2018-2019版物理新导学笔记沪科通用版选修3-5讲义：第3章 原子世界探秘 章末检测试卷（三）

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精章末检测试卷(三)（时间:90分钟满分：100分)一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分；其中1～6题为单项选择题，7～12题为多项选择题）1．下列叙述中符合物理学史的有(）A．汤姆生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α粒子散射实验现象的分析，证实了原子核是可以再分的C．牛顿发现了日光通过三棱镜后的色散现象,并把得到的彩色光带叫做光谱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答案C解析汤姆生通过研究阴极射线发现了电子,A错误；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，B错；17世纪，牛顿发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并将实验得到的彩色光带叫做光谱，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,并没有彻底否定核式结构学说，D错误．2．当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是(）A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α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．α粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小答案B解析α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥,故A、C错误，B正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功,速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，故D错误．3．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答案D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E＝hν。能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些不连续的亮线．4．关于线状谱,下列说法中正确的是()A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同答案C解析每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，选项C正确．5．根据玻尔的氢原子理论,当某个氢原子吸收一个光子后(）A．氢原子所在的能级下降B．氢原子的电势能增加C．电子绕核运动的半径减小D．电子绕核运动的动能增加答案B解析根据玻尔的氢原子理论,当某个氢原子吸收一个光子后，氢原子的能级上升，电子绕核运动的半径增大，A、C错误；电子与原子核间的距离增大，库仑力做负功，电势能增大，B正确；电子围绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，由eq\f（ke2，r2)＝eq\f（mv2，r）,可得Ek＝eq\f（1,2)mv2＝eq\f（ke2，2r），半径增大，动能减小,故D错误．6．已知氢原子的基态能量为E1，不同能级的能量En＝eq\f（E1,n2)，其中n＝1,2，3，…。用h表示普朗克常量,c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为（)A．－eq\f（4hc，3E1) B．－eq\f(2hc,E1)C．－eq\f（4hc，E1） D．－eq\f(9hc，E1）答案C解析依题意可知第一激发态能量为E2＝eq\f(E1，22），要将其电离，需要的能量至少为ΔE＝0－E2＝hν，根据波长、频率与波速的关系c＝νλ，联立解得最大波长λ＝－eq\f（4hc，E1），选项C正确．7．如图1为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子（)图1A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长B．处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率是一样的C．从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量D．处于n＝5能级的一群氢原子跃迁时,最多可以发出6种不同频率的光子答案AC解析根据ΔE＝hν,ν＝eq\f(c,λ）,可知λ＝eq\f（c,ν）＝eq\f（hc，ΔE），从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级放出的能量少，所以从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出电磁波的波长长，选项A正确；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率不相同,B错误；从高能级向低能级跃迁时,氢原子一定向外放出能量，C正确；处于n＝5能级的一群氢原子跃迁时，最多可以发出10种不同频率的光子，D错误．8．关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是（)A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布,使α粒子受力平衡的结果B．绝大多数α粒子沿原方向运动,说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子内大部分空间是空的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大答案BC解析在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到原子核明显的力的作用,也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B对；极少数α粒子发生大角度偏转，说明会受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转而原子核未动，说明原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，因电子的质量远小于α粒子的质量，α粒子打在电子上，不会有明显偏转，故C对，D错．9．已知基态氢原子能量E1＝－13。