高中物理人教版5第十八章原子結(jié)構(gòu) 章末質(zhì)量評估(三)

章末質(zhì)量評估(三)(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確)1．下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗是()A．光電效應(yīng)實驗 B．倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C．α粒子散射實驗 D．氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)解析：光電效應(yīng)現(xiàn)象證明了光的粒子性本質(zhì)，與原子結(jié)構(gòu)無關(guān)，選項A錯誤；倫琴射線的發(fā)現(xiàn)以及氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)都與原子的能級結(jié)構(gòu)有關(guān)，都是原子能級躍遷的結(jié)論，選項B、D錯誤；盧瑟福的α粒子散射實驗證實了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項C正確．答案：C2．20世紀(jì)初，為了研究物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，物理學(xué)家做了大量的實驗，揭示了原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了電子、中子和質(zhì)子，如圖是()A．盧瑟福的α粒子散射實驗裝置B．盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實驗裝置C．湯姆生發(fā)現(xiàn)電子的實驗裝置D．查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實驗裝置解析：題圖是盧瑟福的α粒子散射實驗裝置，選A.答案：A3．光子能量為ε的一束光照射容器中的氫(設(shè)氫原子處于n＝3的能級)，氫原子吸收光子后，能發(fā)出頻率為ν1，ν2，…，ν6的六種光譜線，且ν1＜ν2＜…＜ν6，則ε等于()A．hν1 B．hν6C．h(ν5－ν1) D．h(ν1＋ν2＋…＋ν6)解析：對于量子數(shù)n＝3的一群氫原子，當(dāng)它們向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時，可能產(chǎn)生的譜線條數(shù)為eq\f(n（n－1）,2)＝3，由此可判定氫原子吸收光子后的能量的能級是n＝4，且從n＝4到n＝3放出的光子能量最小，頻率最低即為ν1，因此，處于n＝3能級的氫原子吸收頻率為ν1的光子(能量ε＝hν1)，從n＝3能級躍遷到n＝4能級后，方可發(fā)出6種頻率的光譜線，選項A正確．答案：A4．氫原子的部分能級如圖所示，已知可見光的光子能量在eV到eV之間．由此可推知，氫原子()A．從高能級向n＝1能級躍遷時發(fā)出的光的波長比可見光的長B．從高能級向n＝2能級躍遷時發(fā)出的光均為可見光C．從高能級向n＝3能級躍遷時發(fā)出的光的頻率比可見光的高D．從n＝3能級向n＝2能級躍遷時發(fā)出的光為可見光解析：由可見光的能量值范圍可知，在氫原子的能級值中，高能級向n＝3能級躍遷時，發(fā)出的光的頻率小于可見光的頻率，C錯誤；若高能級與n＝2能級間的能量差大于eV，則不能發(fā)出可見光，B錯誤；從高能級躍遷到n＝1的能級時，能量值一定大于可見光子能量值，由于ε＝hν＝heq\f(c,λ)，能量越大，波長越短，故A錯誤；當(dāng)原子從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時輻射出的光子能量在可見光的能量值范圍之內(nèi)，所以D正確．答案：D5．根據(jù)玻爾理論，在氫原子中，量子數(shù)n越大，則()A．電子軌道半徑越小 B．核外電子運動速度越大C．原子能量越大 D．電勢能越小解析：由rn＝n2r1可知A錯．氫原子在n能級的能量En與基態(tài)能量E1的關(guān)系為En＝eq\f(E1,n2).因為能量E為負(fù)值，所以n越大，則En越大，所以C正確．核外電子繞核運動所需的向心力由庫侖力提供keq\f(e2,req\o\al(2,n))＝eq\f(mveq\o\al(2,n),rn).可知rn越大，速度越小，則B錯．由E＝Ek＋Ep可知D錯．答案：C6．氦原子被電離出一個核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子．已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝－eV，氦離子的能級示意圖如圖所示，在具有下列能量的光子或者電子中，不能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是()A．eV(光子) B．eV(電子)C．eV(電子) D．