用（共3小题） 34．在观察阴极射线在磁场中偏转的实验中，当阴极射线管的AB两个电极接到高压电源时，阴极会发射电子，在电场的加速下飞向阳极形成电子束（射线）．电子束在如图的蹄形磁铁的磁场作用下，就会发生偏转．则关于电子束偏转方向及高压电电极连接的情况，哪个选项是正确的（　　） A．电子束向上偏转，A接正极，B接负极 B．电子束向下偏转，A接正极，B接负极 C．电子束向上偏转，A接负极，B接正极 D．电子束向下偏转，A接负极，B接正极 【答案】D 【解答】解：A、如果电子束向上偏转，由左手定则可知，电流方向从A到B，电子从B向A运动，A接正极，B接负极，当A接正极时，没有电子出来，不会有射线产生，故AC错误； B、如果电子束向下偏转，由左手定则可知，电流方向从B到A，电子从A向B运动，A接负极，B接正极，故B错误，D正确； 故选：D。 35．（多选）关于阴极射线，下列说法正确的是（　　） A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象 B．阴极射线是在真空管内由阴极发生的电子流 C．阴极射线是组成物体的原子 D．阴极射线按直线传播，但可被电场、磁场偏转 【答案】BD 【解答】解：A、阴极射线是在真空管内由负极放出的电子流，不是气体导电发光的辉光放电现象，故A错误。 B、阴极射线实质上真空管内由阴极发生的电子流，故B正确。 C、阴极射线是组成物体的电子，不是原子，故C错误。 D、电子质量很小，故阴极射线按直线传播，电子带负电，可以被电场和磁场偏转。故D正确。 故选：BD。 36．1890年，汤姆孙利用气体放电管研究阴极射线，发现了电子，从而认识到原子是可以分割的。气体放电管的示意图如图甲所示。气体放电管的基本原理是在D1和D2两极板区域施加电场或磁场，电子在电场或磁场中发生偏转，通过偏转情况可分析电子的性质。具体情况可以抽象成如图乙所示的模型，电子从A点以初速度v0水平进入竖直向上的匀强电场，电场强度为E，然后从B点射出。已知AB连线和电场方向夹角为60°，AB的长度为L，求： （1）电子的比荷； （2）撤去电场，在原来的电场区域内施加垂直纸面的磁场，电子仍从A点以初速度v0水平进入，从B点射出，则磁场的大小和方向？ 【解答】解：（1）从A点进入竖直向上的匀强电场，电子做类平抛运动： 垂直于电场线方向：Lsin60°＝v0t 沿电场的反方向： 根据牛顿第二定律有：Eq＝ma 联立以上几式可得： （2）撤去电场，加上磁场后，电子做匀速圆周运动： 由几何关系可得轨迹半径：r＝L 洛伦兹力提供向心力： 联立解得：，方向垂直纸面向里 答：（1）电子的比荷为； （2）撤去电场，在原来的电场区域内施加垂直纸面的磁场，电子仍从A点以初速度v0水平进入，从B点射出，则磁场的大小、方向垂直纸面向里。 十四．密立根油滴实验（共3小题） 37．物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，准确地测定了电子的电荷量。如图，平行板电容器两极板M、N与电压恒定的电源相连，M极板与电源的正极之间接有一灵敏电流计。现有一带电油滴恰好悬浮在两极板间的A点，电容器的N极板接地。现将M极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，下列说法正确的是（　　） A．油滴带正电 B．灵敏电流计中有从b流向a的电流 C．油滴将竖直向上运动 D．电容器中A点的电势将升高 【答案】B 【解答】解：A、油滴静止在电容器中的A点，则油滴所受的电场力与重力等大反向，电场力方向竖直向上，而电容器中的电场强度方向竖直向下，所以油滴带负电，故A错误； B、将M极板竖直向上移动，板间距离d增大，根据电容的决定式C分析可知，电容C减小，根据Q＝CU可知，U不变，所以Q减小，电容器放电，灵敏电流计中有从b流向a的电流，故B正确； C、将M极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，因为电容器始终和电源相连，所以两极板间的电压U不变，根据表达式可知，d增大，则E减小，油滴所受电场力减小，重力大于电场力，所以油滴将竖直向下运动，故C错误； D、N极板接地，其电势为零。A点与N极板间的电势差为U′＝Ed′，A点到N极板的距离d′不变，E减小，所以U′减小，根据U′＝φA﹣φN＝φA，可知，φA降低，故D错误。 故选：B。 38．（多选）美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量．如图，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电．现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k，则（　　） A．油滴带电荷量为 B．电容器的电容为 C．将极板M向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动 D．将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动 【答案】ABC 【解答】解：A、由题，带电荷量为q的油滴静止不动，则油滴受到向上的电场力，平行板电容器板间场强方向竖直向下，则油滴带负电；由平衡条件得：，得油滴带电荷量为：，故A正确。 B、根据，结合mg＝qE，且Q＝kq，则得电容器的电容为：．故B正确。 C、将极板M向下缓慢移动一小段距离，电容器两极板距离s减小，板间场强增加，微粒所受电场力增加，油滴将向上做加速运动，故C正确； D、极板N向下缓慢移动一小段距离，电容器两极板距离s增大，板间场强减小，微粒所受电场力减小，则油滴将向下做加速运动，故D错误； 故选：ABC。 39．19世纪末汤姆孙发现电子以后，美国物理学家密立根进行了多次试验，比较准确地测定了电子的电量。某同学在真空环境下简化该实验，仅研究油滴比荷。如图所示，用喷雾器将油滴喷入电容器的两块水平的平行电极板之间时，油滴经喷射后，一般都是带电的。实验中一油滴无初速度飘入小孔，当电场强度方向竖直向下，大小为E0时，油滴恰好静止在小孔边缘。撤去电场，油滴自小孔边缘自由下落，经时间t，立刻加一电场强度大小为E的匀强电场，又经过时间t，油滴返回小孔边缘。已知油滴向下运动过程恰好不与下板接触，已知油滴质量为m，重力加速度为g。 （1）判断油滴电性并求油滴电荷量。 （2）求油滴的比荷（用含E的式子表示）及两板间距离。在维持第一段时间t不变情况下，为使油滴返回小孔时速度为零，求加电场E的时间t'。 【解答】解：分析油滴，受力如图1， 由二力平衡条件有：mg＝F0＝qE0 得到q 由于F0与E0相反，则油滴带负电。 （2）第一阶段只受重力有，如图2， x1 v＝gt 第二阶段加电场后合力方向上，设此时的加速度为a，则a向上有：x2＝vt 根据题意x1+x2＝0 代入得：gt20 从而得到a＝3g，由牛顿第二定律：Eq﹣mg＝ma 从而得到：Eq＝4mg 则： 由题意有：v＝gt＝at″，t″ 两板间距：d（t+t″）2 设电场E所加的时间为t′，根据运动对称性，加电场时油滴恰到下极板时间为t″ 则上升过程与下降过程对称，则t′＝2t″ 答：（1）油滴带负电，油滴电荷量为。 （2）油滴的比荷（用含E的式子表示）为，两板间距离为2。在维持第一段时间t不变情况下，为使油滴返回小孔时速度为零，求加电场E的时间t'为。 十五．卢瑟福α粒子散射实验（共4小题） 40．下列关于热学和原子物理的四幅插图的说法正确的是（　　） A．甲图为方解石的双折射现象，光学性质表现为各向异性，说明方解石是非晶体 B．乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好 C．