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章末測評驗收卷(四)　原子結構(滿分:100分)
一、單項選擇題(本題共6小題,每小題4分,共24分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)
1.關于原子模型及其建立過程敘述正確的是 (　　)
陰極射線是電子,湯姆孫測出了電子的比荷,并精確測定了電子電荷量
湯姆孫認為原子是實心球體,電子均勻鑲嵌在實心球內,正電荷是彌漫性分布于球內;該理論無法解釋α粒子散射現象,后被盧瑟福核式結構模型所取代
α粒子散射實驗可以估測出原子核尺度數量級為10-10 m
盧瑟福根據α粒子散射實驗指出原子的全部正電荷和全部質量都集中在一個很小的區域——原子核,電子繞核做圓周運動,庫侖力提供向心力
2.下列有關光譜問題的論述正確的是 (　　)
熔化的鋼水發出的光通過分光鏡所得到的是線狀光譜
氣體發出的光只能產生線狀光譜
光譜分析的優點是非常靈敏與迅速
進行光譜分析,可以用連續光譜,也可以用吸收光譜
3.核磁共振成像(縮寫為MRI)是一種人體不接觸放射線,可進行人體多部位檢查的醫療影像技術?；驹硎?外來電磁波滿足一定條件時,可使處于強磁場中的人體內含量最多的氫原子吸收電磁波的能量,去掉外來電磁波后,吸收了能量的氫原子又把這部分能量以電磁波的形式釋放出來,形成核磁共振信號。關于人體內氫原子吸收的電磁波能量,正確的是 (　　)
電磁波的頻率越高具有的能量越低
吸收了電磁波的氫原子處于的狀態叫基態
氫原子吸收的電磁波與釋放的電磁波頻率不相等
氫原子只能吸收某些特定頻率的電磁波
4.如圖所示為盧瑟福α粒子散射實驗裝置的示意圖,圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉動,通過顯微鏡前的熒光屏可觀察α粒子在各個角度的散射情況,下列說法正確的是 (　　)
在圖中的A、B兩位置分別進行觀察,相同時間內觀察到屏上的閃光次數一樣多
在圖中B位置進行觀察,屏上觀察不到任何閃光
盧瑟福選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶,觀察到的實驗結果基本相似
α粒子發生散射的主要原因是α粒子撞擊到金原子核后發生反彈
5.氫原子能級示意圖如圖所示。大量處于n=4能級的氫原子,向低能級躍遷會輻射多種波長的光子,這些光子的最長和最短波長分別為λ1、λ2,則λ1與λ2的比值約為 (　　)
4 15
18 19
6.μ子與氫原子核(質子)構成的原子稱為μ氫原子,它在原子核物理的研究中有重要作用。如圖為μ氫原子的能級結構示意圖,假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n=2能級的μ氫原子,μ氫原子吸收光子后,發出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子,且頻率依次增大,則E等于 (　　)
h(ν3-ν1) h(ν3+ν1)
hν3 hν4
二、多項選擇題(本題共4小題,每小題6分,共24分。在每小題給出的四個選項中,有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)
7.盧瑟福通過α粒子散射現象的研究,提出了原子的核式結構模型,把原子結構的研究引上了正確的軌道。下列說法正確的是 (　　)
在α粒子散射實驗中,大多數α粒子在穿過金箔后幾乎沒有偏轉
在α粒子散射實驗中,有些α粒子發生大角度偏轉是受到了核外電子的引力
玻爾將量子概念引入原子模型,比較圓滿地解釋了所有原子的光譜
根據玻爾的原子理論,核外電子繞核運動的不同軌道對應原子的各能量狀態
