2011年高考物理 量子论初步练习

用心 爱心 专心1 20112011 年高考物理年高考物理 量子论初步练习量子论初步练习 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 0 6328 m 2 3 39 m 已知波长为 1的激光是氖原子在能级间隔为 E1 1 96eV 的两 个能级之间跃迁产生的 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 A 10 50eV B 0 98eV C 0 53eV D 0 36eV 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 E2 2 1 解之得 E2 0 36eV D 项正确 答案 D 2 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 n 4 的能级向 n 2 的能级跃迁时辐射出可见光 a 从 n 3 的能级向 n 2 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 n 4 的能级向 n 3 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 n 2 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 n 4 能级向 n 3 能级跃迁时辐射光子的能量小于从 n 3 能级向 n 2 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 Ea h a大于 b 光子的能量 Eb h b 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 n 2 能级上需要吸收大于 E 3 4eV 的光子能量才可以发生电离 故 D 项错误 答案 C 3 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 B 4 2009 江苏省宿迁 在光电效应现象中 下列说法中正确的是 用心 爱心 专心2 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 BC 5 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 D 6 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 普朗克常量为 6 63 10 34J s 光速为 3 0 108m s 则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是 A 2 3 10 18W B 3 8 10 19W C 7 0 10 48W D 1 2 10 48W 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 P W 2 3 10 18W 6hc t 6 6 63 10 34 3 108 530 10 9 1 答案 A 7 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 E1 m 2E1 m 3E1 m 4E1 m 解析 由动量守恒定律有 mv0 2mv 碰撞过程损失的动能为 E mv 2mv2 由能级跃迁知识有 E 至少为由 n 2 的能级跃迁至基态时的能量变化 1 22 0 1 2 则 E E2 E1 E1 联立解得 v0 故 C 正确 3 4 3E1 m 答案 C 8 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 用心 爱心 专心3 原子时 能使氢原子跃迁到激发态的是 A 1 51eV B 3 4eV C 10 2eV D 10 3eV 解析 由于 10 2eV 的能量刚好是氢原子中 1 2 能级的能量差 所以用 10 2eV 的 光子照射基态的氢原子能使氢原子跃迁到激发态 故 C 正确 答案 C 9 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 d S 1 1 d S 2 2 C D S d 1 1 S d 2 2 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 h h 2 eU 又 C U c S 4 kd Q C 解得 Q Chc e 1 1 2 hc 4 ke S d 2 2 由于为常数 故 D 项正确 hc 4 ke 答案 D 10 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 Ek C 能产生光电效应现象 并且所有光电子的初动能都大于 Ek D 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 Ek h W 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 3 0 108m s 普朗克常量 h 6 63 10 34J s 假定所发出的可见光的 波长都是 560nm 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 hc 设灯泡每秒内发出的光子数为 n 灯泡电功率为 P 则 n kP E0 用心 爱心 专心4 式中 k 5 是灯泡的发光效率 代入题给数据得 n 1 4 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 已知锌的逸出功为 3 34eV 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 9 11 10 31kg 普朗克常量 h 6 63 10 34J s 1eV 1 60 10 19J 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 1 29kg 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 mev2 h W 0 2 m 1 2 c 2 mv2 Svt v2 即 Sv3 S R2 R 9 94m P电t 1 2 1 2 P电 1 2 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 U 30kV 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 1 6 10 19C 质量 m 0 91 10 30kg 普朗克常量 h 6 63 10 34J s 解析 1 mv2 eU 1 2 v m s 2eU m 2