6eV,欲使处于基态的氢原子激发，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的电子碰撞答案ACD解析10。2eV＝E2－E1＝－3.4eV－（－13。6eV）,A正确.11eV不等于任何其他能级与基态的能级差，B错误.14eV〉13.6eV，可使其电离，C正确．若用电子碰撞,只需大于E2－E1＝10。2eV即可，D正确．10．已知金属钙的逸出功为2。7eV,氢原子的能级图如图2所示，一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，则(）图2A．氢原子可能辐射6种频率的光子B．氢原子可能辐射8种频率的光子C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应答案AC解析由N＝eq\f（nn－1,2)知，氢原子可能放出6种频率的光子，选项A正确,B错误；原子由n＝4能级向低能级跃迁放出的6种频率的光子中，由hν＝Em－En知有3种频率的光子能量大于金属钙的逸出功2.7eV,所以选项C正确，D错误．11．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答案BD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；由keq\f（e2，r2)＝meq\f（v2，r)得Ek＝eq\f（1，2）mv2＝eq\f（ke2，2r),知电子的动能变大,由En＝－eq\f(13。6，n2）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要放出一定频率的光子，C错，D对．12．氢原子能级图的一部分如图3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λa、λb、λc，则（）图3A．λb＝λa＋λc B.eq\f(1,λb)＝eq\f（1,λa)＋eq\f(1,λc)C．λb＝λaλc D．Eb＝Ea＋Ec答案BD解析Ea＝E3－E2，Eb＝E3－E1，Ec＝E2－E1,所以Eb＝Ea＋Ec，D正确；由ν＝eq\f（c，λ）得λa＝eq\f(hc，E3－E2）,λb＝eq\f(hc，E3－E1)，λc＝eq\f(hc,E2－E1)，取倒数后得到eq\f(1，λb)＝eq\f(1，λa）＋eq\f(1，λc)，B正确．二、填空题（本题共2小题，共12分)13．（6分）如图所示，四个示意图所表示的实验中能说明原子核式结构的是________．答案A解析图A是α粒子散射实验，反映了原子的核式结构．14．(6分）根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图4所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近"或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发出的谱线有________条．图4答案近6解析量子数越大，轨道越远，电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离要近;处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发出谱线有Ceq\o\al（2,4)＝6条．三、计算题(本题共4小题，共40分)15．（8分）氢原子的基态能量E1＝－13。6eV，电子绕核运动的半径r1＝0。53×10－10m，则氢原子处于n＝2的激发态时（普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，k＝9×109N·m2/C2，电子电荷量e＝1。6×10－19C)（1)原子系统具有的能量是多少?（2)电子在轨道上运动的动能为多少？（3)电子具有的电势能为多少?答案(1)－3.4eV（2）3.4eV（3）－6.8eV解析(1）由En＝eq\f（E1,n2）可得E2＝－eq\f（13。6,22)eV＝－3.4eV，即为原子系统的能量．（2)由F＝eq\f(ke2，r\o\al(2,

2)）＝eq\f(mv2，r2）得，Ek2＝eq\f（1,2）mv2＝eq\f(ke2，2r2)＝eq\f（ke2,8r1),代入数据，解得Ek2≈3。4eV,即电子在轨道上的动能为3.4eV。(3）由Epn＝En－Ekn，得Ep2＝2E2＝－6。8eV，即电子具有的电势能为－6。8eV。16．（10分）有大量的氢原子吸收某种频率的光子后从基态跃迁到n＝3的激发态，已知氢原子处于基态时的能量为E1，氢原子各能级关系为En＝eq\f(1，n2)E1(n＝1,2,3，…），则吸收光子的频率ν是多少？当这些处于激发态的氢原子向低能级跃迁发光时，最多可发出几条谱线?辐射光子的能量分别为多少？（答案用字母表示）答案见解析解析据跃迁理论hν＝E3－E1，而E3＝eq\f（1,9)E1，所以ν＝eq\f（E3－E1,h)＝－eq\f(8E1，9h).由于是大量原子,可从n＝3直接跃迁到n＝1，从n＝3跃迁到n＝2，再从n＝2跃迁到n＝1，故应有三条谱线，辐射光子的能量分别为E3－E1、E3－E2、E2－E1，即－eq\f(8，9)E1、－eq\f(5，36)E1、－eq\f(3,4)E1。17．(10分）如图5所示，让一束均匀的阴极射线从两极板正中间垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感应强度B和两极之间的电压U，带电粒子将不发生偏转,然后撤去电场,粒子将做匀速圆周运动，并垂直打到极板上，两极板之间的距离为d，则阴极射线中带电粒子的比荷为多少？图5答案eq\f（2U，B2d2）解析设阴极射线粒子的电荷量为q，质量为m，则在电磁场中由平衡条件得qeq\f(U，d)＝qvB①撤去电场后，由牛顿第二定律得qvB＝eq\f（mv2,R)②R＝eq\f(d，2)③解①②③得eq\f（q，m)＝eq\f(2U，B2d2).18．(12分）氢原子处于基态时,原子的能量为E1＝－13.6eV，当处于n＝3的激发态时,能量为E3＝－1。51eV，则：(h＝6。63×10－34J·s）（1）当氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，向外辐射的光子的波长是多少？（2）若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子?(3）若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子?其中最长波长是多少？答案(1）1.03×10－7m(2）3.28×1015Hz（3）3种6.58×10－7m解析(1)根据玻尔理论E3－E1＝heq\f(c,λ)λ＝eq\f(hc，E3－E1）＝eq\f（6。63×10－34×3×108,－1。51＋13。6×1。6×10－19)m≈1.03×10－7m（2)要使处于基态的氢原子电离,入射光子须满足hν≥0－E1解得ν≥－eq\f(E1,h）＝eq\f（－－13.6×1。6×10－19，6.63×10－34)Hz≈3。28×1015Hz.（3）当大量氢原子处于n＝3能级时，可能释放出的光子频率种类为N＝