丙图为α粒子的散射实验现象，其中J运动轨迹所占的比例是最多的 D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低 【答案】B 【解答】解：A、甲图为方解石的双折射现象，光学性质表现为各向异性，说明方解石是晶体，故A错误； C、丙图为粒子散射实验现象，实验现象中只有极少量的粒子发生较大角度的偏转，所以J运动轨迹所占的比例是最少的，故C错误； B、由乙图中的毛细现象可知，左细管材料与水是浸润的，右细管材料与水是不浸润的，用右细管的材料制作防水衣效果好，故B正确； D、丁图的绝热容器中，抽掉隔板，气体向真空自由膨胀并不对外做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能不变，所以容器内气体的温度不变，故D错误。 故选：B。 41．如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景．图中实线表示α粒子的运动轨迹．其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中（α粒子在b点时距原子核最近），下列判断正确的是（　　） A．α粒子的动能先增大后减小 B．α粒子的电势能先增大后减小 C．α粒子的加速度先变小后变大 D．电场力对α粒子先做正功后做负功 【答案】B 【解答】解：α粒子受到斥力作用，根据电场力做功特点可知：从a运动b过程中电场力做负功，电势能增加，动能减小，从b运动到c过程中，电场力做正功，电势能减小，动能增加，AD错误，B正确； 根据点电荷周围电场可知，距离原子核近的地方电场强度大，故越靠近原子核加速度越大，因此α粒子加速度先增大后减小，故C错误。 故选：B。 42．（多选）关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（　　） A．在实验中，观察到的现象是：绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，极少数发生了较大角度的偏转 B．使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当α粒子接近核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转 C．实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分 D．实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量 【答案】AC 【解答】解：A、α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来），故A正确； B、当α粒子接近核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时，是电子的排斥力使之发生明显偏转，故B错误； C、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：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分，故C正确； D、实验表明原子中心的核带有原子的全部正电，和绝大部分质量，D错误； 故选：AC。 43．（1）如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是　CD　 。 A．绝大多数的α粒子会发生大角度偏转 B．α粒子发生大角度偏转是与原子中的电子碰撞造成的 C．绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进 D．极少数α粒子发生大角度偏转，甚至几乎原路返回 （2）该实验是卢瑟福建立　原子的核式结构　 模型的重要依据，否认了汤姆孙的　枣糕　 模型。 【答案】（1）CD；（2）原子的核式结构；枣糕。 【解答】解：（1）ACD、α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来），故A错误，CD正确； B、发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果，故B错误； 故选：CD。 （2）该实验是卢瑟福建立原子的核式结构模型的重要依据，否认了汤姆孙的枣糕模型。 故答案为：（1）CD；（2）原子的核式结构；枣糕。 十六．原子的核式结构模型（共3小题） 44．卢瑟福曾预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子（即中子）存在。他的主要依据是通过实验发现原子核（　　） A．核外电子数与核内质子数相等 B．核电荷数与核外电子数相等 C．核电荷数与核内质子数相等 D．核电荷数约是质量数的一半 【答案】D 【解答】解：卢瑟福曾预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子（即中子）存在。他的主要依据是通过实验发现原子核的核电荷数约是质量数的一半，故D正确，ABC错误。 故选：D。 45．（多选）下列说法正确的是（　　） A．原子核式结构模型是由卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出的 B．核力可以表现为引力也可以表现为斥力 C．天然放射现象揭示了原子核内部是有结构的 D．用激光束来切割、焊接很硬的材料是依据激光的高度的相干性 【答案】ABC 【解答】解：A．由α粒子散射实验，卢瑟福提出原子的核式结构模型；故A正确； B．核力与核子间距离有关，有时表现为引力，有时表现为斥力；故B正确； C．天然放射现象的发现表明原子核可以再分；故C正确； D．激光的频率很高，能量很大，可用于切割焊接很硬的材料，故D错误。 故选：ABC。 46．质子和中子的发现 （1）质子的发现：卢瑟福用α粒子轰击　氮原子　 核，发现了质子，质子的实质是氢原子核。 （2）中子的发现：卢瑟福的学生　查德威克　 通过实验证实了中子的存在。 【答案】氮原子；查德威克 【解答】解：（1）质子的发现：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了质子，质子的实质是氢原子核。 （2）中子的发现：卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了中子的存在。 故答案为：（1）氮原子；（2）查德威克。 十七．光谱和光谱分析（共2小题） 47．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（　　） A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱 B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱 C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可用连续谱 D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成 【答案】B 【解答】解：A、太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续光谱，故A错误； B、霓虹灯属于稀薄气体发光，产生的是明线光谱，煤气灯火焰的中钠蒸气属稀薄气体发光，是线状谱，故B正确； C、光谱分析只能是明线光谱和吸收光谱，即线状谱，不能用连续谱，故C错误； D、月亮是反射太阳光，是吸收光谱，观察月亮光谱，不能确定月亮的化学组成，故D错误。 故选：B。 48．（多选）氢原子光谱如甲图所示，图中给出了谱线对应的波长，已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s，玻尔的氢原子能级图如乙图所示，则下列说法正确的是（　　） A．甲图所示的四种光均属于可见光范围 B．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量 C．Hβ对应光子的能量约为10.2eV D．