eV(光子)解析：由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于兩能級能量差的光子才能被氦離子吸收，故選項A中光子不能被吸收，選項D中光子能被吸收；而實物粒子(如電子)只要能量不小于兩能級能量差，均可被吸收．故選項B、C中的電子均能被吸收．答案：A7．太陽光譜是吸收光譜，這是因為太陽內(nèi)部發(fā)出的白光()A．經(jīng)過太陽大氣層時某些特定頻率的光子被吸收后的結(jié)果B．穿過宇宙空間時部分頻率的光子被吸收的結(jié)果C．進(jìn)入地球的大氣層后，部分頻率的光子被吸收的結(jié)果D．本身發(fā)出時就缺少某些頻率的光子解析：太陽光譜是一種吸收光譜，是因為太陽發(fā)出的光穿過溫度比太陽本身低得多的太陽大氣層，而在這大氣層里存在著從太陽里蒸發(fā)出來的許多元素的氣體，太陽光穿過它們的時候跟這些元素的特征譜線相同的光都被這些氣體吸收掉了．答案：A8．關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，下列說法正確的是()A．陰極射線是電子打在玻璃管壁上產(chǎn)生的B．陰極射線本質(zhì)是電子C．陰極射線在電磁場中的偏轉(zhuǎn)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相同，但質(zhì)量是氫原子的eq\f(1,1836)，故陰極射線的比荷比氫原子大，D錯．答案：B9．根據(jù)玻爾理論，下列關(guān)于氫原子的論述正確的是()A．若氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時，氫原子要輻射的光子能量為hν＝EnB．電子沿某一軌道繞核運動，若圓周運動的頻率為ν，則其發(fā)光的頻率也是νC．一個氫原子中的電子從一個半徑為ra的軌道自發(fā)地直接躍遷到另一半徑為rb的軌道，已知ra>rb，則此過程原子要輻射某一頻率的光子D．氫原子吸收光子后，將從高能級向低能級躍遷解析：原子由能量為En的定態(tài)向低能級躍遷時，輻射的光子能量等于能級差，與En不同，故A錯；電子沿某一軌道繞核運動，處于某一定態(tài)，不向外輻射能量，故B錯；電子由半徑大的軌道躍遷到半徑小的軌道，能級降低，因而要輻射某一頻率的光子，故C正確；原子吸收光子后能量增加，能級升高，故D錯．答案：C10．氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長的激光，其中兩種波長分別為λ1＝8μm，λ2＝μm，已知波長為λ1的激光是氖原子在能級間隔為ΔE1＝eV的兩個能級之間躍遷產(chǎn)生的．用ΔE2表示產(chǎn)生波長為λ2的激光所對應(yīng)的躍遷的能級間隔，則ΔE2的近似值為()A．eV B．eVC．eV D．eV解析：本題考查玻爾的原子躍遷理論．根據(jù)ΔE＝hν，ν＝eq\f(c,λ)，可知當(dāng)ΔE1＝eV，λ＝8μm，當(dāng)λ＝μm時，聯(lián)立可知ΔE2＝eV，故選D.答案：D二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個選項中有多個選項正確，全選對得4分，漏選得2分，錯選或不選得0分)11．下列有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是()A．氫原子的發(fā)射光譜是非連續(xù)譜B．氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光C．氫原子光譜說明氫原子能級是分立的D．氫原子光譜的頻率與氫原子能級的能量差無關(guān)解析：氫原子的發(fā)射光譜是不連續(xù)的，它只能發(fā)出特定頻率的光，說明氫原子的能級是分立的，選項A、B、C正確，根據(jù)玻爾理論可知，選項D錯誤．答案：ABC12．如圖所示為α粒子散射實驗中α粒子穿過某一金原子核附近的示意圖，A、B、C分別位于兩個等勢面上，則以下說法中正確的是()A．α粒子在A處的速度比在B處的速度小B．α粒子在B處的動能最大，電勢能最小C．α粒子在A、C兩處速度大小相等D．α粒子在B處的速度比在C處的速度要小解析：α粒子由A經(jīng)B運動到C，由于受到庫侖斥力的作用，α粒子先減速后加速，所以A項錯誤，D項正確；庫侖斥力對α粒子先做負(fù)功后做正功，使動能先減小后增大，電勢能先增大后減小，B項錯誤；A、C處于同一個等勢面上，從A到C庫侖力不做功，速度大小不變，C項正確．答案：CD13．關(guān)于α粒子散射實驗的下述說法中正確的是()A．在實驗中觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，仍沿原來方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至被彈回接近180°B．使α粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來自帶負(fù)電的核外電子；當(dāng)α粒子接近電子時，電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)C．