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第二章 波和粒子第三章 原子世界探秘章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1关于原子结构，下列说法中正确的是()A利用粒子散射实验可以估算原子核的半径B利用粒子散射实验可以估算核外电子的运动半径 C原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验D处于激发态的氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大答案AD解析核外电子对粒子几乎没有什么阻碍作用，故无法估算核外电子的运动半径，选项A正确，选项B错误；玻尔的氢原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，选项C错误；放出光子后，电子从外轨道进入内轨道，半径变小，有则Ekmv2，知动能增大，选项D正确2下列关于光的波粒二象性的说法中正确的是()A一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B由光电效应现象可知光子与电子是同一种粒子；从双缝干涉实验结果看出，光波与机械波是同一种波C在一束光中，光子间的相互作用使光表现出波的性质D光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量Eh中，频率仍表示的是波的特性答案D解析光具有波粒二象性，有时表现为波动性，有时表现为粒子性，所以选项A错误；电子属于实物粒子，光子不是，光波与机械波都能发生干涉现象，但光波与机械波有着本质的不同，所以选项B错误；波动性是光的固有特性，不是光子间相互作用的结果，所以选项C错误；光子说在承认光具有粒子性的同时，也认为光具有波动性，所以选项D正确3在粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的粒子，从不同大小的角度散射出来，则散射角度大的这个粒子()A更接近原子核B更远离原子核C受到一个以上的原子核作用D受到原子核较大的冲量作用答案AD解析散射角度大说明受的斥力大，离原子核更近4硅光电池是利用光电效应原理制成的器件下列表述正确的是()A硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C逸出的光电子的最大动能与入射光的频率无关D任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应答案A解析本题考察了光电效应，解题的关键是透彻理解光电效应的基本规律硅光电池是把光能转变为电能的一种装置，A正确；硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，依据光电效应方程EkmhWhh0可见只有当入射光的频率大于极限频率时才可能发生光电效应，B、C、D均错误5根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则()A电子轨道半径越小B核外电子运动速度越大C原子能量越大D电势能越小答案C解析由rnn2r1可知A错氢原子在n能级的能量En与基态能量E1的关系为En.因为能量E为负值，所以n越大，则En越大，所以C正确在玻尔模型中氢原子核外层电子的运动情况是电子绕核运动所需的向心力由库仑力提供k.可知rn越大，速度越小，则B错由EEkEp可知D错6在氢原子光谱中，可见光区域中有14条，其中有4条属于巴耳末系，其颜色为一条红色，一条蓝色，两条紫色它们分别是从n3,4,5,6能级向n2能级跃迁时产生的，则()A红色光谱线是氢原子从n6能级向n2能级跃迁时产生的B紫色光谱线是氢原子从n6或n5能级向n2能级跃迁时产生的C若从n6能级跃迁到n1能级将产生红外线D若原子从n6能级跃迁到n2能级时所辐射的光子不能使某金属产生光电效应，则原子从n6能级向n3能级跃迁时将可能使该金属产生光电效应答案B解析其能级跃迁图如图所示，可以看出n6到n2的能量最大则应为紫光，A错误n5到n2是其次最值，故也应为紫光，因此B正确从n6到n1的能级差大于n6到n2的能级差故将产生紫外线，C错误从n6到n2不能使该金属发生光电效应，则其他的就更不能使该金属发生光电效应，因此D项错误7处于激发态的原子如果在入射光的电磁场的影响下，引起由高能级向低能级跃迁，同时两个状态之间的能量差以光子的形式辐射出去，这种辐射叫受激辐射原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理那么发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量E、电势能Ep、电子动能Ek的变化关系是()AEp增大、Ek增大、E减小BEp减小、Ek增大、E减小CEp增大、Ek增大、E增大DEp减小、Ek增大、E不变答案B解析原子由高能级向低能级跃迁时总能量减小跃迁后电子绕核运动的半径减小，由km得v ，可见电子的速度增大，即动能增大运动过程中库仑力做正功，电势能减小故选项B正确图18氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E154.4 eV，氦离子的能级示意图如图1所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A42.8 eV(光子) B43.2 eV(电子)C41.0 eV(电子) 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两能级差的光子才能被氦离子吸收，故选项A中光子不能被吸收，选项D中光子能被吸收；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可被吸收故选项B、C中的电子均能被吸收图29.研究光电效应规律的实验装置如图2所示，以频率为的光照射光电管阴极K时，有光电子产生由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A做减速运动光电流i由图中电流计G测出，反向电压U由电压表V测出当电流计示数恰好为零时，电压表的示数称为反向截止电压U0.