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第四章章末能力检测卷
(时间：75分钟　满分100分)
一、 单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 下列说法中正确的是(　　)
A. 爱因斯坦发现了光电效应，并提出相应理论，合理地解释了光电效应
B. 康普顿效应表明光有波动性；光电效应说明光有粒子性
C. α粒子散射实验中，α粒子碰到电子会出现大角度散射
D. 电子的波动是概率波
2. 硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能的装置.下列关于光电效应的说法中正确的是(　　)
A. 光电效应表明光具有波动性
B. 只要光照足够强，任何频率的光都可以引起光电效应
C. 只要频率足够大，光照强度较弱的光也可以引起光电效应
D. 光电子的最大初动能与光的频率成正比
3. 氢原子能级示意图如图所示，现有大量氢原子处于n＝3能级上，若用其跃迁辐射的光子照射逸出功W0＝3.20 eV的金属，则光电子的最大初动能Ek为(　　)
A. 0.20 eV
B. 7.00 eV
C. 8.89 eV
D. 10.40 eV
4. 我国自主研发的氢原子钟已运用于北斗卫星导航系统中，它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟，氢原子能级如图所示.已知金属钨的逸出功为4.54 eV，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光照射到钨板上，能发生光电效应的光共有(　　)
A. 2种 B. 3种
C. 4种 D. 5种
5. 用紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发出可见光. 这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2.下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是(　　)
A. 先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|<|ΔE2|
B. 先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|
C. 两次均向高能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|
D. 两次均向低能级跃迁，且|ΔE1|<|ΔE2|
6. 如图为氢原子的能级示意图，已知可见光光子能量范围为1.62~3.11 eV，若一群氢原子处于n＝4能级，则下列说法中正确的是(　　)
A. 这群氢原子自发向低能级跃迁时能辐射出4种不同频率的光子
B. 氢原子从n＝4能级向n＝3能级跃迁过程中发出的光为可见光
C. 用能量为0.40 eV的光子轰击该群氢原子，可以使氢原子受激发而跃迁到n＝5能级上
D. 氢原子从n＝4能级向n＝2能级跃迁过程中发出的光照射逸出功为2.3 eV的金属钠，能使金属钠发生光电效应
7. 从1907年起，美国物理学家密立根就开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量.他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，作出如图乙所示的Uc ν图像，图像与横轴的交点坐标为(a，0)，其反向延长线与纵轴的交点坐标为(0，－b)，由此算出普朗克常量h.并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性.下列说法中正确的是(　　)
甲
乙
A. 入射光的频率越大，a的值越大 B. 入射光的频率越大，b的值越大
C. 图甲中极板A连接电源的正极 D. 由图乙可求出普朗克常量h＝e
二、 多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求.全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分.
8. 关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是(　　)
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方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转角度超过90°，有的甚至被弹回
B. 使α粒子发生明显偏转的力是来自带正电的核及核外电子，当α粒子接近核时是核的斥力使α粒子偏转，当α粒子接近电子时是电子的吸引力使之偏转
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原子的全部质量
9. 关于近代物理学，下列对图所描述现象，解释正确的是(　　)
甲
乙
丙
A. 紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象揭示了光具有粒子性
B. 如图甲所示，光电子的最大初动能与入射光的频率ν的图像中，该直线的斜率为h
C. 如图乙所示，金属的遏止电压Uc与入射光的频率ν的图像中，遏止电压与入射光的频率成正比
D. 同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线：a光、b光、c光，由图像可知这三束光的频率关系是a最大，c最小
10. 如图为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为1.62~3.11 eV，锌板的电子逸出功为3.34 eV，下列说法中正确的是(　　)
A. 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
B. 处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离
C. 大量处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子中有两种不同频率的光子可使锌板产生光电效应现象
D. 大量于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时所出的光子通过同一双缝干涉实验装置，以n＝4直接跃迁到n＝1能级发出的光子所形成的干涉条纹最宽
三、 非选择题：本题共5小题，共54分.
11. (6分)(1) 1909~1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现________α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但是有________α粒子发生了较大的偏转，有的α粒子偏转的角度超过90°，________α粒子甚至被反弹回来.(均填“极少数”、“少数”、“一些”或“绝大部分”)
(2) 下列说法中正确的是________.
A. α粒子偏转角度超过90°是因为与电子发生了碰撞
B. 卢瑟福通过分析α粒子散射试验，提出了原子核式结构模型
C. 卢瑟福提出，原子内部带正电的物质均匀分布，电子像枣糕上的枣子一样嵌在其中
D. 按照核式结构模型，由于原子核很小，所以极少数α粒子在库仑斥力的作用下发生大角度偏转
12. (6分)小明用某种金属作为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示.已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.
甲
乙
(1) 图甲中电极K为光电管的________(填“阴极”或“阳极”).
