新教材2023高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性質(zhì)量評估新人教版選擇性必修第三冊 試卷

這是一份新教材2023高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性質(zhì)量評估新人教版選擇性必修第三冊，共7頁。
第四章質(zhì)量評估(時間:75分鐘　滿分:100分)一、單項選擇題:本題共7小題,每小題4分,共28分.在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的.1.下列說法錯誤的是 (　　)A.普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說B.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因為該束光的照射時間太短C.在光的單縫衍射實驗中,狹縫越窄,衍射現(xiàn)象越明顯D.任何一個運動物體,無論是大到太陽、地球,還是小到電子、質(zhì)子,都與一種波相對應(yīng),這就是物質(zhì)波,物質(zhì)波是概率波解析:普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說,選項A說法正確.一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng),是因為該束光的頻率小于金屬的極限頻率,選項B說法錯誤.光的單縫衍射實驗中,狹縫越窄,越易觀察到衍射條紋,選項C說法正確.任何一個運動物體,都與一種波相對應(yīng),這就是物質(zhì)波,物質(zhì)波是概率波,選項D說法正確.答案:B2.電子顯微鏡的最高分辨率高達0.2 nm,如果有人制造出質(zhì)子顯微鏡,在加速到相同的速度的情況下,質(zhì)子顯微鏡的最高分辨率將 (　　)A.小于0.2 nm　　　　B.大于0.2 nmC.等于0.2 nm D.以上說法均不正確解析:顯微鏡的分辨能力與波長有關(guān),波長越短,其分辨率越高,由λ=知,如果把質(zhì)子加速到與電子相同的速度,因質(zhì)子的質(zhì)量更大,故質(zhì)子的波長更短,分辨能力更高.答案:A3.在α粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的過程中,下列說法正確的是 (　　)A.α粒子先受到原子核的斥力作用,后受到原子核的引力作用B.α粒子一直受到原子核的斥力作用C.α粒子先受到原子核的引力作用,后受到原子核的斥力作用D.α粒子一直受到庫侖斥力,速度一直減小解析:α粒子與金原子核帶同種電荷,二者相互排斥,選項A、C錯誤,選項B正確.α粒子在靠近金原子核時斥力做負功,速度減小,遠離時斥力做正功,速度增大,選項D錯誤.答案:B4.下列說法正確的是 (　　)A.實物的運動有特定的軌跡,所以實物不具有波粒二象性B.康普頓效應(yīng)說明光子既有能量又有動量C.光是高速運動的微觀粒子,單個光子不具有波粒二象性D.宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小,極易觀察到它的波動解析:由德布羅意理論知,宏觀物體的德布羅意波長太小,實際很難觀察到波動性,但仍具有波粒二象性,選項A、D錯誤.康普頓效應(yīng)說明光子具有能量,還有動量,選項B正確.波粒二象性是光子的特性,單個光子也具有波粒二象性,選項C錯誤.答案:B5.關(guān)于光電效應(yīng),下列說法正確的是 (　　)A.光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比B.光電子的最大初動能越大,形成的光電流越強C.能否產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象,取決于入射光光子的能量是否大于金屬的逸出功D.用頻率是ν1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng),改用頻率是ν2的黃光照射該金屬一定不發(fā)生光電效應(yīng)解析:由光電效應(yīng)方程知,光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大,但不是成正比關(guān)系,選項A錯誤.光電流與入射光的強度有關(guān),與光電子的最大初動能無關(guān),選項B錯誤.用頻率是ν1的綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應(yīng),改用頻率是ν2的黃光照射該金屬不一定發(fā)生光電效應(yīng),能發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光光子的能量要大于金屬的逸出功,選項D錯誤,選項C正確.答案:C6.已知金屬鋅發(fā)生光電效應(yīng)時產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek跟入射光的頻率ν的關(guān)系圖像如圖中的直線1所示.某種單色光照射到金屬鋅的表面時,產(chǎn)生的光電子的最大初動能為Ek1.若該單色光照射到另一金屬表面時產(chǎn)生的光電子的最大初動能為Ek2,Ek2<Ek1,則這種金屬產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek跟入射光的頻率ν的關(guān)系圖像應(yīng)是圖中的 (　　)A.a       B.b          C.c         D.