2019高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)綜合測(cè)評(píng)三含解析新人教版選修.docx

綜合測(cè)評(píng)(三)第十八章原子結(jié)構(gòu)分值：100分時(shí)間：60分鐘命題報(bào)告考查知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)單中等較難陰極射線1玻爾理論的理解和應(yīng)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(yīng)的綜合913、15類氫原子問(wèn)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(gè)選項(xiàng)符合要求，第710題有多個(gè)選項(xiàng)符合要求)1關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，下列說(shuō)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(chǎng)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(cuò)，B對(duì)；電子帶電量與氫原子核相同，但質(zhì)量是氫原子核的，故陰極射線的比荷比氫原子核大，D錯(cuò)【答案】B2按照玻爾理論，一個(gè)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(guò)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(yuǎn)軌道向較近軌道躍遷，即從高能級(jí)向低能級(jí)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(cè))處于基態(tài)的氫原子受到某種單色光的照射時(shí)，只激發(fā)出波長(zhǎng)為1、2、3的三種單色光，且123，則照射光的波長(zhǎng)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(shuō)明它躍遷到第三能級(jí)，吸收的光子能量應(yīng)為Ehhh，而h3h1h2.即hhh可得3，只有A項(xiàng)正確【答案】A4氫原子從n3的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)放出光子的頻率為，則它從基態(tài)躍遷到n4的能級(jí)吸收的光子頻率為()A.B.C. D.【解析】設(shè)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(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為3的能級(jí)上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過(guò)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(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的)()A. BkC. D2k【解析】由題意可知，k個(gè)處于n3能級(jí)的氫原子向n2和n1兩個(gè)能級(jí)躍遷的原子數(shù)均為，而處于n2能級(jí)的個(gè)氫原子向n1躍遷的原子數(shù)為，故此過(guò)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(shè)真空中的光速為c，則()A吸收光子的波長(zhǎng)為B輻射光子的波長(zhǎng)為C吸收光子的波長(zhǎng)為D輻射光子的波長(zhǎng)為【解析】由玻爾理論的躍遷假設(shè)知，當(dāng)氫原子由較高的能級(jí)向較低的能級(jí)躍遷時(shí)輻射光子，由關(guān)系式hE1E2得.又有，故輻射光子的波長(zhǎng)為，選項(xiàng)D正確【答案】D7關(guān)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(zhǎng)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(gè)公式，它只反映氫原子譜線的一個(gè)線系，故A對(duì)，D錯(cuò)公式中的n只能取不小于3的正整數(shù)，故B錯(cuò)，C對(duì)【答案】AC圖18氫原子的能級(jí)如圖1所示已知可見(jiàn)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n1能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光的短B從高能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光均為可見(jiàn)光C從高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光的頻率比可見(jiàn)光的高D從n3能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光為可見(jiàn)光【解析】從高能級(jí)向n1的能級(jí)躍遷的過(guò)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(xiàng)A正確從高能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)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(xiàng)B錯(cuò)從高能級(jí)向n3能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子能量最大為1.51 eV，光子頻率均小于可見(jiàn)光，選項(xiàng)C錯(cuò)從n3到n2的過(guò)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(jiàn)光，選項(xiàng)D對(duì)【答案】AD圖29已知金屬鈣的逸出功為2.7 eV，氫原子的能級(jí)圖如圖2所示，一群氫原子處于量子數(shù)n4能級(jí)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(yīng)D有4種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應(yīng)【解析】由N知，氫原子可能放出6種頻率的光子，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)；原子由n4向低能級(jí)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(xiàng)C正確，D錯(cuò)【答案】AC10關(guān)于氫原子能級(jí)的躍遷，下列敘述中正確的是()A用波長(zhǎng)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(jí)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(dāng)氫原子由基態(tài)向n2、3、4軌道躍遷時(shí)應(yīng)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(zhǎng)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(xiàng)中的光子能量與各能級(jí)與基態(tài)的能量差，知道只有B項(xiàng)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(jí)圖如圖3所示，一群氫原子處于量子數(shù)n4能級(jí)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_(kāi)【解析】根據(jù)氫原子躍遷的能級(jí)示意圖，可知當(dāng)處于n4的能量狀態(tài)的氫原子躍遷時(shí)會(huì)輻射6種頻率的光子當(dāng)從n4躍遷到n1軌道時(shí)，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(jié)構(gòu)理論，氦離子(He)的能級(jí)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(yuǎn)”)當(dāng)大量He處在n4的激發(fā)態(tài)時(shí)，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(shí)，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(guò)程中，其動(dòng)量的大小_(選填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是_(2)已知?dú)湓犹幵诘谝?、第二激發(fā)態(tài)的能級(jí)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(qǐng)通過(guò)計(jì)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(guò)程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)【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?yàn)镋W0，所以不能發(fā)生光電效應(yīng)【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(jì)算題(本題共3小題，共40分)14(12分)(2013通州高二檢測(cè))氦原子被電離一個(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E154.4 eV，氦離子能級(jí)的示意圖如圖5所示，用一群處于第4能級(jí)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(yīng)？(2)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能是多少？【解析】(1)一群氦離子躍遷時(shí)，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(yīng)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(yīng)(2)由光電效應(yīng)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(dòng)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(xué)月考)氫原子的能級(jí)圖如圖6所示原子從能級(jí)n3向n1躍遷所放出的光子，正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng)有一群處于n4能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷時(shí)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(jí)躍遷時(shí)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(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可產(chǎn)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(zhǎng)為200 nm的紫外線照射該氫原子，則電子飛到離核無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)的速度多大？(電子電荷量e1.61019C，電子質(zhì)量me0.911030kg)【解析】(1)n2時(shí)，E2 eV3.4 eV.所謂電離，就是使處于基態(tài)或激發(fā)態(tài)的