在下列表示光电效应实验规律的图像中，正确的是()答案ACD解析当入射光频率为时，光电子的最大动能EkmhW，要使光电流为零，则 eU0Ekm，即eU0hW，由此可知B错误；在发生光电效应时光电流强度与光强成正比，A正确；当光强和频率一定时，反向电压越大，到阳极A的光电子数越少，光电流越小，C正确；光电效应的发生是瞬时的，因此在109s时间后达到恒定值，D正确图310用图3所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么()Aa光的频率一定大于b光的频率B增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转C用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到cD只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大答案AD解析单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，说明没发生光电效应，说明b光的频率较小，故A正确；发生光电效应只由频率决定，与光强无关，故B错误；发生光电效应时，电子从阴极K逸出向阳极A运动，电流方向应由c到d，故C错误；增加a光的强度，单位时间入射的光子数增加，因此单位时间逸出的光电子数增加，故D正确二、填空题(本题共4小题，共20分)11(5分)已知氢原子的基态能量为13.6 eV，第二能级E23.4 eV，如果氢原子吸收_eV能量，可由基态跃迁到第二能级如果再吸收1.89 eV能量，还可由第二能级跃迁到第三能级，则氢原子的第三能级 E3_ eV.答案10.21.51解析由EEmEn可得，从基态跃迁到n2的激发态要吸收光子的能量EE2E13.4 eV(13.6 eV)10.2 eVE3E2E3.4 eV1.89 eV1.51 eV12(5分)黑体辐射的规律不能用经典电磁学理论来解释，1900年德国物理学家普朗克认为能量是由一份一份不可分割的最小能量值组成，一份称为_.1905年爱因斯坦从此得到启发，提出了光子的观点，认为光子是组成光的最小能量单位，光子的能量表达式为_，并用功解释了_现象中有关极限频率、最大动能等的规律，写出了著名的_方程，并因此获得诺贝尔物理学奖答案能量子Eh光电效应爱因斯坦光电效应13(5分)图4中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波已知金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有_种图4答案4解析能够从金属钾表面打出光电子的光子的能量必大于金属钾的逸出功2.22 eV，从n4能级向低能级跃迁的氢原子，能够发出6种不同频率的光子，其中从n4能级跃迁到n3能级和从n3能级跃迁到n2能级时放出的光子的能量小于2.22 eV，不能从钾表面打出光电子14(5分)如图5所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，由图可知该金属的极限频率为_，该图线的斜率表示_该金属的逸出功为_图5答案4.271014 Hz普朗克常量h1.77 eV解析由题图可知该金属的极限频率为4.271014Hz，因此该金属的逸出功Wh0代入可得W1.77 eV.由光电效应方程EkmhW可知图像的斜率为普朗克常量h.三、计算题(本题共3小题，共40分)15(12分)氢原子处于基态时，原子的能级为E113.6 eV，普朗克常量h6.631034Js，氢原子在n4的激发态时，问：(1)要使氢原子电离，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使氢原子电离需要的最小能量E0.85 eV(2)从n4能级跃迁到n1能级时，辐射的光子能量最大EE4E112.75 eV16(12分)氢原子的能级如图6所示，某金属的极限波长恰好等于氢原子由n4能级跃迁到n2能级所发出的光的波长现在用氢原子由n2能级跃迁到n1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子的最大动能是多少？图6答案7.65 eV解析根据玻尔理论可知，氢原子由n4能级跃迁到n2能级时，辐射出的光子能量为hE4E2据题意知，该金属的逸出功为Wh氢原子从n2能级跃迁到n1能级时，所辐射的光子能量为hE2E1据爱因斯坦光电效应方程知，光电子的最大动能Ekm满足EkmhW联立可得：Ekm2E2E1E4将E113.6 eV，E23.40 eV和E40.85 eV代入上式，可得Ekm7.65 eV.17(16分)已知氢原子基态的电子轨道半径为r10.531010 m，基态的能级值为E113.6 eV.(1)求电子在n2的轨道上运转形成的等效电流(2)有一群氢原子处于量子数n3的激发态，画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线(3)计算这几条光谱线中最长的波长答案(1)1.3104 A(2)见解析(3)6.58107 m解析原子核带正电，核外电子带负电，它们之间存在库仑引力提供向心力，从而使电子绕核做匀速圆周运动(1)电子绕核运转具有周期性，设运转周期为T，由牛顿第二定律和库仑定律有km2r2且r2n2r14r1对轨道上任一处，每一周期通过该处的电荷量为e.由电流定义式得所求等效电流I联立式得I A1.3104 A(2)由这群氢原子的自发跃迁辐射，会得到三条光谱线，能级图如图所示(3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子能级的分布规律可知，氢原子一定是从n3的能级跃迁到n2的能级设波长为，由hE3E2得 m 6.58107 m6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375
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