2016年高考物理備考練試題及答案解析(7)

　　編輯推薦：2016年高考物理復(fù)習(xí)訓(xùn)練試題及答案匯總

　　一、選擇題(本大題共10小題,每小題7分,共70分。每小題至少一個答案正確,選不全得3分)

　　1.(2012·上海高考)根據(jù)愛因斯坦的“光子說”可知　(　　)

　　A.“光子說”本質(zhì)就是牛頓的“微粒說”

　　B.光的波長越大,光子的能量越小

　　C.一束單色光的能量可以連續(xù)變化

　　D.只有光子數(shù)很多時,光才具有粒子性

　　2.(2013·長沙模擬)光電效應(yīng)實驗中,下列表述正確的是　(　　)

　　A.光照時間越長光電流越大

　　B.入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流

　　C.遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)

　　D.入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子

　　3.(2013·銀川模擬)在光電效應(yīng)實驗中,某同學(xué)用同一實驗裝置在甲、乙、丙三種光的照射下得到了三條電流表與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系曲線,則　(　　)

　　A.乙光的頻率大于甲光的頻率

　　B.甲光的波長大于丙光的波長

　　C.丙光的光子能量大于甲光的光子能量

　　D.乙光對應(yīng)的光電子最大初動能小于丙光對應(yīng)的光電子最大初動能

　　4.如圖所示,弧光燈發(fā)出的光經(jīng)一狹縫后,在鋅板上形成明暗相間的條紋,與鋅板相連的驗電器的鋁箔張角增大,則此實驗可以說明　(　　)

　　A.光能發(fā)生衍射

　　B.光具有波粒二象性

　　C.驗電器的鋁箔原來帶負(fù)電

　　D.從鋅板上逸出帶電粒子

　　5.對α粒子散射實驗,下列描述正確的是　(　　)

　　A.絕大多數(shù)α粒子穿過金箔時都會明顯改變運(yùn)動方向

　　B.少數(shù)α粒子穿過金箔時會被反向彈回

　　C.散射角度大的α粒子受原子核的作用力也大

　　D.無論散射角度大小,α粒子的機(jī)械能總是守恒的

　　6.當(dāng)用具有1.87eV能量的光子照射n=3激發(fā)態(tài)的氫原子時　(　　)

　　A.氫原子不會吸收這個光子

　　B.氫原子吸收該光子后被電離,電離后電子的動能為0.36 eV

　　C.氫原子吸收該光子后被電離,電離后電子的動能為零

　　D.氫原子吸收該光子后不會被電離

　　7.(2013·北碚模擬)對于原子光譜,下列說法正確的是　(　　)

　　A.原子光譜是不連續(xù)的

　　B.由于原子都是由原子核和電子組成的,所以各種原子的光譜是相同的

　　C.各種元素原子的結(jié)構(gòu)不同,所以各種原子的光譜也是不同的

　　D.分析物質(zhì)發(fā)出的光譜,可以鑒別物質(zhì)中含哪種元素

　　8.如圖所示,大量氫原子處于能級n=4的激發(fā)態(tài),當(dāng)它們向各較低能級躍遷時,對于多種可能的躍遷,下面說法中正確的是　(　　)

　　A.最多只能放出4種不同頻率的光子

　　B.從n=4能級躍遷到n=1能級放出的光子頻率最大

　　C.從n=4能級躍遷到n=1能級放出的光子頻率最小

　　D.從n=4能級躍遷到n=3能級放出的光子頻率等于從n=2能級躍遷到n=1能級放出的光子頻率

　　9.(2013·大慶模擬)關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核,下列說法中正確的是　(　　)

　　A.利用α粒子散射實驗可以估算原子核的半徑

　　B.利用α粒子散射實驗可以估算核外電子的運(yùn)動半徑

　　C.原子的核式結(jié)構(gòu)模型很好地解釋了氫原子光譜的實驗

　　D.處于激發(fā)態(tài)的氫原子放出光子后,核外電子運(yùn)動的動能將增大

　　10.(2013·長沙模擬)如圖所示為氫原子的能級圖。若在氣體放電管中,處于基態(tài)的氫原子受到能量為12.8eV的高速電子轟擊而躍遷到激發(fā)態(tài),在這些氫原子從激發(fā)態(tài)向低能級躍遷的過程中　(　　)

