2018-2019版物理新導(dǎo)學(xué)筆記滬科通用版選修3-5講義：第3章 原子世界探秘 章末檢測(cè)試卷（三）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精章末檢測(cè)試卷(三)（時(shí)間:90分鐘滿分：100分)一、選擇題（本題共12小題，每小題4分，共48分；其中1～6題為單項(xiàng)選擇題，7～12題為多項(xiàng)選擇題）1．下列敘述中符合物理學(xué)史的有(）A．湯姆生通過研究陰極射線實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子和質(zhì)子的存在B．盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，證實(shí)了原子核是可以再分的C．牛頓發(fā)現(xiàn)了日光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象,并把得到的彩色光帶叫做光譜D．玻爾提出的原子模型,徹底否定了盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說答案C解析湯姆生通過研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子,A錯(cuò)誤；盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，得出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，B錯(cuò)；17世紀(jì)，牛頓發(fā)現(xiàn)了日光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并將實(shí)驗(yàn)得到的彩色光帶叫做光譜，C正確;玻爾的原子模型是在核式結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上提出的幾條假設(shè),并沒有徹底否定核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，D錯(cuò)誤．2．當(dāng)α粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的過程中，下列說法正確的是(）A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子一直受到庫侖斥力，速度一直減小答案B解析α粒子與金原子核帶同種電荷，兩者相互排斥,故A、C錯(cuò)誤，B正確；α粒子在靠近金原子核時(shí)斥力做負(fù)功,速度減小，遠(yuǎn)離時(shí)斥力做正功，速度增大，故D錯(cuò)誤．3．仔細(xì)觀察氫原子的光譜，發(fā)現(xiàn)它只有幾條分離的不連續(xù)的亮線，其原因是()A．氫原子只有幾個(gè)能級(jí)B．氫原子只能發(fā)出平行光C．氫原子有時(shí)發(fā)光，有時(shí)不發(fā)光D．氫原子輻射的光子的能量是不連續(xù)的,所以對(duì)應(yīng)的光的頻率也是不連續(xù)的答案D解析氫原子在不同的能級(jí)之間躍遷時(shí),輻射出不同能量的光子,并且滿足E＝hν。能量不同，相應(yīng)光子頻率不同，體現(xiàn)在光譜上是一些不連續(xù)的亮線．4．關(guān)于線狀譜,下列說法中正確的是()A．每種原子處在不同溫度下發(fā)光的線狀譜不同B．每種原子處在不同的物質(zhì)中的線狀譜不同C．每種原子在任何條件下發(fā)光的線狀譜都相同D．兩種不同的原子發(fā)光的線狀譜可能相同答案C解析每種原子都有自己的結(jié)構(gòu)，只能發(fā)出由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的自己的特征譜線，不會(huì)因溫度、物質(zhì)不同而改變，選項(xiàng)C正確．5．根據(jù)玻爾的氫原子理論,當(dāng)某個(gè)氫原子吸收一個(gè)光子后(）A．氫原子所在的能級(jí)下降B．氫原子的電勢(shì)能增加C．電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑減小D．電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能增加答案B解析根據(jù)玻爾的氫原子理論,當(dāng)某個(gè)氫原子吸收一個(gè)光子后，氫原子的能級(jí)上升，電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑增大，A、C錯(cuò)誤；電子與原子核間的距離增大，庫侖力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，B正確；電子圍繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，庫侖力提供向心力，由eq\f（ke2，r2)＝eq\f（mv2，r）,可得Ek＝eq\f（1,2)mv2＝eq\f（ke2，2r），半徑增大，動(dòng)能減小,故D錯(cuò)誤．6．已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，不同能級(jí)的能量En＝eq\f（E1,n2)，其中n＝1,2，3，…。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速．能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長(zhǎng)為（)A．－eq\f（4hc，3E1) B．－eq\f(2hc,E1)C．－eq\f（4hc，E1） D．－eq\f(9hc，E1）答案C解析依題意可知第一激發(fā)態(tài)能量為E2＝eq\f(E1，22），要將其電離，需要的能量至少為ΔE＝0－E2＝hν，根據(jù)波長(zhǎng)、頻率與波速的關(guān)系c＝νλ，聯(lián)立解得最大波長(zhǎng)λ＝－eq\f（4hc，E1），選項(xiàng)C正確．7．如圖1為氫原子能級(jí)示意圖的一部分，則氫原子（)圖1A．