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人教版（新课标）高中物理选择性必修三-第四章原子结构和波粒二
象性
题号 一 二 三 四 总分
得分
A. 原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径可以是任意的
B. 光电效应实验说明了光具有粒子性
一、单选题 C. 电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性
以下说法正确的是 ( ) D. 发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围
1. A. 汤姆孙发现电子，说明了原子具有核式结构 关于下列四幅图的说法正确的是( )
B. 16个某种放射性元素的原子核，经过一个半衰期后，将会有8个原子核发生衰变 5.
C. 20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不再适用于微观粒子和高速
运动物体
D. 一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明：静止状态才是物体不受力时的
“自然状态”
下列说法正确的是( )
2. A. 声波能发生干涉，电磁波不能发生衍射
A. A图中A处能观察到大量的闪光点，B处能看到较多的闪光点，C处观察不到闪光点
B. 英国物理学家托马斯⋅杨的干涉实验证明了光具有波动性
B. B图中用弧光灯照射原来就带电的锌板时，发现验电器的张角变大，说明锌板原来带负电
C. 实际的LC振荡电路中，振荡电路的能量将变小但振幅保持不变
C. C图中处于基态的氢原子能吸收能量为10.4eV的光子而发生跃迁
D. 玻尔理论不但解释了氢原子光谱的实验规律而且完全揭示了微观粒子的运动规律
D. D图中1为α射线，它的电离作用很强
氢原子的能级图如图所示，关于氢原子的说法正确的是
下列说法正确的是
3. A. 氢原子的发射光谱是连续的
6. A. 从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线有良好的穿透能力
B. 一群氢原子处于n=3的能级，向低能级跃迁时可以辐射出
B. 玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立
三种频率的光子
C. 衰变的实质是一个中子转化为一个质子和一个电子
C. 若用11eV的光子照射处于基态的氢原子，可以使它电离
D. 目前核电站利用的是核裂变释放的核能
D. 若用11eV的光子照射处于基态的氢原子，可以使它跃迁
μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中
到n=2的能级
7. 有重要作用．如图所示为μ氢原子的能级图。假定用动能为E的电子束照射
容器中大量处于n=1能级的μ氢原子，μ氢原子吸收能量后，至多发出6种
不同频率的光，则关于E的取值正确的是 ( )
关于下列四幅图说法错误的是( )
4.
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hiknow_007A. E=158.1eV B. E>158.1eV C. 图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，建立了原子核式结构
C. 2371.5eV < E<2428.4eV D. 只能等于2371.5eV D. 图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性
对光电效应的解释，正确的是 波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的有( )
8. A. 金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属 11. A. 光电效应现象揭示了光的粒子性
B. 如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便 B. 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
不能发生了 C. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
C. 发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大 D. 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
D. 由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应需要照射不同的时间 对于巴耳末公式的理解，下列说法正确的是( )
12. A. 此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的
二、多选题 B. 此公式中n可以取任意值，所以氢原子光谱是连续的
关于原子核的说法正确的是( ) C. 此公式中n只能取整数，故氢原子光谱是线状谱
9. A. 自然界中的原子核，质子数与中子数都是相等的 D. 此公式不但适用于氢原子光谱，还适用于其他原子光谱
B. 比结合能越大，原子核就越稳定
C. 原子核中的每个核子只跟邻近的核子之间才有核力作用 三、实验题
D. 重核与中等质量原子核相比较，重核的结合能和比结合能都大 (1)关于下面四个实验的说法正确的是______
如图所示的四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是( ) 13.
10.
甲 乙 丙 丁
A. 图甲实验可以说明α粒子的贯穿本领很强
B. 图乙实验现象可以用爱因斯坦的光电效应方程解释
C. 图丙是利用α射线来监控金属板厚度的变化
D. 图丁进行的是裂变反应
⑵在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d。现给A一初速度，使A与B发生弹性
正碰，碰撞时间极短。当两木块都停止运动后，相距仍然为d。已知两木块与桌面之间的动摩擦因数
均为μ，B的质量为A的2倍，重力加速度大小为g。求A的初速度的大小。
14.