　　A.最多能輻射出10種不同頻率的光子

　　B.最多能輻射出6種不同頻率的光子

　　C.能輻射出的波長最長的光子是從n=5躍遷到n=4能級時放出的

　　D.能輻射出的波長最長的光子是從n=4躍遷到n=3能級時放出的

　　二、計算題(本大題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)

　　11.(15分)真空中金屬板M、N相距為d,當(dāng)用波長為λ的光照射N板時,電路中的電流為I,設(shè)電子的電荷量為e,質(zhì)量為m,真空中光速為c。

　　(1)求每秒到達(dá)M板的電子數(shù)。

　　(2)當(dāng)垂直于紙面再加一勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時,電路中的電流恰好為零,求從N板逸出的光電子的最大初動能和N板的逸出功。

　　12.(能力挑戰(zhàn)題)(15分)已知氫原子在n=1時的能量E1=-13.6eV,電子的軌道半徑r1=0.53×10-10m,求:

　　(1)電子在第三條軌道即n=3時的動能和勢能各是多少?

　　(2)原子從n=3躍遷到n=1時輻射出光子的頻率多大?波長是多大?

　　答案解析

　　1.【解析】選B。“光子說”并不否認(rèn)光的波動性,從本質(zhì)上有別于“粒子說”,A錯;由光子的能量E=hν可知,光的波長越大,頻率越小,故光子的能量越小,B對;根據(jù)光子說,光的能量是不連續(xù)的,C錯;光子數(shù)越多,光的波動性越明顯,光的粒子性越不明顯,D錯。

　　2.【解析】選C、D。由光電效應(yīng)規(guī)律可知,在能夠發(fā)生光電效應(yīng)的情況下,光電流大小與入射光的強(qiáng)度有關(guān),故A、B均錯。入射光的頻率決定入射光能量的大小,只有入射光的頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子,遏止電壓與入射光的頻率有關(guān),故C、D均正確。

　　【變式備選】(2013·信陽模擬)關(guān)于光電效應(yīng),下列說法正確的是　(　　)

　　A.某種頻率的光照射金屬發(fā)生光電效應(yīng),若增加入射光的強(qiáng)度,則單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)增加

　　B.光電子的動能只與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)

　　C.當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時不發(fā)生光電效應(yīng)

　　D.一般需要用光照射金屬幾分鐘到幾十分鐘才能產(chǎn)生光電效應(yīng)

　　【解析】選A、B、C。某種頻率的光會發(fā)生光電效應(yīng),若增加入射光的強(qiáng)度,即增加入射光的光子數(shù),則發(fā)生光電效應(yīng)時單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)將增加,故A正確。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=hν-W可知,光電子的動能只與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強(qiáng)弱無關(guān),故B正確。任何一種金屬都有截止頻率存在,低于截止頻率的光照射對應(yīng)金屬,不能發(fā)生光電效應(yīng),故C正確。發(fā)生光電效應(yīng)時,一個電子只能吸收一個光子的能量,不需要能量的積累過程,故D錯。

　　3.【解析】選A、B、C。由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程和遏止電壓可得關(guān)系式:eU=

　　hν-W,結(jié)合題目圖像可知,乙光和丙光的頻率相等,大于甲光的頻率,故A正確。由E=hν知,丙光的光子能量大于甲光的光子能量,故C正確。由于甲光頻率小于丙光頻率,則甲光波長大于丙光波長,故B正確。由愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek=

　　hν-W可知,由于乙光的頻率等于丙光的頻率,所以乙光光電子的最大初動能等于丙光光電子的最大初動能,因此D錯。

　　4.【解析】選A、B、D。使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)說明光具有粒子性,在鋅板上發(fā)生衍射說明光具有波動性,故A、B、D正確。發(fā)生光電效應(yīng)使鋅板帶正電,驗電器的鋁箔張角變大,說明鋅板原來帶正電,故C錯。

　　5.【解析】選C。α粒子散射實驗的現(xiàn)象:絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn),少數(shù)α粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn),并且有極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角超過了90°,有的甚至被彈回,偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°,因電場力做了功,α粒子的機(jī)械能不守恒,故A、B、D錯,C正確。

　　6.【解析】選B。氫原子在n=3具有的能量為-1.51 eV,它只要獲得1.51 eV的能量就能電離,現(xiàn)用1.87eV能量的光子照射,它電離后多余的能量轉(zhuǎn)化為動能,即動能為1.87 eV-1.51 eV=0.36 eV,故A、C、D錯,B正確。