从n＝3能级到n＝2能级跃迁对应的是Hγ谱线 【答案】AB 【解答】解：A、由图甲可知，Hα谱线对应光子的波长大于Hδ谱线对应光子的波长，结合E可知，Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量，故A正确； B、依据氢光谱的特点可知，甲图所示的四种光均属于可见光范畴，故B正确； C、Hβ谱线对应光子的能量EJ＝4.09×10﹣19J＝2.556eV，故C错误； D、从n＝3能级到n＝2能级跃迁对应光子的能量为E＝1.89eV，则m＝656.3nm，可知Hα谱线对应的跃迁时从n＝3能级到n＝2能级，故D错误； 故选：AB。 十八．氢原子光谱及巴耳末公式（共2小题） 49．氢原子光谱按波长展开的谱线如图甲所示，此谱线满足巴耳末公式，n＝3，4，5，6，7…，图乙为氢原子能级图。普朗克常量约为6.63×10﹣34J•s，则（　　） A．垂直入射到同一单缝衍射装置，Hβ光的衍射中央亮条纹宽度小于Hγ B．氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级时会辐射出γ射线 C．氢原子从n＝5跃迁到n＝2与n＝4跃迁到n＝2产生光子的动量之比为286：255 D．在同一光电效应装置中，Hγ光照射产生的光电子初动能都大于Hα光照射产生的光电子 【答案】C 【解答】解：A、由图甲可知，Hβ的波长大于Hγ，垂直入射到同一单缝衍射装置，根据单缝衍射的相邻条纹间距规律可知，Hβ光的衍射中央亮条纹宽度大于Hγ，故A错误； B、由波尔跃迁原理，氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级辐射出光的波长由：hν＝E3﹣E2 又因为： 求得：λ＝434.17nm 氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级时会辐射出Hγ光，不会辐射出γ射线，故B错误； C、根据德布罗意波长公式变形式及可得：p 因此动量之比为：，故C正确； D在同一光电效应装置中，Hγ光的能量大于Hα光，照射产生的光电子最大初动能大于Hα光照射产生的光电子的最大初动能，而不是Hγ光照射产生的光电子初动能都大于Hα光照射产生的光电子，故D错误。 故选：C。 50．在氢原子光谱中，赖曼线系是电子从较高能级（n＝2、3、4，…）跃迁到n＝1能级发出的谱线。类似地，有巴耳末系、帕邢系、布喇开系等线系，如图所示。已知氢原子基态能量为E1，普朗克常量为h，电子质量为m，真空中光速为c，氢原子能级公式为。 （1）求巴耳末系中波长最短的光子能量； （2）将（1）问中的光子照射极限频率为ν0的金属时发现有光电子逸出，求逸出光电子的物质波的最小波长。 【解答】解：（1）根据玻尔理论，巴耳末系中波长最短的光子对应着从n＝∞到n＝2的跃迁，则光子的能量为 （2）将（1）问中的光子照射极限频率为ν0的金属时发现有光电子逸出，根据光电效应方程可知，逸出光电子的最大初动能为 Ekm＝E﹣hν0 结合， 可得物质波的最小波长为 答：（1）巴耳末系中波长最短的光子能量为； （2）逸出光电子的物质波的最小波长为。 十九．玻尔原子理论的基本假设（共2小题） 51．关于近代物理学，下列说法正确的是（　　） A．α射线、β射线和γ射线中，γ射线的电离能力最强 B．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道也在连续地减小 C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的组成 D．对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大 【答案】D 【解答】解：A、α 射线、β 射线和 γ 射线中，α 射线的电离能力最强，γ 射线的穿透能力最强，故 A 错误； B、根据玻尔理论，电子只能在分立的、确定的轨道上运动，轨道不能连续地减小，故 B 错误； C、卢瑟福 通过对 α 粒子散射实验的研究，揭示了原子的组成（不是原子核），即原子具有核式结构，故 C 错误； D、根据爱因斯坦光电效应方程 EKm＝hν﹣W0 可知，某种金属逸出功 W0 一定，超过极限频率的入射光频率越高，则产生的光电子的最大初动能就越大，故D正确。 故选：D。 52．（多选）如图是氢原子的能级示意图，当氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射一定频率的光子，已知可见光的光子的能量范围1.62eV～3.11leV，普朗克常量h＝6.63×10﹣34s．则以下说法正确的是（　　） A．波长为60nm的伦琴射线能使处于基态的氢原子电离 B．锌的逸出功是3.34eV，一群处于n＝3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8.75eV C．一个处于基态的氢原子可以吸收任意频率的光子后跃迁到高能级 D．根据玻尔理论，氢原子辐射光子后能量减少，核外电子的动能增大 【答案】ABD 【解答】解：A、波长为60nm的伦琴射线的光子的能量：E＝hγ J＝20.7eV＞13.6eV，所以用波长为60nm的伦琴射线照射，能使处于基态的氢原子电离出自由电子，故A正确； B、根据玻尔理论得知，n＝3能级直接跃迁到基态放出的光子能量最大，最大能量为Emax＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6）eV＝12.09eV，氢原子跃迁辐射光子能力使锌板发生光电效应，一部分克服逸出功，多余部分以动能形式随光电子逸出， 由于锌的逸出功是W＝3.34eV，那么克服逸出功后剩余的动能即为最大为：Ekm＝Emax﹣W＝12.09eV﹣3.34eV＝8.75eV，故B正确； C、氢原子吸收的能量可能等于基态与其它能级间的能级差，可使处于基态的氢原子跃迁到高能级，故C错误； D、氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据km，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，故D正确； 故选：ABD。 二十．氢原子能级图（共2小题） 53．紫外线的光子能量约在3.11～124eV之间。如图所示为氢原子能级图，一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时，能发出不同频率的紫外线（　　） A．2种 B．3种 C．4 种 D．6种 【答案】B 【解答】解：根据组合公式：可知，一群处于 n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时，能发出6种不同频率的光，它们的能量分别是： 由题意可知，此紫外线光子能量在 3.11～124eV之间，由上述计算结果可知有3种紫外线。故ACD错误，B正确。 故选：B。 54．（多选）如图甲所示氢原子光谱中，给出了可见光区四条谱线对应的波长，波尔的氢原子能级图如图乙所示。已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s，可见光光子的能量范围约为1.61eV～3.11eV，则（　　） A．同一玻璃对Hα谱线所对应的光要比Hδ谱线所对应的光的折射率小 B．Hδ谱线对应的光子能量约为10.2eV C．Hδ谱线对应的光子是氢原子从n＝6跃迁到n＝2能级时发出的 D．处在基态的氢原子至少要用光子能量为12.09eV的光照射才能使其发出可见光 【答案】ACD 【解答】解：A、由图甲可知，Hα谱线对应光子的波长大于Hδ谱线对应光子的波长，结合E可知，Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量，即Hα谱线所对应光的频率比Hδ谱线所对应光的频率小，那么同一玻璃对Hα谱线所对应的光要比Hδ谱线所对应的光的折射率小，故A正确； B、依据Hδ谱线对应光子的能量：EJ≈4.85×10﹣19J≈3.02eV，故B错误； C、依据能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，那么氢原子从n＝6跃迁到n＝2能级时发出的能量为：ΔE＝﹣0.38eV﹣（﹣3.4eV）＝3.02eV，故C正确； D、因可见光光子的能量范围约为1.61eV～3.11eV，处在基态的氢原子至少要跃迁到n＝3时，才能发出可见光，因此处在基态的氢原子要用所照射的最小光子能量为：ΔE″＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV，故D正确； 故选：ACD。 