4 原子結構和波粒二象性一、選擇題：第1～6題為單選題，第7～10題為多選題。1．在人類對微觀世界進行探索的過程中，科學實驗起到了非常重要的作用。下列說法符合歷史事實的是（　　）A．愛因斯坦在研究黑體輻射問題中提出了能量子假說B．湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，表明原子具有核式結構C．盧瑟福的α粒子散射實驗，揭示了原子核具有復雜的結構D．湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉的實驗，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷2．某氣體在T1、T2兩種不同溫度下的分子速率分布圖象如圖甲所示，縱坐標f（v）表示各速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，橫坐標v表示分子的速率；而黑體輻射的實驗規(guī)律如圖乙所示，圖乙中畫出了T1、T2兩種不同溫度下黑體的輻射強度與波長的關系。下列說法正確的是（　?。?/span>A．圖甲中T1>T2，圖乙中T1>T2B．圖乙中溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動C．圖甲中溫度升高，所有分子的速率都增大D．圖乙中黑體輻射電磁波的情況不僅與溫度有關，還與材料的種類及表面狀況有關3．如圖所示，一個運動的光子和一個靜止的自由電子碰撞以后，電子向某一方向運動，光子沿另一方向散射出去，則這個散射光子跟原來的光子相比（　　）A．頻率不變     B．波長變長     C．動量變大     D．速度變小4．如圖為氫原子光譜，Hα、Hβ、Hγ、Hδ是其中的四條光譜線，下列說法正確的是（　?。?/span>A．氫原子發(fā)射光譜屬于連續(xù)光譜         B．該光譜是由氫原子核的躍遷產(chǎn)生C．Hδ譜線對應光子的動量最大           D．Hα譜線對應光子的能量最大5．氫原子能級示意圖如圖所示，已知大量處于基態(tài)的氫原子，當它們受到某種頻率的光線照射后，可輻射出6種頻率的光。下列說法正確的是（　?。?/span>A．基態(tài)的氫原子受到照射后躍遷到n＝3能級B．用這些光照射逸出功為3.34 eV的金屬鋅，能使金屬鋅逸出光電子的光子頻率有4種C．氫原子向低能級躍遷后核外電子的動能減小D．氫原子由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光的波長最長6．圖示為幾種金屬的逸出功和氫原子能級圖?，F(xiàn)有大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷，結合圖表信息可知（　　）A．銣的極限頻率大于鈣的極限頻率B．氫原子躍遷時對外輻射連續(xù)光譜C．氫原子輻射的光有3種頻率能使鎢發(fā)生光電效應D．氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能減小7．2021年開始實行的“十四五”規(guī)劃提出，把量子技術與人工智能和半導體－起列為重點研發(fā)對象。在量子通信技術方面，中國已有量子通信專利數(shù)超3000項，領先美國。下列關于量子觀點正確的是（　?。?/span>A．普朗克破除“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，是量子化的思想基石B．愛因斯坦成功地解釋了康普頓效應，說明了光子具有能量和動量C．光子是能量子，單光子不可分割D．玻爾把量子化的觀念應用到原子系統(tǒng)，成功地解釋了氫原子光譜8．如圖，某氫原子從m能級躍遷至n級，釋放的光子的波長為λ1，頻率為v1；從m能級躍遷至f能級時，釋放的光子的波長為λ2，頻率為v2，則從n能級躍遷至f能級時，釋放的光子（　?。?/span>A．波長為 B．波長為C．頻率為 D．頻率為9．為檢驗愛因斯坦光電效應方程的正確性。用密里根的方法進行實驗時得到了某金屬的反向截止電壓Uc與照射光頻率v的幾組數(shù)據(jù)，并作出了如圖所示的圖線，電子的電量e＝1.6×10－19 C，則由圖線可知（　?。?/span>A．該金屬的逸出功約為0.48 eVB．該金屬的截止頻率約為4.25×1014 HzC．圖中斜率表示普朗克常量hD．若用波長為500 nm的紫光照射該金屬，能使該金屬發(fā)生光電效應10．