2019年高中物理 第3章《原子世界探秘》综合检测 沪科版选修3-5.doc

2019年高中物理 第3章原子世界探秘综合检测 沪科版选修3-5一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(2011天津理综)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】光电效应实验说明光具有粒子性，故A错误伦琴射线为电磁波，故B错误卢瑟福由粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，故C正确氢原子光谱的发现说明原子光谱是不连续的，故D错误【答案】C2下列描述，属于经典电磁理论的是()A核外电子的运行轨道是连续的B电子辐射的电磁波的频率等于电子绕核转动的频率C电子是不稳定的，最终要落到原子核上D原子光谱是线状的【解析】根据经典电磁理论，电子运行的轨道应是连续的，且运行频率等于辐射电磁波的频率，因而原子光谱应为连续光谱【答案】ABC3对玻尔原子结构假说，下列描述正确的是()A电子的运行轨道是连续的，不是量子化的B电子在固定轨道上绕行，虽不停地辐射能量，但轨道半径不变C原子的能量分布是不连续的D能量最低的状态叫基态【解析】由玻尔理论的内容可知，电子的运行轨道是不连续的，不同的状态对立不同的轨道，原子的能量是不连续的，原子所处的最低能量状态为基态，由此可知C、D正确【答案】CD4(xx上海单科)卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是()A粒子的散射实验B对阴极射线的研究C天然放射性现象的发现D质子的发现【解析】卢瑟福根据粒子的散射实验的结果，提出原子的核式结构模型，所以A项正确【答案】A5氢原子的基态能量为E1，如图所示，下列四个能级图正确代表氢原子能级的是()【解析】根据氢原子能级图的特点：上密下疏，联系各激发态与基态能级间的关系为EnE1，可判断C正确【答案】C6可见光光子的能量在1.61 eV3.10 eV范围内，若氢原子从高能级跃迁到量子数为n的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图(如图1所示)可判断n为()图1A1B2C3D4【解析】从激发态跃迁到n1的状态，释放光子的最小能量为E2E110.20 eV3.10 eV，由此知n1.从较高激发态跃迁到n2的状态，释放光子的能量为E3E21.90 eV，E4E22.55 eV，由此知n2从较高激发态跃迁到n3的状态，释放光子的最大能量为EE31.51 eV|E2|B两次均向低能级跃迁，且|E1|E2|C先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|E1|E2|【解析】用紫光照射物质时，电子吸收光子的能量，从低能级向高能级跃迁，原子处在某一激发态时，不稳定，再从高能级向低能级跃迁，发出可见光，释放能量，在此过程中原子吸收的能量|E1|大于从高能级向低能级跃迁时释放的能量|E2|，故选项D正确【答案】D10氢原子部分能级的示意图如图3所示，不同色光的光子能量如下表所示：图3处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为()A红、蓝靛B黄、绿C红、紫 D蓝靛、紫【解析】由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围为1.613.10 eV，故可能是氢原子由n4能级向n2能级跃迁过程中所辐射的光子，E10.85(3.40)2.55(eV)，即蓝靛光；也可能是氢原子由n3能级向n2能级跃迁过程中所辐射的光子，E21.51(3.40)1.89 (eV)，即红光，选项A正确【答案】A二、填空题(本题2小题，共计10分)11(5分)根据玻尔的理论，电子在不同轨道上运动时能量是_的，轨道的量子化对应着_的量子化这些具有确定能量的稳定状态称为_，能量最低的状态叫_，也就是说，原子只能处于一系列_的能量状态中【答案】不连续能量定态基态不连续12(5分)玻尔对氢原子光谱的解释是：原子从较高的能级向较低的能级跃迁时_光子的能量等于前后_，由于原子的能级是_的，所以放出的光子能量也是_的，因此原子的发射光谱只有一些_的亮线【答案】辐射两个能级的能量差不连续不连续分立三、计算题(本题包括4个小题，共50分，解答时要写出必要的文字说明、主要的解题步骤，有数值计算的要注明单位)13(10分)试计算处于基态的氢原子吸收波长为多长的光子，电子可以跃迁到n2的轨道上【解析】氢原子基态对应的能量E113.6 eV，电子在n2轨道上时，氢原子的能量为E2E1/223.4 eV.氢原子核外电子从第一轨道跃迁到第二轨道需要的能量：EE2E110.2 eV1.6321018 J由玻尔理论有：hE，又c/，所以E m1.22107 m.【答案】1.22107 m14(10分)已知原子的基态能量为13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.531010 m，电子质量m9.11031 kg，电量为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】本题考查了氢原子的核外电子绕核运动时相关的物理量与轨道半径的关系由氢原子的能量公式知E3E1/3213.6 eV/321.51 eV.电子在第3轨道时半径为r3n2r132r1电子绕核做圆周运动向心力即库仑力，所以由可得电子动能为Ek3mv eV1.51 eV由于E3Ek3Ep3，故电子的电势能为：Ep3E3Ek31.51 eV1.51 eV3.02 eV.【答案】1.51 eV1.51 eV3.02 eV15(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，设碰撞中损失的能量全部被静止的氢原子吸收图4(1)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)(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】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被基态氢原子吸收若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】不能(2)27.2 eV16(16分)已知氢原子基态的电子轨道半径r10.531010m，基态的能级值为E113.6 eV.(1)求电子在n1的轨道上运转形成的等效电流；(2)有一群氢原子处于量子数n3的激发态，画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线；(3)计算这几条光谱线中最长的波长【解析】(1)电子绕核运动具有周期性设运转周期为T，由牛顿第二定律和库仑定律有：m()2r1又轨道上任一处，每一周期通过该处的电荷量为e，由电流的定义式得所求等效电流I联立得I A1.05103A.(2)这群氢原子自发跃迁辐射，会得到三条光谱线，如图所示(3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子能级的分布规律可知，氢原子一定是从n3的能级跃迁到n2的能级设波长为，由hE3E2，得 m6.58107m.【答案】(1)1.05103A(2)见解析图(3)6.58107m