(1)下列说法正确的是 。
A.热力学第二定律可描述为“不可能使热量由低温物体传递到高温物体”
B. 物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和
A. 图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
C.仅由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度，就能估算该气体分子大小的
B. 图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，但是原子发射光子的频率却是连续的
D.判断物质是不是晶体，主要从该物质是否有固定的熔点来看
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hiknow_007E.用活塞压缩气缸内的理想气体，对气体做了3.0×105J的功，同时气体向外界放出1.5×105J的热 (1)氢原子基态的能量为E❑ =−13.6eV，大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所
1
量，则气体内能增加了1.5×105J 有光子中，频率最大的光子能量为−0.96 E❑ ，频率最小的光子的能量为 eV(保留2位有效数字)，
1
(2)如图所示，一定量气体放在体积为V的容器中，室温为T=300K，有一光滑导热活塞 C(不占体 这些光子可具有 种不同的频率。
积)将容器分成A、B两室，B室的体积是A室的两倍，A室容器上连接有一U形管(U形管内气体的体
(2)两个动能均为1MeV的氘核发生正面碰撞，引起如下反应❑ 2H+❑ 2H=❑ 3H+❑ 1H.已知H的
1 1 1 1
积忽略不计)，两边水银柱高度差为76cm，右室容器中连接有一阀门K，可与大气相通．(外界大气
质量为2.0136u，H的质量为3.0156u，H的质量为1.0073u，已知1u=931.5MeV，求
压等于76cmHg)求：
(1)此核反应中放出的能量
(2)若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氚核具有的动能为多少？
四、计算题
(1)将阀门K打开后，A室的体积变成多少？ E
15. 根据波尔理论，氢原子处于激发态的能量与轨道量子数n的关系为E = 1 (E 表示处于基态原子的能
n n2 1
(2)打开阀门K后将容器内的气体从300K加热到400K，U形管内两边水银面的高度差为多少？
(3)再加热到540K，U形管内两边水银面的高度差又为多少？ 量，具体数值未知).一群处于n=4能级的该原子，向低能级跃迁时发出几种光，其中只有两种频率的
光能使某种金属发生光电效应，这两种光的频率中较低的为γ.已知普朗克常量为h，真空中的光速为
(1)下列关于机械振动和机械波说法正确的是 ( )
c，电子质量为m.求：
A. 简谐波一定是横波，波上的质点均做简谐运动
(1)该原子处于基态的原子能量E ；
1
B. 两个完全相同的振源产生的波相遇时，振幅最大的质点是发生了共振
(2)频率为γ的光子的动量p；
C. 可闻声波比超声波更容易发生明显的衍射，是因为可闻声波的波长比超声波的波长更长
(3)若频率为γ的光子与静止电子发生正碰，碰后电子获得的速度为v，碰后光子速度方向没有改变，
D. 在平直公路上一辆警车鸣着笛匀速驶过一站在路边的观察者，警车发出的笛声频率恒定，观察
求碰后光子的动量p′．
者听到的笛声频率先逐渐变大，后逐渐变小
16. 氢原子处于基态时，原子能量E =−13.6eV，已知电子电量e=1.6×10−19C，电子质量
1
(2)如图所示，ABC是三棱镜的一个截面，其折射率为n=1.5.现有一细束平行于截面的光线沿MN方
向射到棱镜的AB面上的N点，AN=NB=2cm，入射角的大小为i，且sini=0.75.已知真空中的光速 m=0.91×10−30kg，氢的核外电子的第一条可能轨道的半径为r =0.53×10−10m，(普朗克常量
1
c=3.0×108m/s，求：
1
h=6.63×10−34J·s，E = E r =n2r )
n n2 1 n 1
(1)若要使处于n=2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？
(2)若已知钠的极限频率为6.00×1014Hz，今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠，
通过计算说明有几条谱线可使钠发生光电效应？
17. 2008年6月13日凌晨，古巴小将罗伯斯在捷克俄斯特拉发田径大奖赛男子110m栏比赛中，以12秒87
的成绩打破了中国飞人刘翔的记录，设罗伯斯质量约为74kg，试计算他在110m栏跑中的德布罗意波
①光在棱镜中传播的速率；
长，并说明其波动性是否明显。
②此束光进入棱镜后从棱镜射出的方向和位置．(不考虑AB面的反射．
选修3—5试题
