高中物理人教版5本冊總復(fù)習總復(fù)習 單元測評(三)

單元測評(三)原子結(jié)構(gòu)(時間：90分鐘滿分：100分)第Ⅰ卷(選擇題，共48分)一、選擇題(本題有12小題，每小題4分，共48分．)1．(多選題)下列敘述中符合物理史實的有()A．愛因斯坦提出光的電磁說B．盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)模型C．麥克斯韋提出光子說D．湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子解析：愛因斯坦提出光子說，麥克斯韋提出光的電磁說．答案：BD2．如果陰極射線像X射線一樣，則下列說法正確的是()A．陰極射線管內(nèi)的高電壓能夠?qū)ζ浼铀?，從而增加能量B．陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場時不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場時能夠改變方向D．陰極射線通過磁場時方向可能發(fā)生改變解析：X射線是電磁波，不帶電，通過電場、磁場時不受力的作用，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)、加速，B正確．答案：B3．α粒子散射實驗中α粒子經(jīng)過某一原子核附近時的兩種軌跡如圖所示，虛線為原子核的等勢面，α粒子以相同的速率經(jīng)過電場中的A點后，沿不同的徑跡1和2運動，由軌跡不能斷定的是()A．原子核帶正電B．整個原子空間都彌漫著帶正電的物質(zhì)C．粒子在徑跡1中的動能先減少后增大D．經(jīng)過B、C兩點兩粒子的速率相等解析：兩個徑跡都顯示α粒子受到的是斥力，所以原子核帶正電．粒子在徑跡1、2中原子核對它們先做負功，后做正功，動能先減小，后增加．同一等勢面，勢能相同，動能變化量也相同．答案：B4．(多選題)關(guān)于太陽光譜，下列說法正確的是()A．太陽光譜是吸收光譜B．太陽光譜中的暗線是太陽光經(jīng)過太陽大氣層時某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的C．根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析太陽的物質(zhì)組成D．根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析地球大氣層中含有的元素種類解析：因為太陽是一個高溫物體，它發(fā)出的白光通過溫度較低的太陽大氣層時，會被太陽大氣層中的某些元素的原子吸收，從而使我們觀察到的太陽光譜是吸收光譜，分析太陽的吸收光譜，可知太陽大氣層的物質(zhì)組成，而要觀察到某種物質(zhì)的吸收光譜，要求它的溫度不能太低，但也不能太高，否則會直接發(fā)光．由于地球大氣層的溫度很低，所以太陽光通過地球大氣層時不會被地球大氣層中的某些物質(zhì)的原子吸收．故選項A、B正確．答案：AB5．(多選題)以下論斷中正確的是()A．按經(jīng)典電磁理論，核外電子受原子核庫侖引力，不能靜止只能繞核運轉(zhuǎn)，電子繞核加速運轉(zhuǎn)，不斷地向外輻射電磁波B．按經(jīng)典理論，繞核運轉(zhuǎn)的電子不斷向外輻射能量，電子將逐漸接近原子核，最后落入原子核內(nèi)C．按照盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)理論，原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)，原子是不穩(wěn)定的，說明該理論不正確D．經(jīng)典電磁理論可以很好地應(yīng)用于宏觀物體，但不能用于解釋原子世界的現(xiàn)象解析：盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)沒有問題，主要問題出在經(jīng)典電磁理論不能用來解釋原子世界的現(xiàn)象．答案：ABD6．(多選題)氫原子的核外電子由離原子核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道上時，下列說法中正確的是()A．核外電子受力變小B．原子的能量減少C．氫原子要吸收一定頻率的光子D．氫原子要放出一定頻率的光子解析：由玻爾理論知，當電子由離核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道上時，要放出能量，故要放出一定頻率的光子；電子的軌道半徑小了，由庫侖定律知，它與原子核之間的庫侖力大了，故A、C項錯，B、D項正確．答案：BD7．氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2的激發(fā)態(tài)時，發(fā)出藍色光，則當氫原子從n＝5的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2的激發(fā)態(tài)時，可能發(fā)出的是()A．