2016-2017学年高中物理第十八章原子结构章末质量评估新人教版选修

第十八章 原子结构 (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：C220世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子，如图是()A卢瑟福的粒子散射实验装置B卢瑟福发现质子的实验装置C汤姆生发现电子的实验装置D查德威克发现中子的实验装置解析：题图是卢瑟福的粒子散射实验装置，选A.答案：A3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：A4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解析：由可见光的能量值范围可知，在氢原子的能级值中，高能级向n3能级跃迁时，发出的光的频率小于可见光的频率，C错误；若高能级与n2能级间的能量差大于3.11 eV，则不能发出可见光，B错误；从高能级跃迁到n1的能级时，能量值一定大于可见光子能量值，由于hh，能量越大，波长越短，故A错误；当原子从n3的能级向n2的能级跃迁时辐射出的光子能量在可见光的能量值范围之内，所以D正确答案：D5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：A7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：A8关于阴极射线的性质，下列说法正确的是()A阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的B阴极射线本质是电子C阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电D阴极射线的比荷比氢原子核小解析：阴极射线是原子受激发射出的电子流，故A、C错，B对；电子带电量与氢原子相同，但质量是氢原子的，故阴极射线的比荷比氢原子大，D错答案：B9根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是()A若氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子要辐射的光子能量为hEnB电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为，则其发光的频率也是C一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的轨道，已知rarb，则此过程原子要辐射某一频率的光子D氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁解析：原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，与En不同，故A错；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C正确；原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D错答案：C10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：D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下列有关氢原子光谱的说法正确的是()A氢原子的发射光谱是非连续谱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是分立的D氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关解析：氢原子的发射光谱是不连续的，它只能发出特定频率的光，说明氢原子的能级是分立的，选项A、B、C正确，根据玻尔理论可知，选项D错误答案：ABC12如图所示为粒子散射实验中粒子穿过某一金原子核附近的示意图，A、B、C分别位于两个等势面上，则以下说法中正确的是()A粒子在A处的速度比在B处的速度小B粒子在B处的动能最大，电势能最小C粒子在A、C两处速度大小相等D粒子在B处的速度比在C处的速度要小解析：粒子由A经B运动到C，由于受到库仑斥力的作用，粒子先减速后加速，所以A项错误，D项正确；库仑斥力对粒子先做负功后做正功，使动能先减小后增大，电势能先增大后减小，B项错误；A、C处于同一个等势面上，从A到C库仑力不做功，速度大小不变，C项正确答案：CD13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：AC14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：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得，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，所以只有B可使氢原子从基态跃迁到激发态答案：AB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)氢原子处于基态时，原子的能级为E113.6 eV，普朗克常量h6.631034 Js，氢原子在n4的激发态时，问：(1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少？(2)能放出的光子的最大能量是多少？解析：(1)E4 eV0.85 eV，使氢原子电离需要的最小能量是E0.85 eV.(2)从n4能级跃迁到n1能级时，辐射的光子能量最大EE4E112.75 eV.答案：(1)0.85 eV(2)12.75 eV16(14分)氢原子处于基态时，原子的能级为E113.6 eV，当处于n3的激发态时，能量为E31.51 eV，则：(1)当氢原子从n3的激发态跃迁到n1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射电子？(3)若有大量的氢原子处于n3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子？其中最长波长是多少？解析：(1)1.03107 m.(2)3.281015 Hz.(3)3种，其中波长最长的是从n3到n2所放出光子，6.58107 m.答案：(1)1.03107 m(2)3.281015 Hz(3)3种6.58107 m17(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)如图所示为氢原子能级图，试回答下列问题：(1)一群处于n4能级的氢原子跃迁后可能辐射出几种频率的光子？(2)通过计算判断：氢原子从n4跃迁到n2时辐射出的光子，能否使金属铯发生光电效应？若能，则产生的光电子的初动能是否可能为0.48 eV(已知普朗克常量h6.631034 Js，金属铯的极限频率为4.551014 Hz)?解析：(1)最多可能辐射出6种频率的光子；(2)由氢原子能级图可知，从能级n4跃迁到n2，辐射出的光子中，能量最大值为：E光E4E22.55 eV.金属铯的逸出功Wh3.021019 J1.89 eV.因为E光W，所以可以发生光电效应由爱因斯坦光电效应方程得：EkmE光W，可知产生的光电子的最大初动能为0.66 eV.因为光电子的最大初动能大于0.48 eV，所以可以产生0.48 eV的光电子答案：(1)6(2)能是8