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hiknow_00718. 用频率为ν的光照射光电管阴极时，产生的光电流随阳极与阴极间所加电
压的变化规律如图所示，U 为遏止电压．已知电子电荷量为−e，普朗克
C
常量为h，则光电子的最大初动能为________，该光电管发生光电效应的
极限频率为________．
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hiknow_007(3)从T=450K升高到T2=540K等容过程，
1.【答案】C
2.【答案】B
3.【答案】B
解得 =540K时，水银高度差为15.2cm
4.【答案】A
5.【答案】D
模块3—4试题
6.【答案】D
(1) CD
7.【答案】C
8.【答案】B
(2)①光在棱镜中传播的速率为 v= = m/s
9.【答案】BC ②由题光在AB面上入射角的正弦sini=sinθ1=0.75，由折射定律得
10.【答案】AC
n= 得：sinr= =0.5，得r=30°，光线在BC面上的入射角θ=45°
11.【答案】AB
12.【答案】AC
设临界角为C，则由sinC= 得
13.【答案】(1)BCD(2)
14.【答案】模块3—3试题
sinC= <
(1)BDE
可知C<45°
(2)解：(1)打开阀门，A室气体等温变化， =76cmHg，体积
则光线在BC面的入射角θ>C
故光线在BC面上发生全反射后，根据几何知识和反射定律得知，光线垂直AC面射出棱镜．
=
由图可知，出射点到A的距离为： cm
故 答：①光在棱镜中传播的速率是 m/s，
②此束光线射出棱镜后的方向垂直AC面，出射点到A的距离为 cm．
(2)从T=300K升到T，体积为V，压强为 ，等压过程 选修3—5试题
(1)0.31，10
=400K<450K，
(2)①此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为：
Δm=(2×2.0136−3.0156−1.0073)u=0.0043u，
ΔE=Δmc2=0.0043×931.5MeV ≈4.005MeV．
= =p，水银柱的高度差为0
②因碰前两氘核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为零．因核反应前后动量守恒，故碰后质子和氚
核的总动量也为零．设其动量分别为 、 ，必有 ．
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hiknow_007(2)由于钠的极限频率为6.00×1014Hz，则使钠发生光电效应的光子的能量至少为
设碰后质子和氚核的动能分别为 和 ，质量分别为 和 .则
E =hν=2.486eV
0
一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光子，
，
要使钠发生光电效应，应使跃迁时两能级的差△E≥E ，
0
故新生的氚核具有的动能为： 所以在六条光谱线中有E 、E 、E 、E 四条谱线可使钠发生光电效应。
41 31 21 42
17.【答案】解：罗伯斯110米栏跑时对应的德布罗意波波长为
= (ΔE+2 )= ×(4.005+2)MeV
h h 6.63×10−34
≈1.5MeV．
λ= = = m=1.048×10−36m
p mv 110 。
74×
12.87
15.【答案】解： 可见此波长极短，比宏观物体的尺度小很多，波动性不明显。
答：他在11m栏跑中的德布罗意波长为1.048×10−36m，波动性不明显。
E 18.【答案】解：(1)由动能定理，及U 为遏止电压；
(1)由题意可知：原子向低能级跃迁时发出频率为γ的光子是由n=3向基态跃迁时发出的，hγ= 1−E c
32 1
可知，电子的最大初动能E =eU
Km c
(2)根据光电效应方程，E =hγ−hγ ；
Km 0
9hγ
解得：E =− ；
1 8
eU
所以γ =γ− c；
0 h
c h h hγ
(2)光子的波长λ= ，德布罗意波长公式λ= ，可得光子的动量：p= =
γ p λ c 答：(1)光电子的最大初动能eU ；
c
(3)光子与静止电子发生正碰，由动量守恒定律有：p=mv+p′
eU
(2)该光电管发生光电效应的极限频率γ− c．
h
hγ
解得：p′= −mv
c
答：
9hγ
(1)该原子处于基态的原子能量E 为− ；
1 8
hγ
(2)频率为γ的光子的动量p为 ；
c
(3)若频率为γ的光子与静止电子发生正碰，碰后电子获得的速度为v，碰后光子速度方向没有改变，碰后
hγ
光子的动量p′为 −mv．
c
16.【答案】解：(1)要使处于n=2的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远
E
处，最小频率的电磁波的光子能量应为：hν=0−(− 1 )
4
解得ν=8.21×1014Hz
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hiknow_007
