高考物理一輪復習課時練習 第16章第2練　波粒二象性　物質(zhì)波　原子結(jié)構(gòu)與玻爾理論（含詳解）

1．(2022·湖南卷·1)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和微觀粒子波粒二象性，下列說法正確的是()A．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型解釋了原子光譜的分立特征B．玻爾的原子理論完全揭示了微觀粒子運動的規(guī)律C．光電效應揭示了光的粒子性D．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣揭示了電子的粒子性2.(2023·湖北卷·1)2022年10月，我國自主研發(fā)的“夸父一號”太陽探測衛(wèi)星成功發(fā)射。該衛(wèi)星搭載的萊曼阿爾法太陽望遠鏡可用于探測波長為121.6nm的氫原子譜線(對應的光子能量為10.2eV)。根據(jù)如圖所示的氫原子能級圖，可知此譜線來源于太陽中氫原子()A．n＝2和n＝1能級之間的躍遷B．n＝3和n＝1能級之間的躍遷C．n＝3和n＝2能級之間的躍遷D．n＝4和n＝2能級之間的躍遷3．(2022·北京卷·1)氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子()A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少4．(2023·江蘇揚州市三模)如圖所示為電子在場中運動的初速度v的四種情況，其中電子的德布羅意波長變長的是()5．(2023·山東卷·1)“夢天號”實驗艙攜帶世界首套可相互比對的冷原子鐘組發(fā)射升空，對提升我國導航定位、深空探測等技術(shù)具有重要意義。如圖所示為某原子鐘工作的四能級體系，原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ，然后自發(fā)輻射出頻率為ν1的光子，躍遷到鐘躍遷的上能級2，并在一定條件下可躍遷到鐘躍遷的下能級1，實現(xiàn)受激輻射，發(fā)出鐘激光，最后輻射出頻率為ν3的光子回到基態(tài)。該原子鐘產(chǎn)生的鐘激光的頻率ν2為()A．ν0＋ν1＋ν3 B．ν0＋ν1－ν3C．ν0－ν1＋ν3 D．ν0－ν1－ν36．(多選)(2022·海南卷·11)一群處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷向外輻射出不同頻率的光子，則()A．需要向外吸收能量B．共能放出6種不同頻率的光子C．n＝4向n＝3躍遷發(fā)出的光子頻率最大D．n＝4向n＝1躍遷發(fā)出的光子頻率最大7．(2022·廣東卷·5)目前科學家已經(jīng)能夠制備出能量量子數(shù)n較大的氫原子。氫原子第n能級的能量為En＝eq\f(E1,n2)，其中E1＝－13.6eV。圖是按能量排列的電磁波譜，要使n＝20的氫原子吸收一個光子后，恰好失去一個電子變成氫離子，被吸收的光子是()A．紅外線波段的光子 B．可見光波段的光子C．紫外線波段的光子 D．X射線波段的光子8.(多選)(2023·浙江省聯(lián)考)甲圖所示是研究光電效應的實驗裝置圖，乙圖是玻爾氫原子模型中的能級圖，已知乙圖巴耳末系中波長最長的四種光為可見光，用其中頻率最高的可見光照射甲圖中的光電管能發(fā)生光電效應。下列說法正確的是()A．帕邢系中有可能存在紫外線B．用賴曼系中的任意光照射甲圖光電管都能發(fā)生光電效應C．利用甲圖裝置研究光電管遏止電壓應變換電源的正負極D．甲圖中向右移動滑動變阻器滑片時微安表中的電流一定會增大9.(2023·陜西省師大附中檢測)有些金屬原子受激后，從某激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)時，會發(fā)出特定顏色的光。圖甲所示為鈉原子和鋰原子分別從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)的能級差值，鈉原子發(fā)出頻率為5.09×1014Hz的黃光，可見光譜如圖乙所示。鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)光顏色為()A．紅色B．橙色C．綠色D．青色10.