2024-2025學年高中物理學業(yè)質量標準檢測18含解析新人教版選修3-5

PAGE8-第十八章學業(yè)質量標準檢測本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小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，有選錯或不答的得0分)1．(2024·湖北省孝感一中、應城一中等五校高三上學期期末)下列關于玻爾原子理論及氫原子能級的說法，正確的是(D)A．原子中的電子在某肯定態(tài)時，電子做加速運動，向外輻射能量B．原子中的電子運行軌道分布是連續(xù)的C．一群氫原子從n＝3能級向n＝1能級躍遷，最多能發(fā)出兩種不同顏色的光子D．氫原子的核外電子由一個能級躍遷到另一個能級汲取光子時，氫原子的能量增大解析：原子處于定態(tài)的能量狀態(tài)時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量，故A錯誤；原子的能量是量子化的，所以原子中的電子運行軌道分布是不連續(xù)的，故B錯誤；一群氫原子從n＝3能級向n＝1能級躍遷，最多能發(fā)出3種不同顏色的光子，故C錯誤；氫原子的核外電子由一個能級躍遷到另一個能級汲取光子時，氫原子的能量增大，故D正確。2．下面是歷史上的幾個聞名試驗的裝置圖，其中發(fā)覺電子的裝置是(A)解析：湯姆孫利用氣體放電管探討陰極射線，發(fā)覺了電子。3．如圖所示，實線表示金原子核電場的等勢線，虛線表示α粒子在金核電場中散射時的運動軌跡。設α粒子通過a、b、c三點時速度分別為va、vb、vc，電勢能分別為Ea、Eb、Ec，則(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粒子都帶正電，α粒子在接近金核過程中需不斷克服庫侖力做功，它的動能減小，速度減小，電勢能增加；α粒子在遠離金核過程中庫侖力不斷對它做功，它的動能增大，速度增大，電勢能減小。因此這三個位置的速度大小關系和電勢能大小關系為vb<va<vc，Eb>Ea>Ec。4．(2024·大慶市鐵人中學高二下學期期中)如圖為氫原子能級圖，欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)或電離，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．用動能為11eV的電子撞擊解析：用10.2eV的光子照耀，即－13.6eV＋10.2eV＝－3.4eV躍遷到其次能級，故A正確；因為－13.6eV＋11eV＝－2.6eV不能被汲取，故B錯誤；用14eV的光子照耀，即－13.6eV＋14eV>0氫原子被電離，故C正確；用11eV的動能的電子碰撞，氫原子可能汲取10.2eV能量，躍遷到其次能級，故D正確。5．α粒子散射試驗中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，是因為(C)A．α粒子與電子根本無相互作用B．α粒子受電子作用的合力為零，是因為電子是勻稱分布的C．α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽視不計D．電子很小，α粒子碰撞不到電子解析：α粒子與電子之間存在著相互作用力，這個作用力是庫侖引力，但由于電子質量很小，只有α粒子質量的1/7300，碰撞時對α粒子的運動影響微小，幾乎不變更運動方向，就像一顆子彈撞上一顆塵埃一樣，故答案為C。6．如圖(1)所示為氫原子的能級，圖(2)為氫原子的光譜。已知譜線a是氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時的輻射光，則譜線b是氫原子(B)A．從n＝3的能級躍遷到n＝2的能級時的輻射光B．從n＝5的能級躍遷到n＝2的能級時的輻射光C．從n＝4的能級躍遷到n＝3的能級時的輻射光D．從n＝1的能級躍遷到n＝2的能級時的輻射光解析：由圖(2)看出b譜線對應的光的頻率大于a譜線對應的光的頻率，而a譜線是氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級時的輻射光，所以b譜線對應的能級差應大于n＝4與n＝2間的能級差，故選項B正確。7．(2024·遼寧省大連市高二下學期期中)下列四幅圖涉及不同的物理學問，其中說法不正確的是(D)A．圖甲：普朗克通過探討黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一B．