　　7.【解析】選A、C、D。原子光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的,故A正確。由于每種元素的原子內(nèi)部的電子運(yùn)動情況不同,它們發(fā)出的光譜就不同,故B錯。各種元素原子的原子結(jié)構(gòu)不同,每種元素的原子只能發(fā)出具有本身特征的光,故C、D正確。

　　8.【解析】選B。根據(jù)玻爾原子理論的躍遷假設(shè)有ΔE=hν,則ν=,由此式知,能級差越大,放出的光子的頻率越大,故C錯,B正確。大量處于能級n=4的氫原子向低能級躍遷時發(fā)出光子的頻率數(shù)為=6種,故A錯。由于從n=4躍遷到n=3

　　的能級差不等于從n=2躍遷到n=1的能級差,根據(jù)ν=可知,D錯。

　　9.【解析】選A、D。根據(jù)α粒子散射實驗,可估算出原子核的直徑約為10-15～10-14m,但核外電子的運(yùn)動半徑不確定,故A對B錯。玻爾理論能很好地解釋氫原子光譜的實驗,故C錯。處于激發(fā)態(tài)的氫原子放出光子后向低能級躍遷,核外電子運(yùn)動半徑減小,由F向=m=k可分析出電子動能增大,故D正確。

　　10.【解析】選B、D。氫原子從基態(tài)躍遷到n=4的能級需要吸收ΔE=-0.85eV-

　　(-13.6 eV)=12.75 eV的能量,氫原子從與電子碰撞中吸收12.8eV的能量,把其中的12.75 eV的能量用以從基態(tài)躍遷到n=4的狀態(tài),把剩余的0.05eV能量作為氫原子的動能,處于n=4的一群氫原子向低能級躍遷時發(fā)出=6種頻率的光子,故A錯,B正確。由前面分析可知,氫原子不能躍遷到n=5的能級,故C錯。由

　　ΔE=hν=h,得λ=,從此式可知,從n=4躍遷到n=3的能量差ΔE最小,輻射出光的波長最長,故D正確。

　　11.【解析】(1)設(shè)每秒到達(dá)M板的電子數(shù)為n,由電流的定義有:I=ne

　　則:n=　 (2分)

　　(2)由光電效應(yīng)原理可知,從N板逸出的光電子的動能和速度方向各不相同,加上磁場后,只要平行于N板且動能最大的電子不能到達(dá)M板,則在其他方向上無論動能多大的電子均不能到達(dá)M板,此時,電路中的電流恰好為0,設(shè)具有最大初動能的電子速率為v,則:

　　軌道半徑為r=　 (2分)

　　由牛頓第二定律有:evB=m　 (2分)

　　解得:v=　 (2分)

　　故電子的最大初動能Ekm=mv2=　 (2分)

　　根據(jù)光電效應(yīng)方程,設(shè)N板的逸出功為W,則有:

　　h=W+Ekm　 (2分)

　　解得:W=h-Ekm=h-　 (3分)

　　答案：(1)　(2)　h-

　　12.【解析】(1)由rn=n2r1　 (1分)

　　得:r3=32r1=4.77×10-10m (1分)

　　又由En=

　　得:E3=-eV

　　=-1.51eV

　　=-2.416×10-19J (2分)

　　核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動所需要的向心力由原子對電子的庫侖力提供,即

　　k=m　 (2分)

　　由此得電子在n=3軌道上的動能

　　Ek3=mv2==2.415×10-19J (2分)

　　則電子在n=3軌道上時的勢能為

　　Ep3=E3-Ek3=-4.831×10-19J (1分)

　　(2)由hν=E3-E1　 (2分)

　　變形得:

　　ν=

　　=2.91×1015Hz (2分)

　　則λ==1.03×10-7m (2分)

　　答案：(1)2.415×10-19J　-4.831×10-19J

　　(2)2.91×1015Hz　1.03×10-7m

　　【總結(jié)提升】玻爾原子模型中遵循的經(jīng)典物理規(guī)律

　　(1)在玻爾原子模型中,認(rèn)為核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動,故向心力是由電子和原子核間的庫侖力來提供,根據(jù)牛頓第二定律和庫侖定律就能分析此題。

　　(2)玻爾模型中的能級是指電子在該軌道運(yùn)動時系統(tǒng)的總能量,包含電子的動能和系統(tǒng)的電勢能,軌道半徑越大,能級越高,原子的總能量越大。

　　(責(zé)任編輯：盧雁明)

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