原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性

（40分鐘72分）

【基礎(chǔ)鞏固練】

1.（6分）下列說法正確的是（）

A.只有高溫物體才輻射電磁波

B.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收,

最終不能從小孔射出,這個空腔就可以近似為一個黑體

C.黑體只是從外界吸收能量，并不向外界輻射能量

D.微觀世界的某些極少數(shù)帶電微粒的能量變化可以是連續(xù)的

2.（6分）（2023?南昌模擬）現(xiàn)在市場上常用來激光打標(biāo)的是355nm紫外納秒固體激光器，該激光

器單光子能量高，能直接打斷某種材料的分子鍵，使之從材料表面脫離。據(jù)此判斷，打斷該材料

分子鍵需要的能量約為（取普朗克常量〃=6.6x10-34真空光速c=3x108mzs）（）

A.10-22JB.1019J

C.1016JD.1013J

3.（6分）（2023?湖北選擇考）2022年10月，我國自主研發(fā)的“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星成功發(fā)射。

該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠鏡可用于探測波長為121.6nm的氫原子譜線（對應(yīng)的光子

能量為10.2eV）。根據(jù)如圖所示的氫原子能級圖，可知此譜線來源于太陽中氫原子（）

n￡/eV

OO----------------------------0

4.-0.85

3---------------------------1.51

2------------------------------3.4

-13.6

A.〃=2和n=l能級之間的躍遷

B.〃=3和n=\能級之間的躍遷

C.n=3和n=2能級之間的躍遷

D.〃=4和n=2能級之間的躍遷

4.（6分）（2023?白山模擬）用甲、乙兩種單色光分別照射鋅板，都能發(fā)生光電效應(yīng)。已知乙光的頻

率是甲光頻率的2倍用甲光照射鋅板逸出的光電子的最大初動能為反,用乙光照射鋅板逸出

的光電子的最大初動能為3Ek,則鋅板的逸出功為（）

35

A.￡kB.阻C.2EkD.|Ek

5.（6分）（2023?洛陽模擬）巴耳末系是指大量氫原子由高能級向〃=2能級躍遷時發(fā)出的光譜線。

現(xiàn)有大量處于〃=5能級的氫原子向低能級躍遷時，發(fā)出的光中巴耳末系的譜線數(shù)與全部的譜線

數(shù)之比為（）

4323

AWB.^CSD.1

151055

6.（6分）（2023?新課標(biāo)全國卷）鈉原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷發(fā)射的光子具有穩(wěn)定的頻

率，葩原子鐘利用的兩能級的能量差量級為10。eV,躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為（普朗克常量

〃=6.63x10-34j§元電荷e=i.60x10-19Q（）

A.103HzB.106Hz

C.109HzD.1012HZ

【綜合應(yīng)用練】

7.（6分）（2023?重慶模擬）如圖所示，把驗電器連接在一塊不帶電的鋅板上用紫外線燈照射鋅板,

驗電器指針張開。則（）

A.驗電器帶正電

B.光電子的最大初動能隨紫外線強度的增強而變大

C.改用紅光照射鋅板，驗電器指針一定會張開

D.用其他金屬板替換鋅板，驗電器指針一定會張開

8.（6分）實驗表明:光子與速度不太大的電子碰撞發(fā)生散射時，光的波長會變長或者不變，這種現(xiàn)

象叫康普頓散射;若在散射過程中有能量從電子轉(zhuǎn)移到光子，則該散射被稱為逆康普頓散射。下

列說法中正確的是（）

A.該過程不遵循能量守恒定律

B.該過程不遵循動量守恒定律

C.散射光中存在波長變長的成分

D.散射光中存在頻率變大的成分

9.（6分）（2023?通化模擬）某探究小組在實驗室用相同雙縫干涉實驗裝置測量甲、乙兩種單色光

的波長時，發(fā)現(xiàn)甲光的相鄰亮條紋間距大，乙光的相鄰亮條紋間距小，若用這兩種光分別照射同

一金屬板,且都能發(fā)生光電效應(yīng)，以下說法正確的是（）

A.甲種單色光對應(yīng)圖2中的曲線8

B.乙種單色光光子的動量小

C.若想通過圖1裝置測得圖2中的心和Uc,需使A極接電源正極,K極接電源的負(fù)極

D.若用甲乙兩種單色光，對同一裝置做單縫衍射實驗,則甲種光更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象

