2025高考物理人教版選擇性必修第3冊(cè)專項(xiàng)復(fù)習(xí)第4章學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)含答案學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)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(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共12小題，其中第1～8小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，每小題3分，第9～12小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．關(guān)于陰極射線，下列說法正確的是()A．陰極射線就是稀薄氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光放電現(xiàn)象B．陰極射線是在真空管內(nèi)由正極放出的電子流C．陰極射線管中的高電壓是為了使電子加速D．陰極射線管中的高電壓是為了使電子偏轉(zhuǎn)，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯答案：C解析：陰極射線是在真空管內(nèi)由負(fù)極放出的高速電子流，不是輝光放電現(xiàn)象，故A、B錯(cuò)誤；陰極射線管中的高電壓方向與電子運(yùn)動(dòng)方向平行，使電子加速，不會(huì)使電子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故C正確，D錯(cuò)誤。2．實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實(shí)中不能體現(xiàn)波動(dòng)性的是()A．電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣B．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)C．人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)D．人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)答案：B解析：干涉是波具有的特性，電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，說明電子具有波動(dòng)性，故A不符合題意；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm＝hν－W0可知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，沒有體現(xiàn)波動(dòng)性，故B符合題意；可以利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，說明中子可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，具有波動(dòng)性，故C不符合題意；人們利用電子顯微鏡觀測(cè)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，說明電子可以發(fā)生衍射現(xiàn)象，說明具有波動(dòng)性，故D不符合題意。3．(2024·云南模擬預(yù)測(cè))如圖所示，金屬板M、N用極限頻率分別為ν1和ν2的不同金屬制成。現(xiàn)用頻率為ν的單色光持續(xù)照射兩板內(nèi)表面，僅M板有光電子逸出，設(shè)電子的電荷量為e，下列說法正確的是()A．ν1>ν2B．M板的金屬的逸出功是hν1C．從M板逸出的光電子的初動(dòng)能是hν－h(huán)ν1D．增大入射光的光照強(qiáng)度，可使N板有光電子逸出答案：B解析：已知單色光照射M板發(fā)生光電效應(yīng)，根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生條件可知ν1<ν2，故A錯(cuò)誤；根據(jù)光電效應(yīng)方程，光電子的最大初動(dòng)能Ekm＝hν－W0，當(dāng)Ekm＝0時(shí)hν1＝W0，故B正確；光電效應(yīng)方程求得的是光電子的最大初動(dòng)能，故C錯(cuò)誤；能否發(fā)生光電效應(yīng)與光強(qiáng)無關(guān)，故D錯(cuò)誤。4．現(xiàn)有k個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為3的能級(jí)上，若這些受激發(fā)的氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是(假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的eq\f(1,n－1))()A.eq\f(k,2) B．kC．eq\f(3k,2) D．