高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu)章末檢測 (1)

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第十八章原子結(jié)構(gòu)章末檢測時間：90分鐘分值:100分第卷（選擇題共48分）一、選擇題(本題有12小題,每小題4分，共48分其中112題均為單選題）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】c2一個放電管發(fā)光,在其光譜中測得一條譜線的波長為1。22107 m，已知氫原子的能級示意圖如

2、圖所示，普朗克常量h6.631034 js，則該譜線所對應(yīng)的氫原子的能級躍遷是（）a從n5的能級躍遷到n3的能級b從n4的能級躍遷到n2的能級c從n3的能級躍遷到n1的能級d從n2的能級躍遷到n1的能級【解析】波長為1。22107 m的光子能量eh j1。631018 j10。2 ev，從圖中給出的氫原子能級圖可以看出，這條譜線是氫原子從n2的能級躍遷到n1的能級的過程中釋放的，故d項正確【答案】d3。紅寶石激光器的工作物質(zhì)紅寶石含有鉻離子的三氧化二鋁晶體,利用其中的鉻離子產(chǎn)生激光鉻離子的能級圖如圖所示，e1是基態(tài),e2是亞穩(wěn)態(tài)，e3是激發(fā)態(tài),若以脈沖氙燈發(fā)出的波長為1的綠光照射晶體，處于基態(tài)

3、的鉻離子受到激發(fā)而躍遷到e3，然后自發(fā)地躍遷到e2,釋放波長為2的光子，處于亞穩(wěn)態(tài)e2的離子躍遷到基態(tài)時輻射出的光就是激光,這種激光的波長為(）a。 b.c。 d?！窘馕觥縠3e1hc/1,e3e2hc/2，e2e1hc/,根據(jù)e3e1(e3e2）(e2e1),可得hc/1hc/2hc/，則.【答案】a4.圖中畫出了氫原子的4個能級，并注明了相應(yīng)的能量e.處在n4能級的一群氫原子向低能級躍遷時,能夠發(fā)出若干種不同頻率的光波已知金屬鉀的逸出功為2。22 ev.在這些光波中,能夠從金屬鉀的表面打出光電子的總共有（）a兩種 b三種c四種 d五種【解析】能夠從金屬鉀表面打出光電子的光子的能量必大于金屬

4、鉀的逸出功2。22 ev,從n4能級向低級躍遷的氫原子能夠發(fā)出6種不同頻率的光子，其中從n4能級躍遷到n3能級和從n3能級躍遷到n2能級時放出的光子的能量小于2.22 ev,不能從金屬鉀表面打出光電子故答案為c.【答案】c5從粒子散射實驗結(jié)果出發(fā)推出的結(jié)論有：金原子內(nèi)部大部分都是空的；金原子是一個球體；湯姆孫的原子模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實際情況；原子核的半徑是1015 m,其中正確的是（)a bc d【解析】由于粒子發(fā)生大角度散射，說明原子中心有一個集中了全部電荷和幾乎集中了全部質(zhì)量的核存在,原子中絕大部分是空的，“棗糕式模型不符合實際情況，根據(jù)散射實驗數(shù)據(jù)可估算原子核的大小應(yīng)在1015m左右至

5、于把原子看成是一個球體，是人們?yōu)檠芯糠奖阋氲哪Ｐ?，不是由散射實驗推出的結(jié)果所以說正確【答案】b6一個處于基態(tài)的氫原子吸收光子后，躍遷到另一定態(tài)，下列說法中正確的是(）a電子繞原子核運動的動能將會變大b電子繞原子核運動的頻率將會變大c向低能級躍遷時，發(fā)出光子的頻率一定等于吸收光子的頻率d吸收光子屬于紫外線，發(fā)出的光子可能含有可見光【解析】基態(tài)的氫原子吸收光子后，半徑變大,由k得ekmv2,即電子的動能減小，a錯誤；由42mf2r，f2,即電子繞核運動的頻率減小，b錯誤；因基態(tài)與激發(fā)態(tài)能級差大，由基態(tài)躍遷時吸收光子屬于紫外線，若n2的能級，發(fā)出的光子與吸收的光子頻率相同，若其他能級，可能先躍遷到

6、n2的能級，再躍遷到基態(tài)，故發(fā)出光子的頻率可能等于吸收光子的頻率,也可能小于吸收光子的頻率，c錯誤，d正確【答案】d7現(xiàn)有k個氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為3的能級上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(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的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的）（）a. bkc. d2k【解析】處在量子數(shù)為3的k個氫原子躍遷到量子數(shù)為2和量子數(shù)為1的氫原子個數(shù)各為,而處于量子數(shù)為2的個氫原子還會向量子數(shù)為1的基態(tài)躍遷，故發(fā)出光子總數(shù)為k.【答案】c8子與氫原子核（質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為氫原子，它在原子核物理的研究中有重要作用如圖所示為氫原子的

7、能級圖假定用動能為e的電子束照射容器中大量處于n1能級的氫原子，氫原子吸收能量后,至多發(fā)出6種不同頻率的光，則關(guān)于e的取值正確的是（）ae158.1 evbe158.1 evc2371.5 eve2428。4 evd只能等于2371。5 ev 【解析】因為氫原子吸收能量后至多發(fā)出6種不同頻率的光，所以氫原子被激發(fā)到n4的激發(fā)態(tài)，因此有2371.5 eve2428。4 ev，即c選項正確【答案】c9原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子例如，在某種條件下，鉻原子的n2能級上的電子躍遷到n1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n4能級上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄

8、歇效應(yīng)，以這種方式脫離原子的電子叫做俄歇電子已知鉻原子的能級公式可簡化表示為en，式中n1,2，3，表示不同能級，a是正的已知常數(shù)，上述俄歇電子的動能是（）a。 b.c. d.【解析】由題意知，當(dāng)n1時,e1a，當(dāng)n2時,e2,當(dāng)n4時,e4，鉻原子從n2能級躍遷到n1能級時,放出的能量為ee2e1a，故俄歇電子動能為ee4ea，c正確，a、b、d錯誤【答案】c10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(）【解析】根據(jù)玻爾的原子躍遷公式hemen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

9、可看出，能量差值最大的是e3e1，輻射光的波長a最短，能量差值最小的是e3e2，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正確【答案】c11氫原子從能級m躍遷到能級n時輻射紅光的頻率為1，從能級n躍遷到能級k時吸收紫光的頻率為2，已知普朗克常量為h，若氫原子從能級k躍遷到能級m,則（)a.吸收光子的能量為h1h2b輻射光子的能量為h1h2c吸收光子的能量為h2h1d輻射光子的能量為h2h1【解析】由躍遷假設(shè)及題意可知，h1emen，h2eken,紅光頻率1小于紫光頻率2,所以能級k能量大于能級m能量，所以從能級k到能級m需要輻射光子,選項a、c錯誤；由以上各式可得ek

10、emh2h1，選項d正確、b錯誤【答案】d12。子與氫原子核(質(zhì)子)構(gòu)成的原子稱為原子,它在原子核物理的研究中有重要作用如圖所示為氫原子的能級圖假定用動能為e的電子束照射容器中大量處于n1能級的氫原子，氫原子吸收能量后，至多發(fā)出6種不同頻率的光,則關(guān)于e的取值是（）ae158.1 evbe158。1 evc2 371。5 eve2 428.4 evd只能等于2 371。5 ev【解析】因為氫原子吸收能量后至多發(fā)出6種不同頻率的光，所以氫原子被激發(fā)到n4的激發(fā)態(tài),因此有2 371.5 eve2 428.4 ev，即c選項正確【答案】c第卷（非選擇題共52分）二、實驗題(本題有2小題，共15分，請

11、將答案寫在題中的橫線上)13（6分）在氫原子光譜中，電子從較高能級躍遷到n2能級發(fā)出的譜線屬于巴耳末線系若一群氫原子自發(fā)躍遷時發(fā)出的譜線中只有2條屬于巴耳末線系，則這群氫原子自發(fā)躍遷時最多發(fā)出_條不同頻率的譜線【解析】由題意知,這群氫原子處于n4的能級它向低能級躍遷時，發(fā)出譜線的條數(shù)為436.【答案】614（9分）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10.6328 m，23。39 m，已知波長為1的激光是氖原子在能級間隔為e11.96 ev的兩個能級之間躍遷產(chǎn)生的用e2表示產(chǎn)生波長為2的激光所對應(yīng)的躍遷的能級間隔，則e2的近似值為_【解析】本題考查玻爾的原子躍遷理論根據(jù)eh，可知

12、當(dāng)e1.96 ev，0.6328 m，當(dāng)3.39 m時,聯(lián)立可知e20.36 ev.【答案】0.36 ev三、計算題(本題有3小題，共37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）15.（10分)在粒子散射實驗中，根據(jù)粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時所能達(dá)到的最小距離可以估算原子核的大小現(xiàn)有一個粒子以2.0107 m/s的速度去轟擊金箔，若金原子的核電荷數(shù)為79，求該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(dá)式為k，粒子質(zhì)量為6。641027 kg）【解析】當(dāng)粒子靠近原子核運動時，粒子的動能轉(zhuǎn)化

13、為電勢能，達(dá)到最近距離時，動能全部轉(zhuǎn)化為電勢能，設(shè)粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時所能達(dá)到的最小距離為d，則mv2k，d m2。71014 m.【答案】2。71014 m16（13分)已知氫原子的基態(tài)電子軌道半徑為r10。5281010 m，量子數(shù)為n的能級值為en ev.(1）求電子在基態(tài)軌道上運動的動能(2）有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài),畫一張能級圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾種光譜線(3）計算這幾種光譜線中波長最短的波（靜電力常量k9109 nm2/c2,電子電荷量e1.61019 c,普朗克常量h6。631034 js，真空中光速c3.00108 m/s)【解析】由，可計算出

14、電子在任意軌道上運動的動能eknmv，由en ev計算出相應(yīng)量子數(shù)n的能級值為en。(1)核外電子繞核做勻速圓周運動,靜電引力提供向心力，則：.又知ekmv2，故電子在基態(tài)軌道的動能為：ek j13。6 ev.(2）當(dāng)n1時,能級值為e1 ev13。6 ev；當(dāng)n2時，能級值為e2 ev3。4 ev；當(dāng)n3時，能級值為e3ev1。51 ev；能發(fā)出光譜線分別為32，21,31共三種，能級圖如圖所示(3)由e3向e1躍遷時發(fā)出的光子頻率最大，波長最短hemen,又知則有 m1。03107m?！敬鸢浮浚?）13。6 ev（2)如圖所示（3）1。03107 m17。 （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13.6 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e被基態(tài)原子吸收若e10。2 ev,則基態(tài)氫原子可由n1躍遷