高考物理 量子论初步练习.doc

2011年高考物理 量子论初步练习一、选择题(共10小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四个选项中至少有一项符合题意，全部选对的得6分，漏选的得3分，错选的得0分)1(2009·高考全国)氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为1，21的激光是氖原子在能级间隔为E1用E2表示产生波长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则E2的近似值为()A0eVBCD【解析】本题考查光子、玻尔原子模型，光子的发射和吸收、波的频率、波长和波速的关系等知识点，意在考查考生利用氢原子的能级结构知识处理氖原子跃迁问题的迁移能力光子能量与其频率成正比，与波长成反比，根据发射(吸收)光子的能量等于对应的两个能级间隔所以能级间隔与光子波长成反比，即：E1：E22：1，解之得：E20.36eV，D项正确【答案】D2(2009·高考四川理综)氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n4的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出可见光b，则()A氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出射线B氢原子从n4的能级向n3的能级跃迁时会辐射出紫外线C在水中传播时，a光较b光的速度小D氢原子在n2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离【解析】本题综合考查氢原子能级跃迁、电离能、光子频率、折射率和传播速度的关系，意在考查考生的理解能力、推理能力和分析综合能力射线是原子核受激发而产生，故A项错误；从n4能级向n3能级跃迁时辐射光子的能量小于从n3能级向n2能级跃迁时辐射光子的能量，而紫外线的能量大于可见光，所以B项错误；由氢原子能级图知，a光子的能量Eaha大于b光子的能量Ebhb，故a>b，而光子频率越大，在介质中的折射率越大，折射率越大，在同种介质中传播时传播速度越小，C项正确；氢原子在n2能级上需要吸收大于E3.4eV的光子能量才可以发生电离，故D项错误【答案】C3在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯照射锌板时，静电计的指针张开一个角度，如图所示，这时()A锌板带正电，指针带负电B锌板带正电，指针带正电C锌板带负电，指针带正电D锌板带负电，指针带负电【解析】锌板受弧光灯照射，吸收紫外线的光子，发生光电效应，放出光电子，中性的锌板因失去电子而带正电，与锌板连在一起的静电计指针也带正电，故选项B正确【答案】B4(2009·江苏省宿迁)在光电效应现象中，下列说法中正确的是()A入射光的强度越大，光电子的最大动能越大B光电子的最大动能随照射光的频率增大而增大C对于任何一种金属都存在一个“最大波长”、入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应D对于某种金属，只要入射光的强度足够大，就会发生光电效应【解析】光电子的最大动能与照射光的频率有关，与入射光的强度无关，故选项A错、B对；对于任何一种金属都存在一个发生光电效应的入射光的最小频率(极限频率)对应着“最大波长”，故选项C对、D错【答案】BC5下列说法中正确的是()A氢原子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态时，电子的动能增加，电势能增加，原子的总能量增加B射线是原子核发出的一种粒子流，它的电离能力在、三种射线中是最弱的C原子核反应过程中的质量亏损现象违背了能量守恒定律D将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度，它的半衰期不发生改变【解析】氢原子从较高能级的激发态跃迁到较低能级的激发态时，由于电场力做正功，电势能减少，又因氢原子放出光子，所以原子的总能量减少，故A错，射线的电离能力在、三种射线中是最强的，所以B错据爱因斯坦质能方程可知，原子核反应过程中的质量亏损现象并不违背能量守恒定律，故C错放射性元素的半衰期不因其物理、化学状态的变化而变化，故D正确【答案】D6人眼对绿光最为敏感正常人的眼睛接收到波长为530nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉×1034J·s，×108m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是()A×1018W B×1019WC×1048W D×1048W【解析】本题考查光子的能量每秒有6个绿光光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到的最小功率为PW×1018W.