2k答案：C解析：處在量子數(shù)為3的能級(jí)的k個(gè)氫原子躍遷到量子數(shù)為2和量子數(shù)為1的能級(jí)的氫原子個(gè)數(shù)各為eq\f(k,2)，而處于量子數(shù)為2的能級(jí)的eq\f(k,2)個(gè)氫原子還會(huì)向量子數(shù)為1的基態(tài)躍遷，故發(fā)出的光子總數(shù)為eq\f(3k,2)。5．(2024·河北石家莊三模)如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，下列說法正確的是()A．處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為1.51eV的光子躍遷到n＝3能級(jí)B．處于基態(tài)的氫原子可以吸收能量為13.7eV的光子后被電離C．氫原子由n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，原子的電勢(shì)能增加D．一個(gè)氫原子從n＝4能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)，可發(fā)出6種不同頻率的光子答案：B解析：處于基態(tài)的氫原子躍遷到n＝3能級(jí)需要E＝－1.51eV－(－13.6)eV＝12.09eV，故A錯(cuò)誤；根據(jù)電離的特點(diǎn)可知，處于基態(tài)的氫原子吸收大于13.6eV的能量即可實(shí)現(xiàn)電離，故B正確；氫原子由n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)，半徑變小，可知?jiǎng)幽茉黾?，電?shì)能減小，故C錯(cuò)誤；一個(gè)氫原子從n＝4能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)，可發(fā)出n－1＝3種不同頻率的光子，故D錯(cuò)誤。6．1927年戴維森和革末完成了電子衍射實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的重大近代物理實(shí)驗(yàn)之一。如圖所示是該實(shí)驗(yàn)裝置的簡(jiǎn)化圖，下列說法正確的是()A．電子所具有的波動(dòng)性與機(jī)械波沒有區(qū)別B．該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的C．該實(shí)驗(yàn)說明光子具有波動(dòng)性D．該實(shí)驗(yàn)不能說明實(shí)物粒子具有波動(dòng)性答案：B解析：電子是實(shí)物粒子，而該實(shí)驗(yàn)中看到了電子能發(fā)生衍射現(xiàn)象，則該實(shí)驗(yàn)說明物質(zhì)波理論是正確的，實(shí)物粒子具有波動(dòng)性，但不能說明光子具有波動(dòng)性，這種波動(dòng)性與機(jī)械波在本質(zhì)上是不同的，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。7．(2024·江蘇南通高二期中)利用圖示實(shí)驗(yàn)裝置研究光電效應(yīng)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中用同一頻率(足夠大)的單色光，分別照射不同型號(hào)的光電管(K極金屬不同)，以下遏止電壓(Uc)隨不同金屬逸出功(W0)變化圖像正確的是()答案：B解析：實(shí)驗(yàn)中用同一頻率(足夠大)的單色光，分別照射不同型號(hào)的光電管；根據(jù)光電效應(yīng)方程可得Ek＝hν－W0，根據(jù)動(dòng)能定理可得－eUc＝0－Ek，聯(lián)立可得Uc＝－eq\f(1,e)W0＋eq\f(hν,e)，可知Uc－W0是一條斜率為負(fù)，縱軸截距為正的傾斜直線，故B正確。8．(2024·北京順義區(qū)一模)1899年，蘇聯(lián)物理學(xué)家列別捷夫首先從實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光射到物體表面上時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力”，和大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞類似，將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會(huì)對(duì)物體表面產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”。某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的探測(cè)器，利用太陽光的“光壓”為探測(cè)器提供動(dòng)力，以使太陽光對(duì)太陽帆的壓力超過太陽對(duì)探測(cè)器的引力，將太陽系中的探測(cè)器送到太陽系以外。假設(shè)質(zhì)量為m的探測(cè)器正朝遠(yuǎn)離太陽的方向運(yùn)動(dòng)，帆面的面積為S，且始終與太陽光垂直，探測(cè)器到太陽中心的距離為r，不考慮行星對(duì)探測(cè)器的引力。已知：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)從太陽單位面積輻射的電磁波的總能量與太陽絕對(duì)溫度的四次方成正比，即P0＝σT4，其中T為太陽表面的溫度，σ為常量。