紅外線 B．紅光C．紫光 D．γ射線解析：n＝5的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2發(fā)出的光子的能量大于n＝4的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2上的，所以是紫光．γ射線是由原子核受到激發(fā)發(fā)出的，所以不屬于此種情況．答案：C8．用紫外線照射一些物質(zhì)時，會發(fā)生熒光效應(yīng)，即發(fā)生可見光．這些物質(zhì)中的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量變化分別為ΔE1和ΔE2.下列關(guān)于原子這兩次躍遷的說法中正確的是()A．先向高能級躍遷，再向低能級躍遷，且|ΔE1|<|ΔE2|B．先向高能級躍遷，再向低能級躍遷，且|ΔE1|>|ΔE2|C．兩次均向高能級躍遷，且|ΔE1|>|ΔE2|D．兩次均向低能級躍遷，且|ΔE1|<|ΔE2|解析：物質(zhì)原子吸收紫外線，由低能級向高能級躍遷，處于高能級的原子再向低能級躍遷，發(fā)出可見光，因紫外線光子能量大于可見光的光子能量，故|ΔE1|>|ΔE2|，B正確．答案：B9．(多選題)如圖所示為氫原子的能級示意圖．現(xiàn)用能量介于10～eV范圍內(nèi)的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則下列說法正確的是()A．照射光中只有一種頻率的光子被吸收B．照射光中有三種頻率的光子被吸收C．氫原子發(fā)射出三種不同波長的光D．氫原子發(fā)射出六種不同波長的光解析：氫原子只能吸收特定頻率的光子，才能從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，題中氫原子可能吸收的光子能量有：eV、eV、eV、eV、eV和eV，其中只有三種光子能量處在10～eV范圍內(nèi)，所以照射光中有三種頻率的光子被吸收，選項A錯誤，B正確；氫原子可以吸收大量能量為eV的光子，從而從n＝1的基態(tài)躍遷到n＝4的激發(fā)態(tài)，因為大量處于n＝4的激發(fā)態(tài)的氫原子極不穩(wěn)定，又會發(fā)射出光子躍遷到低能態(tài)，共可發(fā)射出Ceq\o\al(2,4)＝eq\f(4×3,2)＝6種不同波長的光，選項C錯誤，D正確．答案：BD10．(多選題)若原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其他層的電子躍遷到該空位上時，會將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來，此電磁輻射就是原子的特征X射線．內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種機制，其中一種稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換，即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時，將躍遷時釋放的能量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成空位(被電離的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子).214Po的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時，可將能量E0＝MeV交給內(nèi)層電子(如K、L、M層電子，K、L、M標記原子中最靠近核的三個電子層)使其電離，實驗測得從214Po原子的K、L、M層電離出的電子的動能分別為Ek＝MeV、EL＝MeV、EM＝MeV.則可能發(fā)射的特征X射線的能量為()A．MeV B．MeVC．MeV D．MeV解析：原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其他層的電子躍遷到該空位上時，會將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來，就是原子的特征X射線．由于能量守恒，電子在原能級上運動時所具有的能量是動能與獲得能量之差，由于各能級獲得的能量是相同的，所以各能級之差就是它們電離后具有的動能之差，E＝ΔEk，由此放出光子的可能能量值E1＝－MeV＝MeV，E2＝－MeV＝MeV，E3＝－MeV＝MeV.答案：AC11．如圖所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光．