江蘇省2022屆高三高考物理一輪復(fù)習(xí)精選精練跟蹤練習(xí)1波粒二象性原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜

第十五章第1單元波粒二象性、原子結(jié)構(gòu)、氫原子光譜1．在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來(lái)不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針張開一個(gè)角度，如圖15－1－5所示，這時(shí)鋅板帶________電，指針帶________電．2．已知金屬銫的逸出功為eV，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，要使銫表面發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為eV，求入射光的波長(zhǎng)應(yīng)為多少？3．如圖15－1－6所示，氫原子從n＞2的某一能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，輻射出能量為eV的光子．問(wèn)最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量，才能使它輻射上述能量的光子？請(qǐng)?jiān)趫D15－1－6中畫出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖．4．盧瑟福和他的助手做α粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)，獲得了重要發(fā)現(xiàn)．(1)關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，下列說(shuō)法正確的是()A．證明了質(zhì)子的存在B．證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C．證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核里D．說(shuō)明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(dòng)(2)在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有一個(gè)α粒子以×107m/s的速度去轟擊金箔后，若金原子的核電荷數(shù)為79.求該α粒子與金原子核間的最近距離(已知帶電粒子在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電勢(shì)能表達(dá)式為Ep＝keq\f(q1q2,r)，α粒子質(zhì)量為×10－27kg)．5．在氫原子中，如果電子從r1＝×10－10m的軌道上，由于獲得能量而進(jìn)入r2＝×10－10m的軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求在該軌道上電子的動(dòng)能是多少？(k＝×109N·m2/C6．氫原子第n能級(jí)的能量為En＝eq\f(E1,n2)，其中E1是基態(tài)能量，而n＝1,2，…，若一氫原子發(fā)射能量為－eq\f(3,16)E1的光子后處于比基態(tài)能量高出－eq\f(3,4)E1的激發(fā)態(tài)，則氫原子發(fā)射光子前、后分別處于第幾能級(jí)？7．氫原子光譜除了巴耳末系外，還有賴曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式為eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))(n＝4,5,6，…)，R＝×107m－1.若已知帕邢系的氫原子光譜在紅外線區(qū)域，試求：(1)n＝6時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)；(2)帕邢系形成的譜線在真空中的波速為多少？n＝6時(shí)，傳播頻率為多大？8．已知某金屬表面接受波長(zhǎng)為λ和2λ的單色光照射時(shí)，釋放出光電子的最大初動(dòng)能分別為30eV和10eV，求能使此種金屬表面產(chǎn)生光電效應(yīng)的入射光的極限波長(zhǎng)為多少？(λ為未知量)9．一速度為v的高速α粒子(24He)與同方向運(yùn)動(dòng)的氖核(1020Ne)發(fā)生彈性正碰，碰后α粒子恰好靜止．求碰撞前后氖核的速度(不計(jì)相對(duì)論修正)．10．(1)下列關(guān)于光具有波粒二象性的敘述中正確的是()A．光的波動(dòng)性與機(jī)械波、光的粒子性與質(zhì)點(diǎn)都是等同的B．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性C．光有波動(dòng)性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能統(tǒng)一的D．光的頻率越高，波動(dòng)性越顯著(2)試通過(guò)分析比較，具有相同動(dòng)能的中子和電子的物質(zhì)波波長(zhǎng)的大?。谑逭碌?單元波粒二象性、原子結(jié)構(gòu)、氫原子光譜【參考答案與詳細(xì)解析】1．解析：在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，鋅板因逸出電子帶正電，驗(yàn)電器由于與鋅板接觸也帶正電，其指針也帶正電．答案：正正2．解析：根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0可得入射光的頻率為ν＝eq\f(Ek＋W0,h)由c＝νλ可得入射光的波長(zhǎng)為λ＝eq\f(c,ν)＝eq\f(hc,Ek＋W0)＝eq\f×10－34×3×108,＋××10－19)m≈×10－7m答案：×10－73．解析：氫原子從n＞2的某一能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，滿足hν＝En－E2＝eVEn＝hν＋E2＝－eV，所以n＝4.基態(tài)氫原子要躍遷到n＝4的能級(jí)，應(yīng)提供：ΔE＝E4－E1＝eV躍遷圖見下圖答案：eV見解析圖4．解析：(1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個(gè)集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核．?dāng)?shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預(yù)測(cè)核內(nèi)存在中子，所以C對(duì)，A、B錯(cuò)．玻爾發(fā)現(xiàn)了電子軌道量子化，D錯(cuò)．(2)α粒子與原子核發(fā)生對(duì)心碰撞時(shí)所能達(dá)到的最小距離為d，eq\f(1,2)mv2＝keq\f(q1q2,d)d＝eq\f(2kq1q2,mv2)＝eq\f(2××109×2×79××10－19)2,×10－27××107)2)m≈×10－14m答案：(1)C(2)×10－145．解析：由于電子與原子核間的庫(kù)侖力充當(dāng)向心力，則keq\f(qe2,r22)＝eq\f(mv2,r2)所以Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(kqe2,2r2)＝eq\f×109××10－19)2,2××10－10)J≈×10－19J.答案：×10－19J6．解析：設(shè)氫原子發(fā)射光子前、后分別處于第l與第m能級(jí)，則依題意有eq\f(E1,l2)－eq\f(E1,m2)＝－eq\f(3,16)E1eq\f(E1,m2)－E1＝－eq\f(3,4)E1解得：m＝2，l＝4.答案：427．解析：(1)根據(jù)帕邢系公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,32)－eq\f(1,n2))，當(dāng)n＝6時(shí)，得λ≈×10－6m.(2)帕邢系形成的譜線在紅外線區(qū)域，而紅外線屬于電磁波，在真空中以光速傳播，故波速為光速c＝3×108m/s，由c＝ν＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,×10－6)Hz≈×1014Hz.答案：(1)×10－6m(2)3×108m/s×8．解析：設(shè)此種金屬的逸出功為W0，極限波長(zhǎng)為λ0.由愛因斯坦光電效應(yīng)方程：heq\f(c,λ)－W0＝Ek1，heq\f(c,2λ)－W0＝Ek2，heq\f(c,λ0)＝W0可得：λ0≈×10－7m答案：×10－79．解析：設(shè)α粒子與氖核的質(zhì)量分別為mα與mNe，氖核在碰撞前后的速度分別為vNe與vNe′由動(dòng)量守恒與機(jī)械能守恒定律，有mαv＋mNevNe＝mNevNe′①eq\f(1,2)mαv2＋eq\f(1,2)mNevNe2＝eq\f(1,2)mNevNe′2②解得vNe＝eq\f(mNe－mα,2mNe)v③vNe′＝eq\f(mNe＋mα,2mNe)v④已知eq\f(mα,mNe)＝eq\f(1,5)⑤將⑤式代入③④式得：vNe＝eq\f(2,5)v，vNe′＝eq\f(3,5)v.答案：eq\f(2,5)veq\f(3,5)v10．解析：(1)光的波動(dòng)性與機(jī)械波、光的粒子性與質(zhì)點(diǎn)有本質(zhì)的區(qū)別，A選項(xiàng)