2021年高中物理選修三第四章《原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性》經(jīng)典習(xí)題(提高培優(yōu))

一、選擇題1．在相同的條件下，先后用甲、乙兩種不同的單色光，用同一雙縫干涉裝置做實(shí)驗(yàn)，在屏幕上產(chǎn)生的相鄰兩條亮紋的間距不同，其中甲光間距較大。則甲光比乙光（）①在真空中的波長(zhǎng)短②在玻璃中傳播速度大③在玻璃中傳播時(shí)，玻璃的折射率大④其光子能量小A．①②③ B．①③ C．②④ D．①③④2．利用光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，用頻率為ν的可見(jiàn)光照射陰極K，電流表中有電流通過(guò)，則（）A．改用紫外光照射K，電流表中沒(méi)有電流通過(guò)B．只增加該可見(jiàn)光的強(qiáng)度，電流表中通過(guò)的電流將變小C．若將滑動(dòng)變阻器的滑片移到A端，電流表中一定無(wú)電流通過(guò)D．若將滑動(dòng)變阻器的滑片向B端移動(dòng)，電流表示數(shù)可能不變3．如圖所示，圖甲為氫原子的能級(jí)圖，大量處于激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時(shí)，發(fā)出頻率不同的大量光子。其中頻率最高的光子照射到圖乙電路中光電管陰極K上時(shí)，電路中電流隨電壓變化的圖像如圖丙。下列說(shuō)法正確的是（）A．陰極K的逸出功為6.75eVB．氫原子躍遷時(shí)共發(fā)出4種頻率的光C．保持入射光不變，向右移動(dòng)滑片P，電流表示數(shù)一定變大D．光電子最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比4．用不同頻率的光照射某種金屬時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率變化的圖線如圖所示，圖線的反向延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)縱坐標(biāo)為-a（a＞0），與橫軸交點(diǎn)橫坐標(biāo)為b，電子的電荷量大小為e，則由圖獲取的信息，錯(cuò)誤的是（）A．該金屬的截止頻率為bB．該金屬的逸出功為aC．普朗克常量為D．入射光的頻率為2b時(shí)，遏止電壓為5．某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光頻率之間的關(guān)系如圖所示。已知h為普朗克常量，e為電子電荷量的絕對(duì)值，結(jié)合圖像所給信息，下列說(shuō)法正確的是（）A．頻率大于的入射光不可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象B．該金屬的逸出功等于C．僅增加照射光的強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能會(huì)增加D．遏止電壓隨入射光的頻率增大而減小6．利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀測(cè)光電效應(yīng)，已知實(shí)驗(yàn)中測(cè)得某種金屬的遏止電壓與入射頻率之間的關(guān)系如圖乙所示，電子的電荷量為e，則（）A．普朗克常量為B．該金屬的逸出功隨入射光頻率的增大而增大C．若用頻率是的光照射該金屬，則最大初動(dòng)能為D．若要測(cè)該金屬的遏止電壓，則電源右端為負(fù)極7．如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)有大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子，當(dāng)其向低能級(jí)躍遷時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A．可以產(chǎn)生3種頻率的光B．由n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射的光波長(zhǎng)最大C．由n=4的能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射的光頻率最大D．電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能增大8．用紅光照射光電管陰極發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek，飽和光電流為I，若改用強(qiáng)度相同的綠光照射同一光電管，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能和飽和光電流分別為和，則下列正確的是（）A．