高考物理培优一轮计划全国创新版能力练第13章　近代物理初步48a

1．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是()A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子中是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中答案A解析α粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有α粒子质量的eq\f(1,7300)，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，α粒子质量大，其运动方向几乎不改变，α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故A正确。2．如图所示为α粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中a、b、c、d四个位置。则这四个位置在相等时间内统计的闪烁次数符合实验事实的是()A．1305、25、7、1 B．202、405、625、825C．1202、1010、723、203 D．1202、1305、723、203答案A解析由于绝大多数粒子运动方向基本不变，所以a位置闪烁次数最多，少数粒子发生了偏转，极少数发生了大角度偏转。符合该规律的数据只有A选项。3．(2018·长春外国语学校期末)(多选)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上，下列说法正确的是()A．核外电子受力变小B．原子的能量减少C．氢原子要吸收一定频率的光子D．氢原子要放出一定频率的光子答案BD解析根据F＝keq\f(e2,r2)得，轨道半径减小，则核外电子受力变大，故A错误；由较远轨道跃迁到较近轨道，原子能量减小，故B正确；因为原子能量减小，所以氢原子放出一定频率的光子，故C错误、D正确。4．(2017·吉林高中三调)下列说法正确的是()A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．α粒子散射实验揭示了原子具有枣糕式结构C．氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越低D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2，那么原子从a能级跃迁到c能级状态时将要吸收波长为eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子答案D解析β衰变是原子核中的中子转化为质子同时产生电子的过程，但电子不是原子核的组成部分，故A错误；α粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，B错误；氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越高，C错误；原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2。根据玻尔理论得a→b：Ea－Eb＝heq\f(c,λ1)，b→c：Ec－Eb＝heq\f(c,λ2)，a→c：Ec－Ea＝heq\f(c,λ)，联立上三式得，λ＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)，D正确。5．(2017·湖北七市联考)(多选)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝5激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出10种不同频率的光子。其中莱曼系是指氢原子由高能级向n＝1能级跃迁时释放的光子，则()A．10种光子中波长最短的是n＝5激发态跃迁到基态时产生的B．10种光子中有4种属于莱曼系C．使n＝5能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量D．从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量等于n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量答案AB解析n＝5激发态跃迁到基态时产生的光子的能量最大、频率最大，所以波长最短，故A正确；由题意知，从n＝5、4、3、2激发态跃迁到n＝1时发出的4种光子属于莱曼系，故B正确；由图知，n＝5能级的电离能为0.54eV，故C错误；从n＝2能级跃迁到基态释放光子的能量大于n＝3能级跃迁到n＝2能级释放光子的能量，故D错误。6．(多选)按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能。当一个氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是()A．氢原子系统的电势能减小，电子的动能增加B．氢原子系统的电势能减小，电子的动能减小C．氢原子可能辐射6种不同波长的光D．氢原子可能辐射3种不同波长的光答案AD解析当一个氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，轨道半径减小，能量减小，根据keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)知，电子动能增大，电势能减小，故A正确，B错误；当一个氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，可能放出3种不同波长的光子，分别由n＝4跃迁到n＝3、n＝3跃迁到n＝2、n＝2跃迁到n＝1所释放的光子，故C错误、D正确。7．按照玻尔原子理论，氢原子中的电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道，要________(填“释放”或“吸收”)能量。已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子的质量为m，则基态氢原子的电离能为________，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子后被电离，电离后电子的速度大小为________(已知普朗克常量为h)。答案吸收－E1eq\r(\f(2hν＋E1,m))解析氢原子中的电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道，原子能量增大，则需要吸收能量。氢原子的基态能量为E1(E1<0)，则发生电离，基态氢原子的电离能为－E1，根据能量守恒得：hν＋E1＝eq\f(1,2)mv2，解得电离后电子的速度大小为：v＝eq\r(\f(2hν＋E1,m))。8．(2017·江西宜川五校联考)如图为氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为________eV，若用此光照射到逸出功为2.75eV的光电管上，则加在该光电管上的遏止电压为________V。答案12.7510解析根据Ceq\o\al(2,4)＝6知，大量处于n＝4的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种能量不同的光子。能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足hν＝Em－En。所以频率最大的光子能量为E＝E4－E1＝－0.85eV＋13.6eV＝12.75eV。根据爱因斯坦光电效应方程，有Ek＝hν－W0。根据动能定理eU＝Ek，解得：U＝10V。9．(2016·北京高考)处于n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁时，辐射光的频率有()A．1种B．2种C．3种D．4种答案C解析因为是大量氢原子，所以根据Ceq\o\al(2,n)可得有3种可能，故C正确。10.(2017·陕西咸阳二模)已知类氢结构氦离子(He＋)的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知()A．氦离子(He＋)处于n＝1能级时，能吸收45eV的能量跃迁到n＝2能级B．大量处在n＝3能级的氦离子(He＋)向低能级跃迁时，只能发出2种不同频率的光子C．氦离子(He＋)从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的波长大D．若氦离子(He＋)从n＝2能级跃迁到基态，辐射出的光子能使某金属板发生光电效应，则从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光子一定也能使该金属板发生光电效应答案C解析吸收的光子能量等于两能级间的能量差，才能发生跃迁，从n＝1能级跃迁到n＝2能级，吸收的光子能量为40.8eV，故A错误；大量处在n＝3能级的氦离子(He＋)向低能级跃迁，能发出3种不同频率的光子，故B错误；由图可知，从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射的光子能量小于从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量，所以从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的频率低，波长大，故C正确；从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能量为－13.6eV－(－54.4eV)＝40.8eV，若能使某金属板发生光电效应，从n＝4能级跃迁到n＝2能级释放的光子能量为－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV<40.8eV，则不一定能使该金属板发生光电效应，故D错误。11.(2017·天津五校联考)氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4能级向n＝2能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3能级向n＝2能级跃迁时辐射出可见光b，则()A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B．氢原子从n＝4能级向n＝3能级跃迁时会辐射出紫外线C．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的电势能减小，氢原子的能量也减小D．氢原子在n＝2能级时可吸收任意频率的光而发生电离答案C解析γ射线的产生机理是原子核受激发才产生的，故A错误；根据跃迁规律可知氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子的能量等于这两个能级的能量差，从n＝4能级向n＝3能级跃迁时辐射出的光子能量小于a光子的能量，不可能为紫外线，故B错误；根据库仑引力提供向心力，结合牛顿第二定律，可知eq\f(ke2,r2)＝meq\f(v2,r)，从n＝3能级跃迁到n＝2能级时，电子的动能增大，电子的电势能减小，由于放出光子，氢原子的能量减小，故C正确；欲使在n＝2能级的氢原子发生电离，吸收的光子能量一定不能小于3.4eV，故D错误。12．(2017·天津五区县质检)实验室考查氢原子跃迁时的微观效应。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(1)求氢原子由高能级向低能级跃迁时，可能发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)，求发生