用如圖所示的裝置研究光電效應現(xiàn)象，光電管陰極K與滑動變阻器的中心抽頭c相連，光電管陽極與滑動變阻器的滑片P相連，初始時滑片P與抽頭c正對，電壓表的示數(shù)為0（電壓表0刻線在表盤中央）。在移動滑片P的過程中，光電流I隨電壓表示數(shù)U變化的圖像如圖所示，已知入射光的光子能量為1.6 eV。下列說法正確的是（　　）A．當滑片P與c正對時，電路中有光電流B．當U＝－0.6 V時，滑片P位于a、c之間C．陰極材料的逸出功為1.0 eVD．當U＝0.8 V時，到達陽極的光電子的最大動能為2.4 eV二、非選擇題11．1919年，科學家盧瑟福通過題圖所示的實驗裝置，首次實現(xiàn)用人工方法把原子核“轟開”，并使原子核發(fā)生轉變。該實驗中，氣室內通入的氣體是_______。該實驗中銀箔的作用是使_______恰好無法打到熒光屏上產(chǎn)生光點。該實驗中，能夠穿過銀箔使熒光屏產(chǎn)生光點的粒子是_______。 12．小明同學用如圖所示的實驗裝置測量普朗克常量和某金屬的逸出功，通過改變入射光的頻率并測出對應的遏止電壓U繪制U－v圖像如圖甲所示，已知電子所帶電荷量大小是e。(1)普朗克常量h＝______，此金屬的逸出功W＝______。（用e、U1、U2、v1、v2表示）(2)另一同學用小明同學的數(shù)據(jù)繪制U－I（其中I為G的讀數(shù)）圖線如圖乙中d所示。他用相同實驗裝置，但只增大入射光強，則此時圖線應是圖乙中的______（填“a”“b”或“c”）。13．已知氫原子的能級公式為，其中基態(tài)能級E1＝－13.6 eV，n＝1、2、3、…，現(xiàn)有一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，它們自發(fā)地向低能級躍遷。已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中的光速c＝3.0×108 m/s。(1)這群氫原子可輻射出幾種不同頻率的光子？(2)求輻射的光子波長的最大值（結果保留兩位有效數(shù)字）。14．如圖甲為研究光電效應的電路圖，用某光束進行實驗時發(fā)現(xiàn)，當Uab大于12 V時電流表示數(shù)將保持不變，而當Uab＝－13 V時，電流表示數(shù)恰為零，已知電子電量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量為h＝6.63×10－34 J·s，則：(1)陰極K處的金屬表面逸出的光電子最大初動能為多少eV？(2)若以上述最大初動能逸出的光電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，氫原子可以全部或部分地吸收光電子的能量到達激發(fā)態(tài)，則受激發(fā)后的氫原子最多可放出幾種頻率的光子（圖乙為氫原子能級圖）？這幾種光子中最長波長為多少？（保留3位有效數(shù)字）        1.【答案】D【解析】普朗克在研究黑體輻射問題中提出了能量子假說，故A錯誤；盧瑟福通過α粒子實驗，表明原子具有核式結構，故B錯誤；湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，揭示了原子核具有復雜的結構，故C錯誤；湯姆孫通過陰極射線在電場和磁場中偏轉的實驗，發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負電的粒子組成的，并測出了該粒子的比荷，故D正確。2.【答案】B【解析】由圖甲可知，溫度為T2的圖線中速率大的分子占據(jù)的比例較大，說明其對應的平均分子動能較大，故T2對應的溫度較高，所以T2>T1，溫度升高使得氣體分子的平均速率增大，不一定所有分子的速率都增大。圖乙中，隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有所增加，且輻射強度的極大值向波長較短方向移動，故B正確，AC錯誤；圖乙中黑體輻射電磁波的情況只與溫度有關，與材料的種類及表面狀況無關，故D錯誤。3.【答案】B【解析】光子與電子碰撞后，電子能量增加，故光子能量減小，根據(jù)，光子的頻率減小，故A錯誤；當入射光子與靜止的電子碰撞時，把一部分動量轉移給電子，則動量減小，根據(jù)可知，波長變長，故B正確，C錯誤；碰撞前、后的光子速度不變，故D錯誤。4.