引力常量為G，太陽的質(zhì)量為M，太陽的半徑為R，光子的動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)，光速為c。下列說法正確的是()A．常量σ的單位為eq\f(kg·s,K4)B．t時(shí)間內(nèi)探測(cè)器在r處太陽帆受到太陽輻射的能量為4πR2tP0SC．若照射到太陽帆上的光一半被太陽帆吸收一半被反射，探測(cè)器太陽帆的面積S至少為eq\f(2cGMm,R2P0)D．若照射到太陽帆上的光全部被太陽帆吸收，探測(cè)器在r處太陽帆受到的太陽光對(duì)光帆的壓力為eq\f(R2P0S,cr2)答案：D解析：P0是單位時(shí)間從太陽單位面積輻射的電磁波的能量，所以單位為J/(s·m2)，則σ＝eq\f(P0,T4)，則常量σ的單位為eq\f(J,s·m2·K4)＝eq\f(kg,s3·K4)，故A錯(cuò)誤；t時(shí)間內(nèi)探測(cè)器在r處太陽帆受到太陽輻射的能量E＝eq\f(4πR2tP0,4πr2)S＝eq\f(R2tP0S,r2)，故B錯(cuò)誤；輻射到太陽帆的光子的總數(shù)n＝eq\f(E,hν)＝eq\f(Eλ,hc)＝eq\f(R2tP0Sλ,hcr2)，一半光子被吸收，一半反射，則有F總t＝eq\f(n,2)p＋eq\f(n,2)·2p＝eq\f(3n,2)p，其中F總≥eq\f(GMm,r2)，聯(lián)立可得S≥eq\f(2cGMm,3R2P0)，故C錯(cuò)誤；若照射到太陽帆上的光全部被太陽帆吸收，則有F總t＝np，可得探測(cè)器在r處太陽帆受到的太陽光對(duì)光帆的壓力F總＝eq\f(R2P0S,cr2)，故D正確。9．(2024·江西九江高二期末)有關(guān)下列四幅圖說法正確的是()A．圖甲對(duì)線框施加一水平力F，使線框向右做加速運(yùn)動(dòng)，線框可以產(chǎn)生感應(yīng)電流B．圖乙為第一張人體X光照片，X射線可用于診斷病情，它的波長(zhǎng)比可見光短C．圖丙是電磁波的產(chǎn)生與傳播示意圖，麥克斯韋理論告訴我們，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)D．圖丁的氦原子光譜是一些分立的亮線，說明原子的能量是量子化的答案：BD解析：圖甲對(duì)線框施加一水平力F，使線框向右做加速運(yùn)動(dòng)，穿過線框的磁通量不變，不可以產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A錯(cuò)誤；X射線可用于診斷病情，它的頻率比可見光大，但是它的波長(zhǎng)比可見光短，故B正確；麥克斯韋理論告訴我們，均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場(chǎng)，而周期性變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生周期性變化的電場(chǎng)，故C錯(cuò)誤；能量量子化也適合于原子系統(tǒng)，原子的能量是量子化的，原子在不同能級(jí)間躍遷產(chǎn)生分立的光譜，故D正確。10．如圖甲所示，在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用相同頻率的單色光，分別照射陰極材料為鋅和銅的兩個(gè)不同的光電管，結(jié)果都能發(fā)生光電效應(yīng)。圖乙為其中一個(gè)光電管的遏止電壓Uc隨入射光頻率ν變化的函數(shù)關(guān)系圖像。對(duì)于這兩個(gè)光電管，下列判斷正確的是()A．因?yàn)椴牧喜煌?，逸出功不同，所以遏止電壓Uc不同B．光電子的最大初動(dòng)能不同C．因?yàn)楣鈴?qiáng)不確定，所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同D．兩個(gè)光電管的Uc－ν圖像的斜率可能不同答案：ABC解析：照射光的頻率相同，但不同材料的逸出功不同，根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0和eUc＝Ek知，遏止電壓不同，故A正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W0得，相同的頻率，不同的逸出功，則光電子的最大初動(dòng)能不同，故B正確；雖然光的頻率相同，但光強(qiáng)不確定，所以單位時(shí)間逸出的光電子數(shù)可能相同，飽和光電流也可能相同，故C正確；因?yàn)閁c＝eq\f(hν,e)－eq\f(W0,e)知，題圖乙中圖線的斜率為eq\f(h,e)，即斜率只與h和e有關(guān)，且為常數(shù)，一定相同，故D錯(cuò)誤。11．(2024·甘肅張掖模擬預(yù)測(cè))如圖所示為氫原子的能級(jí)圖。大量處于n1、n2、n3、n4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)分別輻射出x1、x2、x3、x4種不同頻率的光子。已知x4－x3＝2(x2－x1)>0，則()A．n1一定等于2B．若n1＝3，則可能有n4＝7C．若大量氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光有兩種可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則大量氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光可能有4種可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)D．