高中物理第十八章檢測B含解析新人教版選修3-

第十八章檢測(B)(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題包含10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,1~6題只有一個選項符合題目要求,7~10題有多個選項符合題目要求。全部選對的得4分,選不全的得2分,有錯選或不答的得0分)1.電子的發(fā)現(xiàn)說明()A.原子是由原子核和電子組成的B.物質(zhì)是帶電的且一定帶負電C.原子可進行再分D.原子核可再分解析:電子是原子的一部分,說明原子可再分,但不能說明原子的結構。選項C正確。答案:C2.盧瑟福利用α粒子轟擊金箔的實驗研究原子結構,下列能正確反映實驗結果的示意圖是()解析:α粒子轟擊金箔后偏轉,越靠近金箔,偏轉的角度越大,所以A、B、C錯誤,D正確。答案:D3.用頻率為ν0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子,在所發(fā)射的光譜中僅能觀測到頻率分別為ν1、ν2、ν3的三條譜線,且ν3>ν2>ν1。下列說法正確的是()A.ν0<ν1 B.ν3=ν2+ν1C.ν0=ν1+ν2+ν3 D.解析:大量氫原子躍遷時只有三個頻率的光譜,這說明是從n=3能級向低能級躍遷,根據(jù)能量守恒有hν3=hν2+hν1,解得ν3=ν2+ν1,選項B正確。答案:B4.處于激發(fā)態(tài)的原子,如果在入射光子的電磁場影響下,引起高能態(tài)向低能態(tài)躍遷,同時這兩個狀態(tài)之間的能量差以輻射光子的形式發(fā)射出去,這種輻射叫作受激輻射。原子發(fā)生受激輻射時,發(fā)出的光子的頻率、發(fā)射方向等都跟入射光子完全一樣,這樣使光得到加強,這就是激光產(chǎn)生的機理。那么發(fā)生受激輻射時,產(chǎn)生激光的原子總能量En、電子的電勢能Ep、電子的動能Ek的變化關系是()A.Ep增加,Ek減少,En減少 B.Ep減少,Ek增加,En減少C.Ep增加,Ek增加,En增加 D.Ep減少,Ek增加,En不變解析:當原子發(fā)出光子后,總能量減少,電子的電勢能減少,而動能增加,且電勢能的減少量大于動能的增加量。B選項正確。答案:B5.已知氫原子的基態(tài)能量為E1,激發(fā)態(tài)能量En=A.-BCD解析:氫原子處于第一激發(fā)態(tài)時n=2,故其能量E2=E14,電離時吸收的能量ΔE=0-E2=-E14,而光子能量ΔE=hcλ答案:C6.下圖是a、b兩光分別經(jīng)過同一雙縫干涉裝置后在屏上形成的干涉圖樣,則()A.在同種均勻介質(zhì)中,a光的傳播速度比b光的大B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時a光臨界角大C.照射在同一金屬板上發(fā)生光電效應時,a光的飽和電流大D.若兩光均由氫原子能級躍遷產(chǎn)生,產(chǎn)生a光的能級能量差大解析:據(jù)條紋間距公式Δx=Ldλ知,光通過同一雙縫干涉裝置形成的干涉圖樣,條紋間距Δx∝λ,由題圖可知,波長λa<λb,則頻率νa>νb,故hνa>hνb,由原子能級躍遷知識ΔE=hν可知,選項D正確;在真空中光的傳播速度相等,在空氣中光的傳播速度近似等于光在真空中的傳播速度,在其他同種均勻介質(zhì)中,介質(zhì)對a光的折射率大于對b光的折射率,則在介質(zhì)中的a光的傳播速度小于b光的傳播速度,選項A錯誤;發(fā)生光電效應的飽和電流的大小與光的強度有關,選項C錯誤;因為νa>νb,故折射率na>nb,由sinC=1n知,發(fā)生全反射時臨界角C答案:D7.對α粒子散射實驗裝置的描述,下列說法正確的是()A.主要實驗器材有:放射源、金箔、熒光屏、顯微鏡B.金箔的厚薄對實驗無影響C.如果改用鋁箔就不能發(fā)生散射現(xiàn)象D.實驗裝置應放在真空中解析:α粒子散射實驗是指用α粒子轟擊很薄的金箔(或鋁箔)物質(zhì)層,通過觀察α粒子穿過物質(zhì)層后的偏轉情況,獲得原子結構的信息。為準確觀察α粒子的偏轉情況,熒光屏和顯微鏡能夠圍繞金箔轉,且整個裝置放在真空環(huán)境中。金箔厚度不同,α粒子穿過時所遇金原子數(shù)目不同,對散射產(chǎn)生影響不同;若改用鋁箔,由于鋁原子核質(zhì)量、電荷量較小,使散射受影響,但仍能發(fā)生散射,故選項A、D正確,選項B、C錯誤。答案:AD8.通過光柵或棱鏡獲得物質(zhì)發(fā)光的光譜,光譜()A.按光子的頻率順序排列 B.按光子的質(zhì)量大小排列C.按光子的速度大小排列 D.按光子的能量大小排列解析:由于光譜是將光按波長展開,而波長與頻率相對應,故選項A正確;光子沒有質(zhì)量,各種色光在空氣中傳播速度相同,選項B、C錯誤;由愛因斯坦的光子說可知光子能量與光子頻率相對應,選項D正確。答案:AD9.根據(jù)玻爾理論,氫原子中量子數(shù)n越大()A.電子的軌道半徑越大 B.核外電子的速率越大C.氫原子能級的能量越大 D.核外電子的電勢能越大解析:根據(jù)玻爾理論,氫原子中量子數(shù)n越大,電子的軌道半徑就越大,選項A正確;核外電子繞核做勻速圓周運動,庫侖力提供向心力ke2r2=mv2r,則半徑越大,速率越小,選項B錯誤;量子數(shù)n越大,氫原子所處的能級能量就越大,選項C答案:ACD10.利用光譜分析的方法能夠鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分,下列關于光譜分析的說法錯誤的是()A.利用高溫物體的連續(xù)譜就可鑒別其組成成分B.利用物質(zhì)的線狀譜就可鑒別其組成成分C.高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分D.同一種物質(zhì)的線狀譜的亮線與吸收光譜上的暗線由于光譜的不同,它們沒有關系解析:由于高溫物體的光譜包括了各種頻率的光,與其組成成分無關,故選項A說法錯誤;某種物質(zhì)發(fā)光的線狀譜中的明線是與某種原子發(fā)出的某頻率的光對應,通過這些亮線與原子的特征譜線對照,即可確定物質(zhì)的組成成分,選項B說法正確;高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后某些頻率的光被吸收而形成暗線,這些暗線與所經(jīng)物質(zhì)有關,選項C說法錯誤;某種物質(zhì)發(fā)出某種頻率的光,當光通過這種物質(zhì)時它也會吸收這種頻率的光,因此線狀譜中的亮線與吸收光譜中的暗線相對應,選項D說法錯誤。答案:ACD二、填空題(本題包含2小題,共20分)11.(10分)按照玻爾原子理論,氫原子中的電子離原子核越遠,氫原子的能量(選填“越大”或“越小”),已知氫原子的基態(tài)能量為E1(E1<0),電子質(zhì)量為m,基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子被電離后,電子速度大小為(普朗克常量為h)。

