高中物理 第18章 原子结构本章测评A 新人教版选修35.doc

第18章 原子结构 (基础过关)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。第15题为单选题,第68题为多选题。全部选对的得6分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分)1.下列叙述中符合物理学史的有()a.汤姆孙通过研究阴极射线实验,发现了电子和质子的存在b.卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析,证实了原子是可以再分的c.巴耳末根据氢原子光谱分析,总结出了氢原子光谱可见光区波长公式d.玻尔提出的原子模型,彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说解析:汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子,a错误;卢瑟福通过对粒子散射实验的分析,得出了原子的核式结构模型,b错误;巴耳末根据氢原子光谱在可见光区的四条谱线得出巴耳末公式,c正确;玻尔的原子模型是在核式结构模型的基础上提出的几条假设,并没有否定核式结构学说,d错误。答案:c2.在卢瑟福粒子散射实验中,有少数粒子发生大角度偏转,其原因是()a.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上b.正电荷在原子内是均匀分布的c.原子中存在着带负电的电子d.原子只能处于一系列不连续的能量状态中解析:卢瑟福粒子散射实验中,粒子发生了较大角度的偏转,是由于粒子带正电,而原子核极小,且原子核带正电,选项a正确,选项b错误;粒子能接近原子核的机会很小,大多数粒子都从核外的空间穿过,而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样,运动方向不会发生改变。选项c、d的说法没错,但与题意不符。答案:a3.原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时,有可能不发射光子,例如在某种条件下,铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子,而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子,使之能脱离原子,这一现象叫作俄歇效应。以这种方式脱离了原子的电子叫作俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为en=-,式中n=1,2,3,表示不同能级,a是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是()a.ab.ac.ad.a解析:铬原子从n=2的能级跃迁到n=1的能级,相应能量e=e2-e1=-a,处于n=4能级的铬原子脱离原子时,需要的能量为e4=0-e4=a,因此俄歇电子的动能是e-e4=a,所以选项c正确。答案:c4.导学号97280085现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上,若这些受激氢原子最后都回到基态,则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的)()a.b.kc.d.2k解析:处在量子数为3的k个氢原子跃迁到量子数为2和量子数为1的氢原子个数各为,而处于量子数为2的个氢原子还会向量子数为1的基态跃迁,故发出的光子总数为k。答案:c5.氢原子能级的示意图如图所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b,则()a.氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射出光子b.氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线c.a光较b光的频率小d.氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离解析:氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射出光子,a对;e=h,e42e32e43,ab43,所以氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时不会辐射出紫外线,b、c错;氢原子在n=2的能级吸收能量超过3.4 ev的光子能电离,d错。答案:a6.如图为粒子散射实验装置,粒子打到荧光屏上都会引起闪烁,若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中a、b、c、d四处位置。则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数一定不符合事实的是()a.1 305、25、7、1b.202、405、625、825c.1 202、1 010、723、203d.1 202、1 305、723、203解析:根据粒子散射实验的统计结果,大多数粒子能按原来方向前进,少数粒子方向发生了偏移,极少数粒子偏转超过90,甚至有的被反向弹回。所以在相等时间内a处闪烁次数最多,其次是b、c、d三处,并且数据相差比较大,所以只有选项a符合事实。答案:bcd7.氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时,下列说法中正确的是()a.核外电子受力变小b.原子的能量减少,电子的动能增加c.氢原子要吸收一定频率的光子d.氢原子要放出一定频率的光子解析:氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时,r减小,由库仑定律知核外电子受力变大,a错误;由k=m得ek=mv2=知电子的动能变大,由en=- ev知n减小时原子能量减少,b对;电子由高能级向低能级跃迁时放出一定频率的光子,c错,d对。答案:bd8.氢原子能级图的一部分如图所示,a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径,设在a、b、c三种跃迁过程中,放出光子的能量和波长分别是ea、eb、ec和a、b、c,则()a.b=a+cb.c.b=acd.eb=ea+ec解析:ea=e3-e2,eb=e3-e1,ec=e2-e1,所以eb=ea+ec,d正确;由=和e=h得a=,b=,c=,取倒数后得到,b正确。答案:bd二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)9.(8分)玻尔模型给出氢原子核外电子的两个可能轨道的半径之比为r1r2=14,则两轨道上电子的周期之比t1t2=,线速度大小之比为。解析:玻尔的原子理论表明:氢原子的核外电子绕核做匀速圆周运动,其向心力由原子核对它的库仑引力来提供。由=mr()2得电子绕核做圆周运动的周期为t=,故t1t2=18,又根据v=得v1v2=21。答案:182110.(8分)氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级放出光子的频率为,则它从基态跃迁到n=4的能级吸收的光子频率为。解析:氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级,h=e3-e2=-e1则从基态跃迁到n=4的能级,吸收光子能量h=e4-e1=-e1=-e1由得=。答案:三、解答题(本题共3小题,共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.导学号97280086(10分)已知氢原子量子数为n的能级值为en= ev,试计算处于基态的氢原子吸收频率为多少的光子,电子可以跃迁到n=2的轨道上?解析:氢原子基态时的能量为e1= ev=-13.6 ev氢原子在n=2能级的能量为e2= ev=-3.4 ev氢原子由基态跃迁到n=2轨道需要的能量为e=e2-e1=-3.4-(-13.6) ev=10.2 ev1.6310-18 j根据玻尔理论h=e得= hz2.461015 hz。答案:2.461015 hz12.(12分)将氢原子电离,就是从外部给电子能量,使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子。(1)若要使n=2激发态的氢原子电离,至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子?(2)若用波长为200 nm的紫外线照射该氢原子,则电子飞到离核无穷远处时的速度多大?(电子电荷量e=1.610-19 c,电子质量me=0.9110-30 kg)解析:(1)n=2时,e2= ev=-3.4 ev。所谓电离,就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n=的轨道,n=时,e=0。所以,要使处于n=2激发态的原子电离,电离能至少应为e=e-e2=3.4 ev,= hz8.211014 hz。(2)波长为200 nm的紫外线一个光子所具有的能量e0=h=6.6310-34 j=9.94510-19 j,电离能e=3.41.610-19 j=5.4410-19 j,由能量守恒:h-e=mev2,代入数据解得v9.95105 m/s。答案:(1)8.211014 hz(2)9.95105 m/s13.(14分)已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=0.52810-10 m,量子数为n的能级能量值为en= ev。(静电力常量k=9109 nm2/c2,电子电荷量e=1.610-19 c,普朗克常量h=6.6310-34 js,真空中光速c=3.00108 m/s)(1)求电子在基态轨道上运动的动能。(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,画一个能级图,在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线。(3)计算这几种光谱线中波长最短的光的波长。解析:(1)核外电子绕核做匀速圆周运动,静电力提供向心力,即k=m,故ek=mv2=代入数据解得ek2.1810-18 j13.6 ev。(2)当n=1时,能级e1= ev=-13