第四章测评(B)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列叙述中符合物理学史的有( )
A.汤姆孙通过研究阴极射线实验,发现了电子
B.卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析,证实了原子是可以再分的
C.查德威克通过对α粒子散射实验现象的分析,提出了原子的核式结构模型
D.玻尔根据氢原子光谱分析,总结出了氢原子光谱在可见光区的波长公式
答案：A
解析：汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子,A正确。卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析,得出了原子的核式结构模型,B、C错误。巴耳末根据氢原子光谱在可见光区的四条谱线得出巴耳末公式,D错误。
2.在光电效应实验中,如果需要增大光电子到达阳极时的速度,可采用的方法是( )
A.增加光照时间
B.增大入射光的波长
C.增大入射光的强度
D.增大入射光的频率
答案：D
解析：光电子的最大初动能与光照时间的长短和入射光的强度无关,A、C错误。由爱因斯坦光电效应方程可知,D正确,B错误。
3.从α粒子散射实验结果出发推出的下述结论正确的是( )
A.说明金原子的内部大部分是空的
B.说明α粒子的质量比金原子质量还大
C.说明金原子也是个球体
D.说明α粒子的速度很大
答案：A
解析：α粒子散射实验的现象是绝大多数α粒子基本沿原方向前进,少数α粒子发生了大角度偏转,这说明原子内部大部分是空的,α粒子速度不是很大也能穿过,故A对,D错。α粒子的偏转无法说明金原子的形状及与α粒子的质量关系,故B、C错。
4.用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面。单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象;单色光B照射时,只能使金属C产生光电效应现象,不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为WC和WD,则下列选项正确的是( )
A.λ1>λ2,WC>WD
B.λ1>λ2,WCC.λ1<λ2,WC>WD
D.λ1<λ2,WC答案：D
解析：单色光A能使金属D产生光电效应现象,单色光B不能使金属D产生光电效应现象,根据光电效应现象的条件知,单色光A的频率大于单色光B的频率,则λ1<λ2;又因为单色光B只能使金属C产生光电效应现象,不能使金属D产生光电效应现象,所以WC5.某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像如图所示。由图像可知( )
A.该金属的逸出功等于E
B.由该图像可得出普朗克常量h=
C.入射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为2E
D.入射光的频率为2ν0时,由该金属做成的光电管的遏止电压为
答案：A
解析：根据光电效应方程有Ek=hν-W0,其中W0为金属的逸出功,W0=hν0,所以有Ek=hν-hν0,由此结合图像可知,该金属的逸出功为E,当入射光的频率为2ν0时,代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E,故A正确,C错误。最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像的斜率即为普朗克常量h=,故B错误。根据eUc=W0得,Uc=,故D错误。
6.金属P、Q的逸出功大小关系为WP>WQ,用不同频率的光照射两金属P、Q,可得光电子最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系图线分别为直线p、q,下列四图中可能正确的是( )
答案：C
解析：根据光电效应方程Ekm=hν-W0=hν-hν0知,图线的斜率表示普朗克常量,因此两条直线的斜率相同;横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率,逸出功W0=hν0,WP>WQ,因此直线p在横轴上的截距应该大于直线q在横轴上的截距;C图与结论相符,选项C正确。
7.氢原子能级图如图所示,下列说法正确的是( )
A.当氢原子从n=3状态跃迁到n=4状态时,辐射出0.66 eV的光子
B.玻尔理论认为原子的能量是不连续的,电子的轨道半径是连续的
C.玻尔理论也能很好地解释复杂原子的光谱
D.大量处在n=1能级的氢原子可以被13 eV的电子碰撞而发生跃迁
答案：D
解析：从低能级跃迁到高能级需吸收光子,故A错误。玻尔理论认为电子的轨道半径是不连续的,故B错误。玻尔理论不能解释复杂原子的光谱,C错误。处于基态的氢原子可以被13 eV的电子碰撞跃迁到n<5的激发态,故D正确。
8.氢光谱在可见光的区域内有4条谱线,按照在真空中波长由长到短的顺序,这4条谱线分别是Hα、Hβ、Hγ和Hδ,它们都是氢原子的电子从量子数大于2的可能轨道上跃迁到量子数为2的轨道时所发出的光。下列判断错误的是( )
A.电子处于激发态时,Hα所对应的轨道量子数大
B.Hγ的光子能量大于Hβ的光子能量
C.对于同一种玻璃,4种光的折射率以Hα为最小
D.对同一种金属,Hα能使它发生光电效应,则Hβ、Hγ、Hδ都可以使它发生光电效应
答案：A
解析：由E=h,知波长长,光子能量小,故Hα光子能量最小,Hδ光子能量最大,再由h=En-E2,得Hα对应的轨道量子数最小,A错误。