二十一．分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）（共4小题） 55．氢原子从能级A跃迁到能级B，吸收频率v1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率v2的光子，若v2＞v1则当它从能级C跃迁到能级B将（　　） A．吸收频率为 v2+v1的光子 B．吸收频率为 v2﹣v1的光子 C．放出频率为ν2+v1的光子 D．放出频率为 v2﹣v1的光子 【答案】A 【解答】解：氢原子从能级A跃迁到能级B吸收光子，则B能级的能量大于A能级的能量，由玻尔理论有：EB﹣EA＝hv1。 从能级A跃迁到能级C，释放光子，则A能级的能量大于C能级的能量，由玻尔理论有：EA﹣EC＝hv2。 由以上两式得：EB﹣EC＝hv1+hv2，所以氢原子由C能级跃迁到B能级要吸收光子，由 hv＝hv1+hv2，所吸收的光子频率为 v＝v1+v2．故A正确，BCD错误。 故选：A。 56．红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中铬离子产生激光．铬离子的能级图中，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出的波长为λ1的光照射晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3，而后自发地跃迁到E2，释放出波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：由题意，根据ΔE＝h可得： E3﹣E1 E3﹣E2 设处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为 λ3 E2﹣E1 由以上各式可得 λ3，故A正确，BCD错误； 故选：A。 57．（多选）氢原子能级如图，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm，该光恰能使某金属该光恰能使金属A发生光电效应，以下判断正确的是（　　） A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长小于656nm B．用波长为856nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级 C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D．当氢原子从n＝2跃迁到n＝1后，辐射光照射金属A能产生最大初动能为8.31ev的光电子 【答案】ACD 【解答】解：当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm，该光恰能使某金属该光恰能使金属A发生光电效应，说明金属A的逸出功为1.89eV； A、当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm，氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级，辐射出光的能量大于从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的能量，依据，那么辐射光的波长小于656nm，故A正确。 B、氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光子能量为ΔE＝﹣1.51﹣（﹣3.4）＝1.89eV，辐射光的波长为656nm，当用波长为856nm的光照射，则其能量小于1.89eV，不可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级，故B错误。 C、根据3知，一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，故C正确。 D、当氢原子从n＝2跃迁到n＝1后，辐射出光的能量为ΔE＝﹣3.4﹣（﹣13.6）＝10.2eV，辐射光照射金属A能产生最大初动能为Ekm＝10.2﹣1.89＝8.31ev的光电子，故D正确。 故选：ACD。 58．图甲是氢原子的能级图。图乙是研究光电效应实验的装置简图，抽成真空的玻璃管内，金属K为阴极，A为阳极，在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极。若用一群大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属K，并使a、b间的电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到7.49V时，电流表的示数刚好减小到零。已知电子电荷量e＝1.6×10﹣19C。 （1）照射金属K的光中有几种不同频率的光？并求其中光子的能量最小值Emin； （2）求金属K的逸出功W0； （3）当电流表的示数为4.8μA时，求2s内到达阳极A的光电子数n。 【解答】解：（1）照射金属K的光中有3种不同频率的光 氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出的光子能量最小，为Emin＝E3﹣E2＝﹣1.51eV﹣（﹣3.4eV）＝1.89eV （2）设光电子的最大初动能为Ekm。 由题可知，遏止电压为Uc＝7.49V，光电子从K极运动到A极的过程，由动能定理得﹣eUc＝0﹣Ekm 解得Ekm＝7.49eV 氢原子从n＝3能级跃迁到基态时发出的光子能量最大，为Emax＝E3﹣E1＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV 根据光电效应方程可得Ekm＝Emax﹣W0 解得W0＝4.6eV （3）当电流表的示数为I＝4.8μA＝4.8×10﹣6A时，2s内到达阳极A的光电子数n6×1013（个） 答：（1）照射金属K的光中有3种不同频率的光，其中光子的能量最小值Emin为1.89eV。 （2）金属K的逸出功W0为4.6eV。 （3）当电流表的示数为4.8μA时，2s内到达阳极A的光电子数n为6×1013个。 二十二．原子能级跃迁与光电效应的结合（共2小题） 59．图甲为氢原子能级图，一群处于同一激发态的氢原子能发出6种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，其中只有3种光a、b、c能够发生光电效应，有一种恰能发生光电效应，电压U与光电流之间的关系如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．当滑片P向b端移动时，光电流I一直增大 B．阴极K材料的逸出功为10.2eV C．用三束光做杨氏双缝干涉实验，a光条纹间距最大 D．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有Ua＝1.89V 【答案】B 【解答】解：A.当滑片P向b端移动时，光电管两端的正向电压增大，光电流I会先增大，当达到饱和电流后，I不会再变化，故A错误； B.一群处于同一激发态的氢原子能发出6种频率的光，根据6 说明这群氢原子处于n＝4能级，只有3种光能发生光电效应，3种光子能量分别为12.75eV、12.09eV、10.2eV，有一种恰好能发生光电效应，说明阴极K的逸出功为10.2eV，故B正确； C.由图丙可知，a光的遏止电压最大，由Ek＝eUa a光所具有的光子能量最大，光子能量越大光的频率最大，波长最小，根据双缝干涉条纹间距公式 a光条纹间距最小，故C错误； D．