解析:根據(jù)玻爾理論,氫原子中的電子繞核旋轉的半徑越大,動能越小,勢能越大,總能量越大,電子的動能為12m答案:越大12.(10分)玻爾氫原子模型成功解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律,氫原子能級圖如圖所示。當氫原子從n=4的能級躍遷到n=2的能級時,輻射出頻率為Hz的光子,用該頻率的光照射逸出功為2.25eV的鉀表面,產(chǎn)生的光電子的最大初動能為eV。(電子電荷量e=1.60×10-19C,普朗克常量h=6.63×10-34J·s)

解析:氫原子從n=4能級躍遷到n=2能級時,釋放的能量hν=E4-E2=-0.85eV-(-3.40eV),解得ν≈6.2×1014Hz;光電子的最大初動能Ek=hν-W0=2.55eV-2.25eV=0.30eV。答案:6.2×10140.30三、計算題(本題包含4小題,共40分。解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不得分。有數(shù)值計算的題,答案中必須寫明數(shù)值和單位)13.(8分)如圖所示,電子以初速度v0從O點進入長為l、板間距離為d、電勢差為U的電場,出電場時打在屏上P點,經(jīng)測量O'P為x0,求電子的比荷。解析:由于電子進入電場中做類平拋運動,沿電場線方向做初速度為零的勻加速直線運動。滿足x0=1答案:214.(8分)已知鋅板的極限波長λ0=372nm。按照玻爾理論,氫原子的基態(tài)能量為-13.6eV,試通過計算說明利用氫原子的光譜中的光能否使鋅板發(fā)生光電效應。(真空中的光速c=3.00×108m/s,普朗克常量h=6.63×10-34J·s)答案:氫原子光譜系中,相應光子的最大能量為13.6eV,最短波長λ=hcE≈9.14×10-8m=91.4nm<λ015.(12分)已知氫原子基態(tài)的能級值E1=-13.6eV,第一激發(fā)態(tài)能級值E2=-3.4eV,第二激發(fā)態(tài)能級值為E3=-1.51eV。(1)有一群氫原子處于量子數(shù)n=3的激發(fā)態(tài),畫一個能級圖,在圖上用箭頭標明這些氫原子能發(fā)出哪幾種光譜線;(2)如果普朗克常量h=6.63×10-34J·s,則這幾條譜線中最長的波長為多少?解析:(1)由于這群氫原子的自發(fā)躍遷輻射,會得到三條光譜線,能級圖如圖所示。(2)三條光譜線中波長最長的光子能量最小,發(fā)生躍遷的兩個能級的能量差最小,根據(jù)氫原子能級的分布規(guī)律可知,氫原子一定是從n=3的能級躍遷到n=2的能級。設波長為λ,由hν=E3-E2,又ν=cλ,得λ=hcE3-E答案:(1)見解析圖(2)6.58×10-7m16.(12分)氫原子處于基態(tài)時,原子能量E1=-13.6eV,已知電子電荷量e=1.6×10-19C,電子質(zhì)量m=0.91×10-30kg,氫的核外電子的第一條可能軌道的半徑為r1=0.53×10-10m。(1)若要使處于n=2能級的氫原子電離,至少要用頻率多大的電磁波照射氫原子?(2)氫原子核外電子的繞核運動可等效為一環(huán)形電流,則氫原子處于n=2的激發(fā)態(tài)時,核外電子運動的等效電流多大?(3)若已知鈉的極限頻率為6.00×1014Hz,今用一群處于n=4的激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)射的光譜照射鈉,試通過計算說明有幾條譜線可使鈉發(fā)生光電效應。解析:(1)要使處于n=2能級的氫原子電離,照射光光子的能量應能使電子從第2能級躍遷到無限遠處,最小頻率的電磁波的光子能量應為hν=0-得ν≈8.21×1014Hz。(2)氫原子核外電子繞核做勻速圓周運動,庫侖力提供向心力,