【加固訓(xùn)練】

（多選）用圖甲所示的裝置研究某金屬光電效應(yīng)的遏止電壓伍與入射光頻率v的關(guān)系，圖乙是根

據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到的圖線。已知電子的電荷量e=1.6xl0」9c,則根據(jù)圖像可得（）

A.普朗克常量A=5.9xl0-34Js

B.普朗克常量/z=6.2x10-34J-s

C.該金屬的逸出功為2.5xl0」9j

D.該金屬的逸出功為2.5x10-17j

10.（6分）（2023?揚州模擬）根據(jù)玻爾理論，處于基態(tài)的氫原子能量為Ei,電子動能為￡叫吸收頻率

為V的光子后躍遷到〃=2的激發(fā)態(tài)，此時氫原子能量為瓦,電子動能為反2。普朗克常量為〃，則

（）

A.hv=E2-EiB.〃v=Ek2-￡ki

C.Ek2>EkiD.E2-Ek2=Ei-Eki

11.（6分）在研究光電效應(yīng)中，當(dāng)不同頻率的光照射某種金屬時，以遏止電壓員為縱坐標(biāo),入射光

波長的倒數(shù);為橫坐標(biāo)，作出-J圖像如圖所示。其橫軸截距為縱軸截距為心元電荷電量為e。

則（）

A.普朗克常量為處

a

B.該金屬的截止頻率為，

C.該金屬的逸出功為be

D.遏止電壓員與入射光波長的倒數(shù);成正比

A

【情境創(chuàng)新練】

12.（6分）（多選）如圖甲所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率

的變化圖像（直線與橫軸的交點的橫坐標(biāo)為4.29,與縱軸的交點的縱坐標(biāo)為0.5）,如圖乙所示是

可見光譜圖，如圖丙所示是氫原子的能級圖，已知0=1.6x10-19。以下說法正確的是（）

j紅掣綠我藍:紫上世胴）

4.04.55.05.56.06.57.07.58.0

乙

2----------------3.40

1----------------13.6

丙

A.根據(jù)該甲圖像能求出普朗克常量g6.6xl0-34j.s

B.氫原子可能向外輻射出能量為12eV的光子

C.大量處在〃=3能級的氫原子向低能級躍遷可發(fā)出1種可見光

D.用〃=4能級的氫原子躍遷到〃=3能級時所輻射的光照射該金屬能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

解析版

1.（6分）下列說法正確的是（）

A.只有高溫物體才輻射電磁波

B.如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收,

最終不能從小孔射出，這個空腔就可以近似為一個黑體

C.黑體只是從外界吸收能量,并不向外界輻射能量

D.微觀世界的某些極少數(shù)帶電微粒的能量變化可以是連續(xù)的

【解析】選B。所有的物體都輻射電磁波，故A錯誤;如果在一個空腔壁上開一個很小的孔，射

入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面經(jīng)多次反射和吸收，最終不能從小孔射出,這個空腔就可以近似

為一個黑體，故B正確;對黑體加熱時，黑體也向外界輻射電磁波，即輻射能量，且向外界輻射電

磁波的強度按波長的分布與溫度有關(guān)，故C錯誤;微觀粒子的能量變化是不連續(xù)的,是量子化的,

故D錯誤。

2.（6分）（2023?南昌模擬）現(xiàn)在市場上常用來激光打標(biāo)的是355nm紫外納秒固體激光器，該激光

器單光子能量高，能直接打斷某種材料的分子鍵，使之從材料表面脫離。據(jù)此判斷，打斷該材料

分子鍵需要的能量約為（取普朗克常量〃=6.6x10-34真空光速c=3x108mzs）（）

A.I。/jB.1019J

C.1016JD.1013J

【解析】選B。打斷該材料分子鍵需要的能量為該激光器單光子能量，則該激光的光子能量為

4，解得￡=5.6X10」9J,故選Bo

3.（6分）（2023?湖北選擇考）2022年10月，我國自主研發(fā)的“夸父一號，太陽探測衛(wèi)星成功發(fā)射。

該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠鏡可用于探測波長為121.6nm的氫原子譜線（對應(yīng)的光子

