高中物理 第二章 波和粒子 第三章 原子世界探秘章末檢測(cè) 滬科版選修35

第二章 波和粒子第三章 原子世界探秘章末檢測(cè)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分)1關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，下列說(shuō)法中正確的是()A利用粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算原子核的半徑B利用粒子散射實(shí)驗(yàn)可以估算核外電子的運(yùn)動(dòng)半徑 C原子的核式結(jié)構(gòu)模型很好地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)D處于激發(fā)態(tài)的氫原子放出光子后，核外電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能將增大答案AD解析核外電子對(duì)粒子幾乎沒(méi)有什么阻礙作用，故無(wú)法估算核外電子的運(yùn)動(dòng)半徑，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；玻爾的氫原子模型很好地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；放出光子后，電子從外軌道進(jìn)入內(nèi)軌道，半徑變小，有則Ekmv2，知?jiǎng)幽茉龃?，選項(xiàng)D正確2下列關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法中正確的是()A一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子B由光電效應(yīng)現(xiàn)象可知光子與電子是同一種粒子；從雙縫干涉實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，光波與機(jī)械波是同一種波C在一束光中，光子間的相互作用使光表現(xiàn)出波的性質(zhì)D光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光子說(shuō)并未否定電磁說(shuō)，在光子能量Eh中，頻率仍表示的是波的特性答案D解析光具有波粒二象性，有時(shí)表現(xiàn)為波動(dòng)性，有時(shí)表現(xiàn)為粒子性，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電子屬于實(shí)物粒子，光子不是，光波與機(jī)械波都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，但光波與機(jī)械波有著本質(zhì)的不同，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；波動(dòng)性是光的固有特性，不是光子間相互作用的結(jié)果，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；光子說(shuō)在承認(rèn)光具有粒子性的同時(shí)，也認(rèn)為光具有波動(dòng)性，所以選項(xiàng)D正確3在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，如果兩個(gè)具有相同能量的粒子，從不同大小的角度散射出來(lái)，則散射角度大的這個(gè)粒子()A更接近原子核B更遠(yuǎn)離原子核C受到一個(gè)以上的原子核作用D受到原子核較大的沖量作用答案AD解析散射角度大說(shuō)明受的斥力大，離原子核更近4硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件下列表述正確的是()A硅光電池是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置B硅光電池中吸收了光子能量的電子都能逸出C逸出的光電子的最大動(dòng)能與入射光的頻率無(wú)關(guān)D任意頻率的光照射到硅光電池上都能產(chǎn)生光電效應(yīng)答案A解析本題考察了光電效應(yīng)，解題的關(guān)鍵是透徹理解光電效應(yīng)的基本規(guī)律硅光電池是把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置，A正確；硅光電池是利用光電效應(yīng)原理制成的器件，依據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhWhh0可見(jiàn)只有當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)才可能發(fā)生光電效應(yīng)，B、C、D均錯(cuò)誤5根據(jù)玻爾理論，在氫原子中，量子數(shù)n越大，則()A電子軌道半徑越小B核外電子運(yùn)動(dòng)速度越大C原子能量越大D電勢(shì)能越小答案C解析由rnn2r1可知A錯(cuò)氫原子在n能級(jí)的能量En與基態(tài)能量E1的關(guān)系為En.因?yàn)槟芰縀為負(fù)值，所以n越大，則En越大，所以C正確在玻爾模型中氫原子核外層電子的運(yùn)動(dòng)情況是電子繞核運(yùn)動(dòng)所需的向心力由庫(kù)侖力提供k.可知rn越大，速度越小，則B錯(cuò)由EEkEp可知D錯(cuò)6在氫原子光譜中，可見(jiàn)光區(qū)域中有14條，其中有4條屬于巴耳末系，其顏色為一條紅色，一條藍(lán)色，兩條紫色它們分別是從n3,4,5,6能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，則()A紅色光譜線是氫原子從n6能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的B紫色光譜線是氫原子從n6或n5能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的C若從n6能級(jí)躍遷到n1能級(jí)將產(chǎn)生紅外線D若原子從n6能級(jí)躍遷到n2能級(jí)時(shí)所輻射的光子不能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，則原子從n6能