2019-2020年高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu)測評A 新人教版選修3-5一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,至少有一個選項正確;全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分)1.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小解析:陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子流,故選項A、C錯,B對;電子電荷量與氫原子相同,但質(zhì)量是氫原子的,故陰極射線的比荷比氫原子大,選項D錯。答案:B2.關(guān)于密立根“油滴實驗”的科學(xué)意義,下列說法正確的是()A.證明電子是原子的組成部分,是比原子更基本的物質(zhì)單元B.提出了電荷分布的量子化觀念C.證明了電子在原子核外繞核轉(zhuǎn)動D.為電子質(zhì)量的最終獲得作出了突出貢獻(xiàn)解析:該實驗第一次測定了電子的電荷量,由電子的比荷就可確定電子的質(zhì)量,D正確。因帶電體的電荷量均為某一個電荷量值(電子電荷量)的整數(shù)倍,故提出了電荷分布的量子化概念,B正確。答案:BD3.根據(jù)玻爾模型,原子中電子繞核運轉(zhuǎn)的半徑()A.可以取任意值B.可以在某一范圍內(nèi)取任意值C.可以取一系列不連續(xù)的任意值D.是一系列不連續(xù)的特定值解析:電子的運轉(zhuǎn)半徑只能是一系列不連續(xù)的特定值。答案:D4.玻爾的原子核模型解釋原子的下列問題時,和盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說觀點不同的是()A.電子繞核運動的向心力,就是電子與核間的靜電引力B.電子只能在一些不連續(xù)的軌道上運動C.電子在不同軌道上運動的能量不同D.電子在不同軌道上運動時,靜電引力不同解析:選項A、C、D的內(nèi)容盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說也有提及,而玻爾在他的基礎(chǔ)上引入了量子學(xué)說,假設(shè)電子位于不連續(xù)的軌道上。答案:B5.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.B.kC.D.2k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)出的光子總數(shù)為k。答案:C6.一群處于基態(tài)的氫原子吸收某種光子后,向外輻射了1、2、3三種頻率的光子,且1>2>3,則()A.被氫原子吸收的光子的能量為h1B.被氫原子吸收的光子的能量為h2C.1=2+3D.h1=h2+h3解析:氫原子吸收光子能向外輻射出三種頻率的光子,說明氫原子從基態(tài)躍遷到了第三激發(fā)態(tài),在第三激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定,又向低能級躍遷,發(fā)出光子,其中第三能級躍遷到第一能級的光子能量最大,為h1,從第二能級躍遷到第一能級的光子能量比從第三能級躍遷到第二能級的光子能量大,其能級躍遷圖如圖所示。由能量守恒可知,氫原子一定是吸收了能量為h1的光子,且關(guān)系式h1=h2+h3,1=2+3正確,故正確選項為A、C、D。答案:ACD7.處于n=3的激發(fā)態(tài)的大量氫原子向基態(tài)躍遷的過程中,只有一種光子不能使某金屬W產(chǎn)生光電效應(yīng),則下列說法正確的是()A.不能使金屬W產(chǎn)生光電效應(yīng)的是從n=3激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子B.不能使金屬W產(chǎn)生光電效應(yīng)的是從n=2激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子C.若光子從n=4激發(fā)態(tài)躍遷到n=3激發(fā)態(tài),一定不能使金屬W產(chǎn)生光電效應(yīng)D.若光子從n=4激發(fā)態(tài)躍遷到n=2激發(fā)態(tài),一定不能使金屬W產(chǎn)生光電效應(yīng)解析:只有光子能量大于金屬逸出功時才能發(fā)生光電效應(yīng),從n=3能級向n=2能級躍遷時光子能量最小,選項A、B錯誤;因E42>E32,故可能發(fā)生光電效應(yīng),選項D錯誤;E43<E32,不能發(fā)生光電效應(yīng),選項C正確。答案:C8.利用氫氣放電管發(fā)光,可以產(chǎn)生氫原子光譜, 這些譜線的產(chǎn)生是由于()A.大量氫原子處于不同的激發(fā)狀態(tài),從而輻射不同頻率的光子B.大量氫原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷,從而輻射不同頻率的光子C.大量氫原子從基態(tài)或較低的激發(fā)態(tài)向較高的激發(fā)態(tài)躍遷,從而輻射不同頻率的光子D.