根据光电效应方程eUc＝hν﹣W0 A光光子能量最大为12.75eV，代入数的Ua＝2.55V，故D错误。 故选：B。 60．（多选）氢原子的能级如图所示，现处于n＝4能级的大量氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（　　） A．这些氢原子可能发出6种不同频率的光 B．已知钾的逸出功为2.22eV，则氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子可以从金属钾的表面打出光电子 C．氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放的光子能量最小 D．氢原子由n＝4能级跃迁到n＝3能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加 【答案】AD 【解答】解：A、根据6，所以这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光，故A正确； B、n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子能量E＝﹣1.51eV﹣（﹣3.40eV）＝1.89eV＜2.22eV，小于钾的逸出功，不能发生光电效应，故B错误； C、由图可知当核外电子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，能级差最小，所以放出光子的能量最小。故C错误； D、由n＝4能级跃迁到n＝3能级过程中释放能量，原子的能量在减小，根据m 知，电子动能增大，故D正确。 故选：AD。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 原子结构和波粒二象性（易错60题22大考点）（原卷版） 一．黑体辐射的实验规律（共2小题） 二．能量子与量子化现象（共2小题） 三．光电效应现象及其物理意义（共4小题） 四．光电效应的条件和判断能否发生光电效应（共2小题） 五．爱因斯坦光电效应方程（共5小题） 六．光电流与电压的关系图像（共2小题） 七．光电效应方程的图像问题（共3小题） 八．光子与光子的能量（共2小题） 九．光子的动量（共2小题） 十．光具有波粒二象性（共3小题） 十一．实物粒子的波动性（共3小题） 十二．德布罗意波的公式（共3小题） 十三．阴极射线与阴极射线管的应用（共3小题） 十四．密立根油滴实验（共3小题） 十五．卢瑟福α粒子散射实验（共4小题） 十六．原子的核式结构模型（共3小题） 十七．光谱和光谱分析（共2小题） 十八．氢原子光谱及巴耳末公式（共2小题） 十九．玻尔原子理论的基本假设（共2小题） 二十．氢原子能级图（共2小题） 二十一．分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）（共4小题） 二十二．原子能级跃迁与光电效应的结合（共2小题） 一．黑体辐射的实验规律（共2小题） 1．关于热辐射，下列说法中正确的是（　　） A．一般物体的热辐射强度只与物体的温度有关 B．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，所以黑体一定是黑的 C．一定温度下，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值 D．温度升高时，黑体辐射强度的极大值向波长增大的方向移动 2．（多选）有关近代的物理学知识，下列说法正确的是（　　） A．随着温度的升高，黑体热辐射的强度一方面各种波长的辐射强度都有所增加，另一方面其极大值向着波长较短的方向移动 B．光电效应实验中，用频率等于截止频率的某单色光照射某金属，可以使光电子逸出并飞离金属表面 C．电子的发现揭示了原子可以再分，康普顿效应证实了光具有粒子性 D．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的 二．能量子与量子化现象（共2小题） 3．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10﹣18J，已知可见光的平均波长为0.6μm，普朗克常数h＝6.63×10﹣34J•s，恰能引起人眼的感觉，进入人眼的光子数至少为（　　） A．1个 B．3个 C．30个 D．300个 4．（多选）下列说法正确的是（　　） A．经典的电磁场理论可以很好地解释黑体辐射 B．原子量子化的能量值叫能级 C．温度升高时，热辐射中波长较长的成分占比越来越大 D．原子的能量是量子化的 三．光电效应现象及其物理意义（共4小题） 5．下列说法不正确的是（　　） A．黑体辐射，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较长的方向移动 B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说 C．光较强时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大 D．光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性 6．有关甲、乙、丙、丁四幅图的说法正确的是（　　） A．甲图中，一群处于n＝4能级的氢原子跃迁到n＝1能级的过程中可发出8中不同频率的光子 B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 C．丙图中，1为β射线，2为γ射线，3为α射线 D．丁图中，此反应属于轻核聚变 7．（多选）一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，下列说法正确的是（　　） A．用a照射某一金属能发生光电效应，则b也一定能 B．垂直入射到同一单缝衍射装置，a光的衍射中央亮条纹宽度大于b光的 C．在同一介质中的传播速度va＜vb D．增加入射光的入射角，b光先消失 8．已知锌板的极限波长λ0＝372nm，氢原子的基态能量为﹣13.6eV，若氢原子的核外电子从量子数n＝2跃迁到n＝1时所发出的光子照射到该锌板上，此时能否产生光电效应？若能，光电子的最大初动能是多少电子伏？（真空中光速c＝3×108m/s，普朗克常量h＝6.63×10﹣34 J•s，电子电荷量e＝1.6×10﹣19 C） 四．光电效应的条件和判断能否发生光电效应（共2小题） 9．用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是（　　） A．改用频率更小的紫外线照射 B．改用X射线照射 C．改用强度更大的原紫外线照射 D．延长原紫外线的照射时间 10．（多选）一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是（　　） A．若减小绿光的照射强度，则有可能不会发生光电效应 B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数和最大初动能都增加 C．若改用红光照射，则有可能发生光电效应 D．若改用紫光照射，则一定会发生光电效应，且光电子的最大初动能增加 五．爱因斯坦光电效应方程（共5小题） 11．羲和号卫星是中国首颗太阳探测科学技术试验卫星，该卫星实现国际首次太阳Hα波段光谱成像的空间探测，填补太阳爆发源区高质量观测数据的空白。Hα和Hβ是氢原子能级跃迁产生的谱线（如图所示），下列说法正确的是（　　） A．Hα的动量大小比Hβ的小 B．若用Hα照射某种金属恰发生光电效应，则该金属的逸出功为2.01eV C．分别用Hα和Hβ照射同一个狭缝装置时，Hβ的衍射现象更明显 D．分别用Hα和Hβ照射同一个双缝干涉实验装置时，Hβ对应的相邻亮条纹间距更大 12．用如图所示的装置做光电效应实验，闭合开关S，用一发光功率为P的激光光源照射金属K，移动变阻器的滑片，当电压表的示数为U时，电流表示数恰好为0，已知金属K的逸出功为W0，电子电荷量为e，则光源单位时间内发出的光子数为（　　） A． B． C． D． 