(2023·河北省模擬)為了解釋氫原子的發(fā)光現(xiàn)象，玻爾于1913年提出了原子假說。如圖所示，一電子繞氫原子核做勻速圓周運動，基態(tài)的軌道半徑為r1，電子在該軌道上運動的動能為Ek1，基態(tài)原子的能量為E1，某激發(fā)態(tài)的軌道半徑為r2，電子在該軌道上運動的動能為Ek2，該激發(fā)態(tài)原子的能量為E2。普朗克常量為h，下列說法中正確的是()A．Ek2>Ek1B．電子可以在r1和r2之間的任意軌道上穩(wěn)定運動C．處于該激發(fā)態(tài)的原子向基態(tài)躍遷時釋放的光子頻率為eq\f(E2－E1,h)D．氫原子的上述能級躍遷釋放能量的方式和氫彈釋放能量的方式相同11．(2024·山東省模擬)為了研究大量處于n＝3能級的氫原子躍遷時的發(fā)光特點，現(xiàn)利用氫原子躍遷時產(chǎn)生的三種單色光照射同一個光電管，如圖甲所示，移動滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)光電管兩端電壓，分別得到三種光照射時光電流與光電管兩端電壓的關(guān)系，如圖乙所示，則對于a、b、c三種光，下列說法正確的是()A．a(chǎn)、b、c光子的動量大小關(guān)系為pa<pc<pbB．a(chǎn)、b、c三種光從真空中進入同一介質(zhì)后，在介質(zhì)中的波長滿足以下關(guān)系eq\f(1,λc)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λb)C．用a光照射時逸出的光電子最大初動能最小D．通過同一個單縫裝置進行單縫衍射實驗，中央亮條紋寬度c光最寬12．(2024·江蘇南通市海安中學開學考)光電效應中，原子的內(nèi)、外層電子都可能被激發(fā)而發(fā)生光電效應。多電子原子核外電子的分布可以分為若干殼層，由內(nèi)到外依次是1s、2s、2p、…。相比于外層電子，內(nèi)層電子離原子核更近，電離能更大，如果要激發(fā)內(nèi)層電子，需要更大能量的高能粒子流或者高能光子。實驗中用能量為20keV的高能光子照射某原子，致使1s能級上的一個電子被擊出，該能級中出現(xiàn)一個空穴(如圖甲)，來自2s能級上的電子躍遷到1s能級填充空穴，相應地將能量轉(zhuǎn)移給2p能級上的電子，使這個電子脫離原子束縛跑到真空中去，這個電子被稱為俄歇電子。已知該元素1s、2s和2p能級電子的電離能分別為5.60keV、0.70keV和0.58keV，假設(shè)2p能級上電子的初動能為0，那么成為俄歇電子后其動能為()A．4.32keV B．13.70keVC．13.82keV D．13.12keV13．(多選)(2023·浙江6月選考·15)有一種新型光電效應量子材料，其逸出功為W0。當紫外光照射該材料時，只產(chǎn)生動能和動量單一的相干光電子束。用該電子束照射間距為d的雙縫，在與縫相距為L的觀測屏上形成干涉條紋，測得條紋間距為Δx。已知電子質(zhì)量為m，普朗克常量為h，光速為c，則()A．電子的動量pe＝eq\f(hL,dΔx)B．電子的動能Ek＝eq\f(hL2,2md2Δx2)C．光子的能量E＝W0＋eq\f(chL,dΔx)D．光子的動量p＝eq\f(W0,c)＋eq\f(h2L2,2cmd2Δx2)第2練波粒二象性物質(zhì)波原子結(jié)構(gòu)與玻爾理論1．C[玻爾的原子理論成功地解釋了氫原子的分立光譜，但不足之處是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點，如電子軌道的概念，還不能完全揭示微觀粒子的運動規(guī)律，A、B錯誤；光電效應揭示了光的粒子性，C正確；電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣，證實了電子的波動性，D錯誤。]2．A[由題圖可知n＝2和n＝1能級之間的能量差值為ΔE＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，與探測器探測到的譜線能量相等，故可知此譜線來源于太陽中氫原子n＝2和n＝1能級之間的躍遷，故選A。]3．B[氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，且放出光子的能量等于兩能級之差，能量減少，故選B。]4．