2020高中物理 第2、3、4、5章 原子結(jié)構(gòu) 原子核與放射性 核能 波與粒子 1單元測試 魯科版選修3-5

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1、第2、3、4、5章《原子結(jié)構(gòu)》《原子核與放射性》《核能》《波與粒子》單元測試 選擇題部分共10小題，每小題6分.在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確. 1.在α粒子散射實驗中，α粒子可以表示為He，則He中的4和2分別表示(　　) A.4為核子數(shù)，2為中子數(shù) B.4為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，2為質(zhì)子數(shù) C.4為核外電子數(shù)，2為中子數(shù) D.4為中子數(shù)，2為質(zhì)子數(shù) 答案：B 2.關(guān)于物質(zhì)的波粒二象性，下列說法錯誤的是(　　) A.不僅光子具有波粒二象性，一切運動的微觀粒子都具有波粒二象性 B.高速運動的微觀粒子跟光子一樣，它們都不會發(fā)生衍

2、射現(xiàn)象 C.波粒二象性中的波動性，是大量光子或大量高速運動的微觀粒子的行為，這種波動性與機械波在本質(zhì)上是完全不相同的 D.波動性和粒子性在宏觀現(xiàn)象中是矛盾的、對立的，但在微觀現(xiàn)象中是統(tǒng)一的 解析：在微觀領(lǐng)域，各種粒子均具有波粒二象性，即出現(xiàn)各個位置的概率不同，均會出現(xiàn)加強區(qū)和減弱區(qū)，形成干涉、衍射現(xiàn)象；從公式E＝hν可知，微觀粒子的波動性和粒子性是統(tǒng)一的，故選項A、C、D正確. 答案：B 3.在光電效應(yīng)實驗中，下列結(jié)果正確的是(　　) A.當(dāng)光照時間增大為原來的兩倍時，光電流強度也增大為原來的兩倍 B.當(dāng)入射光頻率增大為原來的兩倍時，光電子的最大初動能也增大為原來的兩倍 C.當(dāng)

3、入射光的強度增大為原來的兩倍時，可能不產(chǎn)生光電效應(yīng) D.當(dāng)入射光的波長增大為原來的兩倍時，單位時間內(nèi)發(fā)射光電子的數(shù)量也增大為原來的兩倍 解析：電流是瞬時量，與時間的積累無關(guān)，故選項A錯誤；由Ek＝hν－W逸可知，Ek′＝h·2ν－W逸，故選項B錯誤；當(dāng)入射光的頻率小于極限頻率時，無論入射光的強度多大都不會發(fā)生光電效應(yīng)，故選項C正確；當(dāng)入射光的波長增大為原來的兩倍時，有可能不發(fā)生光電效應(yīng)，故選項D錯誤. 答案：C 4.在盧瑟福的α粒子散射實驗中，某一α粒子經(jīng)過某一金原子核附近的運動軌跡如圖中的實線所示.圖中P、Q是軌跡上的兩點，虛線是經(jīng)過P、Q兩點并與軌跡相切的直線，兩虛線和軌跡將平

4、面分為四個區(qū)域.不考慮其他原子核和α粒子的作用，則原子核的位置(　　) A.一定在①區(qū)　　　　　　　　B.可能在②區(qū) C.可能在③區(qū) D.一定在④區(qū) 解析：原子核和α粒子的庫侖力沿兩者連線方向，以P和Q兩點為例，庫侖力又應(yīng)指向軌跡曲線“凹”的一側(cè)，滿足要求的只有①區(qū). 答案：A 5.分別用波長為λ和λ的單色光照射同一金屬板，發(fā)出的光電子的最大初動能之比為1∶2，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則此金屬板的逸出功為(　　) A.　　　B.　　　C.hcλ　　　D. 解析：由光電效應(yīng)方程得：－W＝2(－W) 解得：W＝. 答案：B 6.如圖所示，a、b、c分別表示