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.关于光的波粒二象性,正确的说法是( )
A.光的频率越高,光子的能量越大,粒子性越显著
B.光的波长越长,光的能量越大,粒子性越显著
C.频率高的光子不具有波动性,波长较长的光子不具有粒子性
D.个别光子产生的效果往往显示粒子性,大量光子产生的效果往往显示波动性
答案：AD
解析：光具有波粒二象性,但在不同情况下表现不同。光的频率越高,波长越短,光子的能量越大,粒子性越强,反之波动性明显;个别光子易显示粒子性,大量光子易显示波动性,故A、D正确。
10.根据光谱的特征谱线,可以确定物质的化学组成和鉴别物质,下列说法正确的是( )
A.线状谱中的明线是特征谱线,吸收光谱中的暗线不是特征谱线
B.线状谱中的明线不是特征谱线,吸收光谱中的暗线是特征谱线
C.线状谱中的明线与吸收光谱中的暗线是特征谱线
D.同一元素的线状谱的明线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的
答案：CD
解析：根据光谱理论知,明线光谱与吸收光谱都能表示元素的特点,都是元素的特征谱线,而同一元素的线状谱与吸收光谱都是一一对应的,C、D正确。
11.用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子,使这些氢原子被激发到量子数为n(n>2)的激发态,此时出现的氢光谱中有N条谱线,其中波长的最大值为λ。现逐渐提高入射电子的动能,当动能达到某一值时,氢光谱中谱线数增加到N'条,其中波长的最大值变为λ'。下列各式中可能正确的是( )
A.N'=N+n
B.N'=N+n-1
C.λ'>λ
D.λ'<λ
答案：AC
解析：氢原子处于n能级向较低激发态或基态跃迁时,可能产生的光谱线条数的计算公式为N=。设氢原子被激发到量子数为n'的激发态时出现的氢光谱中有N'条谱线,若n'=n+1,则N'==N+n,故A项正确。氢原子能级越高相邻能级差越小,由n'>n,则ΔE'<ΔE,根据ΔE=,得λ'>λ,故C项正确。
12.图甲为氢原子能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光,其中用从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时,电路中有光电流产生,则( )
甲
乙
A.若将滑片右移,电路中光电流增大
B.若将电源反接,电路中可能有光电流产生
C.若阴极K的逸出功为1.05 eV,则逸出的光电子最大初动能为2.4×10-19 J
D.大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射的光中只有4种光子能使阴极K发生光电效应
答案：BC
解析：将滑片右移,光电管两端的电压增大,但之前光电流是否达到饱和并不清楚,因此光电管两端的电压增大,光电流不一定增大,A错误。将电源极性反接,所加电压阻碍光电子向阳极运动,但若eU三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)如图所示,一静电计与锌板相连,在A处用一紫光灯照射锌板,关灯后,指针保持一定偏角。
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触,则静电计指针偏角将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)使静电计指针回到零,再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板,静电计指针无偏转,那么,若改用强度更大的红外线照射锌板,可观察到静电计指针 (选填“有”或“无”)偏转。
答案：(1)减小 (2)无
解析：(1)锌板在紫外线照射下,发生光电效应现象,有光电子飞出,锌板带正电;将一带负电的金属小球与锌板接触,锌板上的正电荷被中和一部分,锌板正电荷减少,则静电计指针偏角将减小。
(2)要发生光电效应现象,照射光的频率必须大于被照射金属的截止频率,而与照射光的强度无关。用黄光照射,静电计指针无偏转,即不能发生光电效应现象。当改用强度更大的红外线照射时,因为红外线的频率比黄光低,所以用红外线照射更不能发生光电效应现象,静电计指针无偏转。
14.(8分)图甲是研究光电效应规律的光电管。用波长λ=0.50 μm的绿光照射阴极K,实验测得流过G表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示的规律,取h=6.63×10-34 J·s。结合图像,求:(以下所求结果均保留两位有效数字)
(1)阴极每秒发射的光电子数;
(2)光电子飞出阴极K时的最大动能;
(3)该阴极材料的截止频率。
答案：(1)4.0×1012
(2)9.6×10-20 J
(3)4.6×1014 Hz
解析：(1)每秒发射光电子个数n==4.0×1012。
(2)光电子飞出阴极K时的最大动能Ekm=eU0=0.6 eV=9.6×10-20 J。
(3)由光电效应方程可得Ekm=h-hν0,代入数据可得截止频率ν0=4.6×1014 Hz。
15.(8分)为了测定带电粒子的比荷,让这个带电粒子垂直于电场飞进平行金属板间,已知匀强电场的电场强度为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,如果在两板间加垂直于电场方向的匀强磁场,磁场方向垂直于粒子的入射方向,磁感应强度为B,则粒子恰好不偏离原来方向(如图所示),求的值。
