2020-2021学年高中物理粤教版选修3-5课堂演练：第三章 原子结构之谜 章末质量评估 Word版含解析

1、章末质量评估(三)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1下列说法不正确的是()a密立根通过对阴极射线研究发现了电子b卢瑟福通过粒子散射实验的研究发现了原子的核式结构c普朗克在研究黑体辐射问题提出了能量子假说d玻尔的理论假设之一是原子能量的量子化解析：汤姆生通过对阴极射线的研究发现了电子，而密立根测出了电子电量，故a错误；卢瑟福通过粒子散射实验的研究发现了原子的核式结构，故b正确；普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，认为能量是一份份的，故c正确；玻尔的理

2、论假设包括：轨道半径的量子化和原子能量的量子化，故d正确答案：a2下列能揭示原子具有核式结构的实验是()a光电效应实验b伦琴射线的发现c粒子散射实验 d氢原子光谱的发现解析：光电效应实验说明了光的粒子性，伦琴射线的发现说明x射线是一种比光波波长更短的电磁波，氢原子光谱的发现促进了氢原子模型的提出c正确答案：c3仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是 ()a氢原子只有几个能级b氢原子只能发出平行光c氢原子有时发光，有时不发光d氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的解析：氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射出不同能量的光子，并且满足eh.能量不同，

3、相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线答案：d4在卢瑟福提出原子核式结构的实验基础粒子散射实验中，大多数粒子穿越金箔后仍然沿着原来的方向运动，其较为合理的解释是 ()a粒子穿越金箔时距离原子核较近b粒子穿越金箔时距离原子核较远c粒子穿越金箔时没有受到原子核的作用力d粒子穿越金箔时受到原子与电子的作用力构成平衡力解析：根据粒子散射实验现象，卢瑟福提出了原子的核式结构，认为原子的中心有一个很小的核，聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量，当大多数粒子穿越金箔时距离金原子核较远，所以受到原子核的作用力较小，大多数粒子仍然沿着原来的方向运动，选项b正确答案：b5根据玻尔理论，在氢原子中，量子数

4、n越大，则()a电子轨道半径越小 b核外电子运动速度越大c原子能量越大 d电势能越小解析：由rnn2r1可知a错误；氢原子在n能级的能量en与基态能量e1关系为en.因为能量e1为负值，所以n越大，则en越大，所以c正确；核外电子绕核运动所需的向心力由库仑力提供k.可知rn越大，速度越小，则b错误；由eekep可知d错误答案：c6人们在研究原子结构时提出过许多模型，其中比较有名的是枣糕模型和核式结构模型，它们的模型示意图如图所示下列说法中正确的是()a粒子散射实验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关b科学家通过粒子散射实验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型c科学家通过粒子散射实验否定了核式结构模

5、型，建立了枣糕模型d科学家通过粒子散射实验否定了枣糕模型和核式结构模型，建立了玻尔的原子模型解析：粒子散射实验与核式结构模型的建立有关，通过该实验，否定了枣糕模型，建立了核式结构模型，故b正确答案：b7关于粒子散射实验，下列说法中正确的是()a绝大多数粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转b粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少c粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能也增大d对粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小解析：由于原子核很小，粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转从粒子散射实验数据可以估计出原子核的大小约为1

6、015 m由此可知a错误，d正确用极端法，设粒子向金核射去，如图所示可知粒子接近原子核时，克服电场力做功，所以其动能减少，电势能增加；当粒子远离原子核时，电场力做功，其动能增加，电势能减少，所以选项b、c都错答案：d8用紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发出可见光这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为e1和e2.下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是()a先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|e1|<|e2|b先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|e1|>|e2|c两次均向高能级跃迁，且|e1|>|e2|d两次均向低能级跃迁，且|e1|<|e2|解析：

7、物质原子吸收紫外线，由低能级向高能级跃迁，处于高能级的原子再向低能级跃迁，发出可见光，因紫外线光子能量大于可见光的光子能量，故|e1|>|e2|，b正确答案：b9氢原子从能量为e1的较高激发态跃迁到能量为e2的较低激发态，设真空中的光速为c，则()a吸收光子的波长为b辐射光子的波长为c吸收光子的波长为d辐射光子的波长为解析：由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，故a、c错；由关系式和，得辐射光子的波长，故b错，d对答案：d10处于n3的激发态的大量氢原子向基态跃迁的过程中，只有一种光子不能使某金属w产生光电效应，则下列说法正确的是()a不能使金属w产生光电

8、效应的是从n3激发态跃迁到基态发出的光子b不能使金属w产生光电效应的是从n2激发态跃迁到基态发出的光子c若光子从n4激发态跃迁到n3激发态，一定不能使金属w产生光电效应d若光子从n4激发态跃迁到n2激发态，一定不能使金属w产生光电效应解析：只有光子能量大于金属逸出功时才能发生光电效应，从n3能级向n2能级跃迁时光子能量最小，a、b错误；因e42>e32，故可能发生光电效应，d错误；e43<e32，不能发生光电效应，c正确答案：c二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得

