高中物理 第二章 波和粒子 第三章 原子世界探秘章末檢測 滬科版選修35

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1、 第二章 波和粒子 第三章 原子世界探秘 章末檢測 (時間：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．關于原子結構，下列說法中正確的是(　　) A．利用α粒子散射實驗可以估算原子核的半徑 B．利用α粒子散射實驗可以估算核外電子的運動半徑 C．原子的核式結構模型很好地解釋了氫原子光譜的實驗 D．處于激發(fā)態(tài)的氫原子放出光子后，核外電子運動的動能將增大 答案　AD 解析　核外電子對α粒子幾乎沒有什么阻礙作用，故無法估算核外電子的運動半徑，選項A正確，選項B錯誤；玻爾的氫原子模型很好地解釋了氫原子光譜的實驗，選項C錯誤；放出光子后，電

2、子從外軌道進入內(nèi)軌道，半徑變小，有＝則Ek＝mv2＝，知動能增大，選項D正確． 2．下列關于光的波粒二象性的說法中正確的是(　　) A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子 B．由光電效應現(xiàn)象可知光子與電子是同一種粒子；從雙縫干涉實驗結果看出，光波與機械波是同一種波 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，同時也是一種粒子，光子說并未否定電磁說，在光子能量E＝hν中，頻率ν仍表示的是波的特性 答案　D 解析　光具有波粒二象性，有時表現(xiàn)為波動性，有時表現(xiàn)為粒子性，所以選項A錯誤；電子屬于實物粒子，光子不是，光波與機械波都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，但光波與機械波有

3、著本質(zhì)的不同，所以選項B錯誤；波動性是光的固有特性，不是光子間相互作用的結果，所以選項C錯誤；光子說在承認光具有粒子性的同時，也認為光具有波動性，所以選項D正確． 3．在α粒子散射實驗中，如果兩個具有相同能量的α粒子，從不同大小的角度散射出來，則散射角度大的這個α粒子(　　) A．更接近原子核 B．更遠離原子核 C．受到一個以上的原子核作用 D．受到原子核較大的沖量作用 答案　AD 解析　散射角度大說明受的斥力大，離原子核更近． 4．硅光電池是利用光電效應原理制成的器件．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

4、能逸出 C．逸出的光電子的最大動能與入射光的頻率無關 D．任意頻率的光照射到硅光電池上都能產(chǎn)生光電效應 答案　A 解析　本題考察了光電效應，解題的關鍵是透徹理解光電效應的基本規(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原理制成的器件，依據(jù)光電效應方程Ekm＝hν－W＝hν－h(huán)ν0可見只有當入射光的頻率大于極限頻率時才可能發(fā)生光電效應，B、C、D均錯誤． 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．核外電子運動速度越大 C．原子能量越大 D．電勢能越小 答案　C 解析　由rn＝n2r1可知A錯．氫原子在n能

5、級的能量En與基態(tài)能量E1的關系為En＝.因為能量E為負值，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動情況是電子繞核運動所需的向心力由庫侖力提供k＝.可知rn越大，速度越小，則B錯．由E＝Ek＋Ep可知D錯． 6．在氫原子光譜中，可見光區(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，一條藍色，兩條紫色．它們分別是從n＝3,4,5,6能級向n＝2能級躍遷時產(chǎn)生的，則(　　) A．紅色光譜線是氫原子從n＝6能級向n＝2能級躍遷時產(chǎn)生的 B．紫色光譜線是氫原子從n＝6或n＝5能級向n＝2能級躍遷時產(chǎn)生的 C．若從n＝6能級躍遷到n＝1能級將產(chǎn)生紅外線

6、D．若原子從n＝6能級躍遷到n＝2能級時所輻射的光子不能使某金屬產(chǎn)生光電效應，則原子從n＝6能級向n＝3能級躍遷時將可能使該金屬產(chǎn)生光電效應 答案　B 解析　其能級躍遷圖如圖所示，可以看出n＝6到n＝2的能量最大則應為紫光，A錯誤．n＝5到n＝2是其次最值，故也應為紫光，因此B正確．從n＝6到n＝1的能級差大于n＝6到n＝2的能級差故將產(chǎn)生紫外線，C錯誤．從n＝6到n＝2不能使該金屬發(fā)生光電效應，則其他的就更不能使該金屬發(fā)生光電效應，因此D項錯誤． 7．處于激發(fā)態(tài)的原子如果在入射光的電磁場的影響下，引起由高能級向低能級躍遷，同時兩個狀態(tài)之間的能量差以光子的形式輻射出去，這種輻射叫受激