5、氫原子不同能級間的三種躍遷，發(fā)生a、b、c三種躍遷時，釋放光子的波長分別是λa、λb、λc，則下列說法正確的是(　　) A.從n＝3能級躍遷到n＝1能級時，釋放光子的波長可表示為λb＝ B.從n＝3能級躍遷到n＝2能級時，核外電子的電勢能減小，動能也減小 C.若用波長為λa的光照射某金屬恰好能發(fā)生光電效應(yīng)，則波長為λc的光照射該金屬時也一定能發(fā)生光電效應(yīng) D.若用11 eV的光子照射時，至少可以使處于某一能級上的氫原子吸收光子而發(fā)生躍遷 解析：由波爾理論可知h＝E2－E1，h＝E3－E2，h＝E3－E1＝hc(＋) 可得：λb＝ 故選項A正確. 從n＝3能級躍遷到n＝2能級電子

6、的電勢能減小，動能增大，總能量減小，故選項B錯誤. h＞h，故波長為λc的光不一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故選項C錯誤. 氫原子任意兩能級之差都不等于11 eV，故11 eV的光子不能使任一能級的氫原子發(fā)生躍遷，選項D錯誤. 答案：A 7.使氫原子能級受激發(fā)躍遷有兩種途徑——光照和實物粒子撞擊.氫原子輻射能量時每個原子的每一次躍遷輻射一個光子.欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是(E1＝13.6 eV，En＝)(　　) A.用10.2 eV的光子照射 B.用11 eV的光子照射 C.用14 eV的光子照射 D.用11 eV的電子碰撞 解析：氫原子能級躍遷時，只能吸收能量

7、值剛好等于某兩能級之差的光子，故選項A正確.對于14 eV的光子，其能量大于氫原子的電離能(13.6 eV)，足以使氫原子電離，故選項C正確.用電子去碰撞氫原子時，入射電子的動能可全部或部分被氫原子吸收，所以只要入射電子的動能大于或等于基態(tài)和某個激發(fā)態(tài)量的能量之差，也可使氫原子激發(fā)，故選項D正確. 答案：ACD 8.氦原子被電離一個核外電子，形成類似氫結(jié)構(gòu)的氦離子.已知基態(tài)的氦離子能量E1＝－54.4 eV，氦離子能級的示意圖如圖所示.在具有下列能量的光子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是(　　) A.40.8 eV　　B.43.2 eV　　C.51.0 eV　　D.54.4 e

8、V 解析：大于等于基態(tài)能級的絕對值或等于兩能級差的光子能被吸收，選B. 答案：B 9.某同學(xué)采用了如圖所示的實驗裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時，會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.閉合開關(guān)S，在陽極A和陰極K之間加上反向電壓，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片逐漸增大電壓，直至電流計中電流恰為零，此電壓表的電壓值U稱為反向截止電壓，根據(jù)反向截止電壓，可以計算到光電子的最大初動能Ekm.現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極，測量到反向截止電壓分別為U1和U2，設(shè)電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，則下列關(guān)系式正確的是(　　) A.頻率為ν1的光照射時，光電子的最大初速度v＝ B.陰極K

9、金屬的逸出功W＝hν1－eU1 C.陰極K金屬的極限頻率ν0＝ D.普朗克常數(shù)h＝ 解析：反向截止電壓的物理意義為恰好使具有最大初動能的光電子不能達到A極，由此得eU1＝mv＝hν1－W；eU2＝mv＝hν2－W.故選項A、B正確. 又因為金屬的逸出功W＝hν0，故有： eU1＝hν1－h(huán)ν0 eU2＝hν2－h(huán)ν0 解得：ν0＝ h＝ 故選項C錯誤、D正確. 答案：ABD 10.氫原子的能級如圖所示，已知可見光的光子能量范圍約為1.62 eV～3.11 eV，下列說法錯誤的是(　　) A.處于n＝3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并發(fā)生電離 B.大量氫原子從高

10、能級向n＝3能級躍遷時，發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng) C.大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出6種不同頻率的光 D.大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，可能發(fā)出3種不同頻率的可見光 解析：處于n＝3能級的氫原子吸收光子而發(fā)生電離的最小能量是1.51 eV，又因紫外線的頻率大于可見光的頻率，所以紫外線的光子能量E≥3.11 eV，故選項A正確. 由能級躍遷理論知，氫原子由高能級向n＝3能級躍遷時，發(fā)出光子的能量E≤1.51 eV，所以發(fā)出光子能量小于可見光的光子能量.由E＝hν知，發(fā)出光子頻率小于可見光的光子頻率，發(fā)出光子為紅外線，具有較強的熱效應(yīng)，故選項B正確. 　　