B[德布羅意波長公式為λ＝eq\f(h,p)，因此當電子速度減小時，動量減小，德布羅意波長變長。電子沿著與電場相反的方向做加速運動，動量增大，德布羅意波長變短，故A錯誤；電子沿著電場方向做減速運動，動量減小，德布羅意波長變長，故B正確；磁場對電子不做功，不改變電子速度大小，故德布羅意波長不變，故C、D錯誤。]5．D[原子吸收頻率為ν0的光子從基態(tài)能級Ⅰ躍遷至激發(fā)態(tài)能級Ⅱ時有EⅡ－EⅠ＝hν0，且從激發(fā)態(tài)能級Ⅱ向下躍遷到基態(tài)能級Ⅰ的過程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3，聯(lián)立解得ν2＝ν0－ν1－ν3，故選D。]6．BD[高能級向低能級躍遷向外放出能量，以光子形式釋放出去，故A錯誤；最多能放不同頻率光子的種數(shù)為Ceq\o\al(2,4)＝6，故B正確；從最高能級向最低能級躍遷釋放的光子能量最大，對應的頻率最大，波長最小，則n＝4向n＝1躍遷發(fā)出的光子頻率最大，故D正確，C錯誤。]7．A[要使處于n＝20的氫原子吸收一個光子后恰好失去一個電子變成氫離子，則需要吸收光子的能量為E＝0－(eq\f(－13.6,202))eV＝0.034eV，結(jié)合題圖可知被吸收的光子是紅外線波段的光子，故選A。]8．BC[巴耳末系中波長最長的四種光為可見光，其中能量差最小的對應能級間的躍遷為3→2，帕邢系中所有躍遷對應的能量均小于3→2的能量差，頻率低于可見光的頻率，不可能存在紫外線，故A錯誤；賴曼系中頻率最低(最低能量)的光對應的躍遷是2→1，該頻率大于巴耳末系中的任意光，用來照射光電管一定能發(fā)生光電效應，故B正確；研究光電管的遏止電壓時，需讓電子做減速運動，應變換電源的正負極，故C正確；向右移動滑動變阻器滑片，光電管兩端加速電壓增大，在達到飽和電流前，電流隨電壓增大而增大，達到飽和電流后，電流保持不變，故D錯誤。]9．A[由ΔE＝hν，根據(jù)題圖甲可得ΔENa＝hνNa，ΔELi＝hνLi，代入數(shù)據(jù)可得νLi≈4.48×1014Hz對照題圖乙可知，鋰原子從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)發(fā)光顏色為紅色，故選A。]10．C[電子繞原子核做圓周運動，由庫侖力提供向心力得keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)，可得電子的動能為Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r)∝eq\f(1,r)，由于r1<r2，則有Ek1>Ek2，故A錯誤；根據(jù)玻爾的電子軌道量子化假設(shè)，可知電子不可以在r1和r2之間的任意軌道上穩(wěn)定運動，故B錯誤；處于該激發(fā)態(tài)的原子向基態(tài)躍遷時釋放的光子能量為hν＝E2－E1，可得釋放的光子頻率為ν＝eq\f(E2－E1,h)，故C正確；氫原子的上述能級躍遷釋放能量的方式和氫彈釋放能量的方式不相同，氫彈是通過輕核聚變釋放能量，故D錯誤。]11．C[根據(jù)題圖乙可知，a、b、c三種光的遏止電壓關(guān)系為Uc>Ub>Ua，根據(jù)eUc＝hν－W0，可知νc>νb>νa，由ν＝eq\f(c,λ)知λa>λb>λc，單縫衍射時，a光中央亮條紋最寬，D錯誤；由p＝eq\f(h,λ)知pa<pb<pc，A錯誤；若這三種光是原子從能級n＝3躍遷到較低能級時發(fā)出的光，根據(jù)躍遷原理可得heq\f(c,λc)＝heq\f(c,λb)＋heq\f(c,λa)，整理得eq\f(1,λc)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λb)，進入同一種介質(zhì)后，由于介質(zhì)對三種光的折射率不一樣，造成波長發(fā)生變化，所以不再滿足上述關(guān)系，故B錯誤；a光的遏止電壓最小，根據(jù)eUc＝Ek可知，a光照射時逸出的光電子最大初動能最小，故C正確。]12．A[俄歇電子的總能量來自于2s上的電子躍遷到1s上所釋放的能量，則有5.60keV－0.70keV＝4.9keV，則成為俄歇電子后其動能為Ek＝4.9keV－0.58keV＝4.32keV，故選A。]13．AD[根據(jù)條紋間距公式Δx＝eq\f(L,d)λ，可得λ＝