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高中物理学习材料
本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100，考试时间60分钟。
第Ⅰ卷(选择题 共40分)
一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。)
1．关于α粒子散射实验的下列说法中正确的是( )
A．在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有的甚至被弹回接近180°
B．使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子，当α粒子接近电子时，是电子的吸引力使之发生明显偏转
C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分 D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量
解析：A项是对该实验现象的正确描述，正确；B项，使α粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故B错；C项是对实验结论之一的正确分析；原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故D错。
答案：A、C
2．关于太阳光谱，下列说法正确的是( ) A．太阳光谱是吸收光谱
B．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的
C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成
D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素
解析：太阳光谱是吸收光谱。因为太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中某些元素的原子吸收，因此我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观察到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收。故选A、B。
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答案：A、B
3．有关氢原子光谱的说法正确的是( ) A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
解析：氢原子的发射光谱是不连续的，只能发出特定频率的光，说明氢原子的能级是分立的，选项B、C正确，根据玻尔理论可知，选项D错误。
答案：B、C
解析：巴耳末公式只适用于氢原子光谱的分析，且n只能取大于等于3的整数，即λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱。
答案：A、C
5．英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，为了解释实验结果，他提出了原子的核式结构学说。下面中O表示金原子核的位置，曲线ab和cd分别表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹，其中能正确反映实验结果的是( )
图(十八)－1
解析：
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答案：B、D
6.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图(十八)－2中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹。在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是( )
图(十八)－2
A．动能先增大，后减小 B．电势能先减小，后增大
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零 D．加速度先变小，后变大
解析：α粒子从a点经b点到达等势点c的过程中电场力先做负功、后做正功，α粒子的电势能先增加，后减小，回到同一等势线上时，电场力做的总功为零。故C项正确。
答案：C
7.如图(十八)－3所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是( )
图(十八)－3
A．原子A可能辐射出3种频率的光子 B．原子B可能辐射出3种频率的光子
C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4 D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4
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解析：原子A处于激发态E2，它只能辐射一种频率的光子；原子B处于激发态E3，它可能由E3到E2，由E2到E1，由E3到E1，发射三种频率的光子；原子由低能级跃迁到高能级时，只能吸收具有能级差的能量的光子，由以上分析可知，只有B项是正确的。
答案：B
8．氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，用λ1＞λ2则另一个波长可能是( )
A．λ1＋λ2 B．λ1－λ2 C.
λ1λ2
λ1＋λ2
D.
λ1λ2
λ1－λ2
解析：各种可能情况如图所示，
由E＝hν＝h知 ①：λ3＝
cλhcE3－E1hc＝11λ1λ2
＝＝ E3－E2＋E2－E111λ1＋λ2
＋
hcλ1λ2
②：λ3＝
E2－E1hc＝11λ1λ2
＝＝ E3－E1－E3＋E211λ1－λ2
－
hcλ2λ1
③：λ3＝
E3－E2
＝11λ1λ2
＝＝ E3－E1－E2＋E111λ1－λ2
－
hcλ2λ1
综上可知C、D正确。 答案：C、D
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解析：最容易发生衍射的应是波长最长而频率最小、能量最低的光波，hν＝hc/λ＝Em－En，对应跃迁中能级差最小的应为n＝4到n＝3，故A、B错。由Cn可知处于n＝4能级上的氢原子共可辐射出C6＝6种不同频率的光，故C错。根据hν＝E2－E1及发生光电效应的条件h2
2
ν≥W可知D正确。
答案：D
10．μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子(hydrogen muon atom)，它在原子核物理的研究中有重要作用。如图(十八)－5为μ氢原子的能级示意图。假定用光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为
ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，则E等于( )
图(十八)－5
A．h(ν3－ν1) B．h(ν5＋ν6) C．hν3
D．hν4
解析：μ氢原子吸收光子后，能发出六种频率的光，说明μ氢原子是从n＝4能级向低能级跃迁，则吸收的光子的能量为ΔE＝E4－E2，E4－E2恰好对应着频率为ν3的光子，故光子的能量为hν3。
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答案：C
第Ⅱ卷(非选择题 共60分)
二、填空题。(共4小题，每小题5分，共20分。把答案直接填写在题中横线上，不要求写出演算过程。)
11．(5分)大量的氢原子处于n＝3的能级，可辐射出________种光子。若辐射的光子波长λ1<λ2<…，谱线强度与光子数目成正比，从第n能级向低能级跃迁时发出的光子数均为该能级上原子数的
1
，则谱线的强度之比是________。 n－1
解析：氢原子处于n＝3的能级，设原子数为N，共有三种跃迁方式，可辐射三种光子，如图所示。
从n＝3的能级跃迁时有两种跃迁方式，各放出个光子；
2