9、0分)11下列说法中，正确的是()a汤姆生精确地测出了电子电荷量e1.602 177 33×1019 cb电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的c汤姆生油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍d通过实验测得电子的荷质比及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量解析：密立根油滴实验测出了电子的电量，故a错误，b正确；元电荷一个电量的单位，所有带电物体的电荷量均为元电荷电量的整数倍，是密立根发现的，故c错误，d正确答案：bd1219世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使得光电效应现象得以完美解释，玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的关于光电效应和氢

10、原子模型，下列说法正确的是 ()a光电效应实验中，入射光足够强就可以有光电流b若某金属的逸出功为w0，该金属的截止频率为c保持入射光强度不变，增大入射光频率，金属在单位时间内逸出的光电子数将减小d一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁时，将向外辐射六种不同频率的光子解析：发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，并不是光足够强，就能发生光电效应，故a错误；金属的逸出功w0h，得，故b正确；一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单个光子的能量值越大，光子的个数越少，单位时间内逸出的光电子数就越少，故c正确；一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁的过程中，根据c6，可知最多将向外辐

11、射六种不同频率的光子，故d正确答案：bcd13如图所示为氢原子能级示意图的一部分，根据玻尔理论，下列说法中正确的是()a从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n2能级辐射出电磁波的波长长b处于n4的定态时电子的轨道半径r4比处于n3的定态时电子的轨道半径r3小c从n4能级跃迁到n3能级，氢原子的能量减小，电子的动能增大d从n3能级跃迁到n2能级时辐射的光子可以使逸出功为2.5 ev的金属发生光电效应解析：由题图可知，从n4能级跃迁到n3能级辐射出的光子能量e10.66 ev，从n3能级跃迁到n2能级辐射出光子能量e21.89 ev，根据eh可知光子能量越小，光子频率小，光子的波长越大，其中

12、e21.89 ev<2.5 ev，所以从n3能级跃迁到n2能级时辐射的光子不能使得逸出功为2.5 ev的金属发生光电效应，故a正确、d错误；根据玻尔理论，能级越高，半径越大，所以处于n4的定态时电子的轨道半径r4比处于n3的定态时电子的轨道半径r3大，故b错误；从n4能级跃迁到n3能级，氢原子向外发射电子，能量减小，根据可知，氢原子越大的半径减小，则电子的动能增大，故c正确答案：ac14.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()abac b.cbac de

13、beaec解析：eae3e2，ebe3e1，ece2e1，所以ebeaec，d正确；由得a，b，c，取倒数后得到，b正确答案：bd三、非选择题(本题共4小题，共54分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分答案中必须明确写出数值和单位)15(12分)已知氢原子的能级公式en ev(n1，2，3)，某金属的极限波长恰等于氢原子由n4能级跃迁到n2能级所发出的光的波长，现在用氢原子由n2能级跃迁到n1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少电子伏？解析：由题意可知：e113.6 ev，e23.4 ev，e40.85 ev，金属的逸出功w0e

14、4e20.85 ev(3.4) ev2.55 ev，氢原子由n2能级跃迁到n1的能级发出的光子能量ee2e13.4 ev(13.6) ev10.2 ev，故用光子照射金属时光电子的最大初动能ekmew010.2 ev2.55 ev7.65 ev.答案：7.65 ev16(14分)有大量的氢原子吸收某种频率的光子后从基态跃迁到n3的激发态，已知氢原子处于基态时的能量为e1，则吸收光子的频率是多少？当这些处于激发态的氢原子向低能级跃迁发光时，可发出几条谱线？辐射光子的能量分别为多少(答案用字母表示，已知普朗克常量h)?解析：据跃迁理论he3e1，而e3e1，所以.由于是大量原子，可从n3跃迁到n1

15、，从n3跃迁到n2，再从n2跃迁到n1，故应有三条谱线光子能量分别为e3e1，e3e2，e2e1，即e1，e1，e1.答案：见解析17.(14分)氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子已知基态的氦离子能量为e154.4 ev，氦离子能级的示意图如图所示，用一群处于第4能级的氦离子发出的光照射处于基态的氢原子则(1)氦离子发出的光子中，有几种能使氢原子发生光电效应？(2)发生光电效应时，光电子的最大初动能最大是多少？解析：一群处于n4能级的氦离子跃迁时，一共发出n6种光子由频率条件hemen知6种光子的能量分别是由n4到n3，h1e4e32.6 ev，由n4到n2，h2e4e210.2

16、ev，由n4到n1，h3e4e151.0 ev，由n3到n2，h4e3e27.6 ev，由n3到n1，h5e3e148.4 ev，由n2到n1，h6e2e140.8 ev，由发生光电效应的条件知，h3、h5、h63种光子可使处于基态的氢原子发生光电效应(2)由光电效应方程ekhw0知，能量为51.0 ev的光子使氢原子逸出的光电子最大初动能最大，将w013.6 ev代入ekhw0，得ek37.4 ev.答案：(1)3种(2)37.4 ev18(14分)氢原子基态能量e113.6 ev，电子绕核运动半径r10.53×1010 men，rnn2r1，当氢原子处于n4激发态时：(普朗克常量h6.63×1034 j·s)(1)求原子系统具有的能量；(2)求电子在轨道上运动的动能；(3)求电子具有的电势能；(4)大量处于n4激发态的氢原子向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种？其中最低频率为多少(结果保留两位有效数字)?解析