一個(gè)處于n＝5能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷，最多可輻射5種頻率的光答案：BC解析：根據(jù)Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2)，大量氫原子從n＝2至n＝7能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)分別能發(fā)出1、3、6、10、15、21種不同頻率的光子，則有10－6＝2(3－1)，即x1＝1，n1＝2，若21－15＝2(6－3)，則有x1＝3，n1＝3，n4＝7，故A錯(cuò)誤，B正確；大量氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出3種光，有兩種可使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則該金屬的逸出功E3－E2<W0<E2－E1，即1.89MeV<W0<10.2MeV，則大量氫原子從n＝4能級(jí)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光可能有4種可使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故C正確；一個(gè)處于n＝5能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷，最多可輻射4種頻率的光，故D錯(cuò)誤。12．場(chǎng)致發(fā)射顯微鏡的構(gòu)造如圖所示：一根針的尖端直徑約為100nm，位于真空玻璃球泡的中心，球的內(nèi)表面涂有熒光材料導(dǎo)電膜，在膜與針之間加上如圖所示的高電壓，使針尖附近的電場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)4×109V/m，電子就從針尖表面被“拉”出并加速到達(dá)導(dǎo)電膜，引起熒光材料發(fā)光。這樣，在熒光屏上就看到了針尖的某種像(針尖表面的發(fā)射率圖像)，如分辨率足夠高，還可以分辨出針尖端個(gè)別原子的位置。但由于電子波的衍射，會(huì)使像模糊，影響分辨率。將電極方向互換，并在玻璃球泡中充進(jìn)氦氣，則有氦離子產(chǎn)生并打到熒光屏上，這樣可使分辨率提高，以下判斷正確的是()A．氦原子變成氦離子是在針尖端附近發(fā)生的B．電子從針尖到導(dǎo)電膜的運(yùn)動(dòng)過程加速度不斷減小C．電子或氦離子的撞擊使熒光材料的原子躍遷到了激發(fā)態(tài)D．分辨率提高是因?yàn)楹るx子的德布羅意波長(zhǎng)比電子的長(zhǎng)答案：ABC解析：當(dāng)無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的氦原子與針尖上的金屬原子碰撞時(shí)，氦原子由于失去電子而成為正離子，故A正確；電場(chǎng)強(qiáng)度從針尖到導(dǎo)電膜由強(qiáng)變?nèi)?，電子從針尖到?dǎo)電膜的運(yùn)動(dòng)過程加速度不斷減小，故B正確；當(dāng)電子或氦離子以很大的速度撞擊熒光材料時(shí)，電子或氦離子把一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)移給了熒光材料的原子，從而使其躍遷到了激發(fā)態(tài)，故C正確；要想使分辨率提高，就要使衍射變得不明顯，可知氦離子的德布羅意波長(zhǎng)比電子的短，故D錯(cuò)誤。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(本題共2小題，共14分。把答案直接填在橫線上)13．(6分)(2024·安徽安慶高二階段練習(xí))美國(guó)物理學(xué)家密立根利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，最先測(cè)出了電子的電荷量，被稱為密立根油滴實(shí)驗(yàn)。兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正負(fù)極相連接，板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)，方向豎直向下，板間油滴P由于帶負(fù)電懸浮在兩板間保持靜止。(1)若要測(cè)出該油滴的電荷量，需要測(cè)出的物理量有________。A．油滴質(zhì)量mB．兩板間的場(chǎng)強(qiáng)EC．當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭D．兩板的長(zhǎng)度L(2)用所選擇的物理量表示出該油滴的電荷量q＝________。(3)在進(jìn)行了幾百次的測(cè)量以后，密立根發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量雖不同，但都是某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍，這個(gè)最小電荷量被認(rèn)為是元電荷。