高中物理人教版5本冊(cè)總復(fù)習(xí)總復(fù)習(xí) 單元測(cè)評(píng)(三)

單元測(cè)評(píng)(三)原子結(jié)構(gòu)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)第Ⅰ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．)1．(多選題)下列敘述中符合物理史實(shí)的有()A．愛因斯坦提出光的電磁說B．盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)模型C．麥克斯韋提出光子說D．湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子解析：愛因斯坦提出光子說，麥克斯韋提出光的電磁說．答案：BD2．如果陰極射線像X射線一樣，則下列說法正確的是()A．陰極射線管內(nèi)的高電壓能夠?qū)ζ浼铀?，從而增加能量B．陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．陰極射線通過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)能夠改變方向D．陰極射線通過磁場(chǎng)時(shí)方向可能發(fā)生改變解析：X射線是電磁波，不帶電，通過電場(chǎng)、磁場(chǎng)時(shí)不受力的作用，不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)、加速，B正確．答案：B3．α粒子散射實(shí)驗(yàn)中α粒子經(jīng)過某一原子核附近時(shí)的兩種軌跡如圖所示，虛線為原子核的等勢(shì)面，α粒子以相同的速率經(jīng)過電場(chǎng)中的A點(diǎn)后，沿不同的徑跡1和2運(yùn)動(dòng)，由軌跡不能斷定的是()A．原子核帶正電B．整個(gè)原子空間都彌漫著帶正電的物質(zhì)C．粒子在徑跡1中的動(dòng)能先減少后增大D．經(jīng)過B、C兩點(diǎn)兩粒子的速率相等解析：兩個(gè)徑跡都顯示α粒子受到的是斥力，所以原子核帶正電．粒子在徑跡1、2中原子核對(duì)它們先做負(fù)功，后做正功，動(dòng)能先減小，后增加．同一等勢(shì)面，勢(shì)能相同，動(dòng)能變化量也相同．答案：B4．(多選題)關(guān)于太陽光譜，下列說法正確的是()A．太陽光譜是吸收光譜B．太陽光譜中的暗線是太陽光經(jīng)過太陽大氣層時(shí)某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的C．根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析太陽的物質(zhì)組成D．根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析地球大氣層中含有的元素種類解析：因?yàn)樘柺且粋€(gè)高溫物體，它發(fā)出的白光通過溫度較低的太陽大氣層時(shí)，會(huì)被太陽大氣層中的某些元素的原子吸收，從而使我們觀察到的太陽光譜是吸收光譜，分析太陽的吸收光譜，可知太陽大氣層的物質(zhì)組成，而要觀察到某種物質(zhì)的吸收光譜，要求它的溫度不能太低，但也不能太高，否則會(huì)直接發(fā)光．由于地球大氣層的溫度很低，所以太陽光通過地球大氣層時(shí)不會(huì)被地球大氣層中的某些物質(zhì)的原子吸收．故選項(xiàng)A、B正確．答案：AB5．(多選題)以下論斷中正確的是()A．按經(jīng)典電磁理論，核外電子受原子核庫侖引力，不能靜止只能繞核運(yùn)轉(zhuǎn)，電子繞核加速運(yùn)轉(zhuǎn)，不斷地向外輻射電磁波B．按經(jīng)典理論，繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的電子不斷向外輻射能量，電子將逐漸接近原子核，最后落入原子核內(nèi)C．按照盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)理論，原子核外電子繞核旋轉(zhuǎn)，原子是不穩(wěn)定的，說明該理論不正確D．經(jīng)典電磁理論可以很好地應(yīng)用于宏觀物體，但不能用于解釋原子世界的現(xiàn)象解析：盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)沒有問題，主要問題出在經(jīng)典電磁理論不能用來解釋原子世界的現(xiàn)象．答案：ABD6．(多選題)氫原子的核外電子由離原子核較遠(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解析：由玻爾理論知，當(dāng)電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，要放出能量，故要放出一定頻率的光子；電子的軌道半徑小了，由庫侖定律知，它與原子核之間的庫侖力大了，故A、C項(xiàng)錯(cuò)，B、D項(xiàng)正確．答案：BD7．氫原子從n＝4的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2的激發(fā)態(tài)時(shí)，發(fā)出藍(lán)色光，則當(dāng)氫原子從n＝5的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能發(fā)出的是()A．紅外線 B．紅光C．紫光 D．γ射線解析：n＝5的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2發(fā)出的光子的能量大于n＝4的激發(fā)態(tài)直接躍遷到n＝2上的，所以是紫光．γ射線是由原子核受到激發(fā)發(fā)出的，所以不屬于此種情況．答案：C8．