從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng)B．處于不同能級(jí)時(shí),核外電子在各處出現(xiàn)的概率是一樣的C．從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子一定向外放出能量D．處于n＝5能級(jí)的一群氫原子躍遷時(shí),最多可以發(fā)出6種不同頻率的光子答案AC解析根據(jù)ΔE＝hν,ν＝eq\f(c,λ）,可知λ＝eq\f（c,ν）＝eq\f（hc，ΔE），從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)放出的能量少，所以從n＝4能級(jí)躍遷到n＝3能級(jí)比從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)輻射出電磁波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，選項(xiàng)A正確；處于不同能級(jí)時(shí)，核外電子在各處出現(xiàn)的概率不相同,B錯(cuò)誤；從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),氫原子一定向外放出能量，C正確；處于n＝5能級(jí)的一群氫原子躍遷時(shí)，最多可以發(fā)出10種不同頻率的光子，D錯(cuò)誤．8．關(guān)于α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是（)A．絕大多數(shù)α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說明正電荷在原子內(nèi)均勻分布,使α粒子受力平衡的結(jié)果B．絕大多數(shù)α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng),說明這些α粒子未受到明顯的力的作用，說明原子內(nèi)大部分空間是空的C．極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明原子內(nèi)質(zhì)量和電荷量比α粒子大得多的粒子在原子內(nèi)分布空間很小D．極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明原子內(nèi)的電子對(duì)α粒子的吸引力很大答案BC解析在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)α粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說明這些α粒子未受到原子核明顯的力的作用,也說明原子核相對(duì)原子來講很小，原子內(nèi)大部分空間是空的，故A錯(cuò)，B對(duì)；極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明會(huì)受到原子核明顯的力的作用的空間在原子內(nèi)很小，α粒子偏轉(zhuǎn)而原子核未動(dòng)，說明原子核的質(zhì)量和電荷量遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量和電荷量，因電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于α粒子的質(zhì)量，α粒子打在電子上，不會(huì)有明顯偏轉(zhuǎn)，故C對(duì)，D錯(cuò)．9．已知基態(tài)氫原子能量E1＝－13。6eV,欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是(）A．用10.2eV的光子照射 B．用11eV的光子照射C．用14eV的光子照射 D．用11eV的電子碰撞答案ACD解析10。2eV＝E2－E1＝－3.4eV－（－13。6eV）,A正確.11eV不等于任何其他能級(jí)與基態(tài)的能級(jí)差，B錯(cuò)誤.14eV〉13.6eV，可使其電離，C正確．若用電子碰撞,只需大于E2－E1＝10。2eV即可，D正確．10．已知金屬鈣的逸出功為2。7eV,氫原子的能級(jí)圖如圖2所示，一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的能級(jí)狀態(tài)，則(）圖2A．氫原子可能輻射6種頻率的光子B．氫原子可能輻射8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)答案AC解析由N＝eq\f（nn－1,2)知，氫原子可能放出6種頻率的光子，選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤；原子由n＝4能級(jí)向低能級(jí)躍遷放出的6種頻率的光子中，由hν＝Em－En知有3種頻率的光子能量大于金屬鈣的逸出功2.7eV,所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．11．氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，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，電子的動(dòng)能增加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答案BD解析氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí),r減小,由庫侖定律知核外電子受力變大，A錯(cuò)；由keq\f（e2，r2)＝meq\f（v2，r)得Ek＝eq\f（1，2）mv2＝eq\f（ke2，2r),知電子的動(dòng)能變大,由En＝－eq\f(13。6，n2）eV知n減小時(shí)原子能量減少,B對(duì)；電子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)要放出一定頻率的光子，C錯(cuò)，D對(duì)．12．氫原子能級(jí)圖的一部分如圖3所示，a、b、c分別表示氫原子在不同能級(jí)間的三種躍遷途徑,設(shè)在a、b、c三種躍遷過程中，放出光子的能量和波長(zhǎng)分別是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，則（）圖3A．