關(guān)于元電荷說法正確的是________。A．油滴的電荷量可能是1.6×10－20CB．油滴的電荷量可能是3.2×10－19CC．元電荷就是電子D．任何帶電體所帶電荷量可取任意值答案：(1)ABC(2)eq\f(mg,E)(3)B解析：(1)平行金屬板板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，電場(chǎng)力與重力平衡，則有mg＝qE，所以需要測(cè)出的物理量有油滴質(zhì)量m，兩板間的場(chǎng)強(qiáng)E，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。故選ABC。(2)用所選擇的物理量表示出該油滴的電荷量q＝eq\f(mg,E)。(3)在進(jìn)行了幾百次的測(cè)量以后，密立根發(fā)現(xiàn)油滴所帶的電荷量雖不同，但都是某個(gè)最小電荷量的整數(shù)倍，這個(gè)最小電荷量被認(rèn)為是元電荷，其值為e＝1.6×10－19C，則可知油滴的電荷量可能是3.2×10－19C，而1.6×10－20C不是元電荷的整數(shù)倍，故A錯(cuò)誤，B正確；元電荷不是電子，只是在數(shù)值上等于電子或質(zhì)子的電荷量；任何帶電體所帶電荷量都只能是元電荷的整數(shù)倍，故C、D錯(cuò)誤。14．(8分)某學(xué)習(xí)小組利用圖甲所示電路研究光電流I和光電管陰極K與陽極A之間的電壓U的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，用激光筆1(產(chǎn)生的光子能量為3.1eV)照射光電管的陰極K，用電流表測(cè)量光電流的大小，圖乙為根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出的圖像。(1)連接好電路，將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最左端，用激光筆1照射陰極K，電流表________(選填“有”或“無”)示數(shù)。(2)閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片從最左端向右滑動(dòng)，電流表的示數(shù)________(選填“減小”“增大”或“不變”)。(3)根據(jù)圖乙可得光電管陰極材料的逸出功約為________eV(保留兩位有效數(shù)字)。(4)考慮電流表內(nèi)阻，由圖像得到的遏止電壓與真實(shí)值相比將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。答案：(1)有(2)減小(3)1.8(4)不變解析：(1)根據(jù)題意，將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最左端，光電管陰極K與陽極A之間的電壓為零，用激光筆1照射陰極K，有光電子逸出，可以到達(dá)陽極A形成光電流，則電流表有示數(shù)。(2)閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片從最左端向右滑動(dòng)，光電管陰極K與陽極A之間的反向電壓逐漸增大，可以到達(dá)陽極A的光電子數(shù)減小，則光電流減小，即電流表的示數(shù)減小。(3)根據(jù)題意，設(shè)逸出功為W0，由光電效應(yīng)方程有Ek＝3.1eV－W0，由圖乙可知，遏止電壓為Uc＝1.26V，則有Ek＝eUc＝1.26eV，聯(lián)立解得W0≈1.8eV。(4)由于光電管陰極K與陽極A之間相當(dāng)于斷路，電流表有沒有內(nèi)阻光電管陰極K與陽極A之間電壓都等于電壓表的讀數(shù)，則考慮電流表內(nèi)阻，由圖像得到的遏止電壓與真實(shí)值相比將不變。三、論述、計(jì)算題(本題共4小題，共46分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15．(8分)(2024·江蘇南通高三開學(xué)考試)激光器發(fā)光功率為P，所發(fā)射的一束水平平行光束在空氣中的波長(zhǎng)為λ，光束的橫截面積為S，垂直射到放在光滑水平面上的理想黑色物體的豎直表面上，光被完全吸收，光束的照射時(shí)間為t，物體的質(zhì)量為m，光子的動(dòng)量p＝eq\f(h,λ)，空氣中光速為c，求：(1)物體在t時(shí)間內(nèi)接收到的光子數(shù)目；(2)物體獲得的速率和增加的內(nèi)能。答案：(1)eq\f(Pλt,hc)(2)eq\f(Pt,mc)Pt－eq\f(P2t2,2mc2)解析：(1)由Pt＝nhν，ν＝eq\f(c,λ)得n＝eq\f(Pλt,hc)。(2)光子與物體系統(tǒng)動(dòng)量守恒有np1＝mv，p1＝eq\f(h,λ)得v＝eq\f(Pt,mc)系統(tǒng)能量守恒有Pt＝eq\f(1,2)mv2＋Q得Q＝Pt－eq\f(P2t2,2mc2)。16．(10分)(2024·江蘇淮安高二期中)一群氫原子處于n＝3能級(jí)狀態(tài)，氫原子的能級(jí)的示意圖如圖所示(e＝1.6×10－19C)，求：(1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子？