2019高中物理第十八章原子結構綜合測評三含解析新人教版選修.docx

綜合測評(三)第十八章原子結構分值：100分時間：60分鐘命題報告考查知識點簡單中等較難陰極射線1玻爾理論的理解和應用2、3、51216氫原子光譜分析4、6、78、10、11玻爾理論與光電效應的綜合913、15類氫原子問題14一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分第16小題只有一個選項符合要求，第710題有多個選項符合要求)1關于陰極射線的性質，下列說法正確的是()A陰極射線是電子打在玻璃管壁上產生的B陰極射線本質是電子C陰極射線在電磁場中的偏轉表明陰極射線帶正電D陰極射線的比荷比氫原子核小【解析】陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子流，故A、C錯，B對；電子帶電量與氫原子核相同，但質量是氫原子核的，故陰極射線的比荷比氫原子核大，D錯【答案】B2按照玻爾理論，一個氫原子的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，rarb，此過程中()A原子要輻射一系列頻率的光子B原子要吸收一系列頻率的光子C原子要輻射某一頻率的光子D原子要吸收某一頻率的光子【解析】從某一軌道直接躍遷到另一軌道，只能輻射或吸收一特定頻率的光子；再根據(jù)rarb，從較遠軌道向較近軌道躍遷，即從高能級向低能級躍遷，要輻射光子，故C正確【答案】C3(2014福建師大附中期末檢測)處于基態(tài)的氫原子受到某種單色光的照射時，只激發(fā)出波長為1、2、3的三種單色光，且123，則照射光的波長為()A.B.C23 D1【解析】處于基態(tài)的氫原子受到照射后能夠輻射三種頻率的光，說明它躍遷到第三能級，吸收的光子能量應為Ehhh，而h3h1h2.即hhh可得3，只有A項正確【答案】A4氫原子從n3的能級躍遷到n2的能級放出光子的頻率為，則它從基態(tài)躍遷到n4的能級吸收的光子頻率為()A.B.C. D.【解析】設氫原子基態(tài)能量為E1，則由玻爾理論可得：E1E1h，E1E1h41，解得：吸收的光子頻率41，D正確【答案】D5現(xiàn)有k個氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為3的能級上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是(假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的)()A. BkC. D2k【解析】由題意可知，k個處于n3能級的氫原子向n2和n1兩個能級躍遷的原子數(shù)均為，而處于n2能級的個氫原子向n1躍遷的原子數(shù)為，故此過程發(fā)出的光子總數(shù)為2k，C正確【答案】C6氫原子從能量為E1的較高激發(fā)態(tài)躍遷到能量為E2的較低激發(fā)態(tài)，設真空中的光速為c，則()A吸收光子的波長為B輻射光子的波長為C吸收光子的波長為D輻射光子的波長為【解析】由玻爾理論的躍遷假設知，當氫原子由較高的能級向較低的能級躍遷時輻射光子，由關系式hE1E2得.又有，故輻射光子的波長為，選項D正確【答案】D7關于巴耳末公式R(n3，4，5，)的理解，正確的是()A此公式只適用于氫原子發(fā)光B公式中的n可以是任意數(shù)，故氫原子發(fā)光的波長是任意的C公式中的n是大于等于3的正整數(shù)，所以氫原子光譜不是連續(xù)的D該公式包含了氫原子的所有光譜線【解析】巴耳末公式是分析氫原子的譜線得到的一個公式，它只反映氫原子譜線的一個線系，故A對，D錯公式中的n只能取不小于3的正整數(shù)，故B錯，C對【答案】AC圖18氫原子的能級如圖1所示已知可見光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之間由此可推知，氫原子()A從高能級向n1能級躍遷時發(fā)出的光的波長比可見光的短B從高能級向n2能級躍遷時發(fā)出的光均為可見光C從高能級向n3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率比可見光的高D從n3能級向n2能級躍遷時發(fā)出的光為可見光【解析】從高能級向n1的能級躍遷的過程中輻射出的最小光子能量為10.20 eV，不在1.62 eV到3.11 eV之間，選項A正確從高能級向n2能級躍遷時放出的光子的能量小于等于3.40 eV，從n7、8躍遷到n2放出的光子能量大于3.11 eV，故選項B錯從高能級向n3能級躍遷時放出的光子能量最大為1.51 eV，光子頻率均小于可見光，選項C錯從n3到n2的過程中放出的光子的能量等于1.89 eV，介于1.62 eV到3.11 eV之間，所以是可見光，選項D對【答案】AD圖29已知金屬鈣的逸出功為2.7 eV，氫原子的能級圖如圖2所示，一群氫原子處于量子數(shù)n4能級狀態(tài)，則()A氫原子可能輻射6種頻率的光子B氫原子可能輻射5種頻率的光子C有3種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應D有4種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應【解析】由N知，氫原子可能放出6種頻率的光子，選項A正確，B錯；原子由n4向低能級躍遷放出的6種頻率的光子中，由hEmEn，知有3種頻率的光子的能量大于金屬鈣的逸出功2.7 eV，所以選項C正確，D錯【答案】AC10關于氫原子能級的躍遷，下列敘述中正確的是()A用波長為60 nm的X射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子B用能量為10.2 