大量氫原子從基態(tài)或較低的激發(fā)態(tài)向較高的激發(fā)態(tài)躍遷,從而吸收不同頻率的光子解析:大量氫原子從較高的能級向較低的能級躍遷時,發(fā)出不同頻率的光,從而產(chǎn)生線狀光譜。答案:B9.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n=2能級上的電子躍遷到n=1能級上時并不發(fā)射光子,而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級上的電子,使之能脫離原子,這一現(xiàn)象叫作俄歇效應(yīng)。以這種方式脫離了原子的電子叫作俄歇電子。已知鉻原子的能級公式可簡化表示為En=-,式中n=1,2,3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.AB.AC.AD.A解析:鉻原子從n=2的能級躍遷到n=1的能級,相應(yīng)能量E=E2-E1=-A,處于n=4能級的鉻原子脫離原子時,需要的能量為E4=0-E4=A,因此俄歇電子的動能是E-E4=A,所以選項C正確。答案:C10.氫原子能級的示意圖如圖所示,大量氫原子從n=4的能級向n=2的能級躍遷時輻射出可見光a,從n=3的能級向n=2的能級躍遷時輻射出可見光b,則()A.氫原子從高能級向低能級躍遷時可能會輻射出射線B.氫原子從n=4的能級向n=3的能級躍遷時會輻射出紫外線C.在水中傳播時,a光較b光的速度小D.氫原子在n=2的能級時可吸收任意頻率的光而發(fā)生電離解析:射線是原子核發(fā)生衰變產(chǎn)生的,A錯;E=h,E12>E32>E43,a>b>43,B錯;速度v=水,C對;氫原子在n=2的能級吸收能量超過3.4 eV的光子能電離,D錯。答案:C二、填空題(本題共2小題,共16分。把答案填在題中的橫線上)11.(8分)玻爾模型給出氫原子核外電子的兩個可能軌道的半徑之比為r1r2=14,則兩軌道上電子的周期之比T1T2=,線速度大小之比為。解析:玻爾的原子理論表明:氫原子的核外電子繞核做勻速圓周運動,其向心力由原子核對它的庫侖引力來提供。由=mr()2得電子繞核做圓周運動的周期為T=,故T1T2=18,又根據(jù)v=得v1v2=21。答案:182112.(8分)氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級放出光子的頻率為,則它從基態(tài)躍遷到n=4的能級吸收的光子頻率為。解析:氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級,h=E3-E2=-E1則從基態(tài)躍遷到n=4的能級,吸收光子能量h=E4-E1=-E1=-E1由得=。答案:三、計算題(本題共3小題,共44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,有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)13.(14分)已知氫原子量子數(shù)為n的能級值為En= eV,試計算處于基態(tài)的氫原子吸收頻率為多少的光子,電子可以躍遷到n=2的軌道上?解析:氫原子基態(tài)時的能量為E1= eV=-13.6 eV氫原子在n=2能級的能量為E2= eV=-3.4 eV氫原子由基態(tài)躍遷到n=2軌道需要的能量為E=E2-E1=-3.4-(-13.6) eV=10.2 eV=1.6310-18 J根據(jù)玻爾理論h=E得= Hz=2.461015 Hz。答案:2.461015 Hz14.(14分)如圖所示,氫原子從n>2的某一能級躍遷到n=2的能級,輻射出能量為2.55 eV的光子。問最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量,才能使它輻射上述能量的光子?請在圖中畫出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖。解析:氫原子從n>2的某一能級躍遷到n=2的能級,滿足:h=En-E2=2.55 eV,En=h+E2=-0.85 eV。所以n=4?；鶓B(tài)氫原子要躍遷到n=4的能級,應(yīng)提供E=E4-E1=12.75 eV。躍遷圖如圖所示答案:見解析15.(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n=2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)若用波長為200 nm的紫外線照射該氫原子,則電子飛到離核無窮遠(yuǎn)處時的速度多大?(電子電荷量e=1.610-19 C,電子質(zhì)量me=0.9110-30 kg)解析:(1)n=2時,E2= eV=-3.4 eV。所謂電離,就是使處于基態(tài)或激發(fā)態(tài)的原子的核外電子躍遷到n=的軌道,n=時,E=0。所以,要使處于n=2激發(fā)態(tài)的原子電離,電離能至少應(yīng)為E=E-E2=3.4 eV,= Hz=8.211014 Hz。(2)波長為200 nm的紫外線一個光子所具有的能量E0=h=6.6310-34 J=9.94510-19 J,電離能E=3.41.610-19 J=5.4410-19 J,由能量守恒:h-E=mev2,代入數(shù)據(jù)解得v=9.95105 m/s。答案:(1)8.211014 Hz(2)9.95105 m/s