高中物理人教版5第十八章原子結(jié)構(gòu) 章末質(zhì)量評(píng)估(三)

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：C2．20世紀(jì)初，為了研究物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，物理學(xué)家做了大量的實(shí)驗(yàn)，揭示了原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了電子、中子和質(zhì)子，如圖是()A．盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置B．盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置C．湯姆生發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)裝置D．查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)裝置解析：題圖是盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置，選A.答案：A3．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．hν6C．h(ν5－ν1) D．h(ν1＋ν2＋…＋ν6)解析：對(duì)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eq\f(n（n－1）,2)＝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：A4．氫原子的部分能級(jí)如圖所示，已知可見光的光子能量在eV到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(zhǎng)比可見光的長(zhǎng)B．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)出的光為可見光解析：由可見光的能量值范圍可知，在氫原子的能級(jí)值中，高能級(jí)向n＝3能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出的光的頻率小于可見光的頻率，C錯(cuò)誤；若高能級(jí)與n＝2能級(jí)間的能量差大于eV，則不能發(fā)出可見光，B錯(cuò)誤；從高能級(jí)躍遷到n＝1的能級(jí)時(shí)，能量值一定大于可見光子能量值，由于ε＝hν＝heq\f(c,λ)，能量越大，波長(zhǎng)越短，故A錯(cuò)誤；當(dāng)原子從n＝3的能級(jí)向n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的光子能量在可見光的能量值范圍之內(nèi)，所以D正確．答案：D5．根據(jù)玻爾理論，在氫原子中，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(shì)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＝eq\f(E1,n2).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(kù)侖力提供keq\f(e2,req\o\al(2,n))＝eq\f(mveq\o\al(2,n),rn).可知rn越大，速度越小，則B錯(cuò)．由E＝Ek＋Ep可知D錯(cuò)．答案：C6．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＝－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．eV(光子) B．eV(電子)C．eV(電子) D．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：A7．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：A8．關(guān)于陰極射線的性質(zhì)，下列說法正確的是()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相同，但質(zhì)量是氫原子的eq\f(1,1836)，故陰極射線的比荷比氫原子大，D錯(cuò)．答案：B9．根據(jù)玻爾理論，下列關(guān)于氫原子的論述正確的是()A．若氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)，氫原子要輻射的光子能量為hν＝EnB．電子沿某一軌道繞核運(yùn)動(dòng)，若圓周運(yùn)動(dòng)的頻率為ν，則其發(fā)光的頻率也是νC．一個(gè)氫原子中的電子從一個(gè)半徑為ra的軌道自發(fā)地直接躍遷到另一半徑為rb的軌道，已知ra>rb，則此過程原子要輻射某一頻率的光子D．氫原子吸收光子后，將從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷解析：原子由能量為En的定態(tài)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的光子能量等于能級(jí)差，與En不同，故A錯(cuò)；電子沿某一軌道繞核運(yùn)動(dòng)，處于某一定態(tài)，不向外輻射能量，故B錯(cuò)；電子由半徑大的軌道躍遷到半徑小的軌道，能級(jí)降低，因而要輻射某一頻率的光子，故C正確；原子吸收光子后能量增加，能級(jí)升高，故D錯(cuò)．答案：C10．氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長(zhǎng)的激光，其中兩種波長(zhǎng)分別為λ1＝8μm，λ2＝μm，已知波長(zhǎng)為λ1的激光是氖原子在能級(jí)間隔為ΔE1＝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(zhǎng)為λ2的激光所對(duì)應(yīng)的躍遷的能級(jí)間隔，則ΔE2的近似值為()A．eV B．eVC．eV D．eV解析：本題考查玻爾的原子躍遷理論．根據(jù)ΔE＝hν，ν＝eq\f(c,λ)，可知當(dāng)ΔE1＝eV，λ＝8μm，當(dāng)λ＝μm時(shí)，聯(lián)立可知ΔE2＝eV，故選D.答案：D二、多項(xiàng)選擇題(本大題共4小題，每小題4分，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(duì)得4分，漏選得2分，錯(cuò)選或不選得0分)11．