， B．，C．， D．，9．如圖所示，N為鋁板，M為金屬網(wǎng)，它們分別和電池兩極相連，各電池的極性和電動(dòng)勢(shì)在圖中標(biāo)出，鋁的逸出功為4.2eV?，F(xiàn)分別用能量不同的光子照射鋁板（各光子的能量在圖上標(biāo)出），那么，下列圖中有光電子到達(dá)金屬網(wǎng)的是（）A．①②③ B．②③ C．③④ D．①②10．如圖所示，是波爾為解釋氫原子光譜畫(huà)出的氫原子能級(jí)示意圖，一群氫原子處于n=4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們自發(fā)地躍遷到較低能級(jí)時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（）A．所輻射的光子的頻率最多有6種B．由n=4躍遷到n=1時(shí)發(fā)出光子的頻率最小C．從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)電子的動(dòng)能減小、原子的勢(shì)能增加、原子的總能量減小D．金屬鉀的逸出功為2.21eV，能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的光譜線有2條11．盧瑟福在用粒子轟擊金箔時(shí)，可以證明原子的核式結(jié)構(gòu)的證據(jù)是（）A．幾乎所有的粒子運(yùn)動(dòng)方向沒(méi)有發(fā)生明顯變化 B．粒子在穿過(guò)金箔時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．少數(shù)粒子發(fā)生了大角散射 D．粒子與電子碰撞時(shí)動(dòng)能有較大的損失12．如圖a為氫原子的能級(jí)圖，大量處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子吸收一定頻率的光子后躍遷到較高的能級(jí)，之后再向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出10種不同頻率的光子。當(dāng)用這些輻射出的光子去照射如圖b所示光電管陰極K時(shí)，光電管發(fā)生了光電效應(yīng)，改變電源的正負(fù)極并調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)遏止電壓最大值為8V。則（）A．該光電管陰極K的逸出功為7.06eVB．吸收的光子能量為2.86eVC．躍遷過(guò)程中輻射出的光子能量是連續(xù)的D．輻射出來(lái)的10種光子中只有3種能使該光電管發(fā)生光電效應(yīng)13．用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)用光子能量為3.0eV的光照射到光電管上時(shí)，電流表G的讀數(shù)為0.2mA，移動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)c，當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于0.8V時(shí)，電流表讀數(shù)為0，則（）A．電鍵K斷開(kāi)后，沒(méi)有電流流過(guò)電流表GB．所有光電子的初動(dòng)能為0.8eVC．光電管陰極的逸出功為2.20VD．改用能量為1.5eV的光子照射，電流表G也有電流，但電流較小14．一平行板電容器的電容為C，A極板材料發(fā)生光電效應(yīng)的極限波長(zhǎng)為，整個(gè)裝置處于真空中，如圖所示?，F(xiàn)用一波長(zhǎng)為（＜）的單色光持續(xù)照射電容器的A極板，B極板接地。若產(chǎn)生的光電子均不會(huì)飛出兩極板間，則下列說(shuō)法正確的是（）（已知真空中的光速為c，普朗克常量為h，光電子的電量為e）A．光電子的最大初動(dòng)能為B．光電子的最大初動(dòng)能為C．平行板電容器可帶的電荷量最多為D．平行板電容器可帶的電荷量最多為15．研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，A、K為光電管的兩個(gè)電極，電壓表V、電流計(jì)G均為理想電表。已知該光電管陰極K的極限頻率為ν0，元電荷電量為e，普朗克常量為h，開(kāi)始時(shí)滑片P、P＇上下對(duì)齊?，F(xiàn)用頻率為ν的光照射陰極K（ν>ν0），則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．該光電管陰極材料的逸出功為hν0B．若加在光電管兩端的正向電壓為U，則到達(dá)陽(yáng)極A的光電子的最大動(dòng)能為hv-hv0+eUC．