【答案】A7(2010·江苏省泰兴市调研)有两个质量为m的均处于基态的氢原子A、B，A静止，B以速度为v0与它发生碰撞已知碰撞前后二者的速度均在一条直线上，碰撞过程中部分动能有可能被某一氢原子吸收，从而该原子由基态跃迁到激发态，然后此原子向低能级跃迁，并放出光子若氢原子碰撞后放出一个光子，已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)则速度v0至少为()A.B.C.D.【解析】由动量守恒定律有mv02mv，碰撞过程损失的动能为Emv·2mv2，由能级跃迁知识有E至少为由n2的能级跃迁至基态时的能量变化，则EE2E1E1，联立解得v0，故C正确【答案】C8(2010·河北正定中学高三检测)如图所示，1、2、3、4为玻尔理论中氢原子最低的四个能级用以下能量的光子照射基态的氢原子时，能使氢原子跃迁到激发态的是()ABC D【解析】故C正确【答案】C9(2007·高考重庆理综)真空中有一平行板电容器，两极板分别由铂和钾(其极限波长分别为1和2)制成，板面积为S，间距为d.现用波长为(1<<2)的单色光持续照射两板内表面，则电容器的最终带电荷量Q正比于()A.() B.()C.() D.()【解析】当电容器极板所带为最终电荷量时，两板间电压为截止电压，即此时最大初动能完全用来克服电场力做功，末速度为0.则有：hh2eU，又，C，U，解得Q()··()，由于为常数，故D项正确【答案】D10如图所示，只含两种单色光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱体后，被分成OA和OB两束，沿图示方向射出若用光束OA照射某金属，能使该金属产生光电效应现象，并测得光电子的最大初动能Ek.如果改用光束OB照射同一金属，则下列判断正确的是 ()A不能产生光电效应现象B能产生光电效应现象，并且光电子的最大初动能等于EkC能产生光电效应现象，并且所有光电子的初动能都大于EkD能产生光电效应现象，并且光电子的最大初动能大于Ek【解析】当复色光束PO沿半径方向射到界面时，OA发生折射进入空气，而OB在界面处发生反射，说明玻璃对光线OB的折射率大于对光线OA的折射率，所以光线OB的频率大于光线OA的频率，因为EkhW，所以当OA照射金属发生光电效应时，光线OB一定能发生光电效应，且光电子最大初动能大于光线OA照射时的最大初动能【答案】D二、论述、计算题(本题共3小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)11(2009·高考海南卷)已知：功率为100W的灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速c×108m/s，普朗克常量h×1034，计算灯泡每秒内发出的光子数【解析】一波长为光子的能量为E0 设灯泡每秒内发出的光子数为n，灯泡电功率为P，则n 式中，k5%是灯泡的发光效率代入题给数据得n×1019个 12(1)人们发现光电效应具有瞬时性和对各种金属都存在极限频率的规律请问谁提出了何种学说很好地解释了上述规律？，用某单色紫外线照射锌板时，逸出光电子的最大速度为106m/s，求该紫外线的波长(电子质量me×1031kg，普朗克常量h×1034J·s,1eV×1019J)(2)风力发电是一种环保的电能获取方式设计每台风力发电机的功率为40kW.实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%，空气的密度是/m3，当地水平风速约为10m/s，问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求？【解析】本题考查的知识点比较浅，但知识的跨度大，涉及了力学、近代物理等多方面知识，把近代物理与力学、电学结合考查是高考的热点，也是中学物理教学的薄弱环节【答案】(1)爱因斯坦于1905年提出的光子说成功解释了光电效应现象mev2hWm(2)mv2Svt×v2，即Sv3SR2R.13图所示为伦琴射线管的示意图，K为阴极钨丝，发射的电子的初速度为零，A为对阴极(阳极)，当AK之间加直流电压U30kV时，电子被加速打在对阴极A上，使之发出伦琴射线，设电子的动能全部转化为伦琴射线的能量，试求：(1)电子到达对阴极的速度是多大？(2)由对阴极发出的伦琴射线的最短波长是多大？(3)若AK间的电流为10mA，那么每秒钟从对阴极最多能辐射出多少个伦琴射线光子？(电子电荷量e×1019C，质量m×1030kg，普朗克常量h×1034J·s)【解析】(1)mv2eUvm/s×108m/s(2)mv2eU，hhm×1011m(3)光子数最多与电子数相等，n··×1016个【答案】×108m/s×1011m×1016个