第3章 原子世界探秘章末檢測(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16題為單項(xiàng)選擇題，712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)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(shuō)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)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(shuō)，D錯(cuò)誤2當(dāng)粒子穿過金箔發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的過程中，下列說(shuō)法正確的是()A粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力作用B粒子一直受到原子核的斥力作用C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粒子一直受到庫(kù)侖斥力，速度一直減小答案B解析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；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Eh.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(shuō)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(kù)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(kù)侖力提供向心力，由，可得Ekmv2，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，其中n1,2,3，.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()ABCD答案C解析依題意可知第一激發(fā)態(tài)能量為E2，要將其電離，需要的能量至少為E0E2h，根據(jù)波長(zhǎng)、頻率與波速的關(guān)系c，聯(lián)立解得最大波長(zhǎng)，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n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)比從n3能級(jí)躍遷到n2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n5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)Eh，可知，從n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)比從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)放出的能量少，所以從n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)比從n3能級(jí)躍遷到n2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n5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)于粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，下列說(shuō)法正確的是()A絕大多數(shù)粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明正電荷在原子內(nèi)均勻分布，使粒子受力平衡的結(jié)果B絕大多數(shù)粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明這些粒子未受到明顯的力的作用，說(shuō)明原子內(nèi)大部分空間是空的C極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子內(nèi)質(zhì)量和電荷量比粒子大得多的粒子在原子內(nèi)分布空間很小D極少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子內(nèi)的電子對(duì)粒子的吸引力很大答案BC解析在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，絕大多數(shù)粒子沿原方向運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明這些粒子未受到原子核明顯的力的作用，也說(shuō)明原子核相對(duì)原子來(lái)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)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說(shuō)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，粒子偏轉(zhuǎn)而原子核未動(dòng)，說(shuō)明原子核的質(zhì)量和電荷量遠(yuǎn)大于粒子的質(zhì)量和電荷量，因電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于粒子的質(zhì)量，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E113.6eV，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10.2 eVE2E13.4 eV(13.6 eV)，A正確.11 eV不等于任何其他能級(jí)與基態(tài)的能級(jí)差，B錯(cuò)誤.14 eV>13.6 eV，可使其電離，C正確若用電子碰撞，只需大于E2E110.2 eV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)n4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n4能級(jí)向低能級(jí)躍遷放出的6種頻率的光子中，由hEmEn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(shuō)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(kù)侖定律知核外電子受力變大，A錯(cuò)；由km得Ekmv2，知電子的動(dòng)能變大，由EneV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a、b、c，則()圖3AbacB.CbacDEbEaEc答案BD解析EaE3E2，EbE3E1，EcE2E1，所以EbEaEc，D正確；由得a，b，c，取倒數(shù)后得到，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(shuō)明原子核式結(jié)構(gòu)的是_答案A解析圖A是粒子散射實(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n3軌道上比處在n5軌道上離氦核的距離_(選填“近”或“遠(yuǎn)”)當(dāng)大量He處在n4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n3軌道上比處在n5軌道上離氦核的距離要近；處在n4的激發(fā)態(tài)時(shí)，由于躍遷所發(fā)出譜線有C6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E113.6eV，電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑r10.531010m，則氫原子處于n2的激發(fā)態(tài)時(shí)(普朗克常量h6.631034Js，k9109Nm2/C2，電子電荷量e1.61019C)(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可得E2eV3.4eV，即為原子系統(tǒng)的能量(2)由F得，Ek2mv2，代入數(shù)據(jù)，解得Ek23.4eV，即電子在軌道上的動(dòng)能為3.4eV.(3)由EpnEnEkn，得Ep22E26.8eV，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n3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EnE1(n1,2,3，)，則吸收光子的頻率是多少？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hE3E1，而E3E1，所以.由于是大量原子，可從n3直接躍遷到n1，從n3躍遷到n2，再?gòu)膎2躍遷到n1，故應(yīng)有三條譜線，輻射光子的能量分別為E3E1、E3E2、E2E1，即E1、E1、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qqvB撤去電場(chǎng)后，由牛頓第二定律得qvBR解得.18(12分)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能量為E113.6eV，當(dāng)處于n3的激發(fā)態(tài)時(shí)，能量為E31.51eV，則：(h6.631034Js)(1)當(dāng)氫原子從n3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n3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)1.03107m(2)3.281015Hz(3)3種6.58107m解析(1)根據(jù)玻爾理論E3E1hm1.03107m(2)要使處于基態(tài)的氫原子電離，入射光子須滿足h0E1解得Hz3.281015Hz.(3)當(dāng)大量氫原子處于n3能級(jí)時(shí)，可能釋放出的光子頻率種類為N3種由于E23.4eV氫原子由n3能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子波長(zhǎng)最長(zhǎng)，設(shè)為，則hE3E2所以m6.58107m.