用紫外線照射一些物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生熒光效應(yīng)，即發(fā)生可見光．這些物質(zhì)中的原子先后發(fā)生兩次躍遷，其能量變化分別為ΔE1和ΔE2.下列關(guān)于原子這兩次躍遷的說法中正確的是()A．先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且|ΔE1|<|ΔE2|B．先向高能級(jí)躍遷，再向低能級(jí)躍遷，且|ΔE1|>|ΔE2|C．兩次均向高能級(jí)躍遷，且|ΔE1|>|ΔE2|D．兩次均向低能級(jí)躍遷，且|ΔE1|<|ΔE2|解析：物質(zhì)原子吸收紫外線，由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，處于高能級(jí)的原子再向低能級(jí)躍遷，發(fā)出可見光，因紫外線光子能量大于可見光的光子能量，故|ΔE1|>|ΔE2|，B正確．答案：B9．(多選題)如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖．現(xiàn)用能量介于10～eV范圍內(nèi)的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則下列說法正確的是()A．照射光中只有一種頻率的光子被吸收B．照射光中有三種頻率的光子被吸收C．氫原子發(fā)射出三種不同波長的光D．氫原子發(fā)射出六種不同波長的光解析：氫原子只能吸收特定頻率的光子，才能從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，題中氫原子可能吸收的光子能量有：eV、eV、eV、eV、eV和eV，其中只有三種光子能量處在10～eV范圍內(nèi)，所以照射光中有三種頻率的光子被吸收，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；氫原子可以吸收大量能量為eV的光子，從而從n＝1的基態(tài)躍遷到n＝4的激發(fā)態(tài)，因?yàn)榇罅刻幱趎＝4的激發(fā)態(tài)的氫原子極不穩(wěn)定，又會(huì)發(fā)射出光子躍遷到低能態(tài)，共可發(fā)射出Ceq\o\al(2,4)＝eq\f(4×3,2)＝6種不同波長的光，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．答案：BD10．(多選題)若原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其他層的電子躍遷到該空位上時(shí)，會(huì)將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來，此電磁輻射就是原子的特征X射線．內(nèi)層空位的產(chǎn)生有多種機(jī)制，其中一種稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換，即原子中處于激發(fā)態(tài)的核躍遷回基態(tài)時(shí)，將躍遷時(shí)釋放的能量交給某一內(nèi)層電子，使此內(nèi)層電子電離而形成空位(被電離的電子稱為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子).214Po的原子核從某一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，可將能量E0＝MeV交給內(nèi)層電子(如K、L、M層電子，K、L、M標(biāo)記原子中最靠近核的三個(gè)電子層)使其電離，實(shí)驗(yàn)測(cè)得從214Po原子的K、L、M層電離出的電子的動(dòng)能分別為Ek＝MeV、EL＝MeV、EM＝MeV.則可能發(fā)射的特征X射線的能量為()A．MeV B．MeVC．MeV D．MeV解析：原子的某內(nèi)層電子被電離形成空位，其他層的電子躍遷到該空位上時(shí)，會(huì)將多余的能量以電磁輻射的形式釋放出來，就是原子的特征X射線．由于能量守恒，電子在原能級(jí)上運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的能量是動(dòng)能與獲得能量之差，由于各能級(jí)獲得的能量是相同的，所以各能級(jí)之差就是它們電離后具有的動(dòng)能之差，E＝ΔEk，由此放出光子的可能能量值E1＝－MeV＝MeV，E2＝－MeV＝MeV，E3＝－MeV＝MeV.答案：AC11．如圖所示是某原子的能級(jí)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(xiàng)中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是() A B C D解析：根據(jù)玻爾的原子躍遷公式heq\f(c,λ)＝Em－En可知，兩個(gè)能級(jí)間的能量差值越大，輻射光的波長越短，從圖中可看出，能量差值最大的是E3－E1，輻射光的波長a最短，能量差值最小的是E3－E2，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項(xiàng)正確．答案：C12．(多選題)在金屬中存在大量的價(jià)電子(可理解為原子的最外層電子)，價(jià)電子在原子核和核外的其他電子產(chǎn)生的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)．電子在金屬外部時(shí)的電勢(shì)能比它在金屬內(nèi)部作為價(jià)電子時(shí)的電勢(shì)能大，前后兩者的電勢(shì)能差值稱為勢(shì)壘，用符號(hào)V表示．