(2)氫原子由n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)輻射的光子能量；(3)為使一個(gè)處于n＝3能級(jí)的氫原子電離，至少需要給它多少焦耳的能量？答案：(1)3種(2)1.89eV(3)2.416×10－19J解析：(1)根據(jù)Ceq\o\al(2,3)＝3，可知?dú)湓涌赡馨l(fā)射3種頻率的光子。(2)氫原子由n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，由玻爾的躍遷規(guī)律可得輻射光子能量為ε＝E3－E2＝－1.51eV－(－3.40eV)＝1.89eV。(3)為使一個(gè)處于n＝3能級(jí)的氫原子電離，至少需要給它的能量為ΔE＝0－E3＝1.51eV＝1.51×1.6×10－19J＝2.416×10－19J。17．(12分)(2024·江蘇南通高二期中)光譜的結(jié)果顯示氫原子只能發(fā)出一系列特定波長(zhǎng)的光，瑞士科學(xué)家巴耳末發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長(zhǎng)λ滿足一個(gè)簡(jiǎn)單的公式，即巴耳末公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，(n＝3,4,5…)。已知R為里德伯常量，電子電荷量的大小為e，真空中的光速為c，普朗克常量為h。(1)求氫原子中電子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2時(shí)對(duì)應(yīng)譜線的波長(zhǎng)λ；(2)利用巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，已知遏止電壓為Uc。求該金屬的逸出功W0。答案：(1)eq\f(36,5R)(2)eq\f(5Rhc,36)－eUc解析：(1)由題意可知，在巴耳末系中，氫原子由n＝3能級(jí)躍遷到n＝2時(shí)有eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))解得λ＝eq\f(36,5R)。(2)氫原子由n＝3能級(jí)躍遷到n＝2時(shí)，輻射光子的能量最小，巴耳末系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)，根據(jù)c＝λν解得ν＝eq\f(5Rc,36)根據(jù)光電效應(yīng)方程有Ekmax＝hν－W0根據(jù)遏止電壓的規(guī)律有eUc＝Ekmax解得W0＝eq\f(5Rhc,36)－eUc。18．(16分)(2024·浙江杭州高二期中)某種金屬板M受到一束紫外線連續(xù)照射時(shí)會(huì)不停地發(fā)射電子，紫外光束的橫截面為圓形，其半徑r為1mm，從M板射出的電子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，速度大小也不相同。在M旁放置一個(gè)金屬網(wǎng)N，M、N間距d為1cm。如果用導(dǎo)線將M、N連起來，從M射出的電子落到N上便會(huì)沿導(dǎo)線返回M，從而形成電流。電子的質(zhì)量m＝9.1×10－31kg，所帶的電荷量e＝1.6×10－19C。(1)在用導(dǎo)線連接M、N時(shí)，測(cè)得通過導(dǎo)線的電流大小為3.2μA，求：金屬板N每秒接收到電子的數(shù)目？(2)現(xiàn)在不把M、N直接相連，而按圖那樣在M、N之間加電壓U，發(fā)現(xiàn)當(dāng)U＝20V時(shí)，電流表中恰好沒有電流。則被這束紫外線照射出的電子，其最大速度是多少？(3)現(xiàn)把加在M、N之間的電壓反向，且射出的電子的最大速度與(2)問中的相等，求：所加電壓U＝20V時(shí)，金屬板N上能接收到電子的區(qū)域的最大面積？(保留3位有效數(shù)字)答案：(1)2×1013個(gè)(2)2.7×106m/s(3)13.8cm2解析：(1)根據(jù)I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(ne,t)解得n＝eq\f(It,e)＝eq\f(3.2×10－6,1.6×10－19)＝2×1013。(2)按圖那樣在M、N之間加電壓U，當(dāng)U＝20V時(shí)，電流表中恰好沒有電流，即電子克服電場(chǎng)力做功，恰好運(yùn)動(dòng)不到N板，則由動(dòng)能定理eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)解得vm＝2.7×106m/s。(3)射出的電子速度沿板方向，則電子在M、N之間做類平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋規(guī)律，沿板方向的位移為x＝vmt垂直板方向有d＝eq\f(1,2)at2根據(jù)牛頓第二定律a＝eq\f(eU,md)聯(lián)立解得x＝2cm金屬板N上能接收到電子的區(qū)域的最大半徑為rm＝r＋2cm＝2.1cm最大面積為Sm＝πreq\o\al(2,m)＝13.8cm2。第五章1.基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1．天然放射性元素放出的α、β、γ射線中()A．三種射線的速度相同B．α射線的穿透本領(lǐng)最強(qiáng)C．