下列有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是()A．氫原子的發(fā)射光譜是非連續(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)是分立的D．氫原子光譜的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無關(guān)解析：氫原子的發(fā)射光譜是不連續(xù)的，它只能發(fā)出特定頻率的光，說明氫原子的能級(jí)是分立的，選項(xiàng)A、B、C正確，根據(jù)玻爾理論可知，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：ABC12．如圖所示為α粒子散射實(shí)驗(yàn)中α粒子穿過某一金原子核附近的示意圖，A、B、C分別位于兩個(gè)等勢(shì)面上，則以下說法中正確的是()A．α粒子在A處的速度比在B處的速度小B．α粒子在B處的動(dòng)能最大，電勢(shì)能最小C．α粒子在A、C兩處速度大小相等D．α粒子在B處的速度比在C處的速度要小解析：α粒子由A經(jīng)B運(yùn)動(dòng)到C，由于受到庫(kù)侖斥力的作用，α粒子先減速后加速，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；庫(kù)侖斥力對(duì)α粒子先做負(fù)功后做正功，使動(dòng)能先減小后增大，電勢(shì)能先增大后減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；A、C處于同一個(gè)等勢(shì)面上，從A到C庫(kù)侖力不做功，速度大小不變，C項(xiàng)正確．答案：CD13．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(duì)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(duì)它的靜電排斥力，而不是電子對(duì)它的吸引力，故B錯(cuò)；C項(xiàng)是對(duì)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：AC14．關(guān)于氫原子能級(jí)躍遷，下列敘述中正確的是()A．用波長(zhǎng)為60nm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(zhǎng)為60nm的X射線的能量：ε＝heq\f(c,λ)＝×10－34×eq\f(3×108,60×10－6)J＝×10－18J＝eV，氫原子的電離能：ΔE＝0－(－eV＝eV＜E＝eV，所以可使氫原子電離，A正確．由hν＝Em－E得：Em1＝hν＋E＝eV＋(－eV＝－eV；Em2＝eV＋(－eV＝－eV；Em3＝eV＋(－eV＝－eV.由En＝eq\f(E1,n2)得，只有Em1＝－eV對(duì)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，所以只有B可使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)．答案：AB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)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能級(jí)為E1＝－eV，普朗克常量h＝×10－34J·s，氫原子在n＝4的激發(fā)態(tài)時(shí)，問：(1)要使氫原子電離，入射光子的最小能量是多少？(2)能放出的光子的最大能量是多少？解析：(1)E4＝eq\f(E1,n2)＝eq\f(－,42)eV＝－eV，使氫原子電離需要的最小能量是E＝eV.(2)從n＝4能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)，輻射的光子能量最大．ΔE＝E4－E1＝eV.答案：(1)eV(2)eV16．(14分)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能級(jí)為E1＝－eV，當(dāng)處于n＝3的激發(fā)態(tài)時(shí)，能量為E3＝－eV，則：(1)當(dāng)氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到n＝1的基態(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電子？(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？解析：(1)λ＝eq\f(hc,E3－E1)＝×10－7m.(2)ν＝eq\f(|E1|,h)＝×1015Hz.(3)3種，其中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是從n＝3到n＝2所放出光子，λ′＝eq\f(hc,E3－E2)＝eq\f(hc,E3－\f(E1,4))＝×10－7m.答案：(1)×10－7m(2)×1015(3)3種×10－717．(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(duì)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)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＝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，①eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mv2＋eq\f(1,2)mv2＋ΔE，②eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝Ek，③Ek＝eV.④解①②③④得，ΔE＝eq\f(1,2)·eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eV.因?yàn)棣＝eV＜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＝eV，代入①②③得Ek＝eV.答案：(1)不能(2)eV18．(14分)如圖所示為氫原子能級(jí)圖，試回答下列問題：(1)一群處于n＝4能級(jí)的氫原子躍遷后可能輻射出幾種頻率的光子？(2)通過計(jì)算判斷：氫原子從n＝4躍遷到n＝2時(shí)輻射出的光子，能否使金屬銫發(fā)生光電效應(yīng)？