若將滑片P向右滑動(dòng)，則電流計(jì)G的示數(shù)一定會(huì)不斷增大D．若將滑片P＇向右滑動(dòng)，則當(dāng)滑片P、P＇間的電壓為時(shí)，電流計(jì)G的示數(shù)恰好為0二、填空題16．原來(lái)不帶電的鋅板與驗(yàn)電器相連，用紫外線照射鋅板，驗(yàn)電器指針張開(kāi)一個(gè)角度，如圖所示。這時(shí)鋅板帶________，驗(yàn)電器指針帶________（兩空都填正電或負(fù)電）17．氫原子處于基態(tài)時(shí)的能量為-E1，激發(fā)態(tài)與基態(tài)之間的能量關(guān)系為（n為量子數(shù)），處于基態(tài)的大量氫原子由于吸收某種單色光后，最多能產(chǎn)生3種不同波長(zhǎng)的光，則被吸收的單色光的頻率為_(kāi)______________產(chǎn)生的3種不同波長(zhǎng)的光中，最大波長(zhǎng)為_(kāi)_______。（已知普朗克常量為h，光速為c）18．某光源能發(fā)出波長(zhǎng)為的可見(jiàn)光，用它照射某金屬能發(fā)生光電效應(yīng)，產(chǎn)生光電子的最大初動(dòng)能為．已知普朗克常量，光速，則上述可見(jiàn)光中每個(gè)光子的能量為_(kāi)______；該金屬的逸出功_______。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）19．某同學(xué)用如圖1所示裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。保持滑片P的位置不變，調(diào)節(jié)滑片，使電壓表的示數(shù)為零。(1)用頻率為（大于陰極K金屬的極限頻率）的可見(jiàn)光照射到光電管陰極K上，此時(shí)電流表中____________（填“有”或“沒(méi)有”）電流通過(guò)。(2)多次調(diào)節(jié)滑片，測(cè)得多組電壓表和對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)U、I，作出圖像如圖2所示，由圖像2可知光電子的最大初動(dòng)能為_(kāi)_____________。(3)改變照射光的頻率，使照射光的頻率增加了，再次實(shí)驗(yàn)，作出的圖像如圖3所示，已知電子的電量為，由此求得普朗克常量____________（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。20．我國(guó)科學(xué)家用冷凍電鏡捕捉到新冠病毒表面蛋白與人體細(xì)胞表面蛋白的結(jié)合過(guò)程。冷凍電子顯微鏡比光學(xué)顯微鏡分辨率更高，其原因是電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)。由此可知電子比可見(jiàn)光___________（選填“更容易”或“更不容易”或“一樣容易”）發(fā)生明顯衍射。電子束通過(guò)由電場(chǎng)構(gòu)成的電子透鏡實(shí)現(xiàn)會(huì)聚、發(fā)散作用。電子透鏡由金屬圓環(huán)M、N組成，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，圖乙為其截面圖（虛線為等勢(shì)面）。顯微鏡工作時(shí)，兩圓環(huán)的電勢(shì)?，F(xiàn)有一束電子沿著平行于圓環(huán)軸線的方向進(jìn)入M。則電子在穿越電子透鏡的過(guò)程中速度不斷___________（選填“增大”或“減小”或“不變化”）。21．如圖甲所示是一個(gè)電子射線管的結(jié)構(gòu)圖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：第一：請(qǐng)說(shuō)出電子射線管的結(jié)構(gòu)和原理；______第二：沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，電子束的徑跡怎么樣？______第三：把電子射線管放在蹄形磁鐵的兩極間（圖乙）電子束的徑跡怎么樣？你的判斷依據(jù)是什么？______22．如圖所示為氫原子的能級(jí)圖.用光子能量為13.06eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子,可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射的不同波長(zhǎng)的光有______種;其中最長(zhǎng)波長(zhǎng)為_(kāi)_____m(已知普朗克常量h=6.63×1023．