高考物理培優(yōu)一輪計劃全國創(chuàng)新版能力練第13章　近代物理初步48a

1．在盧瑟福的α粒子散射實驗中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是()A．原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上B．正電荷在原子中是均勻分布的C．原子中存在著帶負(fù)電的電子D．原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中答案A解析α粒子和電子之間有相互作用力，它們接近時就有庫侖引力作用，但由于電子的質(zhì)量只有α粒子質(zhì)量的eq\f(1,7300)，粒子與電子碰撞就像一顆子彈與一個灰塵碰撞一樣，α粒子質(zhì)量大，其運動方向幾乎不改變，α粒子散射實驗中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)說明三點：一是原子內(nèi)有一質(zhì)量很大的粒子存在；二是這一粒子帶有較大的正電荷；三是這一粒子的體積很小，故A正確。2．如圖所示為α粒子散射實驗裝置，粒子打到熒光屏上都會引起閃爍，若將帶有熒光屏的顯微鏡分別放在圖中a、b、c、d四個位置。則這四個位置在相等時間內(nèi)統(tǒng)計的閃爍次數(shù)符合實驗事實的是()A．1305、25、7、1 B．202、405、625、825C．1202、1010、723、203 D．1202、1305、723、203答案A解析由于絕大多數(shù)粒子運動方向基本不變，所以a位置閃爍次數(shù)最多，少數(shù)粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)。符合該規(guī)律的數(shù)據(jù)只有A選項。3．(2018·長春外國語學(xué)校期末)(多選)氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離原子核較近的軌道上，下列說法正確的是()A．核外電子受力變小B．原子的能量減少C．氫原子要吸收一定頻率的光子D．氫原子要放出一定頻率的光子答案BD解析根據(jù)F＝keq\f(e2,r2)得，軌道半徑減小，則核外電子受力變大，故A錯誤；由較遠(yuǎn)軌道躍遷到較近軌道，原子能量減小，故B正確；因為原子能量減小，所以氫原子放出一定頻率的光子，故C錯誤、D正確。4．(2017·吉林高中三調(diào))下列說法正確的是()A．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分B．α粒子散射實驗揭示了原子具有棗糕式結(jié)構(gòu)C．氫原子核外電子軌道半徑越大，其能量越低D．原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時發(fā)射波長為λ1的光子；原子從b能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時吸收波長為λ2的光子，已知λ1>λ2，那么原子從a能級躍遷到c能級狀態(tài)時將要吸收波長為eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子答案D解析β衰變是原子核中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子同時產(chǎn)生電子的過程，但電子不是原子核的組成部分，故A錯誤；α粒子散射實驗揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)，B錯誤；氫原子核外電子軌道半徑越大，其能量越高，C錯誤；原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時發(fā)射波長為λ1的光子；原子從b能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時吸收波長為λ2的光子，已知λ1>λ2。根據(jù)玻爾理論得a→b：Ea－Eb＝heq\f(c,λ1)，b→c：Ec－Eb＝heq\f(c,λ2)，a→c：Ec－Ea＝heq\f(c,λ)，聯(lián)立上三式得，λ＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)，D正確。5．(2017·湖北七市聯(lián)考)(多選)如圖所示是氫原子的能級圖，大量處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出10種不同頻率的光子。其中萊曼系是指氫原子由高能級向n＝1能級躍遷時釋放的光子，則()A．10種光子中波長最短的是n＝5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的B．10種光子中有4種屬于萊曼系C．使n＝5能級的氫原子電離至少要0.85eV的能量D．從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量等于n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放光子的能量答案AB解析n＝5激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的光子的能量最大、頻率最大，所以波長最短，故A正確；由題意知，從n＝5、4、3、2激發(fā)態(tài)躍遷到n＝1時發(fā)出的4種光子屬于萊曼系，故B正確；由圖知，n＝5能級的電離能為0.54eV，故C錯誤；從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放光子的能量大于n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放光子的能量，故D錯誤。6．(多選)按照玻爾的理論，氫原子的能級是氫原子處于各個定態(tài)時的能量值，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢能和電子在軌道上運動的動能。當(dāng)一個氫原子從n＝4的能級向低能級躍遷時，下列說法正確的是()A．氫原子系統(tǒng)的電勢能減小，電子的動能增加B．氫原子系統(tǒng)的電勢能減小，電子的動能減小C．氫原子可能輻射6種不同波長的光D．