第85課時波粒二象性物質波原子結構與玻爾理論課時精練(分值：60分)1~7題每小題4分，共28分1.如圖所示，當弧光燈發(fā)出的光經一狹縫后，在鋅板上形成明暗相間的條紋，同時與鋅板相連的驗電器鋁箔有張角，則該實驗()A.只能證明光具有波動性B.只能證明光具有粒子性C.只能證明光能夠發(fā)生干涉D.可以證明光具有波粒二象性答案D解析弧光燈發(fā)出的光經一狹縫后，在鋅板上形明暗相間的條紋，說明光在通過狹縫后發(fā)生了衍射，而發(fā)生衍射現(xiàn)象是波所特有的性質，則可說明光具有波動性；另外當光照射到鋅板上后，與鋅板相連的驗電器鋁箔有張角，說明鋅板在光的照射下，吸收了光子，使其核外電子發(fā)生電離從而逸出，即鋅板發(fā)生了光電效應，失去電子后帶正電，將與之相連的鋁箔上的負電荷吸引過來后鋁箔就帶上了正電，因此鋁箔出現(xiàn)張角，而發(fā)生光電效應恰恰說明光具有粒子性，因此該實驗可以證明光具有波粒二象性。故選D。2.在驗證光的波粒二象性實驗中，如果光子一個個地通過狹縫，則()A.通過狹縫后，光子的運動路線是直的B.通過狹縫后，底片上立即出現(xiàn)衍射圖樣C.如果時間足夠長，底片上將出現(xiàn)衍射圖樣D.如果時間足夠長，底片上將出現(xiàn)均勻分布的光斑答案C解析通過狹縫后，光子的運動路線是不可預知的，故A錯誤；大量光子通過狹縫后，底片上逐漸出現(xiàn)衍射圖樣，故B錯誤；如果時間足夠長，底片上將出現(xiàn)衍射圖樣，故C正確；如果時間足夠長，底片上將出現(xiàn)明暗相間的條紋，故D錯誤。3.(2022·江蘇卷·4)光源通過電子-光子散射使光子能量增加，光子能量增加后()A.頻率減小 B.波長減小C.動量減小 D.速度減小答案B解析根據(jù)ε=hν可知光子的能量增加后，光子的頻率增加，又根據(jù)λ=cν，光在真空中傳播速度不變，可知光子波長減小，故A、D錯誤，B正確；根據(jù)p=?λ，可知光子的動量增大，故4.(多選)如圖甲所示是湯姆孫的原子模型，他認為原子是一個球體，正電荷彌漫性地分布在整個球體內，電子鑲嵌在其中。甲圖中的小圓點代表正電荷，大圓點代表電子。湯姆孫的原子模型無法解釋α粒子散射實驗。如圖乙所示是盧瑟福為解釋α粒子散射實驗假設的情景：占原子質量絕大部分的帶正電的那部分物質應集中在很小的空間范圍。下列說法中正確的是()A.α粒子質量遠大于電子質量，電子對α粒子速度的影響可以忽略B.入射方向的延長線越接近原子核的α粒子發(fā)生散射時的偏轉角越大C.由不同元素原子核對α粒子散射的實驗數(shù)據(jù)可以確定各種元素原子核的質量D.由α粒子散射的實驗數(shù)據(jù)可以估計出原子核半徑的數(shù)量級是10-15m答案ABD解析α粒子質量遠大于電子質量，電子對α粒子速度的影響可以忽略，故A正確；入射方向的延長線越接近原子核的α粒子，所受庫侖力就越大，發(fā)生散射時的偏轉角越大，故B正確；α粒子散射類似于碰撞，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)無法確定各種元素原子核的質量，故C錯誤；由α粒子散射的實驗數(shù)據(jù)可以估計出原子核半徑的數(shù)量級是10-15m，故D正確。5.(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能級之間的躍遷答案A解析由題圖可知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。6.中科院暗物質粒子探測衛(wèi)星“悟空”(DAMPE)的探測成果在《自然》雜志上在線發(fā)表：宇宙空間中存在著質量為m、動能為Ek的新物理粒子，科學家推測，它可能就是暗物質。已知普朗克常量為h。根據(jù)以上信息，這種新物理粒子的物質波長為()A.mEk2? B.2mE答案D解析新物理粒子的波長為λ=?p，新物理粒子的動能為Ek=12mv2，新物理粒子的動量為p=mv=2mEk，聯(lián)立解得λ7.(2022·廣東卷·5)目前科學家已經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=E1n2，其中E1A.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射線波段的光子答案A解析要使處于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-(?13.6202)eV=0.034eV，結合題圖可知被吸收的光子是紅外線波段的光子，故選8~11題每小題6分，12題8分，共32分8.(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)。該原子鐘產生的鐘激光的頻率ν2為()A.ν0+ν1+ν3 B.ν0+ν1-ν3C.ν0-ν1+ν3 D.ν0-ν1-ν3答案D解析原子吸收頻率為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。9.一對正負電子相遇后轉化為一對光子的過程稱為湮滅。已知電子質量為m=9.1×10-31kg，真空中光速c=3×108m/s。則一對靜止的正負電子湮滅后產生的每個光子的動量大小為()A.2.73×10-22kg·m/sB.2.73×10-21kg·m/sC.1.60×10-45kg·m/sD.1.60×10-44kg·m/s答案A解析一對靜止的正負電子湮滅后產生的光子動量和為0，兩光子的頻率相同，動量大小相同，結合2mc2=2hν，p=?λ，λ=cν，解得p=mc=2.73×10-22kg·m/s，故選10.玻爾原子理論描述的氫原子的電子軌道示意圖如圖所示，E1、E2、E3分別表示電子處于軌道1、2、3時原子具有的能量，Ek1、Ek2、Ek3分別表示電子處于軌道1、2、3時具有的動能，則()A.E1>E2>E3B.Ek3>Ek2>Ek1C.E2-E1>E3-E2D.|Ek3-Ek2|>|Ek2-Ek1|答案C解析根據(jù)玻爾原子理論，En=1n2E1，E1為負值，軌道量子數(shù)越大，能級越高，能級差越小，即E1<E2<E3，E2-E1>E3-E2，故A錯誤，C正確；根據(jù)正負電荷間的作用力提供洛倫茲力，有kQqr2=mv2r，所以Ek=12mv2=12kQqr，可知軌道半徑越小動能越大，動能差值越大，即Ek1>Ek2>Ek3，|Ek3-Ek2|<|E11.大量處于n=3能級的氫原子，向低能級躍遷時輻射光子的最短波長為λ。已知氫原子的能級公式為En=E1n2(E1未知)，普朗克常量為hA.E1=-9?c8λ B.EC.E1=-8?c9λ D.E答案A解析根據(jù)題意可知，n=3能級的能量為E3=E19，由能級躍遷原理有ΔE=hν=hcλ，可知，能級差越大，輻射光子的波長越短，則由n=3躍遷到n=1時，輻射光子的波長最短，則有E3-E1=hcλ，解得E1=-12.(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。已知電子質量為m，普朗克常量為h，光速為c，則(