高中物理 第三章 原子世界探秘单元测试 沪科版选修35

第三章 原子世界探秘本章测评(时间：90分钟分值：100分)一、选择题(共12个小题，每小题4分，共48分)1粒子散射实验中，不考虑电子和粒子的碰撞影响，是因为()A粒子与电子根本无相互作用B粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C粒子和电子碰撞损失能量很少，可忽略不计D电子很小，粒子碰撞不到电子2一群氢原子处于n4的激发态，当它们自发地跃迁到较低的能级时()A可以辐射出3种不同频率的光子B可能辐射出6种不同频率的光子C频率最低的光子是由n4能级向n1能级辐射出的D波长最长的光子是由n4能级向n1能级辐射出的3如图所示为粒子散射实验中粒子穿过某一金属核附近时的示意图，a、b、c三点分别位于两个等势面上，则以下说法正确的是()A粒子在a处的速率比在b处的小B粒子在b处的速度最大C粒子在a、c处的速度相同D粒子在b处的速度比在c处的速度小4在卢瑟福粒子散射实验中，有少数粒子发生较大角度的偏转，其原因是()A原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上B正电荷在原子中是均匀分布的C原子中存在着带负电的电子D原子只能处于一系列连续的能量状态中5当用具有1.87 eV能量的光子照射n3激发态的氢原子时()A氢原子不会吸收这个光子B氢原子吸收光子后被电离，电离后电子的动能为0.36 eVC氢原子吸收光子后被电离，电离后电子的动能为零D氢原子吸收光子后不会被电离6氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中()A原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大7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短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8氢原子的基态能级E113.6 eV，第n能级En，若氢原子从n3能级跃迁到n2能级时发出的光能使某金属发生光电效应，则以下跃迁中放出的光也一定能使此金属发生光电效应的是()A从n2能级跃迁到n1能级B从n4能级跃迁到n3能级C从n5能级跃迁到n3能级D从n6能级跃迁到n5能级9用能量为12.30 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则受到光的照射后下列关于氢原子跃迁的说法正确的是()A电子跃迁到n2的能级上去B电子跃迁到n3的能级上去C电子跃迁到n4的能级上去D电子不能跃迁到其他能级上去10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11“秒”是国际单位制中的时间单位，它等于133Cs原子基态的两个超精细能级之间跃迁时所辐射的电磁波周期的9 192 631 770倍。据此可知，该两能级之间的能量差为(普朗克常量h6.631034Js) ()A7.211024 J B6.091024 JC3.81105 eV D4.50105 eV12现有1 200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激发的氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的)()A2 200 B2 000 C1 200 D2 400二、填空题(共3个小题，每小题8分，共24分)13大量氢原子在最低的四个能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有_种，其中最小的频率等于_Hz。(保留两位有效数字)14氢原子从m能级跃迁到n能级时，辐射出波长为1的光子，从m能级跃迁到k能级时，辐射出波长为2的光子，若12，则氢原子从n能级跃迁到k能级时，将_波长为_的光子。15氢原子的基态能量E113.6 eV，电子绕核运动的半径r10.531010 m。则氢原子处于n2的激发态时，(1)原子系统具有的能量为_；(2)电子在轨道上运动的动能为_；(3)电子具有的电势能为_。三、计算与论证(共2个小题，每小题14分，共计28分。要有必须的解析过程，直接写出结果的不得分)16用一束光子去激发处于基态的氢原子，氢原子吸收了光子后刚好发生电离。已知E113.6 eV，求这束光子的频率。17氢原子的电子在第二条轨道和第三条轨道上运动时，其动能之比、动量之比、周期之比分别为多少？参考答案1解析：粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有粒子质量的七千分之一，碰撞时对粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一粒尘埃一样，故正确选项为C。答案：C2解析：从氢原子的能量级图可知，最多能辐射6种光子，频率最低的光子也是波长最长的光子，是从n4到n3发出的。答案：B3解析：原子核可看作是一个带正电的点电荷，粒子在点电荷的电场中运动，由能量守恒定律和功能关系求解。本题综合考查能量守恒定律，粒子在发生散射时，动能与电势能之和守恒，粒子在a点与 c点时电势能相等，故在经过a、c两点时，粒子的动能也必须相等，C选项正确；在粒子从a点到b点的过程中，电场力对粒子做负功，动能减小，vAvB；在粒子从b点到c点的过程中，电场力对粒子做正功，动能增大，vCvB，所以D选项正确；而A、B选项是错误的。