λb＝λa＋λc B.eq\f(1,λb)＝eq\f（1,λa)＋eq\f(1,λc)C．λb＝λaλc D．Eb＝Ea＋Ec答案BD解析Ea＝E3－E2，Eb＝E3－E1，Ec＝E2－E1,所以Eb＝Ea＋Ec，D正確；由ν＝eq\f（c，λ）得λa＝eq\f(hc，E3－E2）,λb＝eq\f(hc，E3－E1)，λc＝eq\f(hc,E2－E1)，取倒數(shù)后得到eq\f(1，λb)＝eq\f(1，λa）＋eq\f(1，λc)，B正確．二、填空題（本題共2小題，共12分)13．（6分）如圖所示，四個(gè)示意圖所表示的實(shí)驗(yàn)中能說明原子核式結(jié)構(gòu)的是________．答案A解析圖A是α粒子散射實(shí)驗(yàn)，反映了原子的核式結(jié)構(gòu)．14．(6分）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n＝3軌道上比處在n＝5軌道上離氦核的距離________(選填“近"或“遠(yuǎn)”)．當(dāng)大量He＋處在n＝4的激發(fā)態(tài)時(shí)，由于躍遷所發(fā)出的譜線有________條．圖4答案近6解析量子數(shù)越大，軌道越遠(yuǎn)，電子處在n＝3軌道上比處在n＝5軌道上離氦核的距離要近;處在n＝4的激發(fā)態(tài)時(shí)，由于躍遷所發(fā)出譜線有Ceq\o\al（2,4)＝6條．三、計(jì)算題(本題共4小題，共40分)15．（8分）氫原子的基態(tài)能量E1＝－13。6eV，電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑r1＝0。53×10－10m，則氫原子處于n＝2的激發(fā)態(tài)時(shí)（普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，k＝9×109N·m2/C2，電子電荷量e＝1。6×10－19C)（1)原子系統(tǒng)具有的能量是多少?（2)電子在軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能為多少？（3)電子具有的電勢(shì)能為多少?答案(1)－3.4eV（2）3.4eV（3）－6.8eV解析(1）由En＝eq\f（E1,n2）可得E2＝－eq\f（13。6,22)eV＝－3.4eV，即為原子系統(tǒng)的能量．（2)由F＝eq\f(ke2，r\o\al(2,

2)）＝eq\f(mv2，r2）得，Ek2＝eq\f（1,2）mv2＝eq\f(ke2，2r2)＝eq\f（ke2,8r1),代入數(shù)據(jù)，解得Ek2≈3。4eV,即電子在軌道上的動(dòng)能為3.4eV。(3）由Epn＝En－Ekn，得Ep2＝2E2＝－6。8eV，即電子具有的電勢(shì)能為－6。8eV。16．（10分）有大量的氫原子吸收某種頻率的光子后從基態(tài)躍遷到n＝3的激發(fā)態(tài)，已知?dú)湓犹幱诨鶓B(tài)時(shí)的能量為E1，氫原子各能級(jí)關(guān)系為En＝eq\f(1，n2)E1(n＝1,2,3，…），則吸收光子的頻率ν是多少？當(dāng)這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷發(fā)光時(shí)，最多可發(fā)出幾條譜線?輻射光子的能量分別為多少？（答案用字母表示）答案見解析解析據(jù)躍遷理論hν＝E3－E1，而E3＝eq\f（1,9)E1，所以ν＝eq\f（E3－E1,h)＝－eq\f(8E1，9h).由于是大量原子,可從n＝3直接躍遷到n＝1，從n＝3躍遷到n＝2，再?gòu)膎＝2躍遷到n＝1，故應(yīng)有三條譜線，輻射光子的能量分別為E3－E1、E3－E2、E2－E1，即－eq\f(8，9)E1、－eq\f(5，36)E1、－eq\f(3,4)E1。17．(10分）如圖5所示，讓一束均勻的陰極射線從兩極板正中間垂直穿過正交的電磁場(chǎng)，選擇合適的磁感應(yīng)強(qiáng)度B和兩極之間的電壓U，帶電粒子將不發(fā)生偏轉(zhuǎn),然后撤去電場(chǎng),粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，并垂直打到極板上，兩極板之間的距離為d，則陰極射線中帶電粒子的比荷為多少？圖5答案eq\f（2U，B2d2）解析設(shè)陰極射線粒子的電荷量為q，質(zhì)量為m，則在電磁場(chǎng)中由平衡條件得qeq\f(U，d)＝qvB①撤去電場(chǎng)后，由牛頓第二定律得qvB＝eq\f（mv2,R)②R＝eq\f(d，2)③解①②③得eq\f（q，m)＝eq\f(2U，B2d2).18．(12分）氫原子處于基態(tài)時(shí),原子的能量為E1＝－13.6eV，當(dāng)處于n＝3的激發(fā)態(tài)時(shí),能量為E3＝－1。51eV，則：(h＝6。63×10－34J·s）（1）當(dāng)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，向外輻射的光子的波長(zhǎng)是多少？（2）若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射原子?(3）若有大量的氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，則在躍遷過程中可能釋放出幾種頻率的光子?其中最長(zhǎng)波長(zhǎng)是多少？答案(1）1.03×10－7m(2）3.28×1015Hz（3）3種6.58×10－7m解析(1)根據(jù)玻爾理論E3－E1＝heq\f(c,λ)λ＝eq\f(hc，E3－E1）＝eq\f（6。63×10－34×3×108,－1。51＋13。6×1。6×10－19)m≈1.03×10－7m（2)要使處于基態(tài)的氫原子電離,入射光子須滿足hν≥0－E1解得ν≥－eq\f(E1,h）＝eq\f（－－13.6×1。6×10－19，6.63×10－34)Hz≈3。28×1015Hz.（3）當(dāng)大量氫原子處于n＝3能級(jí)時(shí)，可能釋放出的光子頻率種類為N＝