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí)將可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)答案B解析其能級(jí)躍遷圖如圖所示，可以看出n6到n2的能量最大則應(yīng)為紫光，A錯(cuò)誤n5到n2是其次最值，故也應(yīng)為紫光，因此B正確從n6到n1的能級(jí)差大于n6到n2的能級(jí)差故將產(chǎn)生紫外線，C錯(cuò)誤從n6到n2不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則其他的就更不能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，因此D項(xiàng)錯(cuò)誤7處于激發(fā)態(tài)的原子如果在入射光的電磁場(chǎng)的影響下，引起由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，同時(shí)兩個(gè)狀態(tài)之間的能量差以光子的形式輻射出去，這種輻射叫受激輻射原子發(fā)生受激輻射時(shí)，發(fā)出的光子的頻率、發(fā)射方向等，都跟入射光子完全一樣，這樣使光得到加強(qiáng)，這就是激光產(chǎn)生的機(jī)理那么發(fā)生受激輻射時(shí)，產(chǎn)生激光的原子的總能量E、電勢(shì)能Ep、電子動(dòng)能Ek的變化關(guān)系是()AEp增大、Ek增大、E減小BEp減小、Ek增大、E減小CEp增大、Ek增大、E增大DEp減小、Ek增大、E不變答案B解析原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)總能量減小躍遷后電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑減小，由km得v ，可見(jiàn)電子的速度增大，即動(dòng)能增大運(yùn)動(dòng)過(guò)程中庫(kù)侖力做正功，電勢(shì)能減小故選項(xiàng)B正確圖18氦原子被電離出一個(gè)核外電子，形成類(lèi)氫結(jié)構(gòu)的氦離子，已知基態(tài)的氦離子能量為E154.4 eV，氦離子的能級(jí)示意圖如圖1所示，在具有下列能量的光子或者電子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是()A42.8 eV(光子) B43.2 eV(電子)C41.0 eV(電子) D54.4 eV(光子)答案A解析由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于兩能級(jí)差的光子才能被氦離子吸收，故選項(xiàng)A中光子不能被吸收，選項(xiàng)D中光子能被吸收；而實(shí)物粒子(如電子)只要能量不小于兩能級(jí)差，均可被吸收故選項(xiàng)B、C中的電子均能被吸收?qǐng)D29.研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，以頻率為的光照射光電管陰極K時(shí)，有光電子產(chǎn)生由于光電管K、A間加的是反向電壓，光電子從陰極K發(fā)射后將向陽(yáng)極A做減速運(yùn)動(dòng)光電流i由圖中電流計(jì)G測(cè)出，反向電壓U由電壓表V測(cè)出當(dāng)電流計(jì)示數(shù)恰好為零時(shí)，電壓表的示數(shù)稱(chēng)為反向截止電壓U0.在下列表示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的圖像中，正確的是()答案ACD解析當(dāng)入射光頻率為時(shí)，光電子的最大動(dòng)能EkmhW，要使光電流為零，則 eU0Ekm，即eU0hW，由此可知B錯(cuò)誤；在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電流強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比，A正確；當(dāng)光強(qiáng)和頻率一定時(shí)，反向電壓越大，到陽(yáng)極A的光電子數(shù)越少，光電流越小，C正確；光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬時(shí)的，因此在109s時(shí)間后達(dá)到恒定值，D正確圖310用圖3所示的光電管研究光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)而用另一頻率的單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么()Aa光的頻率一定大于b光的頻率B增加b光的強(qiáng)度可能使電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)C用a光照射光電管陰極K時(shí)通過(guò)電流計(jì)G的電流是由d到cD只增加a光的強(qiáng)度可使通過(guò)電流計(jì)G的電流增大答案AD解析單色光b照射光電管陰極K時(shí)，電流計(jì)G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明沒(méi)發(fā)生光電效應(yīng)，說(shuō)明b光的頻率較小，故A正確；發(fā)生光電效應(yīng)只由頻率決定，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，電子從陰極K逸出向陽(yáng)極A運(yùn)動(dòng)，電流方向應(yīng)由c到d，故C錯(cuò)誤；增加a光的強(qiáng)度，單位時(shí)間入射的光子數(shù)增加，因此單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)增加，故D正確二、填空題(本題共4小題，共20分)11(5分)已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為13.6 eV，第二能級(jí)E23.4 eV，如果氫原子吸收_eV能量，可由基態(tài)躍遷到第二能級(jí)如果再吸收1.89 eV能量，還可由第二能級(jí)躍遷到第三能級(jí)，則氫原子的第三能級(jí) E3_ eV.