2019-2020年高中物理第十八章原子结构章末检测新人教版.doc

2019-2020年高中物理第十八章原子结构章末检测新人教版一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分其中112题均为单选题)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】C2一个放电管发光，在其光谱中测得一条谱线的波长为1.22107 m，已知氢原子的能级示意图如图所示，普朗克常量h6.631034 Js，则该谱线所对应的氢原子的能级跃迁是()A从n5的能级跃迁到n3的能级B从n4的能级跃迁到n2的能级C从n3的能级跃迁到n1的能级D从n2的能级跃迁到n1的能级【解析】波长为1.22107 m的光子能量Eh J1.631018 J10.2 eV，从图中给出的氢原子能级图可以看出，这条谱线是氢原子从n2的能级跃迁到n1的能级的过程中释放的，故D项正确【答案】D3.红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光铬离子的能级图如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出的波长为1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3，然后自发地跃迁到E2，释放波长为2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为()A. B.C. D.【解析】E3E1hc/1，E3E2hc/2，E2E1hc/，根据E3E1(E3E2)(E2E1)，可得hc/1hc/2hc/，则.【答案】A4.图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波已知金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有()A两种 B三种C四种 D五种【解析】能够从金属钾表面打出光电子的光子的能量必大于金属钾的逸出功2.22 eV，从n4能级向低级跃迁的氢原子能够发出6种不同频率的光子，其中从n4能级跃迁到n3能级和从n3能级跃迁到n2能级时放出的光子的能量小于2.22 eV，不能从金属钾表面打出光电子故答案为C.【答案】C5从粒子散射实验结果出发推出的结论有：金原子内部大部分都是空的；金原子是一个球体；汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况；原子核的半径是1015 m，其中正确的是()A BC D【解析】由于粒子发生大角度散射，说明原子中心有一个集中了全部电荷和几乎集中了全部质量的核存在，原子中绝大部分是空的，“枣糕式”模型不符合实际情况，根据散射实验数据可估算原子核的大小应在1015m左右至于把原子看成是一个球体，是人们为研究方便引入的模型，不是由散射实验推出的结果所以说正确【答案】B6一个处于基态的氢原子吸收光子后，跃迁到另一定态，下列说法中正确的是()A电子绕原子核运动的动能将会变大B电子绕原子核运动的频率将会变大C向低能级跃迁时，发出光子的频率一定等于吸收光子的频率D吸收光子属于紫外线，发出的光子可能含有可见光【解析】基态的氢原子吸收光子后，半径变大，由k得Ekmv2，即电子的动能减小，A错误；由42mf2r，f2，即电子绕核运动的频率减小，B错误；因基态与激发态能级差大，由基态跃迁时吸收光子属于紫外线，若n2的能级，发出的光子与吸收的光子频率相同，若其他能级，可能先跃迁到n2的能级，再跃迁到基态，故发出光子的频率可能等于吸收光子的频率，也可能小于吸收光子的频率，C错误，D正确【答案】D7现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激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)()A. BkC. D2k【解析】处在量子数为3的k个氢原子跃迁到量子数为2和量子数为1的氢原子个数各为，而处于量子数为2的个氢原子还会向量子数为1的基态跃迁，故发出光子总数为k.【答案】C8子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用如图所示为氢原子的能级图假定用动能为E的电子束照射容器中大量处于n1能级的氢原子，氢原子吸收能量后，至多发出6种不同频率的光，则关于E的取值正确的是()AE158.1 eVBE158.1 eVC2371.5 eVE2428.4 eVD只能等于2371.5 eV 【解析】因为氢原子吸收能量后至多发出6种不同频率的光，所以氢原子被激发到n4的激发态，因此有2371.5 eVE2428.4 eV，即C选项正确【答案】C9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是()A. B.C. D.【解析】由题意知，当n1时，E1A，当n2时，E2，当n4时，E4，铬原子从n2能级跃迁到n1能级时，放出的能量为EE2E1A，故俄歇电子动能为EE4EA，C正确，A、B、D错误【答案】C10如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是()【解析】根据玻尔的原子跃迁公式hEmEn可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E3E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C正确【答案】C11氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A.吸收光子的能量为h1h2B辐射光子的能量为h1h2C吸收光子的能量为h2h1D辐射光子的能量为h2h1【解析】由跃迁假设及题意可知，h1EmEn，h2EkEn，红光频率1小于紫光频率2，所以能级k能量大于能级m能量，所以从能级k到能级m需要辐射光子，选项A、C错误；由以上各式可得EkEmh2h1，选项D正确、B错误【答案】D12.子与氢原子核(质子)构成的原子称为原子，它在原子核物理的研究中有重要作用如图所示为氢原子的能级图假定用动能为E的电子束照射容器中大量处于n1能级的氢原子，氢原子吸收能量后，至多发出6种不同频率的光，则关于E的取值是()AE158.1 eVBE158.1 eVC2 371.5 eVE2 428.4 eVD只能等于2 371.5 eV【解析】因为氢原子吸收能量后至多发出6种不同频率的光，所以氢原子被激发到n4的激发态，因此有2 371.5 eVE2 428.4 eV，即C选项正确【答案】C第卷(非选择题共52分)二、实验题(本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上)13(6分)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n2能级发出的谱线属于巴耳末线系若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多发出_条不同频率的谱线【解析】由题意知，这群氢原子处于n4的能级它向低能级跃迁时，发出谱线的条数为436.【答案】614(9分)氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为10.6328 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_【解析】本题考查玻尔的原子跃迁理论根据Eh，可知当E1.96 eV，0.6328 m，当3.39 m时，联立可知E20.36 eV.【答案】0.36 eV三、计算题(本题有3小题，共37分，解答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.(10分)在粒子散射实验中，根据粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小现有一个粒子以2.0107 m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79，求该粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为k，粒子质量为6.641027 kg)【解析】当粒子靠近原子核运动时，粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d，则mv2k，d m2.71014 m.【答案】2.71014 m16(13分)已知氢原子的基态电子轨道半径为r10.5281010 m，量子数为n的能级值为En eV.(1)求电子在基态轨道上运动的动能(2)有一群氢原子处于量子数n3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线(3)计算这几种光谱线中波长最短的波(静电力常量k9109 Nm2/C2，电子电荷量e1.61019 C，普朗克常量h6.631034 Js，真空中光速c3.00108 m/s)【解析】由，可计算出电子在任意轨道上运动的动能Eknmv，由En eV计算出相应量子数n的能级值为En.(1)核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力提供向心力，则：.又知Ekmv2，故电子在基态轨道的动能为：Ek J13.6 eV.(2)当n1时，能级值为E1 eV13.6 eV；当n2时，能级值为E2 eV3.4 eV；当n3时，能级值为E3eV1.51 eV；能发出光谱线分别为32,21,31共三种，能级图如图所示(3)由E3向E1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短hEmEn，又知则有 m1.03107m.【答案】(1)13.6 eV(2)如图所示(3)1.03107 m17. (14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13.6 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：mv02mvmvmv2mv2EmvEkEk13.6 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 eV