氫原子可能輻射3種不同波長的光答案AD解析當(dāng)一個氫原子從n＝4的能級向低能級躍遷時，軌道半徑減小，能量減小，根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)知，電子動能增大，電勢能減小，故A正確，B錯誤；當(dāng)一個氫原子從n＝4的能級向低能級躍遷時，可能放出3種不同波長的光子，分別由n＝4躍遷到n＝3、n＝3躍遷到n＝2、n＝2躍遷到n＝1所釋放的光子，故C錯誤、D正確。7．按照玻爾原子理論，氫原子中的電子從離原子核較近的軌道躍遷到離原子核較遠(yuǎn)的軌道，要________(填“釋放”或“吸收”)能量。已知氫原子的基態(tài)能量為E1(E1<0)，電子的質(zhì)量為m，則基態(tài)氫原子的電離能為________，基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子后被電離，電離后電子的速度大小為________(已知普朗克常量為h)。答案吸收－E1eq\r(\f(2hν＋E1,m))解析氫原子中的電子從離原子核較近的軌道躍遷到離原子核較遠(yuǎn)的軌道，原子能量增大，則需要吸收能量。氫原子的基態(tài)能量為E1(E1<0)，則發(fā)生電離，基態(tài)氫原子的電離能為－E1，根據(jù)能量守恒得：hν＋E1＝eq\f(1,2)mv2，解得電離后電子的速度大小為：v＝eq\r(\f(2hν＋E1,m))。8．(2017·江西宜川五校聯(lián)考)如圖為氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷時，發(fā)出多個能量不同的光子，其中頻率最大的光子能量為________eV，若用此光照射到逸出功為2.75eV的光電管上，則加在該光電管上的遏止電壓為________V。答案12.7510解析根據(jù)Ceq\o\al(2,4)＝6知，大量處于n＝4的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出6種能量不同的光子。能級間躍遷放出或吸收光子的能量滿足hν＝Em－En。所以頻率最大的光子能量為E＝E4－E1＝－0.85eV＋13.6eV＝12.75eV。根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，有Ek＝hν－W0。根據(jù)動能定理eU＝Ek，解得：U＝10V。9．(2016·北京高考)處于n＝3能級的大量氫原子向低能級躍遷時，輻射光的頻率有()A．1種B．2種C．3種D．4種答案C解析因為是大量氫原子，所以根據(jù)Ceq\o\al(2,n)可得有3種可能，故C正確。10.(2017·陜西咸陽二模)已知類氫結(jié)構(gòu)氦離子(He＋)的能級圖如圖所示，根據(jù)能級躍遷理論可知()A．氦離子(He＋)處于n＝1能級時，能吸收45eV的能量躍遷到n＝2能級B．大量處在n＝3能級的氦離子(He＋)向低能級躍遷時，只能發(fā)出2種不同頻率的光子C．氦離子(He＋)從n＝4能級躍遷到n＝3能級比從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出光子的波長大D．若氦離子(He＋)從n＝2能級躍遷到基態(tài)，輻射出的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，則從n＝4能級躍遷到n＝2能級釋放的光子一定也能使該金屬板發(fā)生光電效應(yīng)答案C解析吸收的光子能量等于兩能級間的能量差，才能發(fā)生躍遷，從n＝1能級躍遷到n＝2能級，吸收的光子能量為40.8eV，故A錯誤；大量處在n＝3能級的氦離子(He＋)向低能級躍遷，能發(fā)出3種不同頻率的光子，故B錯誤；由圖可知，從n＝4能級躍遷到n＝3能級輻射的光子能量小于從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射的光子能量，所以從n＝4能級躍遷到n＝3能級比從n＝3能級躍遷到n＝2能級輻射出光子的頻率低，波長大，故C正確；從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放的光子能量為－13.6eV－(－54.4eV)＝40.8eV，若能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，從n＝4能級躍遷到n＝2能級釋放的光子能量為－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV<40.8eV，則不一定能使該金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，故D錯誤。11.(2017·天津五校聯(lián)考)氫原子能級的示意圖如圖所示，大量氫原子從n＝4能級向n＝2能級躍遷時輻射出可見光a，從n＝3能級向n＝2能級躍遷時輻射出可見光b，則()A．氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出γ射線B．氫原子從n＝4能級向n＝3能級躍遷時會輻射出紫外線C．從n＝3能級躍遷到n＝2能級時，電子的電勢能減小，氫原子的能量也減小D．氫原子在n＝2能級時可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離答案C解析γ射線的產(chǎn)生機理是原子核受激發(fā)才產(chǎn)生的，故A錯誤；根據(jù)躍遷規(guī)律可知氫原子從高能級向低能級躍遷時輻射光子的能量等于這兩個能級的能量差，從n＝4能級向n＝3能級躍遷時輻射出的光子能量小于a光子的能量，不可能為紫外線，故B錯誤；根據(jù)庫侖引力提供向心力，結(jié)合牛頓第二定律，可知eq\f(ke2,r2)＝meq\f(v2,r)，從n＝3能級躍遷到n＝2能級時，電子的動能增大，電子的電勢能減小，由于放出光子，氫原子的能量減小，故C正確；欲使在n＝2能級的氫原子發(fā)生電離，吸收的光子能量一定不能小于3.4eV，故D錯誤。12．(2017·天津五區(qū)縣質(zhì)檢)實驗室考查氫原子躍遷時的微觀效應(yīng)。已知氫原子能級圖如圖所示，氫原子質(zhì)量為mH＝1.67×10－27kg。設(shè)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的大量激發(fā)態(tài)氫原子處于n(1)求氫原子由高能級向低能級躍遷時，可能發(fā)射出多少種不同頻率的光；(2)若躍遷后光子沿某一方向飛出，且光子的動量可以用p＝eq\f(hν,c)表示(h為普朗克常量，ν為光子頻率，c為真空中光速)，求發(fā)生