答案：
解析：仅加电场时,d= 加复合场时,Bqv=Eq
由以上两式可得。
16.(8分)已知氢原子处在第一、第二激发态的能量分别为-3.4 eV和-1.51 eV,金属钠的截止频率为5.53×1014 Hz,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。请通过计算判断,用氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板,能否发生光电效应
答案：见解析
解析：氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中,
放出的光子能量为E=E3-E2
代入数据得E=1.89 eV
金属钠的逸出功W0=hν0= eV=2.3 eV
因为E17.(14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13.6 eV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被基态氢原子吸收。
若ΔE=10.2 eV,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 ①
mv2+mv2+ΔE ②
=Ek=13.6 eV ③
由①②③得,ΔE==6.8 eV
因为ΔE=6.8 eV<10.2 eV
所以不能使基态氢原子发生跃迁。
18.(16分)将氢原子电离,就是从外部给电子能量,使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。已知氢原子处于基态时,原子的能量为E1=-13.6 eV,氢原子各能级间的关系为En=(n=1,2,3,…)。
(1)若要使n=2激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子
(2)若用波长为200 nm的紫外线照射n=2激发态的氢原子,则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大 电子电荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,电子质量me=9.1×10-31 kg。
答案：(1)8.21×1014 Hz (2)9.95×105 m/s
解析：(1)n=2时,E2= eV=-3.4 eV
要使处于n=2激发态的氢原子电离,电离能为ΔE=E∞-E2=3.4 eV
ν= Hz=8.21×1014 Hz。
(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量
E0= J=9.945×10-19 J
电离能ΔE=3.4×1.6×10-19 J=5.44×10-19 J
由能量守恒定律得E0-ΔE=mev2
代入数值解得v=9.95×105 m/s。第四章测评(B)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列叙述中符合物理学史的有( )
A.汤姆孙通过研究阴极射线实验,发现了电子
B.卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析,证实了原子是可以再分的
C.查德威克通过对α粒子散射实验现象的分析,提出了原子的核式结构模型
D.玻尔根据氢原子光谱分析,总结出了氢原子光谱在可见光区的波长公式
2.在光电效应实验中,如果需要增大光电子到达阳极时的速度,可采用的方法是( )
A.增加光照时间
B.增大入射光的波长
C.增大入射光的强度
D.增大入射光的频率
3.从α粒子散射实验结果出发推出的下述结论正确的是( )
A.说明金原子的内部大部分是空的
B.说明α粒子的质量比金原子质量还大
C.说明金原子也是个球体
D.说明α粒子的速度很大
4.用波长为λ1和λ2的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面。单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象;单色光B照射时,只能使金属C产生光电效应现象,不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为WC和WD,则下列选项正确的是( )
A.λ1>λ2,WC>WD
B.λ1>λ2,WCC.λ1<λ2,WC>WD
D.λ1<λ2,WC5.某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像如图所示。由图像可知( )
A.该金属的逸出功等于E
B.由该图像可得出普朗克常量h=
C.入射光的频率为2ν0时,产生的光电子的最大初动能为2E
D.入射光的频率为2ν0时,由该金属做成的光电管的遏止电压为
6.金属P、Q的逸出功大小关系为WP>WQ,用不同频率的光照射两金属P、Q,可得光电子最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系图线分别为直线p、q,下列四图中可能正确的是( )
7.氢原子能级图如图所示,下列说法正确的是( )
A.当氢原子从n=3状态跃迁到n=4状态时,辐射出0.66 eV的光子
B.玻尔理论认为原子的能量是不连续的,电子的轨道半径是连续的
C.玻尔理论也能很好地解释复杂原子的光谱
D.大量处在n=1能级的氢原子可以被13 eV的电子碰撞而发生跃迁