(2) 小明给光电管加上正向电压，在光照条件不变时(入射光的频率大于金属铷的截止频率)，小明将滑片P从最左端向右慢慢滑动过程中，电流表的读数变化情况是_________________.
(3) 实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，逸出功W0＝________J，如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J(结果保留三位有效数字).
13. (10分)德布罗意认为：任何一个运动着的物体，都有着一种波与它对应，波长是λ＝，式中p是运动着的物体的动量，h是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440 nm，若将电子加速，使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10－4倍.电子质量m＝9.1×10－31 kg，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s.
(1) 求电子的动量的大小.
(2) 试推导加速电压跟德布罗意波长的关系，并计算加速电压的大小.加速电压的计算结果取一位有效数字.
14. (14分)图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K金属的逸出功为3.0 eV.如图乙是氢原子的能级图.用大量处于n＝3能级的氢原子跃迁发出的光照射K极，求：
(1) 有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？
(2) 从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21 V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？
甲
乙
15. (18分)如图所示为氢原子能级图，试回答下列问题：
(1) 一群处于n＝4的氢原子跃迁后可能辐射几种光子？频率最大光子的能量多大？
(2) 通过计算判断：氢原子从n＝4跃迁到n＝2时辐射出的光子，能否使金属铯发生光电效应？若能，则产生的光电子的初动能是否可能为0.48 eV？(已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，金属铯的极限频率为4.55×1014 Hz)
(3) 设氢原子处于基态时电子的轨道半径为r1，绕核圆周运动的动能为Ek1；处于第n能级时电子的轨道半径为rn，已知rn＝n2r1.求处于第n能级时电子的动能Ekn.
第四章章末能力检测卷
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C C B B D D AC AB BC
1. D　解析：光电效应不是爱因斯坦发现的，爱因斯坦提出了光子说，合理地解释了光电效应，A错误；康普顿效应表明光有粒子性，光电效应也说明光有粒子性，B错误；α粒子散射实验中，α粒子的质量远大于电子的质量，α粒子碰到电子，α粒子的运动不会改变，不会出现大角度散射，C错误；电子是实物粒子，其波动是概率波，D正确.
2. C　解析：光电效应表明光具有粒子性，A错误；低于截止频率的光，光照足够强也不可以引起光电效应，B错误；只要光频率大于金属的截止频率，光照强度较弱的光也可以引起光电效应，C正确；由光电效应方程Ek＝hν－W0，光电子的最大初动能与光的频率不成正比，D错误.
3. C　解析：由N＝可知，大量处于n＝3能级上的氢原子跃迁能辐射3种频率的光子，其辐射光子的能量分别为1.89 eV、10.20 eV、12.09 eV，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，当光子能量为12.09 eV时，Ek取最大值8.89 eV，C正确.
4. B　解析：大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时发出的光照射到钨板上，根据E4－E1＝12.75 eV，E3－E1＝12.09 eV，E2－E1＝10.2 eV，E4－E2＝2.55 eV，E3－E2＝1.89 eV，E4－E3＝0.66 eV，已知金属钨的逸出功为4.54 eV，可知能发生光电效应的光共有3种.故选B.
5. B　解析：物质原子吸收紫外线，由低能级向高能级跃迁，处于高能级的原子再向低能级跃迁，发出可见光，因紫外线光子能量大于可见光的光子能量，故|ΔE1|>|ΔE2|，B正确.
6. D　解析：这群氢原子自发从n＝4向低能级跃迁时能辐射出＝6种不同频率的光子，A错误；氢原子从n＝4能级向n＝3能级跃迁过程中发出的光的能量为(－0.85 eV)－(－1.51 eV)＝0.66 eV，则不属于可见光，B错误；因n＝5与n＝4的能级差为ΔE＝(－0.54 eV)－(－0.85 eV)＝0.31 eV，则用能量为0.40 eV的光子轰击该群氢原子，不可以使氢原子受激发而跃迁到n＝5能级上，C错误；氢原子从n＝4能级向n＝2能级跃迁过程中发出的光的能量为ΔE'＝(－0.85 eV)－(－3.40 eV)＝2.55 eV>2.3 eV，则若照射逸出功为2.3 eV的金属钠，能使金属钠发生光电效应，D正确.
7. D　解析：根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，又eUc＝Ek，得Uc＝ν－，横轴截距a＝为定值，与入射光的频率无关，A错误；纵轴截距－b＝－为定值，与入射光的频率无关，B错误；图甲中极板A连接电源的负极，C错误；图像斜率k＝＝，得h＝e，D正确.
8. AC　解析：由α粒子散射实验结果知，A正确；由于电子的质量远小于α粒子的质量，对α粒子的运动影响极小，使α粒子发生明显偏转的是原子核的斥力，B错误；实验表明：原子具有核式结构，核极小，但含有全部的正电荷和几乎所有的质量，根据实验可以确定核半径的数量级，C正确，D错误.