實驗表明原子中心有一個極小的核，它占有原子體積的極小部分D．實驗表明原子中心的核帶有原子的全部正電荷及全部質(zhì)量解析：A項是對該實驗現(xiàn)象的正確描述；使α粒子偏轉(zhuǎn)的力是原子核對它的靜電排斥力，而不是電子對它的吸引力，故B錯；C項是對實驗結(jié)論之一的正確分析；原子核集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，因核外還有電子，故D錯．答案：AC14．關(guān)于氫原子能級躍遷，下列敘述中正確的是()A．用波長為60nm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：波長為60nm的X射線的能量：ε＝heq\f(c,λ)＝×10－34×eq\f(3×108,60×10－6)J＝×10－18J＝eV，氫原子的電離能：ΔE＝0－(－eV＝eV＜E＝eV，所以可使氫原子電離，A正確．由hν＝Em－E得：Em1＝hν＋E＝eV＋(－eV＝－eV；Em2＝eV＋(－eV＝－eV；Em3＝eV＋(－eV＝－eV.由En＝eq\f(E1,n2)得，只有Em1＝－eV對應(yīng)于n＝2的狀態(tài)．由于原子發(fā)生躍遷時吸收光子只能吸收恰好為兩能級差能量的光子，所以只有B可使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)．答案：AB三、非選擇題(本題共4小題，共54分．解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15．(12分)氫原子處于基態(tài)時，原子的能級為E1＝－eV，普朗克常量h＝×10－34J·s，氫原子在n＝4的激發(fā)態(tài)時，問：(1)要使氫原子電離，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＝eq\f(E1,n2)＝eq\f(－,42)eV＝－eV，使氫原子電離需要的最小能量是E＝eV.(2)從n＝4能級躍遷到n＝1能級時，輻射的光子能量最大．ΔE＝E4－E1＝eV.答案：(1)eV(2)eV16．(14分)氫原子處于基態(tài)時，原子的能級為E1＝－eV，當(dāng)處于n＝3的激發(fā)態(tài)時，能量為E3＝－eV，則：(1)當(dāng)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到n＝1的基態(tài)時，向外輻射的光子的波長是多少？(2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射電子？(3)若有大量的氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，則在躍遷過程中可能釋放出幾種頻率的光子？其中最長波長是多少？解析：(1)λ＝eq\f(hc,E3－E1)＝×10－7m.(2)ν＝eq\f(|E1|,h)＝×1015Hz.(3)3種，其中波長最長的是從n＝3到n＝2所放出光子，λ′＝eq\f(hc,E3－E2)＝eq\f(hc,E3－\f(E1,4))＝×10－7m.答案：(1)×10－7m(2)×1015(3)3種×10－717．(14分)原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而能發(fā)生能級躍遷(在碰撞中，動能損失最大的是完全非彈性碰撞)．一個具有eV動能、處于基態(tài)的氫原子與另一個靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對心正碰．(1)是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級躍遷(氫原子能級如圖所示)?(2)若上述碰撞中可以使基態(tài)氫原子發(fā)生電離，則氫原子的初動能至少為多少？解析：(1)設(shè)運動氫原子的速度為v0，完全非彈性碰撞后兩者的速度為v，損失的動能ΔE被基態(tài)原子吸收．若ΔE＝eV，則基態(tài)氫原子可由n＝1躍遷到n＝2.由動量守恒和能量守恒有：mv0＝mv，①eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mv2＋eq\f(1,2)mv2＋ΔE，②eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝Ek，③Ek＝eV.④解①②③④得，ΔE＝eq\f(1,2)·eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eV.因為ΔE＝eV＜eV，所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷．(2)若使基態(tài)氫原子電離，則ΔE＝eV，代入①②③得Ek＝eV.答案：(1)不能(2)eV18．(14分)如圖所示為氫原子能級圖，試回答下列問題：(1)一群處于n＝4能級的氫原子躍遷后可能輻射出幾種頻率的光子？(2)通過計算判斷：氫原子從n＝4躍遷到n＝2時輻射出的光子，能否使金屬銫發(fā)生光電效應(yīng)？