备考2024届高考物理一轮复习强化训练第十六章近代物理第1讲原子结构和波粒二象性

第1讲原子结构和波粒二象性1.[能级跃迁/2023湖北]2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射.该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6nm的氢原子谱线（对应的光子能量为10.2eV）.根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子（　A　）A.n＝2和n＝1能级之间的跃迁B.n＝3和n＝1能级之间的跃迁C.n＝3和n＝2能级之间的跃迁D.n＝4和n＝2能级之间的跃迁解析　2.[能级跃迁＋光子能量/2023新课标]铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10－5eV，跃迁发射的光子的频率量级为（普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，元电荷e＝1.60×10－19C）（　C　）A.103HzB.106HzC.109HzD.1012Hz解析　由跃迁理论可知，跃迁发射的光子能量等于发生跃迁的两能级的能量差，即ΔE＝hν，解得ν＝ΔEh＝10－5×1.60×10－196.63×10－34Hz≈2.4×109Hz，故跃迁发射的光子的频率量级为109Hz，C正确.3.[光子能量＋光子动量/2023海南/多选]已知一个激光发射器功率为P，发射波长为λ的光，光速为c，普朗克常量为h，则（　AC　）A.光的频率为cλB.光子的能量为hλ C.光子的动量为hλD.在时间t内激光器发射的光子数为Ptchλ解析　由波的知识可知λ＝cT＝cν，则光的频率为ν＝cλ，A对；由光子说可知，光子能量E＝hν＝hcλ，光子动量p＝hλ，B错C对；时间t内发射的光子的总能量为Pt，即n·hcλ＝Pt，则n＝Ptλhc，D错.4.[核式结构模型＋玻尔理论/2022湖南]关于原子结构和微观粒子波粒二象性，下列说法正确的是（　C　）A.卢瑟福的核式结构模型解释了原子光谱的分立特征B.玻尔的原子理论完全揭示了微观粒子运动的规律C.光电效应揭示了光的粒子性D.电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的粒子性解析　卢瑟福的核式结构模型解释的是α粒子散射实验现象，A错误；玻尔原子理论只解释了氢原子光谱的分立特征，但无法解释其他原子如氦的原子光谱，B错误；光电效应说明光具有能量，具有粒子性，C正确；电子束穿过铝箔后的衍射图样揭示了电子的波动性，D错误.5.[德布罗意波/2022浙江1月/多选]电子双缝干涉实验是近代证实物质波存在的实验.如图所示，电子枪持续发射的电子动量为1.2×10－23kg·m/s，然后让它们通过双缝打到屏上.已知电子质量取9.1×10－31kg，普朗克常量取6.6×10－34J·s，下列说法正确的是（　BD　）A.发射电子的动能约为8.0×10－15JB.发射电子的物质波波长约为5.5×10－11mC.只有成对电子分别同时通过双缝才能发生干涉D.如果电子是一个一个发射的，仍能得到干涉图样 解析　据p2＝2mEk可知，发射电子的动能约为Ek＝p22m≈7.9×10－17J，故A错误；根据德布罗意波长公式λ＝hp可得，发射电子的物质波波长约为λ＝5.5×10－11m，故B正确；电子具有波粒二象性，故电子的波动性是每个电子本身的性质，则即使电子依次通过双缝也能发生干涉现象，只是需要大量电子才能显示出干涉图样，故C错误，D正确.6.[氢原子能级＋电磁波谱/2022广东]目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子.氢原子第n能级的能量为En＝E1n2，其中E1＝－13.6eV.图示是按能量排列的电磁波谱，要使n＝20的氢原子吸收一个光子后，恰好失去一个电子变成氢离子，被吸收的光子是（　A　）A.红外线波段的光子B.可见光波段的光子C.紫外线波段的光子D.X射线波段的光子解析　n＝20的氢原子能量为E20＝E1202＝－0.034eV，该氢原子的电离能为0.034eV.吸收一个光子，恰好失去一个电子变成氢离子，由题图所示按能量排列的电磁波谱可知，被吸收的光子是红外线波段的光子，A正确.7.[多种知识综合考查/多选]氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示.氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ.用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹.用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应.下列说法正确的是（　CD　）A.图1中的Hα对应的是ⅠB.图2中的干涉条纹对应的是ⅡC.Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量 D.P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大解析　氢原子发生能级跃迁，由Em－En＝hν＝hcλ可知，可见光Ⅰ的频率大，波长短，可见光Ⅱ的频率小，波长长.题图1中的Hα是四种可见光中频率最小的，故不可能是可见光Ⅰ，A错误；题图2的干涉条纹的间距比题图3干涉条纹的间距窄，由Δx＝Ldλ可知，题图2对应的是波长较短的光，即Ⅰ，B错误；由公式p＝hλ可知，Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，C正确；P向a移动，电流表示数为零时，有eUc＝Ekm，又Ekm＝hν－W0，整理得eUc＝hν－W0，显然入射光的频率越大，电压表的示数越大，所以Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，D正确.