【答案】C【解析】氫原子發(fā)射光譜屬于線狀譜，A錯誤；該光譜由氫原子核外電子的躍遷產(chǎn)生，B錯誤；光子動量為，Hδ譜線波長最短，所以Hδ譜線對應光子動量最大，C正確；光子的能量為，Hα譜線波長最長，頻率最小，所以光子能量最小，D錯誤。5.【答案】D【解析】基態(tài)的氫原子受到照射后躍遷到n＝4能級，可輻射6種頻率的光，A錯誤；這6種頻率光子的能量分別為：4躍遷到1，3躍遷到1，2躍遷到1，產(chǎn)生的光子的能量分別為12.75eV，12.09eV，10.2eV，都大于3.34eV，都能使金屬鋅產(chǎn)生光電效應；4躍遷到2，3躍遷到2，4躍遷到3，產(chǎn)生的光子的能量分別為2.55eV，1.89eV，0.66eV，都小于3.34eV，都不能使金屬鋅產(chǎn)生光電效應；所以用這些光照射逸出功為3.34eV的金屬鋅，能使金屬鋅逸出光電子的光子頻率有3種，B錯誤；根據(jù)動能定理得，，解得，氫原子向低能級躍遷后r變小，核外電子的動能增大，C錯誤；光子的能量，波長，解得，氫原子由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光子能量最小，波長最長，D正確。6.【答案】C【解析】由表格數(shù)據(jù)可知銣的逸出功小于鈣的逸出功，故銣的極限頻率小于鈣的極限頻率，A錯誤；原子的發(fā)射光譜為線狀譜，故氫原子躍遷時對外輻射不連續(xù)的光譜，B錯誤；大量處于能級的氫原子向低能級躍遷時，對外輻射光子的能量分別有，，，，，。發(fā)生光電效應的條件是，可知氫原子輻射的光有3種頻率能使鎢發(fā)生光電效應，C正確；設電子繞氫原子核運動的軌道半徑為，質子和電子的電荷量大小均為e，電子的質量為，由庫侖力提供向心力可得，解得電子的動能為，氫原子輻射光子后，電子從外軌道躍遷到內軌道，軌道半徑變小，故電子動能增大，D錯誤。7.【答案】ACD【解析】普朗克破除“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，是量子化的思想基石，故A正確；康普頓根據(jù)對康普頓效應進行解釋，其基本思想是光子不僅具有能量，而且具有動量，故B錯誤；光子是能量子，單光子不可分割，故C正確；玻爾把量子化的觀念應用到原子系統(tǒng)，成功地解釋了氫原子光譜，故D正確。8.【答案】AD【解析】由光子能量與頻率、波長的關系可知，、之間的能級差，、之間的能級差，設從n能級躍遷至f能級時釋放的光子頻率為、波長為，從n能級躍遷至f能級時釋放的能量為，則有，聯(lián)立解得，，AD正確，BC錯誤。9.【答案】BD【解析】由圖可知，該金屬的截止頻率約為Hz，則該金屬的逸出功約為，故A錯誤，B正確；由光電效應方程可知，可得，可知圖中斜率表示，故C錯誤；波長為500nm的紫光，其頻率為，大于該金屬的截止頻率，能發(fā)生光電效應，故D正確。10.【答案】AC【解析】當滑片P與c正對時，光電管兩端無電壓，由題中右圖可以看出光電流不為零，故A正確；由圖可知，當時，光電流為0即為遏制電壓，即光電管兩端接反向電壓，則陰極電勢應更高，滑片P位于b、c之間，故B錯誤；由光電效應方程有，由圖可知，當時，光電流為0即為遏制電壓，則有，聯(lián)立解得，故C正確；光電子逸出時的最大初動能為，當時由動能定理得，得，故D錯誤。11.【答案】氮氣     α粒子     質子【解析】該實驗中，氣室內通入的氣體是氮氣。該實驗中銀箔的作用是使α粒子恰好無法打到熒光屏上產(chǎn)生光點。該實驗中，能夠穿過銀箔使熒光屏產(chǎn)生光點的粒子是質子。12.【答案】(1)          (2)a【解析】(1)由題意可知，由光電效應方程可得，由題圖甲可得，解得。由題圖甲可知，當、時可得，此金屬的逸出功。(2)只增大入射光強，飽和光電流增大，遏止電壓與光的頻率有關，與光強無關，不會改變，所以則此時圖線應是圖乙中的為a。13.【解析】(1)設一群氫原子處于的激發(fā)態(tài)，自發(fā)躍遷時可輻射出N種不同頻率的光子，則有解得(2)氫原子從向能級躍遷時輻射出的光子能量最小，波長最大。則有解得。14.【解析】(1)依題意知，當時，電流表示數(shù)恰為零，則有可得陰極K處的金屬表面逸出的光電子最大初動能為。(2)到第4能級，即則最多可產(chǎn)生即6種不同頻率的光子根據(jù)可知從第4能級到第3能級時波長最長，有。

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