能量為10.2eV）o根據(jù)如圖所示的氫原子能級圖，可知此譜線來源于太陽中氫原子（）

n￡/eV

OO

4-0.85

3-1.51

2-3.4

-13.6

A.〃=2和n=\能級之間的躍遷

B.w=3和n=l能級之間的躍遷

C.n=3和n=2能級之間的躍遷

D.〃=4和片2能級之間的躍遷

【解析】選Ao由題圖可知n=2和〃=1能級之間的能量差值為AE=￡2-￡I=

-3.4eV-（-13.6eV尸10.2eV,與萊曼阿爾法太陽望遠鏡探測到的譜線能量相等，故可知此譜線來

源于太陽中氫原子〃=2和〃=1能級之間的躍遷，故選A。

4.（6分）（2023?白山模擬）用甲、乙兩種單色光分別照射鋅板，都能發(fā)生光電效應(yīng)。已知乙光的頻

率是甲光頻率的2倍用甲光照射鋅板逸出的光電子的最大初動能為民用乙光照射鋅板逸出

的光電子的最大初動能為3瓦,則鋅板的逸出功為（）

35

A.EkB.|￡kC2EkD.；Ek

【解析】選A。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程有Ek="%）,3Ek=2"%）,解得%）=Ek,故選以

5.（6分）（2023?洛陽模擬）巴耳末系是指大量氫原子由高能級向〃=2能級躍遷時發(fā)出的光譜線。

現(xiàn)有大量處于〃=5能級的氫原子向低能級躍遷時，發(fā)出的光中巴耳末系的譜線數(shù)與全部的譜線

數(shù)之比為（）

4323

A.5D.1

151055

【解析】選B。大量處于〃=5能級的氫原子向低能級躍遷時輻射出的全部譜線數(shù)為髭=10種,

屬于巴耳末系的有片5一片2、〃=4T〃=2和〃=3-〃=2,則巴耳末系的譜線數(shù)與全部的譜線數(shù)之

比為*B正確。

6.（6分）（2023?新課標(biāo)全國卷）葩原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷發(fā)射的光子具有穩(wěn)定的頻

率，葩原子鐘利用的兩能級的能量差量級為10-5eV,躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為（普朗克常量

〃=6.63義10-34j.s,元電荷e=i.60xi（yi9c）（）

A.103HzB.106Hz

C.109HzD.1012Hz

【解析】選C。葩原子利用的兩能級的能量差量級對應(yīng)的能量為

￡=10-5eV=10-5xl.6xl0-19J=1.6xl0-24J

由光子能量的表達式￡=人可得，躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為

￡1.6X10-24

9

VV6.63XIO-34HZ^2.4X10HZ

躍遷發(fā)射的光子的頻率量級為1。9Hzo故選Co

【綜合應(yīng)用練】

7.（6分）（2023?重慶模擬）如圖所示，把驗電器連接在一塊不帶電的鋅板上用紫外線燈照射鋅板,

驗電器指針張開。則（）

A.驗電器帶正電

B.光電子的最大初動能隨紫外線強度的增強而變大

C.改用紅光照射鋅板，驗電器指針一定會張開

D.用其他金屬板替換鋅板，驗電器指針一定會張開

【解析】選A。用紫外線燈照射鋅板，鋅板失去電子帶正電，驗電器與鋅板相連，驗電器帶正電,

故A正確;光電子的最大初動能與發(fā)生光電效應(yīng)時照射光線的頻率有關(guān)，與光強無關(guān)，故B錯誤;

紅光的頻率小于紫外線的頻率,根據(jù)光電效應(yīng)可知若改用紅光照射鋅板，不一定發(fā)生

光電效應(yīng)，驗電器指針不一定會張開，故C錯誤;用其他金屬板替換鋅板，金屬電子的逸出功發(fā)生

變化，驗電器指針不一定會張開，故D錯誤。

8.（6分）實驗表明:光子與速度不太大的電子碰撞發(fā)生散射時，光的波長會變長或者不變，這種現(xiàn)

象叫康普頓散射;若在散射過程中有能量從電子轉(zhuǎn)移到光子，則該散射被稱為逆康普頓散射。下

列說法中正確的是（）

A.該過程不遵循能量守恒定律

B.該過程不遵循動量守恒定律

C.散射光中存在波長變長的成分

D.散射光中存在頻率變大的成分

【解析】選D?？灯疹D認(rèn)為X射線的光子與電子碰撞時要遵守能量守恒定律和動量守恒定律,

可以推知，在逆康普頓散射中，同樣遵循能量守恒定律與動量守恒定律，故A、B錯誤油題可知,

在逆康普頓散射的過程中有能量從電子轉(zhuǎn)移到光子，則光子的能量增大，根據(jù)公式行加害可知,

散射光中存在頻率變大的成分，或者說散射光中存在波長變短的成分，故C錯誤,D正確。

9.（6分）（2023?通化模擬）某探究小組在實驗室用相同雙縫干涉實驗裝置測量甲、乙兩種單色光

的波長時，發(fā)現(xiàn)甲光的相鄰亮條紋間距大，乙光的相鄰亮條紋間距小，若用這兩種光分別照射同

一金屬板,且都能發(fā)生光電效應(yīng)，以下說法正確的是（）

A.甲種單色光對應(yīng)圖2中的曲線8

B.乙種單色光光子的動量小

C.若想通過圖1裝置測得圖2中的必和Uc,需使A極接電源正極,K極接電源的負(fù)極

D.若用甲乙兩種單色光，對同一裝置做單縫衍射實驗,則甲種光更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象