7、輻射．原子發(fā)生受激輻射時，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，這就是激光產(chǎn)生的機理．那么發(fā)生受激輻射時，產(chǎn)生激光的原子的總能量E、電勢能Ep、電子動能Ek的變化關系是(　　) A．Ep增大、Ek增大、E減小 B．Ep減小、Ek增大、E減小 C．Ep增大、Ek增大、E增大 D．Ep減小、Ek增大、E不變 答案　B 解析　原子由高能級向低能級躍遷時總能量減?。S遷后電子繞核運動的半徑減小，由k＝m得v＝ ，可見電子的速度增大，即動能增大．運動過程中庫侖力做正功，電勢能減?。蔬x項B正確． 圖1 8．氦原子被電離出一個核外電子，形成類氫結構的氦離

8、子，已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝－54.4 eV，氦離子的能級示意圖如圖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(　　) A．42.8 eV(光子) B．43.2 eV(電子) C．41.0 eV(電子) D．54.4 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差的光子才能被氦離子吸收，故選項A中光子不能被吸收，選項D中光子能被吸收；而實物粒子(如電子)只要能量不小于兩能級差，均可被吸收．故選項B、C中的電子均能被吸收． 圖2 9.研究光電效應規(guī)律的實驗裝置如圖2所示，以頻率為ν的光照射光電管陰極K時，有光

9、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)射后將向陽極A做減速運動．光電流i由圖中電流計G測出，反向電壓U由電壓表V測出．當電流計示數(shù)恰好為零時，電壓表的示數(shù)稱為反向截止電壓U0.在下列表示光電效應實驗規(guī)律的圖像中，正確的是(　　) 答案　ACD 解析　當入射光頻率為ν時，光電子的最大動能Ekm＝hν－W，要使光電流為零，則 eU0＝Ekm，即eU0＝hν－W，由此可知B錯誤；在發(fā)生光電效應時光電流強度與光強成正比，A正確；當光強和頻率一定時，反向電壓越大，到陽極A的光電子數(shù)越少，光電流越小，C正確；光電效應的發(fā)生是瞬時的，因此在10－9s時間后達到恒定值，D正

10、確． 圖3 10．用圖3所示的光電管研究光電效應的實驗中，用某種頻率的單色光a照射光電管陰極K，電流計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，電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么(　　) A．a(chǎn)光的頻率一定大于b光的頻率 B．增加b光的強度可能使電流計G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) C．用a光照射光電管陰極K時通過電流計G的電流是由d到c D．只增加a光的強度可使通過電流計G的電流增大 答案　AD 解析　單色光b照射光電管陰極K時，電流計G的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明沒發(fā)生光電效應，說明b光的頻率較小，故A正確；發(fā)生光電效應只由頻率決定，與光強無關，故B錯誤；發(fā)生光電效應時，電子

11、從陰極K逸出向陽極A運動，電流方向應由c到d，故C錯誤；增加a光的強度，單位時間入射的光子數(shù)增加，因此單位時間逸出的光電子數(shù)增加，故D正確． 二、填空題(本題共4小題，共20分) 11．(5分)已知氫原子的基態(tài)能量為－13.6 eV，第二能級E2＝－3.4 eV，如果氫原子吸收________eV能量，可由基態(tài)躍遷到第二能級．如果再吸收1.89 eV能量，還可由第二能級躍遷到第三能級，則氫原子的第三能級 E3＝________ eV. 答案　10.2?。?.51 解析　由ΔE＝Em－En可得，從基態(tài)躍遷到n＝2的激發(fā)態(tài)要吸收光子的能量 ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6

