高中物理魯科版5第二章原子結(jié)構(gòu)

章末綜合測(cè)評(píng)(二)(時(shí)間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分．全部選對(duì)得6分，選對(duì)但不全得3分，有錯(cuò)選或不答得0分．)1．下列說(shuō)法不正確的是()A．電子的發(fā)現(xiàn)表明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)B．電子的發(fā)現(xiàn)表明原子有復(fù)雜結(jié)構(gòu)C．α粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子的核式結(jié)構(gòu)D．氫原子光譜表明氫原子的能量是不連續(xù)的【解析】湯姆孫通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子，從而認(rèn)識(shí)到原子內(nèi)部也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，A錯(cuò)，B對(duì)；α粒子散射實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，只有少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，有的甚至被原路彈回，證明了原子是核式結(jié)構(gòu)，C正確；氫原子光譜是線狀譜表明氫原子能量是不連續(xù)的，D正確．【答案】A2．根據(jù)玻爾模型，原子中電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772100】A．可以取任意值B．可以在某一范圍內(nèi)取任意值C．可以取一系列不連續(xù)的任意值D．是一系列不連續(xù)的特定值【解析】由玻爾理論“軌道量子化”可知電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑是一系列不連續(xù)的特定值，D正確，A、B、C錯(cuò)誤．【答案】D3．如圖1所示為α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，粒子打到熒光屏上都會(huì)引起閃爍，若將帶有熒光屏的顯微鏡分別放在圖中A、B、C、D四處位置．則這四處位置在相等時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)的閃爍次數(shù)一定符合事實(shí)的是()圖1A．1305、25、7、1B．202、405、625、825C．1202、1010、723、203D．1202、1305、723、203【解析】根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，大多數(shù)粒子能按原來(lái)方向前進(jìn)，少數(shù)粒子方向發(fā)生了偏移，極少數(shù)粒子偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°，甚至有的被反向彈回．所以在相等時(shí)間內(nèi)A處閃爍次數(shù)最多，其次是B、C、D三處，并且數(shù)據(jù)相差比較大，所以只有選項(xiàng)A符合事實(shí)．【答案】A4.如圖2所示是某原子的能級(jí)圖，a，b，c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光．在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線從左向右的波長(zhǎng)依次增大，則正確的是()圖2ABCD【解析】由hν＝heq\f(c,λ)＝E初－E末可知，該原子躍遷前后的能級(jí)差越大，對(duì)應(yīng)譜線的能量越大，波長(zhǎng)越短．由圖知a對(duì)應(yīng)光子能量最大，波長(zhǎng)最短，c次之，而b對(duì)應(yīng)光子能量最小，波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故C正確．【答案】C5．氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí)輻射紅光的頻率為ν1，從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光的頻率為ν2，已知普朗克常量為h，若氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772101】A．吸收光子的能量為hν1＋hν2B．輻射光子的能量為hν1＋hν2C．吸收光子的能量為hν2－h(huán)ν1D．輻射光子的能量為hν2－h(huán)ν1【解析】由題意可知：Em－En＝hν1，Ek－En＝hν2.因?yàn)樽瞎獾念l率大于紅光的頻率，所以ν2>ν1，即k能級(jí)的能量大于m能級(jí)的能量，氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m時(shí)向外輻射能量，其值為Ek－Em＝hν2－h(huán)ν1，故只有D項(xiàng)正確．【答案】D6．(多選)物理學(xué)家在微觀領(lǐng)域的研究中發(fā)現(xiàn)了“電子偶素”這一現(xiàn)象．所謂“電子偶素”就是由一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)正電子繞它們連線的中點(diǎn)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)形成相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)．類比玻爾的原子量子化模型可知：兩電子做圓周運(yùn)動(dòng)可能的軌道半徑的取值是不連續(xù)的，所以“電子偶素”系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的能量狀態(tài)(能級(jí))也是不連續(xù)的．若規(guī)定兩電子相距無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)該系統(tǒng)的引力勢(shì)能為零，則該系統(tǒng)的最低能量值為E(E<0)，稱為“電子偶素”的基態(tài)，基態(tài)對(duì)應(yīng)的電子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r.已知正、負(fù)電子的質(zhì)量均為m，電荷量均為e，但符號(hào)相反；靜電力常量為k，普朗克常量為h.則下列說(shuō)法中正確的是()A．“電子偶素”系統(tǒng)處于基態(tài)時(shí)，一個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能為eq\f(ke2,8r)B．“電子偶素”系統(tǒng)吸收特定頻率的光子發(fā)生能級(jí)躍遷后，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能增大C．處于激發(fā)態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)向外輻射光子的最小波長(zhǎng)為－eq\f(hc,E)D．