圖乙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子放射光子的頻率是不連續(xù)的C．圖丙：盧瑟福通過分析α粒子散射試驗結果，提出了原子的核式結構模型D．圖?。阂罁?jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，可以說明電子具有粒子性解析：依據(jù)物理學史可知A、B、C正確；依據(jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，說明電子具有波動性，故D錯誤。8．如圖所示是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的是(AC)A．若在D1、D2之間不加電場和磁場，則陰極射線應打到最右端的P1點B．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應向下偏轉C．若在D1、D2之間加上豎直向下的電場，則陰極射線應向上偏轉D．若在D1、D2之間加上垂直紙面對里的磁場，則陰極射線向上偏轉解析：試驗證明，陰極射線是電子，它在電場中偏轉時應偏向帶正電的極板一側，可知選項C正確，選項B的說法錯誤；加上垂直紙面對里的磁場時，電子在磁場中受洛倫茲力作用，要向下偏轉，因而選項D錯誤；當不加電場和磁場時，電子所受的重力可以忽視不計，因而不發(fā)生偏轉，選項A的說法正確。9．氫原子的能級圖如圖甲所示，一群處于基態(tài)的氫原子受到光子能量為12.75eV的紫外線照耀后而發(fā)光。從這一群氫原子所發(fā)出的光中取一細束平行光經玻璃三棱鏡折射后分解為相互分別的x束光，這x束光都照耀到逸出功為4.8eV的金屬板上(如圖乙所示)，在金屬板上有y處有光電子射出，則有(BC)A．x＝3 B．x＝6C．y＝3 D．y＝6解析：處于基態(tài)的氫原子汲取能量為12.75eV紫外線光子后躍遷到n＝4的激發(fā)態(tài)，這樣氫原子將輻射出6種能量的光子，其中有3種光子的能量大于該金屬板的逸出功(4.8eV)，所以x＝6，y＝3，故選項B、C正確。10．有兩個質量為m的均處于基態(tài)的氫原子A、B，A靜止，B以速度v0與它發(fā)生碰撞。已知碰撞前后二者的速度均在一條直線上，碰撞過程中部分動能有可能被某一氫原子汲取，從而使該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后此原子向低能級躍遷，并放出光子。若氫原子碰撞后放出一個光子，已知氫原子的基態(tài)能量為E1(E1＜0)。則速度v0可能為(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：由動量守恒定律有mv0＝2mv，碰撞過程損失的動能為ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)·2mv2，由能級躍遷學問有ΔE至少為由n＝2的能級躍遷至基態(tài)時的能量變更，則ΔE＝E2－E1＝－eq\f(3,4)E1，聯(lián)立解得v0＝eq\r(,\f(－3E1,m))，故選項C、D正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共2小題，每小題7分，共14分。把答案干脆填在橫線上)11．(2024·哈爾濱第三十二中學高二下學期期中)如圖所示，是20世紀初宏大的物理學家盧瑟福在探討物質結構時的試驗裝置，請依據(jù)物理學史的學問完成下題：(1)盧瑟福用這個試驗裝置發(fā)覺了__核式結構模型__；(2)圖中的放射源發(fā)出的是__α__粒子；(3)圖中的金箔是__單__層分子膜(填“單”或“多”)；(4)如圖位置的四個顯微鏡中，閃光頻率最高的是__A__顯微鏡；(5)除上述試驗成就外，盧瑟福還發(fā)覺了__質子__的存在；(填電子、質子、中子中的一項)(6)最終盧瑟福__獲得了__諾貝爾獎(填是否獲得了)。解析：(1)該圖顯示的是盧瑟福的α粒子散射試驗，該試驗的結果推翻了原有的原子“棗糕狀”模型概念，盧瑟福在其試驗現(xiàn)象的基礎上提出了“核式結構”的原子模型觀點。(2)該圖顯示的是盧瑟福的α粒子散射試驗，因此放射源發(fā)出的是α粒子。(3)選擇單層分子膜的金箔是為了盡量保證α粒子只與一個金箔原子發(fā)生碰撞。(4)放在A位置時，相同時間內視察到屏上的閃光次數(shù)最多，說明大多數(shù)射線基本不偏折，可知金箔原子內部很空曠，因此A位置的顯微鏡閃光頻率最高。(5)1919年，盧瑟福做了用α粒子轟擊氮原子核的試驗，發(fā)覺了質子的存在。(6)盧瑟福于1908年獲得諾貝爾化學獎。