上述三條圖線都不正確解析:根據(jù)光電效應(yīng)方程知,Ek-ν圖像為一次函數(shù)圖像,普朗克常量h為圖線的斜率,h是確定的值,雖然兩金屬的逸出功不同,但兩個Ek-ν圖像的斜率應(yīng)相同,兩條直線平行,同時再利用Ek=hν-W,結(jié)合Ek2<Ek1,hν相同,可得W1<W2,即直線在縱軸上的截距的絕對值W2大,選項A正確.答案:A7.下圖為氫原子的能級圖的一部分,一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),在向較低能級躍遷的過程中向外輻射出光子,用這些光子照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉.下列說法正確的是 (　　)A.這群氫原子能輻射出三種不同頻率的光,其中從n=3能級躍遷到n=2能級所發(fā)出的光波長最短B.這群氫原子在輻射光子的過程中電子繞核運動的動能減小,電勢能增大C.能發(fā)生光電效應(yīng)的光有三種D.金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動能是9.60 eV解析:這群氫原子向低能級躍遷有三種可能,從n=3到n=2所發(fā)出光子的波長最長,選項A錯誤.電子向低能級躍遷時靜電力做正功,電勢能減小,動能增大,選項B錯誤.能使鈉發(fā)生光電效應(yīng)的光子只有兩種,能量分別為12.09 eV和10.20 eV,選項C錯誤.最大初動能Ek=12.09 eV-2.49 eV=9.60 eV,選項D正確.答案:D二、多項選擇題:本題共3小題,每小題6分,共18分.在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求.全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分.8.在研究光電效應(yīng)的實驗中,兩個實驗小組用相同頻率的單色光分別照射鋅和銀的表面,結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng),則下列判斷正確的是 (　　)A.光電子的最大初動能不同B.飽和電流一定不同C.因為材料不同,逸出功不同,所以遏止電壓Uc不同D.分別用不同頻率的光照射之后繪制Uc-ν圖像的斜率可能不同解析:鋅和銀的逸出功不同,根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W0可知,相同的頻率,不同的逸出功,則光電子的最大初動能不同,選項A正確.雖然光的頻率相同,但光照強弱不確定,所以單位時間逸出的光電子數(shù)可能相同,飽和電流可能相同,選項B錯誤.根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ek=hν-W0,根據(jù)能量守恒定律得eUc=Ek,聯(lián)立得eUc=hν-W0,即Uc=,可知入射光的頻率相同,逸出功W0不同,則遏止電壓Uc也不同,選項C正確.由Uc=-,可知Uc-ν圖像的斜率 k==常數(shù),所以兩個Uc-ν圖像的斜率一定相同,選項D錯誤.答案:AC9.在單縫衍射實驗中,中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強的95%以上.假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫,那么該光子 (　　)A.一定落在中央亮條紋處B.一定落在亮條紋處C.可能落在暗條紋處D.落在中央亮條紋處的可能性最大解析:光波是概率波,一個光子通過單縫后落在何處是不確定的,但落在中央亮條紋處的概率最大.該光子也可能落在其他亮條紋處,還可能落在暗條紋處,落在暗條紋處的概率很小.選項C、D正確.答案:CD10.下表列出了幾種不同物體在某種速度下的德布羅意波長和頻率為1 MHz的無線電波的波長,由表中數(shù)據(jù)可知 (　　)項目質(zhì)量/kg速度/(m·s-1)波長/m彈子球2×10-21.0×10-23.3×10-30電子9.1×10-315.0×1061.5×10-10無線電波(1 MHz)—3.0×1083.0×102 A.要檢測彈子球的波動性幾乎不可能B.無線電波通常情況下表現(xiàn)出波動性C.電子照射到金屬晶體上能觀察到波動性D.只有可見光才有波動性解析:彈子球的波長相對太小,所以檢測其波動性幾乎不可能,選項A正確.無線電波波長較長,所以通常表現(xiàn)為波動性,選項B正確.電子的波長與金屬晶體尺度差不多,所以能利用金屬晶體觀察電子的波動性,選項C正確.由物質(zhì)波理論知,選項D錯誤.答案:ABC三、非選擇題:共54分.11.(8分)下圖是研究光電管產(chǎn)生電流的電路圖,A、K是光電管的兩個電極,已知該光電管陰極的截止頻率為νc.現(xiàn)用頻率為ν(大于νc)的光照射陰極.(1)　　　　是陰極,陰極材料的逸出功等于　　　　. (2)加在A、K間的正向電壓為U時,到達陰極的光電子的最大動能為　　　　　　,將A、K間的正向電壓從0開始逐漸增加,電流表的示數(shù)的變化情況是　　　　　　　　. (3)為了阻止光電子到達陽極,在A、K間應(yīng)加U反=　　　　的反向電壓. (4)下列方法一定能夠增大飽和電流的是　　　　(填字母). A.照射光頻率不變,增加照射光的強弱B.照射光強弱不變,增大光的頻率C.增加A、K電極間的電壓D.減小A、K電極間的電壓解析:(1)被光照射的金屬將有光電子逸出,故K是陰極,逸出功與截止頻率的關(guān)系為W0=hνc.(2)根據(jù)光電效應(yīng)方程可知,逸出的光電子的最大初動能為hν-hνc,經(jīng)過電場加速獲得的能量為eU,所以到達陽極的光電子的最大動能為hν-hνc+eU.隨著電壓增大,單位時間內(nèi)到達陽極的光電子數(shù)將逐漸增多,但當從陰極逸出的所有光電子都到達陽極時,再增大電壓,也不可能使單位時間內(nèi)到達陽極的光電子數(shù)增多,所以電流表的示數(shù)先逐漸增大,后保持不變.(3)加反向電壓時從陰極逸出的光電子在到達陽極的過程中將被減速,減少的動能為eU反,如果hν-hνc=eU反,將沒有光電子能夠到達陽極,所以U反=.(4)要增加單位時間內(nèi)從陰極逸出的光電子的數(shù)量,就需要增加照射光單位時間內(nèi)入射光子的數(shù)量,所以只有選項A正確.答案: (1)K　hνc  (2)hν-hνc+eU　先逐漸增大,后保持不變  (3)　(4)A12.(10分)用頻率為ν0的光照射某種金屬發(fā)生光電效應(yīng),測出光電流i與電壓U的關(guān)系圖像如圖所示,已知普朗克常量為h,電子的電荷量為e.(1)求照射在金屬表面上的這束光的最小功率P;(2)求該金屬的極限頻率νc.解析:(1)由飽和電流為I0,可知t時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子的個數(shù)n=,照射到金屬上的光子全部被金屬吸收,則照射到金屬上的光子的個數(shù)N=,所以t時間內(nèi)照在金屬表面上的總能量Pt=N·hν0=,所以P=.(2)由動能定理及Uc為遏止電壓可知,電子的最大初動能Ekm=eUc,根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ekm=hν0-hνc,所以該金屬的極限頻率νc=.答案:(1)　(2)13.(10分)圖甲是研究光電效應(yīng)規(guī)律的光電管.用波長λ=0.50 μm的綠光照射陰極K,實驗測得流過?表的電流I與A、K之間電勢差UAK滿足圖乙所示規(guī)律,h取6.63×10-34 J·s.結(jié)合圖像,求:(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)甲                   乙(1)每秒陰極發(fā)射的光電子數(shù)和光電子飛出陰極K時的最大初動能;(2)該陰極材料的極限頻率對應(yīng)的波長.解析:(1)光電流達到飽和電流時,陰極發(fā)射的光電子全部到達陽極A,陰極每秒發(fā)射的光電子數(shù)n===4.0×1012,光電子的最大初動能Ekm=eUc=1.6×10-19×0.6 J=9.6×10-20 J.(2)設(shè)該陰極材料的極限頻率對應(yīng)的波長為λ0,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得Ekm=h-h,解得λ0=6.6×10-7 m.答案: (1)4.0×1012　9.6×10-20 J　(2)6.6×10-7 m14.(12分)德布羅意認為:任何一個運動著的物體,都有一種波與它對應(yīng),波長是λ=,式中p是運動著的物體的動量,h是普朗克常量.已知某種紫光的波長是440 nm,若將電子從靜止開始加速,使它的德布羅意波長是這種紫光波長的,電子質(zhì)量m=9.1×10-31 kg,電子電荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s.求:(1)電子的動量的大小;(2)試推導(dǎo)加速電壓跟德布羅意波長的關(guān)系,并計算加速電壓的大小.(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)解析: (1)λ=,電子的動量p== kg·m/s=1.5×10-23 kg·m/s.(2)電子在電場中加速,根據(jù)動能定理有eU=mv2,U==,代入數(shù)據(jù)得U=8×102 V.答案: (1)1.5×10-23 kg·m/s　(2)U=　8×102 V15.(14分)一群氫原子處于量子數(shù)n=4的能級,氫原子的能級圖如圖所示.(1)這群氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子?(2)氫原子由n=4能級躍遷到n=2能級時輻射光子的能量是多少電子伏特?(3)用(2)中的光子照射下表中幾種金屬,哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)?發(fā)生光電效應(yīng)時,發(fā)射光電子的最大初動能是多少電子伏特? 金屬銫鈣鎂鈦逸出功W0/eV1.93.23.74.1 解析:(1)可能發(fā)射6種頻率的光子.(2)由玻爾的躍遷規(guī)律可得光子的能量E=E4-E2,解得E=2.55 eV.(3)E只大于銫的逸出功,光子只有照射金屬銫時才能發(fā)生光電效應(yīng).根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可得光電子的最大初動能Ekm=E-W0,解得Ekm=0.65 eV.答案: (1)6種　(2)2.55 eV　(3)銫　0.65 eV