β射線的本質(zhì)是高速運(yùn)動(dòng)的電子流D．γ射線在真空中的速度比X射線的大答案：C解析：α射線的速度可達(dá)0.1c，β射線的速度可達(dá)0.99c，γ射線的速度為c，故A錯(cuò)誤；三種射線中，α射線的穿透本領(lǐng)最弱，故B錯(cuò)誤；β射線的本質(zhì)是高速運(yùn)動(dòng)的電子流，故C正確；γ射線和X射線都是電磁波，它們?cè)谡婵罩械乃俣认嗤蔇錯(cuò)誤。2．在天然放射性物質(zhì)附近放置一帶電體，帶電體所帶的電荷很快“消失”的根本原因是()A．γ射線的貫穿作用B．α射線的電離作用C．β射線的貫穿作用D．β射線的中和作用答案：B解析：因α射線的電離作用使空氣電離，從而使帶電體所帶的電荷很快“消失”。3．(多選)下列說法正確的是()A.eq\o\al(n,m)X與eq\o\al(n,m－1)Y互為同位素B.eq\o\al(n,m)X與eq\o\al(n－1,m)Y互為同位素C.eq\o\al(n,m)X與eq\o\al(n－2,m－2)Y中子數(shù)相同D.eq\o\al(235,92)U核內(nèi)有92個(gè)質(zhì)子、235個(gè)中子答案：BC解析：同位素有相同的質(zhì)子數(shù)，不同的質(zhì)量數(shù)，故A錯(cuò)誤，B正確；原子核中質(zhì)子數(shù)加中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)，eq\o\al(n,m)X中子數(shù)為n－m，eq\o\al(n－2,m－2)Y中子數(shù)為n－m，故C正確；eq\o\al(235,92)U中質(zhì)子數(shù)為92，中子數(shù)為143，故D錯(cuò)誤。4．(多選)下列哪些現(xiàn)象能說明射線來自原子核()A．三種射線的能量都很高B．放射性的強(qiáng)度不受溫度、外界壓強(qiáng)等條件的影響C．元素的放射性與所處的化學(xué)狀態(tài)(單質(zhì)、化合態(tài))無關(guān)D．α射線、β射線都是帶電的粒子流答案：BC解析：能說明射線來自原子核的證據(jù)是元素的放射性與其所處的化學(xué)狀態(tài)和物理狀態(tài)無關(guān)，故B、C正確。5．在人類對(duì)微觀世界進(jìn)行探索的過程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)起到了非常重要的作用。下列說法正確的是()A．居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素B．盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的研究，揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C．湯姆孫通過對(duì)陰極射線的研究，發(fā)現(xiàn)陰極射線是原子核中的中子變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的β射線D．查德威克用α粒子轟擊鈹原子核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子答案：A解析：居里夫婦從瀝青鈾礦中分離出了釙(Po)和鐳(Ra)兩種新元素，故A正確；盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了原子是由原子核和核外電子組成的，但他沒有揭示原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故B錯(cuò)誤；湯姆孫通過對(duì)陰極射線的研究，發(fā)現(xiàn)陰極射線是帶負(fù)電的粒子，且質(zhì)量非常小，并未發(fā)現(xiàn)該射線是中子變?yōu)橘|(zhì)子時(shí)產(chǎn)生的β射線，故C錯(cuò)誤；查德威克用α粒子轟擊鈹原子核，發(fā)現(xiàn)了中子，故D錯(cuò)誤。6．(多選)如圖所示，鉛盒A中裝有天然放射性物質(zhì)，放射線從其右端小孔中水平向右射出，在小孔和熒光屏之間有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說法中正確的有()A．打在圖中a、b、c三點(diǎn)的依次是β射線、γ射線和α射線B．α射線和β射線的軌跡都是拋物線C．α射線和β射線的軌跡都是圓弧D．如果在鉛盒和熒光屏間再加一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則屏上的亮斑可能只剩下b答案：AC解析：由左手定則可知粒子向右射出后，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中α粒子受的洛倫茲力向下，β粒子受的洛倫茲力向上，軌跡都是圓弧。由于α粒子速度約是光速的eq\f(1,10)，而β粒子速度接近光速，所以在同樣的混合場(chǎng)中不可能都做直線運(yùn)動(dòng)，故A、C正確。7．(2024·安徽高三階段練習(xí))利用帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，制作出的質(zhì)譜儀可測(cè)量粒子的比荷。研究放射性元素射線性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，圖1是三類射線在垂直紙面向外的磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況的示意圖。