高中物理 第十八章 原子结构章末质量评估 新人教版选修35

第十八章 原子结构章末质量评估(三)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A光电效应实验B伦琴射线的发现C粒子散射实验 D氢原子光谱的发现解析：光电效应现象证明了光的粒子性本质，与原子结构无关，选项A错误；伦琴射线的发现以及氢原子光谱的发现都与原子的能级结构有关，都是原子能级跃迁的结论，选项B、D错误；卢瑟福的粒子散射实验证实了原子的核式结构模型，选项C正确答案：C2关于玻尔理论，下列说法中不正确的是()A继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设B原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量C用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系D氢原子中，量子数N越大，核外电子的速率越大解析：玻尔的原子模型对应的是电子轨道的量子化，卢瑟福的原子模型核外电子可在任意轨道上运动，故A正确；玻尔的原子结构模型中，原子的能量是量子化的，卢瑟福的原子结构模型中，原子的能量是连续的，故B正确；玻尔的原子结构模型中，核外电子从高能级向低能级跃迁后，原子的能量减小，从而建立了hE2E1，故C正确；氢原子中，量子数N越大，核外电子的速率越小，而电子的电势能越大，故D不正确；本题选择不正确的，故选D.答案：D3太阳光谱是吸收光谱，这是因为太阳内部发出的白光()A经过太阳大气层时某些特定频率的光子被吸收后的结果B穿过宇宙空间时部分频率的光子被吸收的结果C进入地球的大气层后，部分频率的光子被吸收的结果D本身发出时就缺少某些频率的光子解析：太阳光谱是一种吸收光谱，是因为太阳发出的光穿过温度比太阳本身低得多的太阳大气层，而在这大气层里存在着从太阳里蒸发出来的许多元素的气体，太阳光穿过它们的时候跟这些元素的特征谱线相同的光都被这些气体吸收掉了答案：A4有关氢原子光谱的说法正确的是 ()A氢原子的光谱是连续谱B氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C氢原子光谱说明氢原子能级不是分立的D巴耳末公式反映了氢原子辐射电磁波波长的分立特性解析：由于氢原子发射的光子的能量：EEnEm，所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A错误B正确；由于氢原子的轨道是不连续的，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故C错误；由于跃迁时吸收或发射的光子的能量是两个能级的能量差，所以氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关，巴耳末公式反映了氢原子辐射光子频率的分立特性，D错误.答案：B5根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则()A电子轨道半径越小 B核外电子运动速度越大C原子能量越大 D电势能越小解析：由rnn2r1可知A错氢原子在n能级的能量En与基态能量E1的关系为En.因为能量E为负值，所以n越大，则En越大，所以C正确核外电子绕核运动所需的向心力由库仑力提供k.可知rn越大，速度越小，则B错由EEkEp可知D错答案：C6光子能量为的一束光照射容器中的氢(设氢原子处于n3的能级)，氢原子吸收光子后，能发出频率为1，2，6的六种光谱线，且126，则等于()Ah1 Bh6Ch(51) Dh(126)解析：对于量子数n3的一群氢原子，当它们向较低的激发态或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为3，由此可判定氢原子吸收光子后的能量的能级是n4，且从n4到n3放出的光子能量最小，频率最低即为1，因此，处于n3能级的氢原子吸收频率为1的光子(能量h1)，从n3能级跃迁到n4能级后，方可发出6种频率的光谱线，选项A正确答案：A7氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间由此可推知，氢原子()A从高能级向n1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的长B从高能级向n2能级跃迁时发出的光均为可见光C从高能级向n3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D从n3能级向n2能级跃迁时发出的光为可见光答案：D8氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子已知基态的氦离子能量为E154.4 eV，氦离子的能级示意图如图所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A42.8 eV(光子) B43.2 eV(电子)C41.0 eV(电子) D54.4 eV(光子)解析：由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于两能级能量差的光子才能被氦离子吸收，故选项A中光子不能被吸收，选项D中光子能被吸收；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级能量差，均可被吸收故选项B、C中的电子均能被吸收答案：A9氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为10.632 8 m，23.39 m，已知波长为1的激光是氖原子在能级间隔为E11.96 eV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()A10.50 eV B0.98 eVC0.53 eV D0.36 eV解析：本题考查玻尔的原子跃迁理论根据Eh，可知当E11.96 eV，0.632 8 m，当3.39 m 时，联立可知E20.36 eV，故选D.答案：D10.可见光光子的能量在1.613.10 eV范围内如图所示，氢原子从第4能级跃迁到低能级的过程中，根据氢原子能级图可判断()A从第4能级跃迁到第3能级将释放出紫外线B从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第2能级放出的光子频率更高C从第4能级跃迁到第3能级放出的光子，比从第4能级直接跃迁到第1能级放出的光子波长更长D氢原子从第4能级跃迁到第3能级时，原子要吸收一定频率的光子，原子的能量增加解析：从n4能级跃迁到n3能级时辐射的光子能量E430.85(1.51)0.66 (eV)，不在可见光光子能量范围之内，属于红外线，故A错误；从n4能级跃迁到n2能级时辐射的光子能量E420.85(3.40)2.55 (eV)E43，光子的频率，所以4342，故B错误；从n4能级跃迁到n1能级时辐射的光子能量E410.85(13.60)12.75 (eV)E43，光子的波长，所以4341，故C正确；从第4能级跃迁到第3能级时，原子要辐射一定频率的光子，原子的能量减少，故D错误答案：C二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分在每小题给出的四个选项中有多个选项正确，全选对得4分，漏选得2分，错选或不选得0分)11关于粒子散射实验的下述说法中正确的是()A在实验中观察到的现象是绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90，有的甚至被弹回接近180B使粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子；当粒子接近电子时，电子的吸引力使之发生明显偏转C实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分D实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量解析：A项是对该实验现象的正确描述；使粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故B错；C项是对实验结论之一的正确分析；原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故D错答案：AC12关于氢原子能级跃迁，下列叙述中正确的是()A用波长为 60 nm的X射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D用能量为12.5 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态解析：波长为60 nm的X射线的能量为：h6.631034 J3.321018 J20.75 eV，氢原子的电离能E0(13.6)eV13.6 eVE20.75 eV，所以可使氢原子电离，A正确由hEmE，得Em1hE10.2 eV(13.6)eV3.4 eV ，Em211.0 eV(13.6)eV2.6 eV，Em312.5 eV(13.6)eV1.1 eV.由En可知，只有Em13.4 eV对应于n2的状态由于原子发生跃迁时吸收光子只能吸收恰好为两能级差能量的光子，所以B选项正确答案：AB13.氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和a、b、c，则()AbacB.Cbac DEbEaEc解析：EaE3E2，EbE3E1，EcE2E1，所以EbEaEc，D正确；由得a，b，c，取倒数后得到，B正确答案：BD14图1所示为氢原子能级图，大量处于n4激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多种不同频率的光，其中用从n4能级向n2能级跃迁时辐射的光照射图2所示光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，则()图1图2A若将滑片右移，电路中光电流增大B若将电源反接，电路中可能有光电流产生C若阴极K的逸出功为1.05 eV，则逸出的光电子最大初动能为2.41019 JD大量处于n4激发态的氢原子向低能级跃迁时辐射的光中只有4种光子能使阴极K发生光电效应解析：将滑片右移，光电管两端的电压增大，但之前光电流是否达到饱和并不清楚，因此光电管两端的电压增大，光电流不一定增大，A错误；将电源极性反接，所加电压阻碍光电子向阳极运动，但若eUEkm，仍会有一定数量的光电子可到达阳极而形成光电流，B正确；若阴极K的逸出功为1.05 eV，由光电效应方程知，逸出的光电子最大初动能为EkmhW逸出0.85 eV(3.40 eV)1.05 eV1.5 eV2.41019 J，C正确；由于阴极K的逸出功未知，能使阴极K发生光电效应的光子种数无法确定，D错误.故选：BC.答案：BC三、非选择题(本题共4小题，共54分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15(12分)密立根油滴实验首先测出了元电荷的数值，其实验装置如图所示，油滴从喷雾器喷出，以某一速度进入水平放置的平行板之间.今有一带负电的油滴，不加电场时，油滴由于受到重力作用加速下落，速率变大，受到的空气阻力也变大，因此油滴很快会以一恒定速率v1匀速下落.若两板间加一电压，使板间形成向下的电场E，油滴下落的终极速率为v2.已知运动中油滴受到的阻力可由斯托克斯公式f6rv计算(其中r为油滴半径，为空气粘滞系数).实验时测出r、v1、v2，E、为已知，求：(1)油滴的带电量.(2)经多次测量得到许多油滴的Q测量值如下表(单位1019C)：6.418.019.6511.2312.8314.48分析这些数据可知_.解析：(1)没有加电压时，达到v1有mgf16r 1，加上电压后，受到向上的阻力和电场力，有mgf2qE6rv2qE，解以上两式得到油滴电量q.(2)在误差范围内，可以认为油滴的带电量总是1.61019C的整数倍，故电荷的最小电量即元电荷为1.61019C.答案：(1)q(2)电荷的最小电量即元电荷为1.61019C16.(14分)如图所示，氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子请问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图解析：氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，满足hEnE22.55 eV，得EnhE20.85 eV，所以n4.基态氢原子要跃迁到n4的能级，应提供的能量为：EE4E112.75 eV.跃迁图如下图所示答案：12.75 eV17(14分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而能发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图所示)?(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？解析：(1)设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能E被基态原子吸收若E10.2 eV，则基态氢原子可由n1跃迁到n2.由动量守恒和能量守恒有：mv0mv，mvmv2mv2E，mvEk，Ek13.6 eV.解得，Emv6.8 eV.因为E6.8 eV10.2 eV，所以不能使基态氢原子发生跃迁(2)若使基态氢原子电离，则E13.6 eV，代入得Ek27.2 eV.答案：(1)不能(2)27.2 eV18(14分)已知氢原子处于基态时，原子的能量E113.6 eV，电子轨道半径r10.531010 m；氢原子处于n2能级时，原子的能量E23.4 eV，此时电子轨道半径r24r1，元电荷e1.61019 C，静电力常量k9.0109 Nm2C2.(1)氢原子处于基态时，电子的动能是多少？原子系统的电势能是多少？(2)氢原子处于n2能级时，电子的动能是多少？原子系统的电势能又是多少？(3)你能否根据计算结果猜想处于n能级的氢原子系统的电势能表达式？解析：(1)设氢原子处于基态时核外电子的速度为v1根据库仑力提供向心力： 电子的动能Ekmv13.6 eV.根据氢原子在基态时能量等于势能与动能之和， E1Ep1Ek1 所以原子的电势能Ep1E1Ek113.6 eV13.6 eV27.2 eV.(2)设氢原子处于基态时核外电子的速度为v2根据库仑力提供向心力： 电子的动能Ekmv13.6 eV340 eV.根据氢原子在基态时能量等于势能与动能之和， E2Ep2Ek2所以原子的电势能Ep1E1Ek13.40 eV3.40 eV6.8 eV.(3)故从上面的推导可知Epnk.答案：(1)13.6 eV 27.2 eV(2)3.40 eV 6.8 eV(3)Epnk6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375