13．（多选）光电管是应用光电效应实现光信号与电信号之间相互转换的装置，其广泛应用于光功率测量、光信号记录、电影、电视和自动控制等诸多方面。如图所示，C为光电管，B极是由逸出功为W0的某种金属制成，现用波长为λ的黄光照射B极时电流表有示数。已知普朗克常量为h，光在真空中的速度为c，则下列说法正确的是（　　） A．用该黄光照射光电管B极时，从B极逸出的光电子光最大初动能为 B．用该黄光照射光电管B极时，从B极逸出的光电子最大初动能为 C．改用红光照射光电管B极，电流表一定有示数 D．改用蓝光照射光电管B极，电流表一定有示数 14．（多选）用如图所示的装置研究光电效应现象，闭合S，当用能量为2.5eV的光子照射到光电管上时，电流表示数不为零。移动变阻器的触头c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，则（ ） A．光电管阴极的逸出功为1.8eV B．电键S断开后，没有电流流过电流表 C．光电子的最大初动能为0.7eV D．用能量为1.7eV的光子照射，电流表有电流 15．一质量为m、速率为v0的自由电子和一个氢原子碰撞，忽略碰撞过程中氢原子动能的变化，电子损失的动能使该氢原子从基态跃迁至第3能级，且氢原子从第3能级向第2能级跃迁时，释放出的光子恰好可以让某种金属发生光电效应。已知氢原子处于基态时的能量为E1，处于第n能级时的能量，普朗克常量为h，求： （1）碰后自由电子的速率v； （2）该金属的截止频率。 六．光电流与电压的关系图像（共2小题） 16．如图甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图象，下列说法正确的是（　　） A．由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 B．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的强度和频率决定 C．只要增大电压，光电流就会一直增大 D．不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应 17．（多选）图（甲）是研究光电效应的实验原理图，在研究光电效应的实验中，光电流与电压的关系可用图（乙）所示的曲线表示，图中横轴U表示光电管阳极和阴极间的所加电压，纵轴I表示光电流的强度，下面关于曲线a、b、c对应色光的相关说法中正确的是（　　） A．b的遏止电压低，a和c的遏止电压高 B．遏止电压与入射光的强度无关 C．a和c是同种色光，且a比c光的强度要强 D．b和c是同种色光，且b比c光的强度要强 七．光电效应方程的图像问题（共3小题） 18．图甲是探究“光电效应”实验电路图，光电管遏止电压Uc随入射光频率ν的变化规律如图乙所示，下列判断正确的是（　　） A．入射光的频率ν不同，遏止电压Uc相同 B．入射光的频率ν不同，Uc﹣ν图像的斜率相同 C．图甲所示电路中，当电压表增大到一定数值时，电流计将达到饱和电流 D．只要入射光的光照强度相同，光电子的最大初动能就一定相同 19．（多选）如图所示是甲、乙两种金属的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象，由图象可知（ ） A．无论用什么金属做实验，图象的斜率不变 B．同一色光照射下，甲金属发射的光电子的最大初动能比乙金属发射的光电子的最大初动能大 C．要获得相等的最大初动能的光电子，照射甲金属的光的频率要比照射乙金属的光的频率大 D．甲金属的逸出功比乙金属的逸出功大 20．从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中的几个重要物理量。表是按照密立根的方法进行实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据。 Uc/V 0.54 0.64 0.71 0.81 0.88 ν/1014Hz 5.64 5.89 6.10 6.30 6.50 （1）在给出的坐标纸中作出Uc﹣ν图象； （2）根据所作图象求出该金属的截止频率νc；（结果保留三位有效数字） （3）根据图象求出普朗克常量的值。（结果保留两位有效数字） 八．光子与光子的能量（共2小题） 21．光子的能量可表示为（c、λ分别为真空中的光速和波长），则k的单位是（　　） A．J•s B．J/s C．J•m D．J/m 22．（多选）根据爱因斯坦“光子说”可知，下列说法错误的是（　　） A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说” B．光的波长越大，光子的能量越小 C．一束单色光的能量可以连续变化 D．只有光子数很多时，光才具有粒子性 九．光子的动量（共2小题） 23．2021年5月17日，由中国科学院高能物理研究所牵头的中国高海拔宇宙线观测站（LHAASO拉索）国际合作组在北京宣布，在银河系内发现大量超高能宇宙加速器，并记录到1.4拍电子伏的伽马光子（1拍＝1015），这是人类观测到的最高能量光子，则该光子动量约为（　　） A．7×10﹣13kg•m/s B．7×10﹣12kg•m/s C．7×10﹣10kg•m/s D．7×10﹣9kg•m/s 24．（多选）下列说法正确的是（　　） A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型 B．宏观物体的物质波波长非常大，极易观察到它的波动性 C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说 D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应 十．光具有波粒二象性（共3小题） 25．硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能，若有N个波长为λ0的光子打在硅光电池极板上，这些光子的总能量为（h为普朗克常量）（　　） A．h B．Nh C．Nhλ0 D．2Nhλ0 26．下列说法正确的是（　　） A．光电效应揭示了光的粒子性，康普顿效应揭示了光的波动性 B．高速运动的质子、中子和电子都不具有波动性 C．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构学说 D．核反应方程BeHe→C+X中的X为质子 27．（多选）对光的波粒二象性的理解，正确的是（　　） A．凡是光的现象，都可用光的波动性去解释，也可用光的粒子性去解释 B．波粒二象性就是微粒说与波动说的统一 C．一切粒子的运动都具有波粒二象性 D．大量光子往往表现出波动性，少量光子往往表现出粒子性 十一．实物粒子的波动性（共3小题） 28．关于黑体与黑体辐射，下列说法错误的是（　　） A．一般物体辐射电磁波的情况与温度无关，只与材料的种类及表面情况有关 B．黑体能完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射 C．带电微粒辐射和吸收的能量，只能是某一最小能量值的整数倍 D．黑体辐射随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 29．下列叙述不正确的是（　　） A．一切物体都在辐射电磁波 B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 30．（多选）在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是（　　） A．T1＞T2 B．T1＜T2 C．温度越高，辐射强度最大的电磁波的波长越长 D．温度越高，辐射强度的极大值就越大 十二．德布罗意波的公式（共3小题） 31．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波波长与晶体中原子间距相近。