價(jià)電子就像被關(guān)在深為V的方箱里的粒子，這個(gè)方箱叫做勢(shì)阱，價(jià)電子在勢(shì)阱內(nèi)運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能，但動(dòng)能的取值是不連續(xù)的，價(jià)電子處于最高能級(jí)時(shí)的動(dòng)能稱為費(fèi)米能，用Ef表示．用紅寶石激光器向金屬發(fā)射頻率為ν的光子，具有費(fèi)米能的電子如果吸收了一個(gè)頻率為ν的光子而跳出勢(shì)阱，則()A．具有費(fèi)米能的電子跳出勢(shì)阱時(shí)的動(dòng)能Ek＝hν－V－EfB．具有費(fèi)米能的電子跳出勢(shì)阱時(shí)的動(dòng)能Ek＝hν－V＋EfC．若增大激光器的發(fā)光強(qiáng)度，具有費(fèi)米能的電子跳出勢(shì)阱時(shí)的動(dòng)能增大D．若增大激光器的發(fā)光強(qiáng)度，具有費(fèi)米能的電子跳出勢(shì)阱時(shí)的動(dòng)能不變解析：根據(jù)能量守恒定律可得Ek－Ef＝hν－V，B正確；由B的結(jié)論，入射光的頻率決定電子動(dòng)能，與入射光的光強(qiáng)無關(guān)，D正確．答案：BD第Ⅱ卷(非選擇題，共52分)二、計(jì)算題(本題有4小題，共52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(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13．(10分)氫原子中質(zhì)子不動(dòng)，電子繞質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，電子的質(zhì)量m、速率v與半徑r的乘積mvr等于eq\f(h,2π)，h為普朗克常量．如果把電子換成μ子繞質(zhì)子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，μ子帶電量與電子相同、質(zhì)量約為電子的210倍，μ子質(zhì)量、速率與半徑的乘積也等于eq\f(h,2π)，求μ子的軌道半徑r′.解析：電荷繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由庫侖力提供，有keq\f(Qq,r2)＝meq\f(v2,r)又mvr＝eq\f(h,2π)(4分)解之得r＝eq\f(h2,4π2kQqm)∝eq\f(1,qm)，(4分)r′＝eq\f(r,210).(2分)答案：eq\f(r,210)14．(12分)在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)α粒子與原子核發(fā)生對(duì)心碰撞時(shí)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(gè)α粒子以×107m/s的速度去轟擊金箔，若金原子的核電荷數(shù)為79.求該α粒子與金原子核間的最近距離(已知帶電粒子在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電勢(shì)能表達(dá)式為E＝keq\f(q1q2,r)，α粒子的質(zhì)量為×10－27kg.)解析：當(dāng)α粒子靠近原子核運(yùn)動(dòng)時(shí)，α粒子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，達(dá)到最近距離時(shí)，動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，設(shè)α粒子與原子核發(fā)生對(duì)心碰撞時(shí)所能達(dá)到的最小距離為d，則eq\f(1,2)mv2＝keq\f(q1q2,d).(6分)d＝2keq\f(q1q2,mv2)＝eq\f(2××109×2×79××10－192,×10－27××1072)m＝×10－14m答案：×10－1415．(14分)氫原子光譜除了巴耳末系外，還有萊曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式為eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))，n＝4,5,6，…，R＝×107m－1.若已知帕邢系的氫原子光譜在紅外線區(qū)域，試求：(1)n＝6時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長？(2)帕邢系形成的譜線在真空中的波速為多少？n＝6時(shí)，傳播頻率為多大？解析：(1)由帕邢系公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))，當(dāng)n＝6時(shí)，得λ＝×10－6m(2)帕邢系形成的譜線在紅外區(qū)域，而紅外線屬于電磁波，在真空中以光速傳播，故波速為光速c＝3×108v＝eq\f(λ,T)＝λν，得ν＝eq\f(v,λ)＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,×10－6)Hz＝×1014Hz.(8分)答案：(1)×10－6m(2)3×108m/s×16．(16分)氫原子的能級(jí)圖如圖所示．某金屬的極限波長恰等于氫原子由n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)所發(fā)出的光的波長．現(xiàn)在用氫原子由n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)時(shí)發(fā)出的光去照射，則從該金屬表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能為多少．解析：設(shè)氫原子由n＝4能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)所發(fā)出的光子波長為λ0，由n＝2能