8.氢光谱在可见光的区域内有4条谱线,按照在真空中波长由长到短的顺序,这4条谱线分别是Hα、Hβ、Hγ和Hδ,它们都是氢原子的电子从量子数大于2的可能轨道上跃迁到量子数为2的轨道时所发出的光。下列判断错误的是( )
A.电子处于激发态时,Hα所对应的轨道量子数大
B.Hγ的光子能量大于Hβ的光子能量
C.对于同一种玻璃,4种光的折射率以Hα为最小
D.对同一种金属,Hα能使它发生光电效应,则Hβ、Hγ、Hδ都可以使它发生光电效应
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
9.关于光的波粒二象性,正确的说法是( )
A.光的频率越高,光子的能量越大,粒子性越显著
B.光的波长越长,光的能量越大,粒子性越显著
C.频率高的光子不具有波动性,波长较长的光子不具有粒子性
D.个别光子产生的效果往往显示粒子性,大量光子产生的效果往往显示波动性
10.根据光谱的特征谱线,可以确定物质的化学组成和鉴别物质,下列说法正确的是( )
A.线状谱中的明线是特征谱线,吸收光谱中的暗线不是特征谱线
B.线状谱中的明线不是特征谱线,吸收光谱中的暗线是特征谱线
C.线状谱中的明线与吸收光谱中的暗线是特征谱线
D.同一元素的线状谱的明线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的
11.用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子,使这些氢原子被激发到量子数为n(n>2)的激发态,此时出现的氢光谱中有N条谱线,其中波长的最大值为λ。现逐渐提高入射电子的动能,当动能达到某一值时,氢光谱中谱线数增加到N'条,其中波长的最大值变为λ'。下列各式中可能正确的是( )
A.N'=N+n
B.N'=N+n-1
C.λ'>λ
D.λ'<λ
12.图甲为氢原子能级图,大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光,其中用从n=4能级向n=2能级跃迁时辐射的光照射图乙所示光电管的阴极K时,电路中有光电流产生,则( )
甲
乙
A.若将滑片右移,电路中光电流增大
B.若将电源反接,电路中可能有光电流产生
C.若阴极K的逸出功为1.05 eV,则逸出的光电子最大初动能为2.4×10-19 J
D.大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射的光中只有4种光子能使阴极K发生光电效应
三、非选择题(本题共6小题,共60分)
13.(6分)如图所示,一静电计与锌板相连,在A处用一紫光灯照射锌板,关灯后,指针保持一定偏角。
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触,则静电计指针偏角将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)使静电计指针回到零,再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板,静电计指针无偏转,那么,若改用强度更大的红外线照射锌板,可观察到静电计指针 (选填“有”或“无”)偏转。
14.(8分)图甲是研究光电效应规律的光电管。用波长λ=0.50 μm的绿光照射阴极K,实验测得流过G表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示的规律,取h=6.63×10-34 J·s。结合图像,求:(以下所求结果均保留两位有效数字)
(1)阴极每秒发射的光电子数;
(2)光电子飞出阴极K时的最大动能;
(3)该阴极材料的截止频率。
15.(8分)为了测定带电粒子的比荷,让这个带电粒子垂直于电场飞进平行金属板间,已知匀强电场的电场强度为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,如果在两板间加垂直于电场方向的匀强磁场,磁场方向垂直于粒子的入射方向,磁感应强度为B,则粒子恰好不偏离原来方向(如图所示),求的值。
16.(8分)已知氢原子处在第一、第二激发态的能量分别为-3.4 eV和-1.51 eV,金属钠的截止频率为5.53×1014 Hz,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s。请通过计算判断,用氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板,能否发生光电效应
17.(14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13.6 eV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。
18.(16分)将氢原子电离,就是从外部给电子能量,使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。已知氢原子处于基态时,原子的能量为E1=-13.6 eV,氢原子各能级间的关系为En=(n=1,2,3,…)。
(1)若要使n=2激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子
(2)若用波长为200 nm的紫外线照射n=2激发态的氢原子,则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大 电子电荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,电子质量me=9.1×10-31 kg。