12、eV)＝10.2 eV E3＝E2＋ΔE′＝－3.4 eV＋1.89 eV＝－1.51 eV 12．(5分)黑體輻射的規(guī)律不能用經(jīng)典電磁學理論來解釋，1900年德國物理學家普朗克認為能量是由一份一份不可分割的最小能量值組成，一份稱為______.1905年愛因斯坦從此得到啟發(fā)，提出了光子的觀點，認為光子是組成光的最小能量單位，光子的能量表達式為________，并用功解釋了________現(xiàn)象中有關極限頻率、最大動能等的規(guī)律，寫出了著名的________方程，并因此獲得諾貝爾物理學獎． 答案　能量子　E＝hν　光電效應　愛因斯坦光電效應 13．(5分)圖4中畫出了氫原子的4個能級，并注

13、明了相應的能量E.處在n＝4能級的一群氫原子向低能級躍遷時，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n＝4能級向低能級躍遷的氫原子，能夠發(fā)出6種不同頻率的光子，其中從n＝4能級躍遷到n＝3能級和從n＝3能級躍遷到n＝2能級時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逸出的光電子的最大初動能隨入射光頻率的變化圖線，由圖可知該金屬

14、的極限頻率為________，該圖線的斜率表示__________．該金屬的逸出功為________． 圖5 答案　4.271014 Hz　普朗克常量h　1.77 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W＝hν0代入可得W＝1.77 eV.由光電效應方程Ekm＝hν－W可知圖像的斜率為普朗克常量h. 三、計算題(本題共3小題，共40分) 15．(12分)氫原子處于基態(tài)時，原子的能級為E1＝－13.6 eV，普朗克常量h＝6.6310－34Js，氫原子在n＝4的激發(fā)態(tài)時，問： (1)要使氫原子電離，入射光子的最小能量是多少？ (2)能放

15、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)E4＝＝＝－0.85 eV 使氫原子電離需要的最小能量E＝0.85 eV (2)從n＝4能級躍遷到n＝1能級時，輻射的光子能量最大．ΔE＝E4－E1＝12.75 eV 16．(12分)氫原子的能級如圖6所示，某金屬的極限波長恰好等于氫原子由n＝4能級躍遷到n＝2能級所發(fā)出的光的波長．現(xiàn)在用氫原子由n＝2能級躍遷到n＝1能級時發(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n＝4能級躍遷到n＝2能級時，輻射出的光

16、子能量為 hν＝E4－E2① 據(jù)題意知，該金屬的逸出功為W＝hν② 氫原子從n＝2能級躍遷到n＝1能級時，所輻射的光子能量為hν′＝E2－E1③ 據(jù)愛因斯坦光電效應方程知，光電子的最大動能Ekm滿足 Ekm＝hν′－W④ ①②③④聯(lián)立可得： Ekm＝2E2－E1－E4 將E1＝－13.6 eV，E2＝－3.40 eV和E4＝－0.85 eV 代入上式，可得Ekm＝7.65 eV. 17．(16分)已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑為r1＝0.5310－10 m，基態(tài)的能級值為E1＝－13.6 eV. (1)求電子在n＝2的軌道上運轉(zhuǎn)形成的等效電流． (2)有一群氫原子處于量子

17、數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)，畫出能級圖，在圖上用箭頭標明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線． (3)計算這幾條光譜線中最長的波長． 答案　(1)1.310－4 A　(2)見解析　(3)6.5810－7 m 解析　原子核帶正電，核外電子帶負電，它們之間存在庫侖引力提供向心力，從而使電子繞核做勻速圓周運動． (1)電子繞核運轉(zhuǎn)具有周期性，設運轉(zhuǎn)周期為T，由牛頓第二定律和庫侖定律有 k＝m2r2① 且r2＝n2r1＝4r1② 對軌道上任一處，每一周期通過該處的電荷量為e.由電流定義式得所求等效電流I＝③ 聯(lián)立①②③式得 I＝ ＝ A ＝1.310－4 A (2)由這群氫原子的自發(fā)躍遷

18、輻射，會得到三條光譜線，能級圖如圖所示． (3)三條光譜線中波長最長的光子能量最小，發(fā)生躍遷的兩個能級的能量差最小，根據(jù)氫原子能級的分布規(guī)律可知，氫原子一定是從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級． 設波長為λ，由h＝E3－E2得 λ＝ ＝ m ＝6.5810－7 m 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375