高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu)章末質(zhì)量評(píng)估 新人教版選修35

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1、 第十八章 原子結(jié)構(gòu) 章末質(zhì)量評(píng)估(三) (時(shí)間：90分鐘　滿分：100分) 一、單項(xiàng)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(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確) 1．下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)是(　　) A．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)　　　 B．倫琴射線的發(fā)現(xiàn) C．α粒子散射實(shí)驗(yàn) 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(xiàng)A錯(cuò)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(jí)結(jié)構(gòu)有關(guān)，都是原子能級(jí)躍遷的結(jié)論，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤；盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)C正確． 答案：C 2．關(guān)于玻爾理論，下列說法

2、中不正確的是(　　) A．繼承了盧瑟福的原子模型，但對原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè) B．原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量 C．用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系 D．氫原子中，量子數(shù)N越大，核外電子的速率越大 解析：玻爾的原子模型對應(yīng)的是電子軌道的量子化，盧瑟福的原子模型核外電子可在任意軌道上運(yùn)動(dòng)，故A正確；玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型中，原子的能量是量子化的，盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型中，原子的能量是連續(xù)的，故B正確；玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型中，核外電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷后，原子的能量減小，從而建立了hν＝E2－E1，故C正確；氫原子中，量子

3、數(shù)N越大，核外電子的速率越小，而電子的電勢能越大，故D不正確；本題選擇不正確的，故選D. 答案：D 3．太陽光譜是吸收光譜，這是因?yàn)樘杻?nèi)部發(fā)出的白光(　　) A．經(jīng)過太陽大氣層時(shí)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(shí)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(shí)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?yàn)樘柊l(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(shí)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：A 4．有關(guān)氫原

4、子光譜的說法正確的是 (　　) A．氫原子的光譜是連續(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(jí)不是分立的 D．巴耳末公式反映了氫原子輻射電磁波波長的分立特性 解析：由于氫原子發(fā)射的光子的能量：E＝En－Em，所以發(fā)射的光子的能量值E是不連續(xù)的，只能是一些特殊頻率的譜線，故A錯(cuò)誤B正確；由于氫原子的軌道是不連續(xù)的，故氫原子的能級(jí)是不連續(xù)的即是分立的，故C錯(cuò)誤；由于躍遷時(shí)吸收或發(fā)射的光子的能量是兩個(gè)能級(jí)的能量差，所以氫原子光譜的頻率與氫原子能級(jí)的能量差有關(guān)，巴耳末公式反映了氫原子輻射光子頻率的分立特性，D錯(cuò)誤. 答案：B 5．根據(jù)玻爾理論，在氫原子

5、中，量子數(shù)n越大，則(　　) A．電子軌道半徑越小 B．核外電子運(yùn)動(dòng)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(cuò)．氫原子在n能級(jí)的能量En與基態(tài)能量E1的關(guān)系為En＝.因?yàn)槟芰縀為負(fù)值，所以n越大，則En越大，所以C正確．核外電子繞核運(yùn)動(dòng)所需的向心力由庫侖力提供k＝.可知rn越大，速度越小，則B錯(cuò)．由E＝Ek＋Ep可知D錯(cuò)． 答案：C 6．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(jí))，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．hν6 C

6、．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(shí)，可能產(chǎn)生的譜線條數(shù)為＝3，由此可判定氫原子吸收光子后的能量的能級(jí)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(jí)的氫原子吸收頻率為ν1的光子(能量ε＝hν1)，從n＝3能級(jí)躍遷到n＝4能級(jí)后，方可發(fā)出6種頻率的光譜線，選項(xiàng)A正確． 答案：A 7．氫原子的部分能級(jí)如圖所示，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(jí)向n＝1能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的波長比可見光的長 B

7、．從高能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見光 C．從高能級(jí)向n＝3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見光的高 D．從n＝3能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見光 答案：D 8．氦原子被電離出一個(gè)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＝－54.4 eV，氦離子的能級(jí)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．42.8 eV(光子) B．43.2 eV(電子) C．41.0 eV(電子) D．54.4 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(jí)能量差的光子才能被氦離子吸收，故選

8、項(xiàng)A中光子不能被吸收，選項(xiàng)D中光子能被吸收；而實(shí)物粒子(如電子)只要能量不小于兩能級(jí)能量差，均可被吸收．故選項(xiàng)B、C中的電子均能被吸收． 答案：A 9．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＝0.632 8 μm，λ2＝3.39 μm，已知波長為λ1的激光是氖原子在能級(jí)間隔為ΔE1＝1.96 eV的兩個(gè)能級(jí)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(jí)間隔，則ΔE2的近似值為(　　) A．10.50 eV B．0.98 eV C．0.53 eV D．0.36 eV 解析：本題考查玻爾的原子躍遷理論．根據(jù)ΔE＝hν，ν＝，可知當(dāng)Δ

