第16章 微练55 波粒二象性 物质波 原子结构 玻尔理论(作业课件) -【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

微练55 波粒二象性　物质波 原子结构 玻尔理论 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 1.原子核由质子和中子组成，原子核的直径大小可能落在下列尺标图的哪个区间(　　)   A.A　　　B.B　　　C.C　　　D.D 梯级Ⅰ 基础练 原子核极小，它的直径在10-15~10-14 m之间，体积只占原子体积的几千亿分之一，B项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.(2025·嘉兴模拟)如图所示是α粒子散射实验的示意图，①②③④四条轨迹分别对应4个α粒子与原子核相互作用时的运动路径。已知α粒子的入射速度都相等，散射后的速度大小等于初速度大小，则4个α粒子在散射过程中受到原子核冲量最大的是(　　)   A.①　　 B.②　　　 C.③　　　 D.④ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 散射角度大的α粒子动量变化大，所以受到原子核的冲量也大，所以4个α粒子在散射过程中受到原子核冲量最大的是④，D项正 确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 3.(2025·新乡模拟)物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，部分波长发生改变，这个现象称为康普顿效应，我国物理学家吴有训进一步证实了该效应的普遍性。如图所 示，一个光子和一个静止的电子相互碰撞后，电子向某一个方向运动，光子沿另一个方向散射出去，下列说法正确的是(　　) A.散射光子的速度变小 B.散射光子的速度可能变大 C.散射光子的频率变小 D.散射光子的波长变短 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 散射后的光子速度不变，但能量减小，根据ε=hν可知光子的频率变小，根据c=λν可知光子的波长变长，C项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 4.目前科学家已经能够制备出能量量子数n较大的氢原子。氢原子基态能量为E=-13.6 eV。如图所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.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 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 处于第20能级的氢原子能量为E20== eV=-3.4×10-2 eV，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，需要吸收3.4×10-2 eV的能量，被吸收的光子是红外线波段的光子，A项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 5.(2025·大连模拟)大量电子经过同一电场加速后通过两个相互平行的狭缝，在接收屏上得到图示的干涉条纹，要使条纹间距增加，下列方法可行的是(　　)  A.减少电场的电压 B.增大电场的电压 C.增大两狭缝中心间的距离 D.减小狭缝到接收屏的距离 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 电子经过同一电场加速过程，根据动能定理有eU=mv2，电子的动量p=mv，电子的德布罗意波长λ=，解得λ=，加速电压越大，电子的德布罗意波长越短，加速电压越小，电子的德布罗意波长越长，类比双缝干涉公式Δx=λ，要使条纹间距增加，可以减少电场的电压，A项正确，B项错误；结合上述可知，增大两狭缝中心间的距离时，条纹间距减小，C项错误；结合上述可知，减小狭缝到接收屏的距离时，条纹间距减小，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 6.(2024·江苏卷)在原子跃迁中，辐射如图所示的4种光子，其中只有一种光子可使某金属发生光电效应，是(　　)   A.λ1　 B.λ2　　　 C.λ3　　　 D.λ4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据光电方程可知当只有一种光子可使某金属发生光电效应，该光子对应的能量最大，根据题图中能级图可知跃迁时对应波长为λ3的光子能量最大，C项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 7.(2024·安徽卷)大连相干光源是我国第一台高增益自由电子激光用户装置，其激光辐射所应用的玻尔原子理论很好地解释了氢原子的光谱特征。图为氢原子的能级示意图，已知紫外光的光子能量大于 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 3.11 eV，当大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射不同频率的紫外光有(　　)  A.1种 B.2种 C.3种　　　 D.4种 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够辐射出不同频率的光的种类为=3种，辐射出光子的能量分别为ΔE1=E3-E1= -1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV，ΔE2=E3-E2=-1.51 eV-(-3.4 eV)= 1.89 eV，ΔE3=E2-E1=-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV，其中ΔE1> 3.11 eV，ΔE2<3.11 eV，ΔE3>3.11 eV，所以辐射不同频率的紫外光有2种，B项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 8.1927年，G·P·汤姆孙等人用实验证明了德布罗意的假说，即实物粒子也具有波动性。他们用200 V的电压加速电子使其获得动能。已知电子的电荷量是1.6×10-19 C，质量是0.91×10-30 kg，普朗克常量为6.6×10-34 J·s。据此可计算该实验中电子加速后波长的数量级是(　　) A.10-19 B.10-15 C.10-11 D.10-8 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 用200 V的电压加速电子使其获得动能，设速度为v，有eU=mv2，则电子的动量为p=mv=≈7.63×10-24 kg·m/s，故电子的德布罗意波长为λ=≈ m≈8.7×10-11 m，波长的数量级约为10-11，C项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 9.