答案10.21.51解析由EEmEn可得，從基態(tài)躍遷到n2的激發(fā)態(tài)要吸收光子的能量EE2E13.4 eV(13.6 eV)10.2 eVE3E2E3.4 eV1.89 eV1.51 eV12(5分)黑體輻射的規(guī)律不能用經(jīng)典電磁學(xué)理論來(lái)解釋?zhuān)?900年德國(guó)物理學(xué)家普朗克認(rèn)為能量是由一份一份不可分割的最小能量值組成，一份稱(chēng)為_(kāi).1905年愛(ài)因斯坦從此得到啟發(fā)，提出了光子的觀點(diǎn)，認(rèn)為光子是組成光的最小能量單位，光子的能量表達(dá)式為_(kāi)，并用功解釋了_現(xiàn)象中有關(guān)極限頻率、最大動(dòng)能等的規(guī)律，寫(xiě)出了著名的_方程，并因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)答案能量子Eh光電效應(yīng)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)13(5分)圖4中畫(huà)出了氫原子的4個(gè)能級(jí)，并注明了相應(yīng)的能量E.處在n4能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波已知金屬鉀的逸出功為2.22 eV.在這些光波中，能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有_種圖4答案4解析能夠從金屬鉀表面打出光電子的光子的能量必大于金屬鉀的逸出功2.22 eV，從n4能級(jí)向低能級(jí)躍遷的氫原子，能夠發(fā)出6種不同頻率的光子，其中從n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)和從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)時(shí)放出的光子的能量小于2.22 eV，不能從鉀表面打出光電子14(5分)如圖5所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線，由圖可知該金屬的極限頻率為_(kāi)，該圖線的斜率表示_該金屬的逸出功為_(kāi)圖5答案4.271014 Hz普朗克常量h1.77 eV解析由題圖可知該金屬的極限頻率為4.271014Hz，因此該金屬的逸出功Wh0代入可得W1.77 eV.由光電效應(yīng)方程EkmhW可知圖像的斜率為普朗克常量h.三、計(jì)算題(本題共3小題，共40分)15(12分)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能級(jí)為E113.6 eV，普朗克常量h6.631034Js，氫原子在n4的激發(fā)態(tài)時(shí)，問(wèn)：(1)要使氫原子電離，入射光子的最小能量是多少？(2)能放出的光子的最大能量是多少？答案(1)0.85 eV(2)12.75 eV解析(1)E40.85 eV使氫原子電離需要的最小能量E0.85 eV(2)從n4能級(jí)躍遷到n1能級(jí)時(shí)，輻射的光子能量最大EE4E112.75 eV16(12分)氫原子的能級(jí)如圖6所示，某金屬的極限波長(zhǎng)恰好等于氫原子由n4能級(jí)躍遷到n2能級(jí)所發(fā)出的光的波長(zhǎng)現(xiàn)在用氫原子由n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)時(shí)發(fā)出的光去照射，則從該金屬表面逸出的光電子的最大動(dòng)能是多少？圖6答案7.65 eV解析根據(jù)玻爾理論可知，氫原子由n4能級(jí)躍遷到n2能級(jí)時(shí)，輻射出的光子能量為hE4E2據(jù)題意知，該金屬的逸出功為Wh氫原子從n2能級(jí)躍遷到n1能級(jí)時(shí)，所輻射的光子能量為hE2E1據(jù)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程知，光電子的最大動(dòng)能Ekm滿足EkmhW聯(lián)立可得：Ekm2E2E1E4將E113.6 eV，E23.40 eV和E40.85 eV代入上式，可得Ekm7.65 eV.17(16分)已知?dú)湓踊鶓B(tài)的電子軌道半徑為r10.531010 m，基態(tài)的能級(jí)值為E113.6 eV.(1)求電子在n2的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)形成的等效電流(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，畫(huà)出能級(jí)圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線(3)計(jì)算這幾條光譜線中最長(zhǎng)的波長(zhǎng)答案(1)1.3104 A(2)見(jiàn)解析(3)6.58107 m解析原子核帶正電，核外電子帶負(fù)電，它們之間存在庫(kù)侖引力提供向心力，從而使電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(1)電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)具有周期性，設(shè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期為T(mén)，由牛頓第二定律和庫(kù)侖定律有km2r2且r2n2r14r1對(duì)軌道上任一處，每一周期通過(guò)該處的電荷量為e.由電流定義式得所求等效電流I聯(lián)立式得I A1.3104 A(2)由這群氫原子的自發(fā)躍遷輻射，會(huì)得到三條光譜線，能級(jí)圖如圖所示(3)三條光譜線中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光子能量最小，發(fā)生躍遷的兩個(gè)能級(jí)的能量差最小，根據(jù)氫原子能級(jí)的分布規(guī)律可知，氫原子一定是從n3的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)設(shè)波長(zhǎng)為，由hE3E2得 m 6.58107 m6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375