8.2022年5月,我國多家公司宣布已研制出猴痘病毒核酸檢測(PCR—熒光探針法)試劑盒,該試劑盒可以快速檢測出猴痘病毒。熒光探針發出熒光的原理是:當熒光探針被一定波長的光照射時,熒光探針中的原子被激發,由低能級躍遷到較高能級,經過較短時間后熒光探針便可發出熒光。下列說法正確的是 (　　)
熒光光譜是線狀光譜
熒光波長可能大于入射光的波長
熒光光子能量一定小于入射光光子的能量
紅外線可使熒光探針發光
9.(2024·山東濟南高二期末)如圖所示為氫原子能級圖,大量處于第3能級的氫原子躍遷時發出三種不同波長的光,其中兩種光的波長分別為λ1和λ2,且λ1<λ2,則第三種光的波長可能是 (　　)
10.(2024·河南駐馬店市期末)如圖為氫原子的能級示意圖,則下列說法正確的是 (　　)
一個氫原子由激發態躍遷到基態后,該原子的能量一定減少
一群處于n=5能級的氫原子最多能放出10種不同頻率的光
處于n=2能級的氫原子吸收2.10 eV的光子可以躍遷到n=3能級
用能量為14.0 eV的光子照射,不能使處于基態的氫原子電離
三、非選擇題(本題共5小題,共52分)
11.(6分)(2024·福建寧德高二期中)氫原子能級的結構示意圖如圖所示,一群處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時,能　　　　(2分)(填“吸收”或“放出”)　　　(2分)種不同頻率的光子,這些光子中最大的能量為　　　　(2分)eV。
12.(6分)美國物理學家密立根利用實驗最先測出了電子的電荷量,該實驗被稱為密立根油滴實驗。如圖所示,兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正、負極相連,板間產生勻強電場,方向豎直向下,板間油滴P由于帶負電懸浮在兩板間保持靜止。
(1)若要測出該油滴的電荷量,需要測出的物理量有　　　　(2分)。
A.兩板的長度L B.油滴質量m
C.兩板間的電壓U D.兩板間的距離d
(2)用所測量的物理量表示出該油滴的電荷量　　　　(2分)(已知重力加速度為g)。
(3)若要使原本靜止的油滴落到下極板,則下列做法可行的有　　　　(2分)。
A.保持兩極板間電壓不變,把下極板向下移
B.斷開電源,把下極板向右移
C.斷開電源,把下極板向下移
D.斷開電源,把下極板向上移
13.(12分)氫原子光譜除了巴耳末系外,還有賴曼系、帕邢系等,其中帕邢系的公式為=R(-)(n=4,5,6,…),R=1.10×107 m-1。若已知帕邢系的氫原子光譜在紅外線區域,則
(1)(6分)n=6時,對應的紅外線波長為多少
(2)(6分)帕邢系形成的譜線所對應的紅外線在真空中的波速為多少 n=6時,頻率為多大
14.(12分)將氫原子電離,就是從外部給電子以能量,使其從基態或激發態脫離原子核的束縛而成為自由電子,氫原子的能級示意圖如圖所示(電子電荷量e=1.6×10-19 C,電子質量m=0.91×10-30 kg,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)。
(1)(6分)若要使n=2能級的氫原子電離,至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子
(2)(6分)若用波長為200 nm的紫外線照射n=2能級的氫原子,則電子飛到離核無窮遠處時的速度為多大
15.(16分)在弗蘭克—赫茲實驗中,電子碰撞原子,原子吸收電子的動能從低能級躍遷到高能級。假設改用質子碰撞氫原子來實現氫原子的能級躍遷,實驗裝置如圖甲所示。緊靠電極A的O點處的質子經電壓為U1的電極AB加速后,進入兩金屬網電極B和C之間的等勢區。在BC區質子與靜止的氫原子發生碰撞,氫原子吸收能量由基態躍遷到激發態。質子在碰撞后繼續運動進入CD減速區,若質子能夠到達電極D,則在電流表上可以觀測到電流脈沖。已知質子質量mp與氫原子質量mH均為m,質子的電荷量為e,氫原子能級示意圖如圖乙所示,忽略質子在O點時的初速度,質子和氫原子只發生一次正碰。