氫原子能級(jí)如圖所示，則要使一個(gè)處于基態(tài)的氫原子釋放出一個(gè)電子而變?yōu)闅潆x子，該氫原子需要吸收的能量至少是________eV，一群處于n＝4能級(jí)的氫原子回到n＝2的狀態(tài)過(guò)程中，可能輻射________種不同頻率的光子．24．歷史上美國(guó)宇航局曾經(jīng)完成了用“深度撞擊”號(hào)探測(cè)器釋放的撞擊器“擊中”坦普爾１號(hào)彗星的實(shí)驗(yàn)．探測(cè)器上所攜帶的重達(dá)400kg的彗星“撞擊器”將以1.0×104m/s的速度徑直撞向彗星的彗核部分，撞擊彗星后“撞擊器”融化消失，這次撞擊使該彗星自身的運(yùn)行速度出現(xiàn)1.0×10-7m/s的改變．已知普朗克常量h=6.6×10-34J·s．則：（1）撞擊前彗星“撞擊器”對(duì)應(yīng)物質(zhì)波波長(zhǎng)為_(kāi)___________；（2）根據(jù)題中相關(guān)信息數(shù)據(jù)估算出彗星的質(zhì)量為_(kāi)______________．25．美國(guó)物理學(xué)家密立根利用光電管對(duì)光電效應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行研究，得到金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν的關(guān)系如圖，由此可計(jì)算出普朗克常量h。電子電量用e表示，由圖象中的數(shù)據(jù)可知，這種金屬的截止頻率為_(kāi)___，計(jì)算出普朗克常量表達(dá)式為h=______。26．光照射某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得光電子最大初動(dòng)能與照射光頻率的圖象如圖所示，其中圖線與橫軸交點(diǎn)坐標(biāo)為5.5×1014Hz.用一束波長(zhǎng)范圍為4.0×10－7～9.0×10－7m的可見(jiàn)光照射該金屬時(shí)，求光電子的最大初動(dòng)能．(已知普朗克常量為h＝6.6×10－34J·s)三、解答題27．研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，光電管的陰極材料為金屬鉀，其逸出功為W0＝2.25eV，現(xiàn)用光子能量為10.75eV的紫外線照射光電管，調(diào)節(jié)變阻器滑片位置，使光電流剛好為零。求：(1)電壓表的示數(shù)是多少？(2)若照射光的強(qiáng)度不變，紫外線的頻率增大一倍，陰極K每秒內(nèi)逸出的光電子數(shù)如何變化？到達(dá)陽(yáng)極的光電子動(dòng)能為多大？(3)若將電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，到達(dá)陽(yáng)極的光電子動(dòng)能為多大？28．如圖所示電路可研究光電效應(yīng)的規(guī)律。圖中標(biāo)有A和K的為光電管，其中K為陰極，A為陽(yáng)極。理想電流計(jì)可檢測(cè)通過(guò)光電管的電流，理想電壓表用來(lái)指示光電管兩端的電壓。現(xiàn)接通電源，用光子能量為9.5eV的光照射陰極K，電流計(jì)中有示數(shù)，若將滑動(dòng)變阻器的滑片P緩慢向右滑動(dòng)，電流計(jì)的讀數(shù)逐漸減小，當(dāng)滑至某一位置時(shí)電流計(jì)的讀數(shù)恰好為零，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)為5.0V；現(xiàn)保持滑片P位置不變，求：(1)光電管陰極材料的逸出功；(2)若改用光子能量為12.5eV的光照射陰極K，則到達(dá)陽(yáng)極A時(shí)光電子的動(dòng)能的最大值。29．用如圖所示的裝置研究光電效應(yīng)現(xiàn)象。用光子能量為2.75eV的光照射到光電管上時(shí)發(fā)生了光電效應(yīng)，電流表的示數(shù)不為零；移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)大于或等于1.7V時(shí)，電流表示數(shù)為0。(1)光電子的最大初動(dòng)能是多少？遏止電壓為多少？(2)光電管陰極的逸出功又是多少？(3)當(dāng)滑動(dòng)觸頭向a端滑動(dòng)時(shí)，光電流變大還是變小？(4)當(dāng)入射光的頻率增大時(shí)，光電子最大初動(dòng)能如何變化？遏止電壓呢？30．1885年，巴爾末對(duì)當(dāng)時(shí)已知的，氫原子在可見(jiàn)光區(qū)的四條譜線進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長(zhǎng)能夠用一個(gè)公式表示，即（R為里德伯常量，）.物理學(xué)家玻爾28歲時(shí)連續(xù)發(fā)