高中物理 第2章 原子结构章末综合测评 鲁科版选修3-5

第2章 原子结构(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分在每小题给出的五个选项中，有三项是符合题目要求的，选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)1如图1所示为粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数一定不符合事实的是()图1A1 305、25、7、1B202、405、625、825C1 202、1 010、723、203D1 202、1 305、723、203E1 202、26、5、0【解析】根据粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏移，极少数粒子偏转超过90，甚至有的被反向弹回所以在相等时间内A处闪烁次数最多，其次是B、C、D三处，并且数据相差比较大，所以只有选项A、E符合事实【答案】BCD2氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是()A核外电子受力变小B原子的能量减少，电子的动能增加C氢原子要吸收一定频率的光子D氢原子要放出一定频率的光子E库仑力做正功，电子的电势能减少【解析】氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，r减小，由库仑定律知核外电子受力变大，A错；由km得Ekmv2知电子的动能变大，由En eV知n减小时原子能量减少，B对；电子由高能级向低能级跃迁时放出一定频率的光子，C错，D对；电子在发生跃迁过程中，库仑力做正功，电势能减少，E对【答案】BDE3下列叙述正确的是()A卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子B玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的C原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径不是任意的，有特定的轨道D玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征E原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是吸收能量的过程【解析】卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，B正确；电子绕核运转的轨道半径是特定的，C正确；玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征，故D正确；原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是释放能量的过程，E错误【答案】BCD4物理学家在微观领域的研究中发现了“电子偶素”这一现象所谓“电子偶素”就是由一个负电子和一个正电子绕它们连线的中点，做匀速圆周运动形成相对稳定的系统类比玻尔的原子量子化模型可知：两电子做圆周运动可能的轨道半径的取值是不连续的，所以“电子偶素”系统对应的能量状态(能级)也是不连续的若规定两电子相距无限远时该系统的引力势能为零，则该系统的最低能量值为E(E0)，称为“电子偶素”的基态，基态对应的电子运动的轨道半径为r.已知正、负电子的质量均为m，电荷量均为e，但符号相反；静电力常量为k，普朗克常量为h.则下列说法中正确的是()A“电子偶素”系统处于基态时，一个电子运动的动能为B“电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后，电子做圆周运动的动能增大C处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最小波长为D处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最小频率为E“电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后，电子做圆周运动的动能减小【解析】由题设条件可知：，可得：一个电子的动能Ekmv2，选项A正确；“电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后，电子轨道半径变大，由Ek可知电子做圆周运动的动能减小，选项B错误，E正确；处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子最大能量为E，对应光子的波长最小，为，对应光子的频率最大，为，故选项C正确，D错误【答案】ACE5如图2所示，氢原子可在下列各能级间发生跃迁，设从n4跃迁到n1能级辐射的电磁波的波长为1，从n4跃迁到n2能级辐射的电磁波的波长为2，从n2跃迁到n1能级辐射的电磁波的波长为3，则下列关系式中正确的是() 【导学号：18850037】图2A13B32 D.E.【解析】由题意知hE4E1、hE4E2、hE2E1，可见hhh，知D错误，E正确由能级图可以看出，E4E1最大、E4E2最小，故1最小、2最大，A、B正确，C错误【答案】ABE6氢原子能级如图3所示，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm.已知可见光的波长范围在400 nm到760 nm之间，以下判断正确的是()图3A从n4的能级跃迁到n3的能级时，辐射光的波长比可见光长B用波长为328 nm的光照射，可使氢原子从n1的能级跃迁到n2的能级C用波长为164 nm的光照射，可使处于n2能级的氢原子电离D一群处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时辐射3种不同波长的光E用可见光照射，可能使氢原子从n2的能级跃迁到n3的能级【解析】从能级3向能级2跃迁时，E3E2h从能级4向能级3跃迁时，E4E3h联立得21878.5 nm，故A正确Eh(3328 nm)联立得E3.78 eV，而E2E110.2 eV，即EE2E1，故B错误由Eh(4164 nm)得E7.56 eV，即EE2，所以可以使处于n2的氢原子电离，C正确处于n4的一群氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类为C6种，D错误氢原子从能级3跃迁到能级2时辐射光子波长为656 nm，位于可见光区，所以可见光可能使处于能级2的氢原子跃迁到能级3，E正确【答案】ACE二、非选择题(本题共5小题，共64分，按题目要求作答)7(8分)原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子例如在某种条件下，铬原子的n2能级上的电子跃迁到n1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子已知铬原子的能级公式可简化表示为En，式中n1,2,3，表示不同能级，A是正的已知常数上述俄歇电子的动能等于_【解析】俄歇电子的动能是铬原子从n2能级跃迁到n1能级上释放的能量与电子从n4能级上电离所需的能量之差可以认为n4能级上的能量就是电子从该能级上电离所需的能量故可进行如下计算E电子E2E1|En|AA.【答案】A8(8分)已知氢原子基态的轨道半径为R0，基态能量为E0，将该原子置于静电场中使其电离，已知静电力常量为k，电子电荷量为q.则静电场提供的能量至少为_，静电场场强大小至少为_【解析】氢原子电离时是核外电子脱离原子核的束缚，消耗能量最少的情况是电子与原子核恰好分离，此时消耗的能量恰好等于其基态能量的绝对值，故静电场提供的能量至少为E0.从力的角度来看，电子与氢原子核分离时电场力不小于它们之间的静电力，即qE，故静电场场强大小至少为.【答案】E09(14分)氢原子处于基态时，原子能量E113.6 eV，普朗克常量取h6.61034 Js.(1)处于n2激发态的氢原子，至少要吸收多大能量的光子才能电离？(2)今有一群处于n4激发态的氢原子，可以辐射几种不同频率的光？其中最小的频率是多少？(结果保留2位有效数字)【解析】(1)E23.4 eVEEE23.4 eV.(2)NC6(种)E40.85 eVE31.51 eVE4E3hminmin1.61014 Hz.【答案】(1)3.4 eV(2)6种1.61014 Hz10(16分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)一个具有13.60 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：问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁？(氢原子能级如图4所示) 【导学号：18850038】图4【解析】设运动氢原子的速度为v0，发生完全非弹性碰撞后两者的合速度为v，损失的动能E被基态氢原子吸收若E10.2 eV，则基态氢原子可由n1能级跃迁到n2能级，由动量守恒和能量守恒得mv02mvmvmv22Emv13.60 eV由得E6.8 eV10.2 eV，所以不能使基态氢原子发生跃迁【答案】不能11(18分)已知氢原子的基态能量为13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.531010 m，电子质量me9.11031 kg，电荷量为1.61019 C，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各多大？【解析】氢原子能级公式EnE1，氢原子能量E3E11.51 eV.电子在第三轨道时半径为r3n2r132r19r1，电子绕核做圆周运动时的向心力由库仑力提供，所以，由上面两式可得电子动能为Ek3mev eV1.51 eV.由于E3Ek3Ep3，故电子电势能为Ep3E3Ek31.51 eV1.51 eV3.02 eV.【答案】1.51 eV1.51 eV3.02 eV