江苏省2022届高三高考物理一轮复习精选精练跟踪练习1波粒二象性原子结构氢原子光谱

第十五章第1单元波粒二象性、原子结构、氢原子光谱1．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开一个角度，如图15－1－5所示，这时锌板带________电，指针带________电．2．已知金属铯的逸出功为eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大初动能为eV，求入射光的波长应为多少？3．如图15－1－6所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为eV的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图15－1－6中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．4．卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现．(1)关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是()A．证明了质子的存在B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动(2)在α粒子散射实验中，现有一个α粒子以×107m/s的速度去轰击金箔后，若金原子的核电荷数为79.求该α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为Ep＝keq\f(q1q2,r)，α粒子质量为×10－27kg)．5．在氢原子中，如果电子从r1＝×10－10m的轨道上，由于获得能量而进入r2＝×10－10m的轨道上做匀速圆周运动，求在该轨道上电子的动能是多少？(k＝×109N·m2/C6．氢原子第n能级的能量为En＝eq\f(E1,n2)，其中E1是基态能量，而n＝1,2，…，若一氢原子发射能量为－eq\f(3,16)E1的光子后处于比基态能量高出－eq\f(3,4)E1的激发态，则氢原子发射光子前、后分别处于第几能级？7．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))(n＝4,5,6，…)，R＝×107m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n＝6时，传播频率为多大？8．已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30eV和10eV，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少？(λ为未知量)9．一速度为v的高速α粒子(24He)与同方向运动的氖核(1020Ne)发生弹性正碰，碰后α粒子恰好静止．求碰撞前后氖核的速度(不计相对论修正)．10．(1)下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是()A．光的波动性与机械波、光的粒子性与质点都是等同的B．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性C．光有波动性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能统一的D．光的频率越高，波动性越显著(2)试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小．第十五章第1单元波粒二象性、原子结构、氢原子光谱【参考答案与详细解析】1．解析：在光电效应实验中，锌板因逸出电子带正电，验电器由于与锌板接触也带正电，其指针也带正电．答案：正正2．解析：根据光电效应方程Ek＝hν－W0可得入射光的频率为ν＝eq\f(Ek＋W0,h)由c＝νλ可得入射光的波长为λ＝eq\f(c,ν)＝eq\f(hc,Ek＋W0)＝eq\f×10－34×3×108,＋××10－19)m≈×10－7m答案：×10－73．解析：氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，满足hν＝En－E2＝eVEn＝hν＋E2＝－eV，所以n＝4.基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供：ΔE＝E4－E1＝eV跃迁图见下图答案：eV见解析图4．解析：(1)α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以C对，A、B错．玻尔发现了电子轨道量子化，D错．(2)α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d，eq\f(1,2)mv2＝keq\f(q1q2,d)d＝eq\f(2kq1q2,mv2)＝eq\f(2××109×2×79××10－19)2,×10－27××107)2)m≈×10－14m答案：(1)C(2)×10－145．解析：由于电子与原子核间的库仑力充当向心力，则keq\f(qe2,r22)＝eq\f(mv2,r2)所以Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(kqe2,2r2)＝eq\f×109××10－19)2,2××10－10)J≈×10－19J.答案：×10－19J6．解析：设氢原子发射光子前、后分别处于第l与第m能级，则依题意有eq\f(E1,l2)－eq\f(E1,m2)＝－eq\f(3,16)E1eq\f(E1,m2)－E1＝－eq\f(3,4)E1解得：m＝2，l＝4.答案：427．解析：(1)根据帕邢系公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))，当n＝6时，得λ≈×10－6m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c＝3×108m/s，由c＝ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,×10－6)Hz≈×1014Hz.答案：(1)×10－6m(2)3×108m/s×8．解析：设此种金属的逸出功为W0，极限波长为λ0.由爱因斯坦光电效应方程：heq\f(c,λ)－W0＝Ek1，heq\f(c,2λ)－W0＝Ek2，heq\f(c,λ0)＝W0可得：λ0≈×10－7m答案：×10－79．解析：设α粒子与氖核的质量分别为mα与mNe，氖核在碰撞前后的速度分别为vNe与vNe′由动量守恒与机械能守恒定律，有mαv＋mNevNe＝mNevNe′①eq\f(1,2)mαv2＋eq\f(1,2)mNevNe2＝eq\f(1,2)mNevNe′2②解得vNe＝eq\f(mNe－mα,2mNe)v③vNe′＝eq\f(mNe＋mα,2mNe)v④已知eq\f(mα,mNe)＝eq\f(1,5)⑤将⑤式代入③④式得：vNe＝eq\f(2,5)v，vNe′＝eq\f(3,5)v.答案：eq\f(2,5)veq\f(3,5)v10．解析：(1)光的波动性与机械波、光的粒子性与质点有本质的区别，A选项