已知中子质量m，普朗克常量h，可以估算出热中子的德布罗意波波长为λ，它所对应的波的频率ν，则热中子的动量的表达式（　　） A．hν B．mν C． D． 32．（多选）关于物质波，下列认识中正确的是（　　） A．德布罗意提出：实物粒子也具有波动性 B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 C．电子显微镜比光学显微镜分辨率高，是因为电子的德布罗意波长比可见光波长短 D．宏观物体尽管可以看作物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象 33．任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫德布罗意波，现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2相向正碰后粘在一起，已知|p1|＜|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为　 　 。 十三．阴极射线与阴极射线管的应用（共3小题） 34．在观察阴极射线在磁场中偏转的实验中，当阴极射线管的AB两个电极接到高压电源时，阴极会发射电子，在电场的加速下飞向阳极形成电子束（射线）．电子束在如图的蹄形磁铁的磁场作用下，就会发生偏转．则关于电子束偏转方向及高压电电极连接的情况，哪个选项是正确的（　　） A．电子束向上偏转，A接正极，B接负极 B．电子束向下偏转，A接正极，B接负极 C．电子束向上偏转，A接负极，B接正极 D．电子束向下偏转，A接负极，B接正极 35．（多选）关于阴极射线，下列说法正确的是（　　） A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象 B．阴极射线是在真空管内由阴极发生的电子流 C．阴极射线是组成物体的原子 D．阴极射线按直线传播，但可被电场、磁场偏转 36．1890年，汤姆孙利用气体放电管研究阴极射线，发现了电子，从而认识到原子是可以分割的。气体放电管的示意图如图甲所示。气体放电管的基本原理是在D1和D2两极板区域施加电场或磁场，电子在电场或磁场中发生偏转，通过偏转情况可分析电子的性质。具体情况可以抽象成如图乙所示的模型，电子从A点以初速度v0水平进入竖直向上的匀强电场，电场强度为E，然后从B点射出。已知AB连线和电场方向夹角为60°，AB的长度为L，求： （1）电子的比荷； （2）撤去电场，在原来的电场区域内施加垂直纸面的磁场，电子仍从A点以初速度v0水平进入，从B点射出，则磁场的大小和方向？ 十四．密立根油滴实验（共3小题） 37．物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，准确地测定了电子的电荷量。如图，平行板电容器两极板M、N与电压恒定的电源相连，M极板与电源的正极之间接有一灵敏电流计。现有一带电油滴恰好悬浮在两极板间的A点，电容器的N极板接地。现将M极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，下列说法正确的是（　　） A．油滴带正电 B．灵敏电流计中有从b流向a的电流 C．油滴将竖直向上运动 D．电容器中A点的电势将升高 38．（多选）美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量．如图，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电．现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k，则（　　） A．油滴带电荷量为 B．电容器的电容为 C．将极板M向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动 D．将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动 39．19世纪末汤姆孙发现电子以后，美国物理学家密立根进行了多次试验，比较准确地测定了电子的电量。某同学在真空环境下简化该实验，仅研究油滴比荷。如图所示，用喷雾器将油滴喷入电容器的两块水平的平行电极板之间时，油滴经喷射后，一般都是带电的。实验中一油滴无初速度飘入小孔，当电场强度方向竖直向下，大小为E0时，油滴恰好静止在小孔边缘。撤去电场，油滴自小孔边缘自由下落，经时间t，立刻加一电场强度大小为E的匀强电场，又经过时间t，油滴返回小孔边缘。已知油滴向下运动过程恰好不与下板接触，已知油滴质量为m，重力加速度为g。 （1）判断油滴电性并求油滴电荷量。 （2）求油滴的比荷（用含E的式子表示）及两板间距离。在维持第一段时间t不变情况下，为使油滴返回小孔时速度为零，求加电场E的时间t'。 十五．卢瑟福α粒子散射实验（共4小题） 40．下列关于热学和原子物理的四幅插图的说法正确的是（　　） A．甲图为方解石的双折射现象，光学性质表现为各向异性，说明方解石是非晶体 B．乙图中制作防水衣时用右管材料的防水效果更好 C．丙图为α粒子的散射实验现象，其中J运动轨迹所占的比例是最多的 D．丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低 41．如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景．图中实线表示α粒子的运动轨迹．其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中（α粒子在b点时距原子核最近），下列判断正确的是（　　） A．α粒子的动能先增大后减小 B．α粒子的电势能先增大后减小 C．α粒子的加速度先变小后变大 D．电场力对α粒子先做正功后做负功 42．（多选）关于α粒子散射实验，下列说法正确的是（　　） A．在实验中，观察到的现象是：绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的方向前进，极少数发生了较大角度的偏转 B．使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当α粒子接近核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转 C．实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分 D．实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量 43．（1）如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是　 　 。 A．绝大多数的α粒子会发生大角度偏转 B．α粒子发生大角度偏转是与原子中的电子碰撞造成的 C．绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进 D．极少数α粒子发生大角度偏转，甚至几乎原路返回 （2）该实验是卢瑟福建立　 　 模型的重要依据，否认了汤姆孙的　 　 模型。 十六．原子的核式结构模型（共3小题） 44．卢瑟福曾预言：在原子核内，除了质子外，还可能有质量与质子相等的中性粒子（即中子）存在。他的主要依据是通过实验发现原子核（　　） A．核外电子数与核内质子数相等 B．核电荷数与核外电子数相等 C．核电荷数与核内质子数相等 D．核电荷数约是质量数的一半 45．（多选）下列说法正确的是（　　） A．原子核式结构模型是由卢瑟福在α粒子散射实验基础上提出的 B．核力可以表现为引力也可以表现为斥力 C．天然放射现象揭示了原子核内部是有结构的 D．用激光束来切割、焊接很硬的材料是依据激光的高度的相干性 46．质子和中子的发现 （1）质子的发现：卢瑟福用α粒子轰击　 　 核，发现了质子，质子的实质是氢原子核。 （2）中子的发现：卢瑟福的学生　 　 通过实验证实了中子的存在。 十七．光谱和光谱分析（共2小题） 47．