2024-2025学年高中物理学业质量标准检测18含解析新人教版选修3-5

PAGE8-第十八章学业质量标准检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．(2024·湖北省孝感一中、应城一中等五校高三上学期期末)下列关于玻尔原子理论及氢原子能级的说法，正确的是(D)A．原子中的电子在某肯定态时，电子做加速运动，向外辐射能量B．原子中的电子运行轨道分布是连续的C．一群氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁，最多能发出两种不同颜色的光子D．氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级汲取光子时，氢原子的能量增大解析：原子处于定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量，故A错误；原子的能量是量子化的，所以原子中的电子运行轨道分布是不连续的，故B错误；一群氢原子从n＝3能级向n＝1能级跃迁，最多能发出3种不同颜色的光子，故C错误；氢原子的核外电子由一个能级跃迁到另一个能级汲取光子时，氢原子的能量增大，故D正确。2．下面是历史上的几个闻名试验的装置图，其中发觉电子的装置是(A)解析：汤姆孙利用气体放电管探讨阴极射线，发觉了电子。3．如图所示，实线表示金原子核电场的等势线，虚线表示α粒子在金核电场中散射时的运动轨迹。设α粒子通过a、b、c三点时速度分别为va、vb、vc，电势能分别为Ea、Eb、Ec，则(D)A．va>vb>vc，Eb>Ea>Ec B．vb>vc>va，Eb>Ea>EcC．vb>va>vc，Eb>Ea>Ec D．vb<va<vc，Eb>Ea>Ec解析：金原子核和α粒子都带正电，α粒子在接近金核过程中需不断克服库仑力做功，它的动能减小，速度减小，电势能增加；α粒子在远离金核过程中库仑力不断对它做功，它的动能增大，速度增大，电势能减小。因此这三个位置的速度大小关系和电势能大小关系为vb<va<vc，Eb>Ea>Ec。4．(2024·大庆市铁人中学高二下学期期中)如图为氢原子能级图，欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施不行行的是(B)A．用10.2eV的光子照耀 B．用11eV的光子照耀C．用14eV的光子照耀 D．用动能为11eV的电子撞击解析：用10.2eV的光子照耀，即－13.6eV＋10.2eV＝－3.4eV跃迁到其次能级，故A正确；因为－13.6eV＋11eV＝－2.6eV不能被汲取，故B错误；用14eV的光子照耀，即－13.6eV＋14eV>0氢原子被电离，故C正确；用11eV的动能的电子碰撞，氢原子可能汲取10.2eV能量，跃迁到其次能级，故D正确。5．α粒子散射试验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为(C)A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是匀称分布的C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽视不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子解析：α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有α粒子质量的1/7300，碰撞时对α粒子的运动影响微小，几乎不变更运动方向，就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样，故答案为C。6．如图(1)所示为氢原子的能级，图(2)为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子(B)A．从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光B．从n＝5的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光C．从n＝4的能级跃迁到n＝3的能级时的辐射光D．从n＝1的能级跃迁到n＝2的能级时的辐射光解析：由图(2)看出b谱线对应的光的频率大于a谱线对应的光的频率，而a谱线是氢原子从n＝4能级跃迁到n＝2能级时的辐射光，所以b谱线对应的能级差应大于n＝4与n＝2间的能级差，故选项B正确。7．(2024·辽宁省大连市高二下学期期中)下列四幅图涉及不同的物理学问，其中说法不正确的是(D)A．图甲：普朗克通过探讨黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子放射光子的频率是不连续的C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射试验结果，提出了原子的核式结构模型D．图丁：依据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性解析：依据物理学史可知A、B、C正确；依据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D错误。8．如图所示是汤姆孙的气体放电管的示意图，下列说法中正确的是(AC)A．若在D1、D2之间不加电场和磁场，则阴极射线应打到最右端的P1点B．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向下偏转C．若在D1、D2之间加上竖直向下的电场，则阴极射线应向上偏转D．若在D1、D2之间加上垂直纸面对里的磁场，则阴极射线向上偏转解析：试验证明，阴极射线是电子，它在电场中偏转时应偏向带正电的极板一侧，可知选项C正确，选项B的说法错误；加上垂直纸面对里的磁场时，电子在磁场中受洛伦兹力作用，要向下偏转，因而选项D错误；当不加电场和磁场时，电子所受的重力可以忽视不计，因而不发生偏转，选项A的说法正确。9．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于基态的氢原子受到光子能量为12.75eV的紫外线照耀后而发光。从这一群氢原子所发出的光中取一细束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为相互分别的x束光，这x束光都照耀到逸出功为4.8eV的金属板上(如图乙所示)，在金属板上有y处有光电子射出，则有(BC)A．x＝3 B．x＝6C．y＝3 D．y＝6解析：处于基态的氢原子汲取能量为12.75eV紫外线光子后跃迁到n＝4的激发态，这样氢原子将辐射出6种能量的光子，其中有3种光子的能量大于该金属板的逸出功(4.8eV)，所以x＝6，y＝3，故选项B、C正确。10．有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度v0与它发生碰撞。已知碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子汲取，从而使该原子由基态跃迁到激发态，然后此原子向低能级跃迁，并放出光子。若氢原子碰撞后放出一个光子，已知氢原子的基态能量为E1(E1＜0)。则速度v0可能为(CD)A．