　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　　　　　乙
(1)(5分)求質子到達電極B時的速度v0;
(2)(5分)假定質子和氫原子碰撞時,質子初動能的被氫原子吸收用于能級躍遷。要出現電流脈沖,求CD間電壓U2與U1應滿足的關系式;
(3)(6分)要使碰撞后氫原子從基態躍遷到第一激發態,求U1的最小值。
章末測評驗收卷(四)　原子結構
1.B　[陰極射線是電子，湯姆孫測出了電子的比荷，密立根精確測定了電子電荷量，A錯誤；湯姆孫認為原子是實心球體，電子均勻鑲嵌在實心球內，正電荷是彌漫性分布于球內；該理論無法解釋α粒子散射現象，后被盧瑟福核式結構模型所取代，B正確；α粒子散射實驗可以估測出原子核尺度數量級為10－15 m，C錯誤；盧瑟福根據α粒子散射實驗指出原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在一個很小的區域——原子核，電子繞核做圓周運動，D錯誤。]
2.C　[根據連續光譜的產生，熾熱的固體、液體和高壓氣體發出的光形成連續光譜，A錯誤；氣體發光，若為高壓氣體則產生連續光譜，若為稀薄氣體則產生線狀光譜，B錯誤；光譜分析是用元素的特征譜線與光譜對比來分析物體的化學成分，故光譜分析非常靈敏與迅速，C正確；進行光譜分析，必須利用線狀光譜和吸收光譜，連續光譜不行，D錯誤。]
3.D　[電磁波的頻率越高具有的能量越高，選項A錯誤；吸收了電磁波的氫原子處于的狀態叫激發態，選項B錯誤；氫原子吸收的電磁波與釋放的電磁波頻率是相等的，從而形成核磁共振信號，選項C錯誤；根據玻爾理論可知，氫原子只能吸收某些特定頻率的電磁波然后才能發生躍遷，最后以電磁波的形式釋放出來，選項D正確。]
4.C　[α粒子散射實驗現象：絕大多數α粒子沿原方向前進，少數α粒子有大角度散射，所以A處觀察到的閃光次數多，B處觀察到的閃光次數少，A、B錯誤；α粒子發生散射的主要原因是受到金原子核庫侖斥力的作用，C正確，D錯誤。]
5.D　[從n＝4能級向n＝3能級躍遷時輻射的光子能量最小，波長最長，所以Emin＝h＝E4－E3＝0.66 eV，從n＝4能級向n＝1能級躍遷時輻射的光子能量最大，波長最短，所以Emax＝h＝E4－E1＝12.75 eV，由以上兩式解得≈19，故D正確。]
6.C　[因為μ氫原子發出6種不同頻率的光子，根據＝6，知n＝4。μ氫原子處于第4能級，所以吸收的光子能量E＝E4－E2。又頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子頻率依次增大，易知頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子分別由n＝4到n＝3、n＝3到n＝2、n＝4到n＝2、n＝2到n＝1、n＝3到n＝1、n＝4到n＝1躍遷輻射發出，所以E＝E4－E2＝hν3，故C正確，A、B、D錯誤。]
7.AD　[在α粒子散射實驗中，大多數α粒子在穿過金箔后幾乎沒有偏轉，故A正確；在α粒子散射實驗中，有些α粒子發生大角度偏轉是受到了原子核的斥力，故B錯誤；玻爾將量子概念引入原子模型，比較圓滿地解釋了氫原子和類氫原子的光譜，故C錯誤；根據玻爾的原子理論軌道假設，核外電子繞核運動的不同軌道對應原子的各能量狀態，故D正確。]