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（　　） A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱 B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱 C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可用连续谱 D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成 48．（多选）氢原子光谱如甲图所示，图中给出了谱线对应的波长，已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s，玻尔的氢原子能级图如乙图所示，则下列说法正确的是（　　） A．甲图所示的四种光均属于可见光范围 B．Hα谱线对应光子的能量小于Hδ谱线对应光子的能量 C．Hβ对应光子的能量约为10.2eV D．从n＝3能级到n＝2能级跃迁对应的是Hγ谱线 十八．氢原子光谱及巴耳末公式（共2小题） 49．氢原子光谱按波长展开的谱线如图甲所示，此谱线满足巴耳末公式，n＝3，4，5，6，7…，图乙为氢原子能级图。普朗克常量约为6.63×10﹣34J•s，则（　　） A．垂直入射到同一单缝衍射装置，Hβ光的衍射中央亮条纹宽度小于Hγ B．氢原子从n＝3跃迁到n＝2能级时会辐射出γ射线 C．氢原子从n＝5跃迁到n＝2与n＝4跃迁到n＝2产生光子的动量之比为286：255 D．在同一光电效应装置中，Hγ光照射产生的光电子初动能都大于Hα光照射产生的光电子 50．在氢原子光谱中，赖曼线系是电子从较高能级（n＝2、3、4，…）跃迁到n＝1能级发出的谱线。类似地，有巴耳末系、帕邢系、布喇开系等线系，如图所示。已知氢原子基态能量为E1，普朗克常量为h，电子质量为m，真空中光速为c，氢原子能级公式为。 （1）求巴耳末系中波长最短的光子能量； （2）将（1）问中的光子照射极限频率为ν0的金属时发现有光电子逸出，求逸出光电子的物质波的最小波长。 十九．玻尔原子理论的基本假设（共2小题） 51．关于近代物理学，下列说法正确的是（　　） A．α射线、β射线和γ射线中，γ射线的电离能力最强 B．根据玻尔理论，氢原子在辐射光子的同时，轨道也在连续地减小 C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，揭示了原子核的组成 D．对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大 52．（多选）如图是氢原子的能级示意图，当氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射一定频率的光子，已知可见光的光子的能量范围1.62eV～3.11leV，普朗克常量h＝6.63×10﹣34s．则以下说法正确的是（　　） A．波长为60nm的伦琴射线能使处于基态的氢原子电离 B．锌的逸出功是3.34eV，一群处于n＝3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8.75eV C．一个处于基态的氢原子可以吸收任意频率的光子后跃迁到高能级 D．根据玻尔理论，氢原子辐射光子后能量减少，核外电子的动能增大 二十．氢原子能级图（共2小题） 53．紫外线的光子能量约在3.11～124eV之间。如图所示为氢原子能级图，一群处于n＝4能级的氢原子向较低能级跃迁时，能发出不同频率的紫外线（　　） A．2种 B．3种 C．4 种 D．6种 54．（多选）如图甲所示氢原子光谱中，给出了可见光区四条谱线对应的波长，波尔的氢原子能级图如图乙所示。已知普朗克常量h＝6.63×10﹣34J•s，可见光光子的能量范围约为1.61eV～3.11eV，则（　　） A．同一玻璃对Hα谱线所对应的光要比Hδ谱线所对应的光的折射率小 B．Hδ谱线对应的光子能量约为10.2eV C．Hδ谱线对应的光子是氢原子从n＝6跃迁到n＝2能级时发出的 D．处在基态的氢原子至少要用光子能量为12.09eV的光照射才能使其发出可见光 二十一．分析能级跃迁过程中的能量变化（吸收或释放能量）（共4小题） 55．氢原子从能级A跃迁到能级B，吸收频率v1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率v2的光子，若v2＞v1则当它从能级C跃迁到能级B将（　　） A．吸收频率为 v2+v1的光子 B．吸收频率为 v2﹣v1的光子 C．放出频率为ν2+v1的光子 D．放出频率为 v2﹣v1的光子 56．红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中铬离子产生激光．铬离子的能级图中，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出的波长为λ1的光照射晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3，而后自发地跃迁到E2，释放出波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为（　　） A． B． C． D． 57．（多选）氢原子能级如图，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656nm，该光恰能使某金属该光恰能使金属A发生光电效应，以下判断正确的是（　　） A．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长小于656nm B．用波长为856nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级 C．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D．当氢原子从n＝2跃迁到n＝1后，辐射光照射金属A能产生最大初动能为8.31ev的光电子 58．图甲是氢原子的能级图。图乙是研究光电效应实验的装置简图，抽成真空的玻璃管内，金属K为阴极，A为阳极，在a、b间接入直流电源，a接正极，b接负极。若用一群大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时所发出的光照射该金属K，并使a、b间的电压从零开始逐渐增大，发现当电压表的示数增大到7.49V时，电流表的示数刚好减小到零。已知电子电荷量e＝1.6×10﹣19C。 （1）照射金属K的光中有几种不同频率的光？并求其中光子的能量最小值Emin； （2）求金属K的逸出功W0； （3）当电流表的示数为4.8μA时，求2s内到达阳极A的光电子数n。 二十二．原子能级跃迁与光电效应的结合（共2小题） 59．图甲为氢原子能级图，一群处于同一激发态的氢原子能发出6种频率的光，分别用这些频率的光照射图乙电路的阴极K，其中只有3种光a、b、c能够发生光电效应，有一种恰能发生光电效应，电压U与光电流之间的关系如图丙所示。下列说法正确的是（　　） A．当滑片P向b端移动时，光电流I一直增大 B．阴极K材料的逸出功为10.2eV C．用三束光做杨氏双缝干涉实验，a光条纹间距最大 D．图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有Ua＝1.89V 60．（多选）氢原子的能级如图所示，现处于n＝4能级的大量氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（　　） A．这些氢原子可能发出6种不同频率的光 B．已知钾的逸出功为2.22eV，则氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子可以从金属钾的表面打出光电子 C．氢原子从n＝2能级跃迁到n＝1能级释放的光子能量最小 D．氢原子由n＝4能级跃迁到n＝3能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $