2021-2022学年新教材高中物理 第四章 原子结构和波粒二象性 单元评价（含解析）新人教版选择性必修第三册.docx

1、单元素养评价卷(四)时间：60分钟满分：100分一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1下列叙述中符合物理学史的有()A汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子和质子的存在B卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的C巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区的波长公式D玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构模型2在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是()3波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有(

2、)A光电效应现象揭示了光的波动性B动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等C黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释D热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性4. 如图所示为一光电管电路图，滑动变阻器滑动触头P位于AB中点开关S闭合后，用光照射光电管阴极K，电流表G指针无偏转若要使电流表G指针偏转，可采取的措施是()A延长光照时间B增大照射光强度C用频率更高的光照射D换用电动势更大的电源供电5红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62 eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给处

3、于n2激发态的氢原子提供的能量为 ()A10.20 eV B2.89 eVC2.55 eV D1.89 eV6如图所示是甲、乙两种金属的遏止电压Uc与入射光频率的关系图像，如果用频率为0的光照射两种金属，光电子的最大初动能分别为E甲、E乙，则关于E甲、E乙大小关系正确的是()AE甲E乙 BE甲E乙CE甲E乙 D无法判断7用频率为0的单色光照射某金属表面时，产生的光电子的最大初动能为Ek，已知普朗克常量为h，光速为c，要使此金属发生光电效应，所用入射光的波长应不大于()A. B.C. D.8图甲所示为氢原子能级图，大量处于n4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n4能级

4、向n2能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则()A改用从n4能级向n1能级跃迁时辐射的光，一定能使阴极K发生光电效应B改用从n3能级向n1能级跃迁时辐射的光，不能使阴极K发生光电效应C改用从n4能级向n1能级跃迁时辐射的光照射，逸出光电子的最大初动能不变D入射光的强度增大，逸出光电子的最大初动能也增大二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)9下列关于光谱的说法正确的是()A到达地球上的太阳光的光谱是连续光谱B对月光进行光谱分析，可知月球的元素构成C酒精灯火

5、焰中的钠蒸气所产生的光谱是线状谱D白光通过温度较低的钠蒸气，所产生的光谱是线状谱10如图所示，将一阴极射线管置于一通电螺线管的左侧，则()A通电螺线管内部的磁场方向向左B通电螺线管内部的磁场方向向右C阴极射线管中的电子束将向纸面外偏转D阴极射线管中的电子束将向纸面内偏转11如图所示为氢原子的部分能级图关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是()A用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态B用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离D大量处于基态的氢原子吸收了能量为12.09 eV的光子后

6、，能辐射3种不同频率的光12氢原子第一能级的能量E113.6 eV，当氢原子的核外电子从第二能级跃迁到第一能级时()A辐射的光子能量为1.631018JB辐射出的是可见光C辐射的光子打到逸出功为3.5 eV的锌板上，能产生光电效应D辐射出的光子在真空中的速度为3108 m/s三、计算题(本题共4小题，共60分要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13(12分)氢原子的能级图如图所示，氢原子从nm的能级跃迁到n2的能级时，辐射出能量为2.55 eV的光子(1)最小要给基态的氢原子提供多少能量，才能使它跃迁到nm的能级？(2)请画出一群处于nm能级的氢原子可能的辐射跃迁图14(14

7、分)如图所示，一光电管的阴极用极限波长0500 nm的钠制成用波长300 nm的紫外线照射阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差U2.1 V，饱和光电流的值(当阴极K发射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流)I0.56 A.(1)求每秒钟内由K极发射的光电子数目(2)求电子到达A极时的最大动能(3)如果电势差U不变，而照射光的强度增到原值的3倍，此时电子到达A极的最大动能是多大？(普朗克常量h6.631034 Js，结果均保留两位有效数字) 15(14分)氢原子基态能量E113.6 eV，电子绕核运动半径r10.531010 mEn，rnn2r1，当氢原子处于n4激发

8、态时，求：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在轨道上运动的动能；(3)电子具有的电势能；(4)向低能级跃迁辐射的光子最低频率为多少(保留两位有效数字)?16(20分)英国物理学家汤姆孙以及他所带领的一批学者对原子结构的研究奠定了近代物理学的基石，其中他对阴极射线粒子比荷测定实验最为著名某同学在实验室重做该实验，在玻璃管内的阴极发射的射线被加速后，沿直线到达荧光屏上在上下正对的平行金属极板上加上电压，在板间形成电场强度为E的匀强电场，射线向上偏转；再给玻璃管前后的励磁线圈加上适当的电压，在线圈之间形成磁感应强度为B的匀强磁场，射线沿直线运动，不发生偏转之后再去掉平行板间的电压，射线向下偏转，经

9、过A点，如图所示(不计射线的重力，匀强电场、匀强磁场范围限定在刻度“1”和“7”所在的竖直直线之间，且射线由刻度“1”所在位置进入该区域)求：(1)该射线进入场区域时的初速度v；(2)已知正方形方格边长为d，求该射线粒子的比荷；(3)带电粒子在磁场中运动到A点的时间单元素养评价卷(四)1解析：汤姆孙通过研究阴极射线，发现了电子，A错；卢瑟福通过粒子散射实验，提出原子核式结构模型，B错；玻尔的原子模型引入了量子观点，并没有否定卢瑟福的原子核式结构模型，D错答案：C2解析：A错：双缝干涉实验说明光具有波动性B错：光电效应实验说明了光具有粒子性C错：C中实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关D对

10、：卢瑟福通过粒子散射实验发现了原子具有核式结构答案：D3解析：A错：光具有波粒二象性，光电效应现象说明光具有粒子性B错：由，p，可知，动能相同的质子和电子，其动量不同，故其波长也不相同C错：黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美地解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念D对：衍射是波所特有的现象之一，则热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性答案：D4解析：原光的照射频率低，光子能量小于逸出功，故选项C正确答案：C5解析：A、B错：处于n2能级的原子不能吸收10.20 eV、2.89 eV的能量C对：处于n2能级的原子能吸收2.55 eV

11、的能量而跃迁到n4的能级，然后向低能级跃迁时辐射光子，其中从n4到n3的跃迁辐射出的光子的能量小于1.62 eV可被红外测温仪捕捉D错：处于n2能级的原子能吸收1.89 eV的能量而跃迁到n3的能级，从n3到低能级跃迁时辐射光子的能量均大于1.62 eV，不能被红外测温仪捕捉答案：C6解析：根据光电效应方程得EkmhW0hh0，EkmeUc，解得Uc，结合Uc图线可知，当Uc0，0；由图像可知，金属甲的极限频率小于金属乙，则金属甲的逸出功小于乙的，即W甲E乙，故A正确，B、C、D错误故选A.答案：A7解析：用频率为的光照射某种金属时会发生电效应，且光电子最大初动能为Ek，根据光电效应方程：Ek

12、hW0而W0h0，则该金属发生光电效应的极限频率为0那么所用入射光的极限波长为0因此所用入射光的波长应不大于答案：A8解析：A对：在跃迁的过程中释放或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，E420.85 eV(3.40 eV)2.55 eV，而E410.85 eV(13.6 eV)12.75 eVE42，故一定能使阴极K发生光电效应B错：E311.51 eV(13.6 eV)12.09 eVE42，也能让阴极K发生光电效应C错：由光电效应方程EkhW0，入射光的频率变大，逸出的光电子的最大初动能也变大D错：由EkhW0知，光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功决定，与入射光的强度无关答案

13、：A9解析：A错：太阳发出的白光本来是连续光谱，但在穿过太阳表面温度相对较低的太阳大气层时，部分频率的光被太阳大气层吸收，所以到达地球上的太阳光的光谱是吸收光谱B错：月光是反射光，不能进行光谱分析C对：酒精灯火焰中的钠蒸气属于低压气体，所产生的光谱是线状谱D对：白光通过温度较低的钠蒸气，所产生的光谱是吸收光谱，是线状谱答案：CD10解析：A对，B错：根据安培定则，螺线管内部的磁场方向向左C错，D对：根据左手定则知，电子所受的洛伦兹力方向垂直纸面向里，则阴极射线管中的电子束将向纸面内偏转答案：AD11解析：A对：基态的氢原子吸收10.2 eV的能量，能量变为E(13.610.2)eV3.40 e

14、V，会跃迁到第二能级B错：11.0 eV的能量不等于基态与其他能级间的能级差，所以不能发生跃迁C对：因为(13. 614.0) eV0，所以用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离D对：基态氢原子吸收12.09 eV的能量后，E(13.612.09) eV 1.51 eV，会跃迁到第3能级，会辐射出3种不同频率的光子答案：ACD12解析：A对，B错：辐射的光子能量为EE2E110.2 eV1.631018J，辐射的光子的频率为Hz2.461015Hz，不在可见光范围内C、D对：E10.2 eV3.5 eV，光在真空中的速度都是3108m/s.答案：ACD13解析：(1)氢原子

15、从nm的能级跃迁到n2的能级时，应满足：EmE22.55 eV，解得Em0.85 eV，结合题图可知m4.基态氢原子要跃迁到n4的能级，应提供的能量为：EE4E112.75 eV.(2)辐射跃迁图如图所示答案：(1)12.75 eV(2)见解析14解析：(1)设每秒内发射的电子数为n，则：n3.51012(个)(2)由光电效应方程可知，光电子的最大初动能EkmhW0hhhc在A、K间加电压U时，电子到达阳极时的动能为Ek，由动能定理EkEkmeUhceU代入数值得Ek6.01019J(3)根据光电效应规律，光电子的最大初动能与入射光的强度无关；如果电压U不变，则电子到达A极的最大动能不会变，仍

16、为6.01019J.答案：(1)3.51012个(2)6.01019J(3)6.01019J15解析：(1)E40.85 eV(2)r442r1，km所以动能Ek4mv2J1.361019J0.85 eV(3)由于E4Ek4Ep4，所以电势能Ep4E4Ek41.7 eV(4)能级差最小的是n4n3，所辐射的光子能量为EhE4E30.85 eV(1.51 eV)0.66 eV，得1.6104 Hz16. 解析：(1)射线被加速后在电场力和洛伦兹力共同作用下做匀速直线运动，根据平衡条件得：qEqvB解得，射线被加速后的速度为v；(2)去掉金属板间电压后，粒子不再受到电场力，只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，经过A点，设圆心为O点，半径为r，如图所示，则有(4d)2r2(r2d)2解得：r5d因为洛伦兹力提供向心力，则r联立解得：；(3)设粒子轨迹对应的圆心角为，根据几何关系可得sin 0.8解得53带电粒子在磁场中运动到A点的时间为：t.答案：(1)(2)(3)