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)C用能量為11.0 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)D用能量為12.5 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)【解析】根據(jù)玻爾理論，只有那些能量剛好等于兩能級間的能量差的光子才能被氫原子所吸收(即hEmEn)，使氫原子發(fā)生躍遷當氫原子由基態(tài)向n2、3、4軌道躍遷時應吸收的光子能量分別為：E21E2E1E1eV(13.6)eV10.20 eV，E31E3E1E1eV(13.6)eV12.09 eV，E41E4E1E1eV(13.6)eV12.75 eV，E10E1(13.6 eV)13.6 eV(電離)波長為60 nm的X射線，其光子能量Eh6.631034 J3.3151018 J20.71 eVE1.所以可使氫原子電離，A正確；比較B、C、D選項中的光子能量與各能級與基態(tài)的能量差，知道只有B項中光子可使氫原子從基態(tài)躍遷到n2的激發(fā)態(tài)，B正確【答案】AB二、填空題(本題共3小題，共20分)圖311(6分)氫原子的能級圖如圖3所示，一群氫原子處于量子數(shù)n4能級狀態(tài)，則氫原子最多輻射_種頻率的光子輻射光子的最大能量為_【解析】根據(jù)氫原子躍遷的能級示意圖，可知當處于n4的能量狀態(tài)的氫原子躍遷時會輻射6種頻率的光子當從n4躍遷到n1軌道時，輻射的能量最大，E0.85(13.6) eV12.75 eV.【答案】612.75 eV圖412(6分)(2013江蘇高考)根據(jù)玻爾原子結構理論，氦離子(He)的能級圖如圖4所示電子處在n3軌道上比處在n5軌道上離氦核的距離_(選填“近”或“遠”)當大量He處在n4的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線有_條【解析】根據(jù)玻爾理論rnn2r1可知電子處在n3的軌道上比處在n5的軌道上離氦核的距離近大量He處在n4的激發(fā)態(tài)時，根據(jù)N知發(fā)射的譜線有6條【答案】近613(8分)(1)鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子光電子從金屬表面逸出的過程中，其動量的大小_(選填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是_(2)已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為3.40 eV和1.51 eV，金屬鈉的截止頻率為5.531014Hz，普朗克常量h6.631034Js.請通過計算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應【解析】(1)略(2)氫原子放出的光子能量EE2E1，代入數(shù)據(jù)得E1.89 eV金屬鈉的逸出功W0hc，代入數(shù)據(jù)得W02.3 eV因為EW0，所以不能發(fā)生光電效應【答案】(1)減小光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功)(2)不能三、計算題(本題共3小題，共40分)14(12分)(2013通州高二檢測)氦原子被電離一個核外電子，形成類氫結構的氦離子已知基態(tài)的氦離子能量為E154.4 eV，氦離子能級的示意圖如圖5所示，用一群處于第4能級的氦離子發(fā)出的光照射處于基態(tài)的氫氣求：圖5(1)氦離子發(fā)出的光子中，有幾種能使氫原子發(fā)生光電效應？(2)發(fā)生光電效應時，光電子的最大初動能是多少？【解析】(1)一群氦離子躍遷時，一共發(fā)出N6種光子由頻率條件hEmEn知6種光子的能量分別是由n4到n3h1E4E32.6 eV由n4到n2h2E4E210.2 eV由n4到n1h3E4E151.0 eV由n3到n2h4E3E27.6 eV由n3到n1h5E3E148.4 eV由n2到n1h6E2E140.8 eV由發(fā)生光電效應的條件知，h3、h5、h6三種光子可使處于基態(tài)的氫原子發(fā)生光電效應(2)由光電效應方程EkhW0知，能量為51.0 eV的光子使氫原子逸出的光電子初動能最大，將W013.6 eV代入，EkhW0得Ek37.4 eV.【答案】(1)3種(2)37.4 eV圖615(12分)(2014漣水中學月考)氫原子的能級圖如圖6所示原子從能級n3向n1躍遷所放出的光子，正好使某種金屬材料產生光電效應有一群處于n4能級的氫原子向較低能級躍遷時所發(fā)出的光照射該金屬普朗克常量h6.631034 Js，求：(1)氫原子向較低能級躍遷時共能發(fā)出幾種頻率的光；(2)該金屬的逸出功和截止頻率【解析】(1)處于n4能級的氫原子向低能級躍遷時可產生的光的頻率的種數(shù)為N6(種)(2)WE3E112.09 eV，E3E1h解得2.91015 Hz.【答案】(1)6(2)12.09 eV2.91015 Hz16(16分)將氫原子電離，就是從外部給電子能量，使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子(1)若要使n2激發(fā)態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子？(2)若用波長為200 nm的紫外線照射該氫原子，則電子飛到離核無窮遠處時的速度多大？(電子電荷量e1.61019C，電子質量me0.911030kg)【解析】(1)n2時，E2 eV3.4 eV.所謂電離，就是使處于基態(tài)或激發(fā)態(tài)的