11、由能級躍遷理論知，n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可發(fā)出6種不同頻率的光子，故選項C正確. 由能級躍遷理論知，大量處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，發(fā)出光子的能量分別為：0.66 eV(4→3)，2.55 eV(4→2),12.75 eV(4→1),1.89 eV(3→2),12.09 eV(3→1)，10.2 eV(2→1)，所以只有3→2和4→2躍遷時發(fā)出的2種頻率的光子屬于可見光，故選項D錯誤. 答案：D 非選擇題部分共3小題，共40分. 11.(13分)德國物理學(xué)家弗蘭克林和赫茲進行過氣體原子激發(fā)的實驗研究.如圖甲所示，他們在陰極射線管中充入要考察的汞蒸氣，陰極發(fā)射出

12、的電子經(jīng)陰極K和柵極R之間的電壓UR加速，電子到達柵極R時，電場力做的功為eUR.此后電子通過柵極R和陽極A之間的減速電壓UA.通過陽極的電流如圖乙所示，隨著加速電壓增大，陽極電流在短時間內(nèi)也增大，但是電壓達到一個特定的值UR后，觀察到電流突然減小.在這個電壓值上，電子的能量剛好能夠激發(fā)和它們碰撞的原子.而參加碰撞的電子放出能量，速度減小，因此到達不了陽極，陽極電流減小.eUR即為基態(tài)氣體原子的激發(fā)能.得到汞原子的各個能級比基態(tài)高以下能量值：4.88 eV,6.68 eV,8.87 eV,10.32 eV.由此可知圖乙中的U1＝　　　　V，U2＝　　　　V. 甲　　　　　　　　　　　　乙

13、　　 解析：由題意知，eUR＝En－E1時電流突然減小，則： U1＝4.88 eV，U2＝6.68 eV. 答案：4.88　6.68 12.(13分)金屬晶體中晶格大小約為1×10－10 m，電子經(jīng)加速電場加速后形成一電子束，電子束照射到該金屬晶格時，獲得明顯的衍射圖樣，則這個加速電場的電壓約為多少？(已知電子的電荷量e＝1.6×10－19 C，電子的質(zhì)量me＝9.1×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，物質(zhì)波的波長λ＝，p為動量.結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析：當(dāng)電子運動的德布羅意波長與晶格大小差不多時，可以得到明顯的衍射圖樣，由此可估算出加速電場的電壓.

14、 設(shè)加速電場的電壓為U，則電子加速獲得的動能Ek＝eU，而電子的動量p＝. 電子的德布羅意波長λ＝＝ 加速電壓U＝ 把已知數(shù)據(jù)代入解得：U＝1.5×102 V. 答案：1.5×102 V 13.(14分)(1)發(fā)生光電效應(yīng)時，光電子的最大初動能由光的　　　　 和　　　　決定. (2)圖示為測定光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子比荷的實驗原理簡圖.將兩塊相距為d的平行板放在真空容器中，其中金屬板N受光線照射時發(fā)射出沿不同方向運動的光電子，形成電流，從而引起電流表指針偏轉(zhuǎn).若調(diào)節(jié)R，逐漸增大極板間的電壓，可以發(fā)現(xiàn)電流逐漸減小，當(dāng)電壓表的示數(shù)為U時，電流恰好為零；斷開開關(guān)，在MN間加上垂直紙面的勻強磁場，逐漸增大磁感應(yīng)強度，也能使電流為零.當(dāng)磁感應(yīng)強度為B時，電流恰好為零.由此可算得光電子的比荷＝　　　　.(用已知量U、B、d表示) 解析：(2)當(dāng)電壓表的示數(shù)為U時，垂直N板并具有最大初動能的電子恰好不能到達M板，則eU＝mv. 斷開開關(guān)，在M、N兩板間加上垂直紙面、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場時，電流恰好為零.根據(jù)圓周運動和幾何關(guān)系有： evmB＝m 聯(lián)立解得：＝. 答案：(1)頻率　金屬的逸出功　(2)