8.AB　[熒光探針發光原理是：熒光探針吸收一定波長的光子后，原子從低能級躍遷到高能級，而處于高能級的原子不穩定，又從高能級向低能級躍遷，發出光子的能量等于兩個能級間的能量差，由于能級的不連續性，因此發出的光譜是不連續的線狀光譜，A正確；由于從最高能級向低能級躍遷時，有多種可能，其中放出的熒光光子能量最大值等于入射光子的能量，其他熒光光子的能量小于入射光子的能量，由于E＝hν＝h，因此熒光波長可能大于入射光的波長，B正確，C錯誤；紅外線光子的能量較小，不能使熒光探針發光，D錯誤。]
9.CD　[設第三種光的波長為λ3，若λ1最小，則有h＝h＋h，解得λ3＝，若λ3最小，則有h＝h＋h，解得λ3＝，故C、D正確。]
10.AB　[一個氫原子由激發態躍遷到基態后，釋放光子，則該原子的能量一定減少，故A正確；一群處于n＝5能級的氫原子最多能放出不同頻率的光為N＝＝10，故B正確；處于n＝2能級的氫原子躍遷到n＝3能級，則吸收光子能量為ΔE＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.40 eV)＝1.89 eV，故C錯誤；由于14.0 eV>13.6 eV，則用能量為14.0 eV的光子照射，能使處于基態的氫原子電離，故D錯誤。]
11.放出　6　12.75　[一群處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可以放出不同頻率的光子數為C＝6；氫原子從n＝4能級向基態躍遷時放出的光子的能量最大為Em＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV。]
12.(1)BCD　(2)　(3)A　[(1)平行金屬板間存在勻強電場，油滴恰好處于靜止狀態，電場力與重力平衡，則有mg＝qE＝，所以需要測出的物理量有油滴質量m，兩板間的電壓U，兩板間的距離d，故選B、C、D。
(2)根據平衡條件可得mg＝qE＝，則油滴的電荷量為q＝。
(3)若要使原本靜止的油滴落到下極板，減小電場力即可。保持兩極板間電壓U不變，把下極板向下移，即增大極板間距，根據E＝可知，電場強度減小，則電場力減小，因此油滴可落到下極板，A正確；斷開電源，金屬板所帶電荷量Q不變，根據C＝、C＝及 E＝可得E＝，則把下極板向下移或把下極板向上移，兩板間距離變化，但兩板間電場強度不變，油滴仍處于靜止狀態；斷開電源，把下極板向右移，S減小，兩板間電場強度增大，油滴會上升，故B、C、D錯誤。]
13.(1)1.09×10－6 m　(2)3×108 m/s　2.75×1014 Hz
解析　(1)根據帕邢系公式
＝R(－)(n＝4，5，6，…)
當n＝6時，有λ≈1.09×10－6 m。
(2)帕邢系形成的譜線在紅外線區域，而紅外線屬于電磁波，在真空中以光速傳播
即波速為光速c＝3×108 m/s
n＝6時，對應紅外線的頻率為
ν＝＝ Hz＝2.75×1014 Hz。
14.(1)8.21×1014 Hz　(2)9.95×105 m/s
解析　(1)要使處于n＝2能級的氫原子電離，照射光光子的能量應能使電子從第2能級躍遷到無限遠處，最小的電磁波的光子能量應為
E＝0－(－3.4 eV)＝3.4 eV
則所用電磁波的頻率為ν＝＝8.21×1014 Hz。
(2)波長為200 nm的紫外線一個光子所具有的能量為
E0＝h＝9.95×10－19 J
處于n＝2能級的電離能為ΔE＝3.4×1.6×10－19 J＝5.44×10－19 J
由能量守恒定律有E0－ΔE＝Ek
解得Ek＝4.51×10－19 J
又Ek＝mv2，解得v＝9.95×105 m/s。
15.(1)　(2)U2≤U1　(3)20.4 V
解析　(1)根據動能定理有
eU1＝mv
解得質子到達電極B時的速度
v0＝。
(2)質子和氫原子碰撞，設碰后質子速度為v1，氫原子速度為v2，由動量守恒定律有
mv0＝mv1＋mv2
由能量守恒定律有
mv＝mv＋mv＋×mv
解得v1＝v0，v2＝v0
質子在CD減速區eU2≤mv