【解析】選D。甲光干涉條紋間距大說明甲光波長較長，頻率較低,使同一金屬板發(fā)生光電效應(yīng)

時，甲光對應(yīng)的最大初動能小，所以遏止電壓小，甲光應(yīng)對應(yīng)曲線C,據(jù)夕=可知甲光的動量小，故

A、B錯誤;圖2中所示電壓為遏止電壓，在光電管兩端應(yīng)加反向電壓,A極板應(yīng)接電源負(fù)極,K極

板應(yīng)接正極，故C錯誤;波長越長的光，對同一障礙物衍射現(xiàn)象越明顯，甲光更容易發(fā)生明顯衍射

現(xiàn)象，故D正確。

【加固訓(xùn)練】

（多選）用圖甲所示的裝置研究某金屬光電效應(yīng)的遏止電壓伍與入射光頻率v的關(guān)系，圖乙是根

據(jù)實驗數(shù)據(jù)得到的圖線。已知電子的電荷量e=L6xlO」9c,則根據(jù)圖像可得（）

A.普朗克常量A=5.9xl0-34Js

B.普朗克常量A=6.2xl0-34Js

C.該金屬的逸出功為2.5義10-19j

D.該金屬的逸出功為2.5x10-17j

【解析】選A、Co由光電效應(yīng)方程得又聯(lián)立解得則e圖e乙中直

線的斜率為二"48Vsx3.69xl（yi5v.s,解得〃=3.69xI（yi5xi6x10-19J.S=5.9X10-34j.s,A

e（5.5-4.2）X10

14

正確,B錯誤；金屬逸出功為Wo=hv-eUc,將v=5.5xl0Hz和"=0.48V代入上式可解得

^~2.5xl0-19J,C正確,。錯誤。

10.（6分）（2023?揚州模擬）根據(jù)玻爾理論，處于基態(tài)的氫原子能量為?,電子動能為Eki,吸收頻率

為v的光子后躍遷到片2的激發(fā)態(tài)，此時氫原子能量為瓦,電子動能為En。普朗克常量為九則

（）

A.hv=E2-EiB.〃v=Ek2-Eki

C.Ek2>EkiD.E2-Ek2=E『Eki

【解析】選Ao根據(jù)輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，可知E2-EEE=hv,A正確,B錯誤；

氫原子吸收光子，氫原子的核外電子由較低能級躍遷到較高能級時,軌道半徑增大，能量增大，根

據(jù)之處可知，核外電子速度減小，動能減小，即Ek2<Eki,C錯誤;由于歷血泡但瓦2-Eki<0,D錯誤。

rr

11.（6分）在研究光電效應(yīng)中，當(dāng)不同頻率的光照射某種金屬時，以遏止電壓員為縱坐標(biāo),入射光

波長的倒數(shù);為橫坐標(biāo)，作出員［圖像如圖所示。其橫軸截距為名縱軸截距為心元電荷電量為e。

AA.

則（）

A.普朗克常量為處

a

B.該金屬的截止頻率為4

C.該金屬的逸出功為加

D.遏止電壓”與入射光波長的倒數(shù)J成正比

A

【解析】選C。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知“5"%=也：3,D錯誤;由題可知

eeeAeeae

解得〃=絲,既=拉＞,截止頻率為k」"八、B錯誤,C正確。

achh

【情境創(chuàng)新練】

12.（6分）（多選）如圖甲所示是用光照射某種金屬時逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率

的變化圖像（直線與橫軸的交點的橫坐標(biāo)為4.29,與縱軸的交點的縱坐標(biāo)為0.5）,如圖乙所示是

可見光譜圖，如圖丙所示是氫原子的能級圖，已知0=1.6x10-19。以下說法正確的是（）

紅灌黃綠固藍紫

,v/(x1014HZ)

4.04.55.05.56.06.57.07.58.0