9. AB　解析：紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象为光电效应现象，揭示了光具有粒子性，A正确；根据光电效应方程有Ekm＝hν－W0，则Ekm－ν图像的斜率表示普朗克常量h，B正确；根据光电效应方程结合动能定理可知eUc＝Ekm＝hν－W0，即Uc与入射光的频率ν为一次函数关系，而不是正比，C错误；由eUc＝hν－W0，可知νc>νa＝νb，D错误.
10. BC　解析：11.0 eV的能量不等于基态与其他能级间的能级差，所以不能吸收而发生跃迁，A错误；处于n＝3能级的能量为－1.51 eV，紫外线的光子能量大于3.11 eV，可知处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，B正确；大量处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，辐射的光子中有3－1和2－1两种不同频率的光子大于锌板的电子逸出功为3.34 eV，可使锌板产生光电效应现象，C正确；从n＝4能级跃迁到n＝1能级释放出的光子频率最大，波长最短，根据Δx＝λ可知，从n＝4能级跃迁到n＝1能级释放出的光子束对应的干涉条纹间距最窄，D错误.
11. (1) 绝大部分　少数　极少数　(2) BD
解析：(1) 根据原子核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部正电荷和几乎所有质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.可知绝大部分α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，有的α粒子偏转的角度超过90°，极少数α粒子甚至被反弹回来.
(2) α粒子偏转角度超过90°是因为与原子核发生了碰撞，A错误；卢瑟福通过分析α粒子散射试验，提出了原子核式结构模型，B正确；汤姆孙提出，原子内部带正电的物质均匀分布，电子像枣糕上的枣子一样嵌在其中，C错误；按照核式结构模型，由于原子核很小，所以极少数α粒子在库仑斥力的作用下发生大角度偏转，D正确.
12. (1) 阴极　(2) 电流增加但达到一定值后不再增加
(3) 3.41×10－19　1.23×10－19
解析：(1) 电子从金属板上射出后被电场加速，由此可知A板为阳极，K板为阴极.
(2) 滑动变阻器的滑片向右滑动，加速电场增强，电流增加但达到一定值后不再增加.
(3) 由Ekm＝hν－W0和eUc＝Ekm得 eUc＝hν－W0，因此当遏制电压为零时，hνc＝W0，根据图像可知，铷的截止频率νc＝5.15×1014 Hz，根据hνc＝W0，则可求出该金属的逸出功大小W0＝6.63×10－34×5.15×1014 J＝3.41×10－19 J.根据Ekm＝hν－W0＝hν－hν0，由图可知ν0＝5.15×1014 Hz，则Ek＝h(ν－ν0)，代入数据求得Ek＝1.23×10－19 J.
13. (1) 1.5×10－23 kg·m∕s　(2) 8×102 V
解析：(1) 由λ＝知
电子的动量p＝＝1.5×10－23 kg·m∕s
(2) 电子在电场中加速，有eU＝mv2
又mv2＝，p＝
解得U＝≈8×102 V
14. (1) 2种　12.09 eV　(2) 11.3 eV或6.88 eV
解析：(1) 大量处于n＝3能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为ΔE1＝E3－E1＝12.09 eV
ΔE2＝E2－E1＝10.2 eV
ΔE3＝E3－E2＝1.89 eV
其中光子能量大于逸出功为3.0 eV的有2种，频率最大的光子能量是Em＝ΔE1＝12.09 eV
(2) 结合上述可知，光电子最大初动能为
Ekm＝ΔE1－W0＝9.09 eV
由图甲可知，当向右移动滑片P时，K极电势低于A极，两极间为加速电压，根据动能定理有eU＝Ekm1－Ekm
解得光电子到达A极的最大动能为Ekm1＝11.3 eV
向左移动滑片P时，K极电势高于A极，两极间为减速电压，根据动能定理有－eU＝Ekm2－Ekm
解得光电子到达A极的最大动能为Ekm2＝6.88 eV
15. (1) 乙图　(2) 43∶1　(3) Δmc2
解析：(1) 根据动量守恒定律可知，衰变后生成的α粒子和新核的动量等大反向，根据左手定则可知，α粒子和新核在磁场中形成的轨迹为外切圆，则衰变后两个粒子在同一个磁场中形成的运动轨迹是乙图
(2) 由于mAvA＝mBvB
根据qvB＝m
可得R＝
可知电荷量越小，在磁场中运动的轨道半径越大，可知图甲中的A是α粒子的运动轨迹，＝＝
(3) 该反应放出能量为ΔE＝Δmc2
而 ＝＝·＝＝
可得粒子A的动能EkA＝ΔE＝Δmc2
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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