12．一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的能級狀態(tài)，氫原子的能級圖如圖所示，氫原子可能放射__6__種頻率的光子；氫原子由量子數(shù)n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時輻射光子的能量是__2.55__eV;用n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時輻射的光子照耀下表中幾種金屬，__銫__金屬能發(fā)生光電效應。幾種金屬的逸出功金屬銫鈣鎂鈦逸出功W/eV1.92.73.74.1解析：從n＝4的能級躍遷，可能放射6種頻率的光子；從n＝4的能級躍遷到n＝2的能級，發(fā)出的光子能量hν＝E4－E2＝2.55eV，此值大于銫的逸出功，所以可使金屬銫發(fā)生光電效應。三、論述·計算題(共4小題，共46分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最終答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必需明確寫出數(shù)值和單位)13．(10分)電子所帶電荷量的精確數(shù)值最早是由美國物理學家密立根通過油滴試驗測得的。他測定了數(shù)千個帶電油滴的電荷量，發(fā)覺這些電荷量都等于某個最小電荷量的整數(shù)倍。這個最小電荷量就是電子所帶的電荷量。密立根試驗的原理如圖所示，A、B是兩塊平行放置的水平金屬板。A板帶正電，B板帶負電，從噴霧器嘴噴出的小油滴，落到A、B兩板之間的電場中。小油滴由于摩擦而帶負電，調整A、B兩板間的電壓，可使小油滴受到的電場力和重力平衡。已知小油滴靜止處的電場強度是1.92×105N/C，油滴半徑是1.64×10－4cm，油的密度是0.851g/cm3，求油滴所帶的電荷量。這個電荷量是電子電荷量的多少倍？(g取9.8m/s2)答案：8.02×10－195倍解析：小油滴質量，m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3 ①由題意知，mg－Eq＝0 ②由①②兩式可得：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小油滴所帶電荷量q是電子電荷量e的倍數(shù)為n＝eq\f(8.02×10－19,1.6×10－19)≈5(倍)。14．(11分)為了測定帶電粒子的比荷eq\f(q,m)，讓這個帶電粒子垂直電場飛進平行金屬板間，已知勻強電場的場強為E，在通過長為L的兩金屬板間后，測得偏離入射方向的距離為d，假如在兩板間加垂直電場方向的勻強磁場，磁場方向垂直粒子的入射方向，磁感應強度為B，則粒子恰好不偏離原來方向(如圖)，求q/m的值。答案：eq\f(2dE,B2L2)解析：僅加電場時d＝eq\f(1,2)(eq\f(Eq,m))·(eq\f(L,v0))2，加復合場時Bqv0＝Eq。由以上兩式可得eq\f(q,m)＝eq\f(2dE,B2L2)15．(12分)原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(fā)生能級躍遷(在碰撞中，動能損失最大的是完全非彈性碰撞)。一個具有13.6eV動能、處于基態(tài)的氫原子與另一個靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對心正碰，問是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級躍遷？(氫原子能級如圖所示)答案：不能解析：設運動氫原子的速度為v0，完全非彈性碰撞后兩者的速度為v，損失的動能ΔE被基態(tài)氫原子汲取。若ΔE＝10.2eV，則基態(tài)氫原子可由n＝1躍遷到n＝2，由動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因為ΔE＝6.8eV<10.2eV所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷16．(13分)已知氫原子能級圖如圖所示，氫原子質量為mH＝1.67×10－27kg。設原來處于靜止狀態(tài)的大量激發(fā)態(tài)氫原子處于n＝5的能級狀態(tài)。(1)求大量氫原子由高能級向低能級躍遷時，可能放射出多少種不同頻率的光；(2)若躍遷后光子沿某一方向飛出，且光子的動量可以用p＝eq\f(hν,c)表示(h為普朗克常量，ν為光子頻率，c為真空中光速)