聯立解得U2≤U1。
(3)要使碰撞后氫原子從基態躍遷到第一激發態，則需要能量最小為ΔE＝E2－E1＝10.2 eV
碰撞過程有mv0′＝mv1′＋mv2′
mv0′2＝mv1′2＋mv2′2＋ΔE
分析可知，當v1′＝v2′時，損失機械能最大，被吸收的能量最大，此時
eU1′＝mv0′2＝20.4 eV
解得U1′＝20.4 V。(共33張PPT)
章末測評驗收卷(四)
(時間：75分鐘　滿分：100分)
B
1.關于原子模型及其建立過程敘述正確的是 (　　)
A.陰極射線是電子，湯姆孫測出了電子的比荷，并精確測定了電子電荷量
B.湯姆孫認為原子是實心球體，電子均勻鑲嵌在實心球內，正電荷是彌漫性分布于球內；該理論無法解釋α粒子散射現象，后被盧瑟福核式結構模型所取代
C.α粒子散射實驗可以估測出原子核尺度數量級為10－10 m
D.盧瑟福根據α粒子散射實驗指出原子的全部正電荷和全部質量都集中在一個很小的區域——原子核，電子繞核做圓周運動，庫侖力提供向心力
一、單項選擇題(本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)
解析　陰極射線是電子，湯姆孫測出了電子的比荷，密立根精確測定了電子電荷量，A錯誤；湯姆孫認為原子是實心球體，電子均勻鑲嵌在實心球內，正電荷是彌漫性分布于球內；該理論無法解釋α粒子散射現象，后被盧瑟福核式結構模型所取代，B正確；α粒子散射實驗可以估測出原子核尺度數量級為10－15 m，C錯誤；盧瑟福根據α粒子散射實驗指出原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在一個很小的區域——原子核，電子繞核做圓周運動，D錯誤。
C
2.下列有關光譜問題的論述正確的是(　　)
A.熔化的鋼水發出的光通過分光鏡所得到的是線狀光譜
B.氣體發出的光只能產生線狀光譜
C.光譜分析的優點是非常靈敏與迅速
D.進行光譜分析，可以用連續光譜，也可以用吸收光譜
解析　根據連續光譜的產生，熾熱的固體、液體和高壓氣體發出的光形成連續光譜，A錯誤；氣體發光，若為高壓氣體則產生連續光譜，若為稀薄氣體則產生線狀光譜，B錯誤；光譜分析是用元素的特征譜線與光譜對比來分析物體的化學成分，故光譜分析非常靈敏與迅速，C正確；進行光譜分析，必須利用線狀光譜和吸收光譜，連續光譜不行，D錯誤。
D
3.核磁共振成像(縮寫為MRI)是一種人體不接觸放射線，可進行人體多部位檢查的醫療影像技術?；驹硎牵和鈦黼姶挪M足一定條件時，可使處于強磁場中的人體內含量最多的氫原子吸收電磁波的能量，去掉外來電磁波后，吸收了能量的氫原子又把這部分能量以電磁波的形式釋放出來，形成核磁共振信號。關于人體內氫原子吸收的電磁波能量，正確的是(　　)
A.電磁波的頻率越高具有的能量越低
B.吸收了電磁波的氫原子處于的狀態叫基態
C.氫原子吸收的電磁波與釋放的電磁波頻率不相等
D.氫原子只能吸收某些特定頻率的電磁波
解析　電磁波的頻率越高具有的能量越高，選項A錯誤；吸收了電磁波的氫原子處于的狀態叫激發態，選項B錯誤；氫原子吸收的電磁波與釋放的電磁波頻率是相等的，從而形成核磁共振信號，選項C錯誤；根據玻爾理論可知，氫原子只能吸收某些特定頻率的電磁波然后才能發生躍遷，最后以電磁波的形式釋放出來，選項D正確。
C
4.如圖所示為盧瑟福α粒子散射實驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉動，通過顯微鏡前的熒光屏可觀察α粒子在各個角度的散射情況，下列說法正確的是(　　)
A.在圖中的A、B兩位置分別進行觀察，相同時間內觀
察到屏上的閃光次數一樣多
B.在圖中B位置進行觀察，屏上觀察不到任何閃光
C.盧瑟福選用不同金屬箔片作為α粒子散射的靶，觀察到的實驗結果基本相似