答案：CD4解析：只有正电荷和绝大部分质量集中在很小的核上时，粒子才能发生大角度偏转，故选项A是正确的，选项B是错误的。而选项C和选项D虽然说法正确，但是却非直接原因，所以不是合适选项。答案：A5解析：处于n3激发态的氢原子所具有的能量为E31.51 eV，由于1.87 eV(1.51) eV0，说明氢原子能够吸收该光子而发生电离，电离后电子的动能为0.36 eV。答案：B6解析：根据玻尔理论，处于定态的氢原子中电子绕核做匀速圆周运动，在离核越远的轨道上运动能量越大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，且氢原子的核外电子绕核运动的向心力由原子核对核外电子的库仑引力提供，即，由此可判断动能与半径成反比；电子在不同轨道间跃迁时，库仑力做正功则电势能减小，库仑力做负功则电势能增加，故D选项正确。答案：D7解析：本题考查玻尔的原理理论。从高能级向n1的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为9.20 eV，不在1.62 eV到3.11 eV之间，A正确。已知可见光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间从高能级向n2能级跃迁时发出的光的能量3.40 eV，B错。从高能级向n3能级跃迁时发出的光的频率只有能量大于3.11 eV的光的频率才比可见光高，C错。从n3到n2的过程中释放的光的能量等于1.89 eV介于1.62到3.11之间，所以是可见光，D对。答案：AD8解析：由En可得各能级E2 eV3.4 eV，E3 eV1.51 eV，E4 eV0.85 eV，E5 eV0.54 eV，E6 eV0.38 eV。氢原子由高能级向低能级跃迁时，辐射光子，由hEE，可得0，1，2，3，4，又E3E21.89 eV，E2E110.2 eV，E4E30.66 eV，E5E30.97 eV，E6E50.16 eV，故只有10，A选项正确。答案：A9解析：根据玻尔理论，原子的能量是不连续的，即能量是量子化的，因此只有那些能量刚好等于两能级间能量差的光子才能被氢原子吸收，使氢原子发生跃迁。氢原子由基态向n2、3、4轨道跃迁时吸收的光子能量分别为E21E13.4(13.6) eV10.20 eVE31E11.51(13.6) eV12.09 eVE41E10.85(13.6) eV12.75 eV而外来光子能量12.30 eV不等于某两能级的能量差，故不能被氢原子吸收而产生跃迁，正确答案是选项D。对原子的跃迁条件只是用于光子作用而使原子在各能级之间跃迁的情形，至于核外的粒子与原子碰撞的情况，由于核外的粒子的动能可以全部或部分为原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两能级差，就可以使原子受激发而向较高能级跃迁，此题若改为用12.30 eV的外来电子激发处于基态的氢原子，则A、B选项均正确。答案：D10答案：C11答案：BC12解析：量子数n4的激发态的1 200个氢原子分别跃迁到n3、2、1的轨道上的数目均为400个，此时发出1 200个光子，量子数n3的激发态的400个氢原子分别跃迁到n2、1的轨道上的数目均为200个，发出光子数为400个，量子数n2的激发态的600个氢原子跃迁到n1的轨道上的数目为600个，发出光子数为600个，则发出的总光子数为1 2004006002 200，所以A选项正确。答案：A13解析：由能级图可看出，能级越高，相邻能级间能量差越小，则辐射光子的频率越小。放出不同光子种类为N6，又由hEmEn得最小频率光子为Hz1.61014 Hz。答案：61.61014 Hz14解析：由玻尔跃迁假设可得，EmEn，EmEk，两式相减得EnEk，因为12，则EnEk，故氢原子由n能级向k能级跃迁时，辐射光子。又EnEk，则，解得辐射光子的波长。答案：辐射15解析：抓住原子在不同能量状态下，核外电子的动能Ekn、电势能Ep及E的关系是解答本题的关键。(1)由En可得E2 eV3.4 eV，即为原子系统的能量。(2)由Ekn|En|，得Ek2|E2|3.4 eV，即电子在轨道上的动能为3.4 eV。(3)由Epn2En得，Ep22E26.8 eV，即电子具有的势能为6.8 eV。答案：(1)3.4 eV(2)3.4 eV(3)6.8 eV16解析：基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光都能使基态的氢原子吸收而发生电离，不过入射光子能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能就越大。处于基态的氢原子吸收光子发生电离，则光子能EE1，由题意知，该光子的能量E13.6 eV，又Eh，则光子频率Hz3.281015 Hz答案：3.281015 Hz17解析：电子绕核运动，库仑引力提供向心力，则得Ek，则Ek2Ek3r3r2，又rnn2r1，故Ek2Ek394由动能与动量的关系知p，故p2p332，且v2v3p2p332由T知，周期之比T2T3827答案：94328276EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375