处于n＝2能级的原子数为，向第一能级跃迁时只有一种跃迁方式，放出个光子，故
22谱线强度之比为1: 1:1。
答案：3 1:1:1
12．(5分)密立根用喷雾的方法获得了带电液滴，然后把这些带有不同电荷量和质量的液滴置于电场中，通过电场力和重力平衡的方法最终测得了带电液滴带的电荷量。某次测量中，他得到了如下数据，则可得出结论为：________。
液滴编号 1 2 3 4 … 电荷量/C 6.41×109.70×101.6×10－19NNN －19－19 4.82×10… －19 解析：由表格中的数值可得＝4，＝6，＝1，＝3，因此可得，电荷是量子化
eeee的，电荷的电荷量都是元电荷e的整数倍。
答案：电荷是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷的整数倍。
13．(5分)如图(十八)－6所示，图甲是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物
q1q2q3q4
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的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是________。
图(十八)－6
解析：将图甲中的a、b、c、d与图乙对比可以看出，a、c中的亮条纹在图乙中已出现，而b、d中的亮条纹在图乙中未出现，故该矿物质中缺乏b、d两种元素。
答案：b元素和d元素
14.(5分)氢原子的能级图如图(十八)－7所示。一群氢原子处在n＝4的能级上，向低能级跃迁时，一共辐射出________种光子；用这些光子照射逸出功为W0＝4.54 eV的金属钨时，能使其发生光电效应的有________种光子。
图(十八)－7
4×3
解析：处在n＝4能级上的氢原子一共辐射出N＝种＝6种光子，能量大于4.54 eV
2的光子有4→1、3→1、2→1的三种光子。
答案：6 3
三、计算题(共6小题，共40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)
15．(6分)图(十八)－8中给出氢原子最低的四个能级，氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有几种？其中最小的频率等于多少赫兹？(保留两位有效数字)
图(十八)－8
解析：不同频率光子数为N＝ΔEmin＝E4－E3＝hνmin，
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n(n－1)4(4－1)
2
＝2
＝6种。
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E4－E3[－0.85－(－1.51)]×1.6×10－19
νmin＝＝ Hz －34
h6.63×10
＝1.6×10 Hz。 答案：6种 1.6×10 Hz
16．(6分)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为－3.40 eV和－1.51 eV，金属钠的截止频率为5.53×10 Hz，普朗克常量h＝6.63×10
14
－34
14
14
J·s。请通过计算判断，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。
解析：氢原子放出的光子能量E＝E3－E2，代入数据得E＝1.89 eV 金属钠的逸出功W0＝hνc，代入数据得W0＝2.3 eV 因为E 17．(7分)美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子的电量。油滴实验的原理如图(十八)－9所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上、下板分别带正、负电荷。油滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微镜可以观察到油滴的运动情况，两金属板间的距离为d，忽略空气对油滴的浮力和阻力作用。 图(十八)－9 (1)调节两金属板间的电势差U，当U＝U0时，使得某个质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动，求该油滴所带的电荷量； (2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差U＝U1时，观察到某个质量为m2的油滴进入电场后做匀加速直线运动，经过时间t运动到下极板，求此油滴所带的电荷量。 解析：(1)质量为m1的油滴恰好做匀速直线运动，则其所受重力与库仑力平衡，则m1g＝ qU0m1gd，得q＝。 dU0 122d(2)质量为m2的油滴向下做匀加速运动，d＝at，得a＝2 2tU1 m2g＋qd若油滴带正电，所受库仑力方向向下，由牛顿第二定律得a＝>g，到达下极板 m2 的时间很短，难以精确测量，与事实不符，则油滴带负电，受到库仑力的方向竖直向上，由 鑫达捷 & 鑫达捷致力于精品文档 精心制作仅供参考 & 牛顿第二定律m2g－q＝m2a，解得q＝ 答案：(1) U1dm2d?2d??g－t2?。 U1?? m1gdm2d?2d? (2)?g－2? t?U0U1? 18．(7分)根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光的范围内波长最长的2条谱线，其波长分别为654.55×10 m和484.85×10 m，求所对应的n。 1?11?解析：根据巴耳末公式＝R?2－2?得 λ?2n? 1?11?7 －9＝1.10×10×?2－2?，所以n1＝3， 654.55×10?2n1?1?11?7 －9＝1.10×10×?2－2?，所以n2＝4。 484.85×10?2n2?答案：3 4 19．(7分)将氢原子电离，就是从外部给电子以能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。 (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200 nm的紫外线照射氢原子，则电子飞到离核无穷远处的速度多大？(电子电量e＝1.6×10 －19 －9 －9 C，电子质量me＝0.91×10 －30 kg) 13.6 解析：(1)n＝2时，E2＝－2 eV＝－3.4 eV 2 所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n＝∞的轨道，n＝∞时，E∞＝0。 所以，要使处于n＝2激发态的原子电离，电离能为ΔE＝E∞－E2＝3.4 eV ΔE3.4×1.6×1014 ν＝＝ Hz＝8.21×10 Hz －34 h6.63×10(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量 －19 E0＝hν＝6.63×10 －34 3×10－19 × J －9 J＝9.945×10200×10 －19 8 电离能ΔE＝3.4×1.6×10 J＝5.44×10 －19 J 12 由能量守恒hν－ΔE＝mv 2代入数值解得：ν＝1.1×10 m/s。 答案：(1)8.21×10 Hz (2)1.1×10 m/s 20．(7分)已知钠原子在A、B、C、D、E几个能级间跃迁，辐射光子的波长分别为：589 nm(B→A),330 nm(C→A),285 nm(D→A),514 nm(E→B)。试作出钠原子在这几个能量范围的能级图。作图时注意，表示能级的横线间的距离和相应能级差成正比，并在线旁以电子伏为 14 6 6 鑫达捷 & 鑫达捷致力于精品文档 精心制作仅供参考 & 单位标出这个能级的值(设最高能级为0)。 解析：根据ΔE＝，可以由辐射的波长得到几个能级差 hcλ EB－EA≈2.1 eV EC－EA≈3.8 eV ED－EA≈4.4 eV EE－EB≈2.4 eV 在A、B、C、D、E五个能级中，A的能级最低，E的能级最高，由题意知EE＝0，由以上关系可依次求出各能级值，EB＝－2.4 eV，EA＝－4.5 eV，EC＝－0.7 eV，ED＝－0.1 eV，故可画出能级图如图所示。 答案：如解析图所示。 鑫达捷
人教版高中物理选修3-5同步练习：第18章《原子结构》测试题.docx