9、E1＝1.96 eV，λ＝0.632 8 μm，當(dāng)λ＝3.39 μm 時(shí)，聯(lián)立可知ΔE2＝0.36 eV，故選D. 答案：D 10.可見光光子的能量在1.61～3.10 eV范圍內(nèi)．如圖所示，氫原子從第4能級(jí)躍遷到低能級(jí)的過程中，根據(jù)氫原子能級(jí)圖可判斷(　　) A．從第4能級(jí)躍遷到第3能級(jí)將釋放出紫外線 B．從第4能級(jí)躍遷到第3能級(jí)放出的光子，比從第4能級(jí)直接躍遷到第2能級(jí)放出的光子頻率更高 C．從第4能級(jí)躍遷到第3能級(jí)放出的光子，比從第4能級(jí)直接躍遷到第1能級(jí)放出的光子波長更長 D．氫原子從第4能級(jí)躍遷到第3能級(jí)時(shí)，原子要吸收一定頻率的光子，原子的能量增加 解析：從n＝4能

10、級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)時(shí)輻射的光子能量ΔE43＝－0.85－(－1.51)＝0.66 (eV)，不在可見光光子能量范圍之內(nèi)，屬于紅外線，故A錯(cuò)誤；從n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)時(shí)輻射的光子能量ΔE42＝－0.85－(－3.40)＝2.55 (eV)＞ΔE43，光子的頻率ν＝，所以ν43＜ν42，故B錯(cuò)誤；從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)輻射的光子能量ΔE41＝－0.85－(－13.60)＝12.75 (eV)＞ΔE43，光子的波長λ＝，所以λ43＞λ41，故C正確；從第4能級(jí)躍遷到第3能級(jí)時(shí)，原子要輻射一定頻率的光子，原子的能量減少，故D錯(cuò)誤． 答案：C 二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題4分

11、，共16分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有多個(gè)選項(xiàng)正確，全選對得4分，漏選得2分，錯(cuò)選或不選得0分) 11．關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)的下述說法中正確的是(　　) A．在實(shí)驗(yàn)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(shí)，電子的吸引力使之發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn) C．實(shí)驗(yàn)表明原子中心有一個(gè)極小的核，它占有原子體積的極小部分 D．實(shí)驗(yàn)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(xiàng)是對該實(shí)驗(yàn)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

12、不是電子對它的吸引力，故B錯(cuò)；C項(xiàng)是對實(shí)驗(yàn)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(cuò)． 答案：AC 12．關(guān)于氫原子能級(jí)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：波長為60 nm的X射線的能量為： ε＝h＝6.6310－34 J＝3.3210－18 J＝20

13、.75 eV， 氫原子的電離能ΔE＝0－(－13.6)eV＝13.6 eV＜E＝20.75 eV， 所以可使氫原子電離，A正確． 由hν＝Em－E，得 Em1＝hν＋E＝10.2 eV＋(－13.6)eV＝－3.4 eV ， Em2＝11.0 eV＋(－13.6)eV＝－2.6 eV， Em3＝12.5 eV＋(－13.6)eV＝－1.1 eV. 由En＝可知，只有Em1＝－3.4 eV對應(yīng)于n＝2的狀態(tài)．由于原子發(fā)生躍遷時(shí)吸收光子只能吸收恰好為兩能級(jí)差能量的光子，所以B選項(xiàng)正確． 答案：AB 13.氫原子能級(jí)圖的一部分如圖所示，a、b、c分別表示氫原子在不同能級(jí)間的三種躍遷

14、途徑，設(shè)在a、b、c三種躍遷過程中，放出光子的能量和波長分別是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，則(　　) A．λb＝λa＋λc　　　 B.＝＋ C．λb＝λaλc D．Eb＝Ea＋Ec 解析：Ea＝E3－E2，Eb＝E3－E1，Ec＝E2－E1，所以Eb＝Ea＋Ec，D正確；由ν＝得λa＝，λb＝，λc＝，取倒數(shù)后得到＝＋，B正確． 答案：BD 14．圖1所示為氫原子能級(jí)圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)能輻射出多種不同頻率的光，其中用從n＝4能級(jí)向n＝2能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光照射圖2所示光電管的陰極K時(shí)，電路中有光電流產(chǎn)生，則(　　) 圖1　　　　　

15、圖2 A．若將滑片右移，電路中光電流增大 B．若將電源反接，電路中可能有光電流產(chǎn)生 C．若陰極K的逸出功為1.05 eV，則逸出的光電子最大初動(dòng)能為2.410－19 J D．大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射的光中只有4種光子能使陰極K發(fā)生光電效應(yīng) 解析：將滑片右移，光電管兩端的電壓增大，但之前光電流是否達(dá)到飽和并不清楚，因此光電管兩端的電壓增大，光電流不一定增大，A錯(cuò)誤；將電源極性反接，所加電壓阻礙光電子向陽極運(yùn)動(dòng)，但若eU

16、hν－W逸出＝－0.85 eV－(－3.40 eV)－1.05 eV＝1.5 eV＝2.410－19 J，C正確；由于陰極K的逸出功未知，能使陰極K發(fā)生光電效應(yīng)的光子種數(shù)無法確定，D錯(cuò)誤.故選：BC. 答案：BC 三、非選擇題(本題共4小題，共54分．解答時(shí)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(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 15．(12分)密立根油滴實(shí)驗(yàn)首先測出了元電荷的數(shù)值，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，油滴從噴霧器噴出，以某一速度進(jìn)入水平放置的平行板之間.今有一帶負(fù)電的油滴，不加電場時(shí)，油滴由于受到重力作用加速下落，速率變大，受到的空氣阻力也