處于激發(fā)態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)向外輻射光子的最小頻率為－eq\f(E,h)【解析】由題設(shè)條件可知：eq\f(ke2,4r2)＝eq\f(mv2,r)，可得：一個(gè)電子的動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,8r)，選項(xiàng)A正確；“電子偶素”系統(tǒng)吸收特定頻率的光子發(fā)生能級(jí)躍遷后，電子軌道半徑變大，由Ek＝eq\f(ke2,8r)可知電子做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；處于激發(fā)態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)向外輻射光子最大能量為－E，對(duì)應(yīng)光子的波長(zhǎng)最小，為－eq\f(hc,E)，對(duì)應(yīng)光子的頻率最大，為－eq\f(E,h)，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．【答案】AC7．(多選)如圖3所示，氫原子可在下列各能級(jí)間發(fā)生躍遷，設(shè)從n＝4躍遷到n＝1能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ1，從n＝4躍遷到n＝2能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ2，從n＝2躍遷到n＝1能級(jí)輻射的電磁波的波長(zhǎng)為λ3，則下列關(guān)系式中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772037】圖3A．λ1<λ3 B．λ3<λ2C．λ3>λ2 \f(1,λ3)＝eq\f(1,λ1)＋eq\f(1,λ2)【解析】由題意知heq\f(c,λ1)＝E4－E1、heq\f(c,λ2)＝E4－E2、heq\f(c,λ3)＝E2－E1，可見heq\f(c,λ1)＝heq\f(c,λ2)＋heq\f(c,λ3)，eq\f(1,λ1)＝eq\f(1,λ2)＋eq\f(1,λ3)，知D錯(cuò)誤．由能級(jí)圖可以看出，E4－E1最大、E4－E2最小，故λ1最小、λ2最大，A、B正確，C錯(cuò)誤．【答案】AB8．(多選)氫原子能級(jí)如圖4所示，當(dāng)氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656nm.已知可見光的波長(zhǎng)范圍在400nm到760nm之間，以下判斷正確的是()圖4A．從n＝4的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng)B．用波長(zhǎng)為328nm的光照射，可使氫原子從n＝1的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)C．用波長(zhǎng)為164nm的光照射，可使處于n＝2能級(jí)的氫原子電離D．用可見光照射，可能使氫原子從n＝2的能級(jí)躍遷到n＝3的能級(jí)【解析】從能級(jí)3向能級(jí)2躍遷時(shí)，E3－E2＝heq\f(c,λ1)①?gòu)哪芗?jí)4向能級(jí)3躍遷時(shí)，E4－E3＝heq\f(c,λ2)②聯(lián)立①②得λ2＝nm，故A正確．E＝heq\f(c,λ3)(λ3＝328nm)③聯(lián)立①③得E＝eV，而E2－E1＝eV，即E≠E2－E1，故B錯(cuò)誤．由E′＝heq\f(c,λ4)(λ4＝164nm)得E′＝eV，即E′>－E2，所以可以使處于n＝2的氫原子電離，C正確．氫原子從能級(jí)3躍遷到能級(jí)2時(shí)輻射光子波長(zhǎng)為656nm，位于可見光區(qū)，所以可見光可能使處于能級(jí)2的氫原子躍遷到能級(jí)3，D正確．【答案】ACD二、非選擇題(本題共4小題，共52分，按題目要求作答)9．(8分)原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子．例如在某種條件下，鉻原子的n＝2能級(jí)上的電子躍遷到n＝1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n＝4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)．以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子．已知鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化表示為En＝－eq\f(A,n2)，式中n＝1,2,3，…表示不同能級(jí)，A是正的已知常數(shù)．上述俄歇電子的動(dòng)能等于________．【解析】俄歇電子的動(dòng)能是鉻原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)上釋放的能量與電子從n＝4能級(jí)上電離所需的能量之差．可以認(rèn)為n＝4能級(jí)上的能量就是電子從該能級(jí)上電離所需的能量．故可進(jìn)行如下計(jì)算E電子＝E2－E1－|En|＝－eq\f(A,4)＋A－eq\f(A,16)＝eq\f(11,16)A.【答案】eq\f(11,16)A10．(14分)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子能量E1＝－eV，普朗克常量取h＝×10－34J·s.(1)處于n＝2激發(fā)態(tài)的氫原子，至少要吸收多大能量的光子才能電離？(2)今有一群處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，可以輻射幾種不同頻率的光？其中最小的頻率是多少？(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)【解析】(1)E2＝eq\f(E1,22)＝－eVE＝E∞－E2＝eV.(2)N＝Ceq\o\al(2,4)＝eq\f(4×3,2)＝6(種)E4＝eq\f(E1,42)＝－eVE3＝eq\f(E1,32)＝－eVE4－E3＝hνminνmin＝×1014Hz.【答案】(1)eV(2)6種×1014Hz11．(14分)原子可以從原子間的碰撞中獲得能量，從而發(fā)生能級(jí)躍遷(在碰撞中，動(dòng)能損失最大的是完全非彈性碰撞)．一個(gè)具有eV動(dòng)能、處于基態(tài)的氫原子與另一個(gè)靜止的、也處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對(duì)心正碰：?jiǎn)柺欠窨梢允够鶓B(tài)氫原子發(fā)生能級(jí)躍遷？(氫原子能級(jí)如圖5所示)【導(dǎo)學(xué)號(hào)：64772038】圖5【解析】設(shè)運(yùn)動(dòng)氫原子的速度為v0，發(fā)生完全非彈性碰撞后兩者的合速度為v，損失的動(dòng)能ΔE被基態(tài)氫原子吸收．若ΔE＝eV，則基態(tài)氫原子可由n＝1能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，由動(dòng)量守恒和能量守恒得mv0＝2mv①eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mv2×2＋ΔE②eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eV③由①②③得ΔE＝eV<eV，所以不能使基態(tài)氫原子發(fā)生躍遷．【答案】不能12．(16分)已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為－eV，核外電子的第一軌道半徑為×10－10m，電子質(zhì)量me＝×10－31kg，電荷量為×10－19C，求電子躍遷到第三軌道時(shí)，氫原子的能量、電子的動(dòng)能和電子的電勢(shì)能各多大？【解析】氫原子能級(jí)公式En＝eq\f(1,n2)E1，氫原子能量E3＝eq\f(1,32)E1≈－eV.電子在第三軌道時(shí)半徑為r3＝n2r1＝32r1＝9r1，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力由庫(kù)侖力提供，所以eq