如图所示，巴尔末由氢原子在可见光区的四条谱线Hα，Hβ，Hγ，Hδ，总结出巴尔末系谱线波长公式:=R∞(-)，n=3，4，5，6…。其中<<<，且Hα为红光，Hδ为紫光，下列说法正确的是(　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.Hα对应的是电子从n=5能级向n=2能级跃迁所释放光的谱线 B.四条谱线中Hα谱线所对应的光子的能量最高 C.大量处于同一能级的氢原子要能够发出这四条谱线，必须使得原子所处的能级n≥6 D.氢原子从n=6能级向n=3能级跃迁时能辐射紫外线 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据巴尔末系谱线波长公式=R∞(-)，Hα对应的谱线波长最 长，是电子从n=3能级向n=2能级跃迁所释放光的谱线，A项错 误；Hα对应的谱线能级差最小，辐射光子能量最低，B项错误；Hδ对应的是电子从n=6能级向n=2能级跃迁所释放光的谱线，故n≥6，C项正确；根据氢原子跃迁理论从n=6向n=3跃迁时，则=R∞(-)，其对应波长λ大于Hα的波长，属于红外线，D项错 误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 10.(2025·南通模拟)如图所示为氢原子的能级示意图。已知氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ1，从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的电磁波的波长为λ2，从n=2能级跃迁到n=1能级辐射的电磁波的波长为λ3。下列关系式正确的是(　　)  A.λ1=λ3+λ2 B.λ3=λ1+λ2 C.=+ D.=+ 梯级Ⅱ 能力练 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据跃迁条件，可得E3-E2=h，E2-E1=h，E3-E1=h，联立解得h+h=h，即=+，C项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 11.如图为氢原子能级图，若一个氢原子由某个能级跃迁到n=3的能 级，辐射出一个波长为1.28×10-6 m的光子，已知普朗克常量h=6.6× 10-34 J·s，真空中的光速c=3.0×108 m/s，下列说法正确的是(　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.该氢原子跃迁到n=3能级后不稳定，向基态跃迁时最多可辐射3种不同频率的光子 B.该氢原子跃迁到n=3能级后只有吸收能量为1.51 eV的光子才能电离 C.该氢原子由n=3跃迁到n=2的能级时，辐射出的光子是巴耳末系中能量最高的光子 D.该氢原子初始能级的量子数为n=5 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 该氢原子从n=3能级向基态跃迁时最多可辐射2种不同频率的光 子，A项错误；该氢原子至少吸收能量为1.51 eV的光子就能电 离，B项错误；由题图可知，该氢原子由n=3跃迁到n=2的能级 时，辐射出的光子是巴耳末系中能量最低的光子，C项错误；由题图可知E3=-1.51 eV，初始能级E'=E3+hν=E3+h，代入数据得E'= -0.54 eV，由题图可得n=5，D项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 12.(多选)(2025·潍坊模拟)玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光 谱，其能级图如图所示。在氢原子光谱中，有不同的线系，其中最典型的是巴尔末系，是氢原子在跃迁时发出一系列不同波长的光， 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 其波长可以用巴尔末公式=R(-)(n=3，4，5，……)来计算，式中R为里德伯常量，下列说法正确的是(　　) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.如果大量氢原子处在n=3能级，能辐射出3种不同波长的光，其中波长最短的光是n=3能级向n=1能级跃迁时发出的 B.要使处于n=2激发态的氢原子电离，它需要吸收的能量至少为10.2 eV C.巴尔末公式只包含了氢原子的部分光谱线 D.巴尔末公式n=5时计算出的氢原子光谱的谱线是n=5能级向n=1能级跃迁造成的 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 如果大量氢原子处在n=3能级，能辐射出3种不同波长的光，其中波长最短的光是n=3能级向n=1能级跃迁时发出的，A项正确；要使处于n=2激发态的氢原子电离，它需要吸收的能量至少为 3.4 eV，B项错误；巴尔末公式只包含从高能级跃迁到第2能级 时，放出的光子，因此只包含了氢原子的部分光谱线，C项正 确；巴尔末公式n=5时计算出的氢原子光谱的谱线是n=5能级向n=2能级跃迁造成的，D项错误。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 13.(2025·青岛模拟)透射电子显微镜使用高能电子作为光源，简称透射电镜。透射电镜工作时电子经过高压加速和强磁场聚焦后得到观察样品的像。已知显微镜的分辨率与使用光源(光子或电子)的波长成正比，普通光学显微镜分辨率为0.2 μm，电透镜能清晰地观察到直径2 nm的金原子。若光学显微镜使用的可见光平均波长为600 nm，动量大小为1.1×10-27 N·s，普朗克常量h=6.6×10-34 J·s。关于高能电子，下列说法正确的是(　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 梯级Ⅲ 创新练 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.波长约为2 nm B.波长约为6×10-6 nm C.动量大小约为1.1×10-29 N·s D.动量大小约为1.1×10-25 N·s 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 显微镜的分辨率与使用光源(光子或电子)的波长成正比，则 0.2 μm=k600 nm，2 nm=k·λ，解得λ=6 nm，A、B两项错误；根据p=可知p==1.1×10-25 N·s，C项错误，D项正确。 解析 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 $$