D.α粒子發生散射的主要原因是α粒子撞擊到金原子核后發生反彈
解析　α粒子散射實驗現象：絕大多數α粒子沿原方向前進，少數α粒子有大角度散射，所以A處觀察到的閃光次數多，B處觀察到的閃光次數少，A、B錯誤；α粒子發生散射的主要原因是受到金原子核庫侖斥力的作用，C正確，D錯誤。
D
5.氫原子能級示意圖如圖所示。大量處于n＝4能級的氫原子，向低能級躍遷會輻射多種波長的光子，這些光子的最長和最短波長分別為λ1、λ2，則λ1與λ2的比值約為(　　)
A.4 B.15
C.18 D.19
C
6.μ子與氫原子核(質子)構成的原子稱為μ氫原子，它在原子核物理的研究中有重要作用。如圖為μ氫原子的能級結構示意圖，假定光子能量為E的一束光照射容器中大量處于n＝2能級的μ氫原子，μ氫原子吸收光子后，發出頻率為ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子，且頻率依次增大，則E等于(　　)
A.h(ν3－ν1) B.h(ν3＋ν1)
C.hν3 D.hν4
AD
二、多項選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分。在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求。全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)
7.盧瑟福通過α粒子散射現象的研究，提出了原子的核式結構模型，把原子結構的研究引上了正確的軌道。下列說法正確的是(　　)
A.在α粒子散射實驗中，大多數α粒子在穿過金箔后幾乎沒有偏轉
B.在α粒子散射實驗中，有些α粒子發生大角度偏轉是受到了核外電子的引力
C.玻爾將量子概念引入原子模型，比較圓滿地解釋了所有原子的光譜
D.根據玻爾的原子理論，核外電子繞核運動的不同軌道對應原子的各能量狀態
解析　在α粒子散射實驗中，大多數α粒子在穿過金箔后幾乎沒有偏轉，故A正確；在α粒子散射實驗中，有些α粒子發生大角度偏轉是受到了原子核的斥力，故B錯誤；玻爾將量子概念引入原子模型，比較圓滿地解釋了氫原子和類氫原子的光譜，故C錯誤；根據玻爾的原子理論軌道假設，核外電子繞核運動的不同軌道對應原子的各能量狀態，故D正確。
AB
8.2022年5月，我國多家公司宣布已研制出猴痘病毒核酸檢測(PCR—熒光探針法)試劑盒，該試劑盒可以快速檢測出猴痘病毒。熒光探針發出熒光的原理是：當熒光探針被一定波長的光照射時，熒光探針中的原子被激發，由低能級躍遷到較高能級，經過較短時間后熒光探針便可發出熒光。下列說法正確的是(　　)
A.熒光光譜是線狀光譜
B.熒光波長可能大于入射光的波長
C.熒光光子能量一定小于入射光光子的能量
D.紅外線可使熒光探針發光
CD
9.(2024·山東濟南高二期末)如圖所示為氫原子能級圖，大量處于第3能級的氫原子躍遷時發出三種不同波長的光，其中兩種光的波長分別為λ1和λ2，且λ1<λ2，則第三種光的波長可能是(　　)
AB
10.(2024·河南駐馬店市期末)如圖為氫原子的能級示意圖，則下列說法正確的是(　　)
A.一個氫原子由激發態躍遷到基態后，該原子的能量一
定減少
B.一群處于n＝5能級的氫原子最多能放出10種不同頻率
的光
C.處于n＝2能級的氫原子吸收2.10 eV的光子可以躍遷到
n＝3能級
D.用能量為14.0 eV的光子照射，不能使處于基態的氫原子電離
三、非選擇題(本題共5小題，共52分)
11.(6分)(2024·福建寧德高二期中)氫原子能級的結構示意圖如圖所示，一群處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，能________(填“吸收”或“放出”)________種不同頻率的光子，這些光子中最大的能量為________eV。