圖2是兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出。下列說法錯(cuò)誤的是()A．放射源可以打出三類射線，說明同時(shí)發(fā)生α、β、γ衰變B．α射線穿透能力最弱，速度也最慢，打到A板的是α射線C．a(chǎn)為電源正極，到達(dá)A板的為β射線，不偏轉(zhuǎn)的是γ射線D．正負(fù)極判斷看射線在兩板間的軌跡，比荷大的偏向A板答案：B解析：從圖2可以看出，到達(dá)兩極板的粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，到達(dá)A極板的粒子的豎直位移小于到達(dá)B板粒子的，粒子在豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)公式，知兩個(gè)粒子初速度v相差約10倍，但兩者比荷相差幾千倍，兩極板電壓U相同，比荷小的飛行距離短，所以電子的豎直位移小，故達(dá)到A極板距離小，是β射線，A極板帶正電，a為電源的正極。本題選錯(cuò)誤的，故選B。8.eq\o\al(31,15)P的一種同位素eq\o\al(30,15)P具有放射性，對(duì)人體有害。則：(1)eq\o\al(30,15)P的原子核中有幾個(gè)質(zhì)子？幾個(gè)中子？(2)eq\o\al(30,15)P核所帶電荷量是多少？(3)若eq\o\al(31,15)P原子呈電中性，它的核外有幾個(gè)電子？(4)若讓eq\o\al(31,15)P和eq\o\al(30,15)P原子核以相同速度垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，它們運(yùn)動(dòng)的軌道半徑之比是多少？答案：(1)1515(2)2.40×10－18C(3)15(4)eq\f(31,30)解析：(1)eq\o\al(30,15)P核中的質(zhì)子數(shù)為15，中子數(shù)為：30－15＝15。(2)eq\o\al(30,15)P核所帶電荷量Q＝15e＝15×1.60×10－19C＝2.40×10－18C。(3)eq\o\al(31,15)P原子呈電中性，則核外電子數(shù)為15。(4)據(jù)qvB＝meq\f(v2,r)知，r＝eq\f(mv,qB)，因?yàn)閮煞N同位素具有相同的電荷數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同，而原子核的質(zhì)量之比與原子核的質(zhì)量數(shù)之比相等，故eq\f(r1,r2)＝eq\f(m1,m2)＝eq\f(31,30)。能力提升練9.如圖所示，在某次實(shí)驗(yàn)中把放射性元素放入鉛制成的容器中，射線只能從容器的小孔射出。在小孔前Q處放置一張黑紙，在黑紙后P處放置照相機(jī)底片，Q、P之間有垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出)，整個(gè)裝置放在暗室中。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，照相機(jī)底片的a、b兩處感光(b處正對(duì)鉛盒的小孔)，則下列說法正確的是()A．該實(shí)驗(yàn)說明原子具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)B．Q、P之間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C．通過分析可知，打到a處的射線為β射線D．此放射性元素放出的射線中只有α射線和β射線答案：C解析：該實(shí)驗(yàn)說明原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，故A錯(cuò)誤；照相機(jī)底片的a、b兩處感光，說明有β射線與γ射線穿過黑紙，因此打在b處的應(yīng)是γ射線，打在a處的應(yīng)是β射線，再依據(jù)左手定則，可知磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，故B錯(cuò)誤，C正確；此放射性元素放出的射線中可能有α射線，一定有β射線與γ射線，故D錯(cuò)誤。10．α、β和γ射線穿透物質(zhì)的能力是不同的，為把輻射強(qiáng)度減到一半，所需鋁板的厚度分別為0.0005cm、0.05cm和8cm，而鋼板降低輻射強(qiáng)度的能力比鋁板強(qiáng)一些。工業(yè)部門可以使用射線來測(cè)厚度。如圖所示，軋鋼廠的熱軋機(jī)上可以安裝射線測(cè)厚儀，探測(cè)器探測(cè)到的射線強(qiáng)度與鋼板的厚度有關(guān)，軋出的鋼板越厚，透過的射線越弱。因此，將射線測(cè)厚儀接收到的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，就可以對(duì)鋼板的厚度進(jìn)行自動(dòng)控制。如果鋼板的厚度需要控制為5cm，請(qǐng)推測(cè)測(cè)厚儀使用的射線是()A．α射線 B．β射線C．γ射線 D．可見光答案：C解析：根據(jù)α、β、γ三種射線的特點(diǎn)可知，γ射線穿透能力最強(qiáng)，電離作用最弱；α射線電離作用最強(qiáng)，穿透能