在下列該原子光譜的各選項中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是() A B C D解析：根據(jù)玻爾的原子躍遷公式heq\f(c,λ)＝Em－En可知，兩個能級間的能量差值越大，輻射光的波長越短，從圖中可看出，能量差值最大的是E3－E1，輻射光的波長a最短，能量差值最小的是E3－E2，輻射光的波長b最長，所以譜線從左向右的波長依次增大的是a、c、b，C項正確．答案：C12．(多選題)在金屬中存在大量的價電子(可理解為原子的最外層電子)，價電子在原子核和核外的其他電子產(chǎn)生的電場中運動．電子在金屬外部時的電勢能比它在金屬內(nèi)部作為價電子時的電勢能大，前后兩者的電勢能差值稱為勢壘，用符號V表示．價電子就像被關(guān)在深為V的方箱里的粒子，這個方箱叫做勢阱，價電子在勢阱內(nèi)運動具有動能，但動能的取值是不連續(xù)的，價電子處于最高能級時的動能稱為費米能，用Ef表示．用紅寶石激光器向金屬發(fā)射頻率為ν的光子，具有費米能的電子如果吸收了一個頻率為ν的光子而跳出勢阱，則()A．具有費米能的電子跳出勢阱時的動能Ek＝hν－V－EfB．具有費米能的電子跳出勢阱時的動能Ek＝hν－V＋EfC．若增大激光器的發(fā)光強度，具有費米能的電子跳出勢阱時的動能增大D．若增大激光器的發(fā)光強度，具有費米能的電子跳出勢阱時的動能不變解析：根據(jù)能量守恒定律可得Ek－Ef＝hν－V，B正確；由B的結(jié)論，入射光的頻率決定電子動能，與入射光的光強無關(guān)，D正確．答案：BD第Ⅱ卷(非選擇題，共52分)二、計算題(本題有4小題，共52分．解答應(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)13．(10分)氫原子中質(zhì)子不動，電子繞質(zhì)子做勻速圓周運動的半徑為r，電子的質(zhì)量m、速率v與半徑r的乘積mvr等于eq\f(h,2π)，h為普朗克常量．如果把電子換成μ子繞質(zhì)子做勻速圓周運動，μ子帶電量與電子相同、質(zhì)量約為電子的210倍，μ子質(zhì)量、速率與半徑的乘積也等于eq\f(h,2π)，求μ子的軌道半徑r′.解析：電荷繞核做圓周運動，向心力由庫侖力提供，有keq\f(Qq,r2)＝meq\f(v2,r)又mvr＝eq\f(h,2π)(4分)解之得r＝eq\f(h2,4π2kQqm)∝eq\f(1,qm)，(4分)r′＝eq\f(r,210).(2分)答案：eq\f(r,210)14．(12分)在α粒子散射實驗中，根據(jù)α粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時所能達到的最小距離可以估算原子核的大小，現(xiàn)有一個α粒子以×107m/s的速度去轟擊金箔，若金原子的核電荷數(shù)為79.求該α粒子與金原子核間的最近距離(已知帶電粒子在點電荷電場中的電勢能表達式為E＝keq\f(q1q2,r)，α粒子的質(zhì)量為×10－27kg.)解析：當α粒子靠近原子核運動時，α粒子的動能轉(zhuǎn)化為電勢能，達到最近距離時，動能全部轉(zhuǎn)化為電勢能，設(shè)α粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時所能達到的最小距離為d，則eq\f(1,2)mv2＝keq\f(q1q2,d).(6分)d＝2keq\f(q1q2,mv2)＝eq\f(2××109×2×79××10－192,×10－27××1072)m＝×10－14m答案：×10－1415．(14分)氫原子光譜除了巴耳末系外，還有萊曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式為eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))，n＝4,5,6，…，R＝×107m－1.若已知帕邢系的氫原子光譜在紅外線區(qū)域，試求：(1)n＝6時，對應(yīng)的波長？(2)帕邢系形成的譜線在真空中的波速為多少？n＝6時，傳播頻率為多大？解析：(1)由帕邢系公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))，當n＝6時，得λ＝×10－6m(2)帕邢系形成的譜線在紅外區(qū)域，而紅外線屬于電磁波，在真空中以光速傳播，故波速為光速c＝3×108v＝eq\f(λ,T)＝λν，得ν＝eq\f(v,λ)＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,×10－6)Hz＝×1014Hz.(8分)答案：(1)×10－6m(2)3×108m/s×16．(16分)氫原子的能級圖如圖所示．某金屬的極限波長恰等于氫原子由n＝4能級躍遷到n＝2能級所發(fā)出的光的波長．現(xiàn)在用氫原子由n＝2能級躍遷到n＝1能級時發(fā)出的光去照射，則從該金屬表面逸出的光電子的最大初動能為多少．解析：設(shè)氫原子由n＝4能級躍遷到n＝2能級所發(fā)出的光子波長為λ0，由n＝2能