答案　放出　6　12.75
解析　一群處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，最多可以放出不同頻率的光子數為C＝6；氫原子從n＝4能級向基態躍遷時放出的光子的能量最大為Em＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV。
12.(6分)美國物理學家密立根利用實驗最先測出了電子的電荷量，該實驗被稱為密立根油滴實驗。如圖所示，兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正、負極相連，板間產生勻強電場，方向豎直向下，板間油滴P由于帶負電懸浮在兩板間保持靜止。
(1)若要測出該油滴的電荷量，需要測出的物理量
有________。
A.兩板的長度L B.油滴質量m
C.兩板間的電壓U D.兩板間的距離d
(2)用所測量的物理量表示出該油滴的電荷量________(已知重力加速度為g)。
(3)若要使原本靜止的油滴落到下極板，則下列做法可行的有________。
A.保持兩極板間電壓不變，把下極板向下移
B.斷開電源，把下極板向右移
C.斷開電源，把下極板向下移
D.斷開電源，把下極板向上移
(1)n＝6時，對應的紅外線波長為多少？
(2)帕邢系形成的譜線所對應的紅外線在真空中的波速為多少？ n＝6時，頻率為多大？
答案　(1)1.09×10－6 m　(2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz
14.(12分)將氫原子電離，就是從外部給電子以能量，使其從基態或激發態脫離原子核的束縛而成為自由電子，氫原子的能級示意圖如圖所示(電子電荷量e＝1.6×10－19 C，電子質量m＝0.91×10－30 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)。
(1)若要使n＝2能級的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子？
(2)若用波長為200 nm的紫外線照射n＝2能級的氫原子，則電子飛到離核無窮遠處時的速度為多大？
答案　(1)8.21×1014 Hz　(2)9.95×105 m/s
解析　(1)要使處于n＝2能級的氫原子電離，照射光光子的能量應能使電子從第2能級躍遷到無限遠處，最小的電磁波的光子能量應為
E＝0－(－3.4 eV)＝3.4 eV
處于n＝2能級的電離能為ΔE＝3.4×1.6×10－19 J＝5.44×10－19 J
由能量守恒定律有E0－ΔE＝Ek
解得Ek＝4.51×10－19 J
15.(16分)在弗蘭克—赫茲實驗中，電子碰撞原子，原子吸收電子的動能從低能級躍遷到高能級。假設改用質子碰撞氫原子來實現氫原子的能級躍遷，實驗裝置如圖甲所示。緊靠電極A的O點處的質子經電壓為U1的電極AB加速后，進入兩金屬網電極B和C之間的等勢區。在BC區質子與靜止的氫原子發生碰撞，氫原子吸收能量由基態躍遷到激發態。質子在碰撞后繼續運動進入CD減速區，若質子能夠到達電極D，則在電流表上可以觀測到電流脈沖。已知質子質量mp與氫原子質量mH均為m，質子的電荷量為e，氫原子能級示意圖如圖乙所示，忽略質子在O點時的初速度，質子和氫原子只發生一次正碰。
甲
乙
甲
乙
甲
乙
甲
乙
甲
乙
(3)要使碰撞后氫原子從基態躍遷到第一激發態，
則需要能量最小為ΔE＝E2－E1＝10.2 eV
碰撞過程有mv0′＝mv1′＋mv2′
分析可知，當v1′＝v2′時，損失機械能最大，被吸收的能量
最大，此時

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