eq\r(,\f(－E1,m)) B．eq\r(,\f(－2E1,m))C．eq\r(,\f(－3E1,m)) D．eq\r(,\f(－4E1,m))解析：由动量守恒定律有mv0＝2mv，碰撞过程损失的动能为ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)·2mv2，由能级跃迁学问有ΔE至少为由n＝2的能级跃迁至基态时的能量变更，则ΔE＝E2－E1＝－eq\f(3,4)E1，联立解得v0＝eq\r(,\f(－3E1,m))，故选项C、D正确。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，每小题7分，共14分。把答案干脆填在横线上)11．(2024·哈尔滨第三十二中学高二下学期期中)如图所示，是20世纪初宏大的物理学家卢瑟福在探讨物质结构时的试验装置，请依据物理学史的学问完成下题：(1)卢瑟福用这个试验装置发觉了__核式结构模型__；(2)图中的放射源发出的是__α__粒子；(3)图中的金箔是__单__层分子膜(填“单”或“多”)；(4)如图位置的四个显微镜中，闪光频率最高的是__A__显微镜；(5)除上述试验成就外，卢瑟福还发觉了__质子__的存在；(填电子、质子、中子中的一项)(6)最终卢瑟福__获得了__诺贝尔奖(填是否获得了)。解析：(1)该图显示的是卢瑟福的α粒子散射试验，该试验的结果推翻了原有的原子“枣糕状”模型概念，卢瑟福在其试验现象的基础上提出了“核式结构”的原子模型观点。(2)该图显示的是卢瑟福的α粒子散射试验，因此放射源发出的是α粒子。(3)选择单层分子膜的金箔是为了尽量保证α粒子只与一个金箔原子发生碰撞。(4)放在A位置时，相同时间内视察到屏上的闪光次数最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，因此A位置的显微镜闪光频率最高。(5)1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的试验，发觉了质子的存在。(6)卢瑟福于1908年获得诺贝尔化学奖。12．一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图所示，氢原子可能放射__6__种频率的光子；氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是__2.55__eV;用n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射的光子照耀下表中几种金属，__铯__金属能发生光电效应。几种金属的逸出功金属铯钙镁钛逸出功W/eV1.92.73.74.1解析：从n＝4的能级跃迁，可能放射6种频率的光子；从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级，发出的光子能量hν＝E4－E2＝2.55eV，此值大于铯的逸出功，所以可使金属铯发生光电效应。三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最终答案不能得分，有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)13．(10分)电子所带电荷量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴试验测得的。他测定了数千个带电油滴的电荷量，发觉这些电荷量都等于某个最小电荷量的整数倍。这个最小电荷量就是电子所带的电荷量。密立根试验的原理如图所示，A、B是两块平行放置的水平金属板。A板带正电，B板带负电，从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中。小油滴由于摩擦而带负电，调整A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡。已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105N/C，油滴半径是1.64×10－4cm，油的密度是0.851g/cm3，求油滴所带的电荷量。这个电荷量是电子电荷量的多少倍？(g取9.8m/s2)答案：8.02×10－195倍解析：小油滴质量，m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3 ①由题意知，mg－Eq＝0 ②由①②两式可得：q＝eq\f(ρ·4πr3g,3E)＝eq\f(0.851×103×4π×9.8×1.64×10－63,3×1.92×105)C≈8.02×10－19C小油滴所带电荷量q是电子电荷量e的倍数为n＝eq\f(8.02×10－19,1.6×10－19)≈5(倍)。14．(11分)为了测定带电粒子的比荷eq\f(q,m)，让这个带电粒子垂直电场飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E，在通过长为L的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d，假如在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B，则粒子恰好不偏离原来方向(如图)，求q/m的值。答案：eq\f(2dE,B2L2)解析：仅加电场时d＝eq\f(1,2)(eq\f(Eq,m))·(eq\f(L,v0))2，加复合场时Bqv0＝Eq。由以上两式可得eq\f(q,m)＝eq\f(2dE,B2L2)15．(12分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)。一个具有13.6eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁？(氢原子能级如图所示)答案：不能解析：设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能ΔE被基态氢原子汲取。若ΔE＝10.2eV，则基态氢原子可由n＝1跃迁到n＝2，由动量守恒和能量守恒有：mv0＝2mv ①eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mv2＋eq\f(1,2)mv2＋ΔE ②eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝Ek＝13.6eV ③由①②③得，ΔE＝eq\f(1,2)·eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝6.8eV因为ΔE＝6.8eV<10.2eV所以不能使基态氢原子发生跃迁16．(13分)已知氢原子能级图如图所示，氢原子质量为mH＝1.67×10－27kg。设原来处于静止状态的大量激发态氢原子处于n＝5的能级状态。(1)求大量氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能放射出多少种不同频率的光；(2)若跃迁后光子沿某一方向飞出，且光子的动量可以用p＝eq\f(hν,c)表示(h为普朗克常量，ν为光子频率，c为真空中光速)