17、變大，因此油滴很快會(huì)以一恒定速率v1勻速下落.若兩板間加一電壓，使板間形成向下的電場E，油滴下落的終極速率為v2.已知運(yùn)動(dòng)中油滴受到的阻力可由斯托克斯公式f＝6πηrv計(jì)算(其中r為油滴半徑，η為空氣粘滯系數(shù)).實(shí)驗(yàn)時(shí)測出r、v1、v2，E、η為已知，求： (1)油滴的帶電量. (2)經(jīng)多次測量得到許多油滴的Q測量值如下表(單位10－19C)： 6.41 8.01 9.65 11.23 12.83 14.48 分析這些數(shù)據(jù)可知__________________________________. 解析：(1)沒有加電壓時(shí)，達(dá)到v1有mg＝f1＝6πrη ν1， 加

18、上電壓后，受到向上的阻力和電場力，有mg＝f2＋qE＝6πrηv2＋qE， 解以上兩式得到油滴電量q＝. (2)在誤差范圍內(nèi)，可以認(rèn)為油滴的帶電量總是1.610－19C的整數(shù)倍，故電荷的最小電量即元電荷為1.610－19C. 答案：(1)q＝　(2)電荷的最小電量即元電荷為1.610－19C 16.(14分)如圖所示，氫原子從n＞2的某一能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，輻射出能量為2.55 eV的光子．請問最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量，才能使它輻射上述能量的光子？請?jiān)趫D中畫出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖． 解析：氫原子從n＞2的某一能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)，滿足hν＝

19、En－E2＝2.55 eV，得 En＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以n＝4. 基態(tài)氫原子要躍遷到n＝4的能級(jí)，應(yīng)提供的能量為： ΔE＝E4－E1＝12.75 eV. 躍遷圖如下圖所示． 答案：12.75 eV 17．(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(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13.6 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)生對心正碰． (1)是否可以使基態(tài)氫原子發(fā)生能級(jí)躍遷(氫原子能級(jí)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(dòng)能至少為多少？ 解析：(1

20、)設(shè)運(yùn)動(dòng)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(dòng)能ΔE被基態(tài)原子吸收． 若ΔE＝10.2 eV，則基態(tài)氫原子可由n＝1躍遷到n＝2. 由動(dòng)量守恒和能量守恒有： mv0＝mv，① mv＝mv2＋mv2＋ΔE，② mv＝Ek，③ Ek＝13.6 eV.④ 解①②③④得，ΔE＝mv＝6.8 eV. 因?yàn)棣＝6.8 eV＜10.2 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＝13.6 eV， 代入①②③得Ek＝27.2 eV. 答案：(1)不能　(2)27.2 eV 18．(14分)已知?dú)湓犹幱诨鶓B(tài)時(shí)，原子的能量E1＝－13.

21、6 eV，電子軌道半徑r1＝0.5310－10 m；氫原子處于n＝2能級(jí)時(shí)，原子的能量E2＝－3.4 eV，此時(shí)電子軌道半徑r2＝4r1，元電荷e＝1.6 10－19 C，靜電力常量k＝9.0109 Nm2C－2. (1)氫原子處于基態(tài)時(shí)，電子的動(dòng)能是多少？原子系統(tǒng)的電勢能是多少？ (2)氫原子處于n＝2能級(jí)時(shí)，電子的動(dòng)能是多少？原子系統(tǒng)的電勢能又是多少？ (3)你能否根據(jù)計(jì)算結(jié)果猜想處于n能級(jí)的氫原子系統(tǒng)的電勢能表達(dá)式？ 解析：(1)設(shè)氫原子處于基態(tài)時(shí)核外電子的速度為v1 根據(jù)庫侖力提供向心力： ＝ 電子的動(dòng)能Ek＝mv＝＝13.6 eV. 根據(jù)氫原子在基態(tài)時(shí)能量等于勢能與

22、動(dòng)能之和， E1＝Ep1＋Ek1 所以原子的電勢能Ep1＝E1－Ek1＝－13.6 eV－13.6 eV＝－27.2 eV＝－. (2)設(shè)氫原子處于基態(tài)時(shí)核外電子的速度為v2 根據(jù)庫侖力提供向心力： ＝ 電子的動(dòng)能Ek＝mv＝＝＝13.6 eV＝ 3．40 eV. 根據(jù)氫原子在基態(tài)時(shí)能量等于勢能與動(dòng)能之和， E2＝Ep2＋Ek2 所以原子的電勢能Ep1＝E1－Ek1＝－3.40 eV－3.40 eV＝－6.8 eV＝－. (3)故從上面的推導(dǎo)可知Epn＝－k. 答案：(1)13.6 eV －27.2 eV　(2)3.40 eV －6.8 eV　(3)Epn＝－k 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375