高中物理人教版5本册总复习总复习 单元测评(三)

单元测评(三)原子结构(时间：90分钟满分：100分)第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．)1．(多选题)下列叙述中符合物理史实的有()A．爱因斯坦提出光的电磁说B．卢瑟福提出原子核式结构模型C．麦克斯韦提出光子说D．汤姆孙发现了电子解析：爱因斯坦提出光子说，麦克斯韦提出光的电磁说．答案：BD2．如果阴极射线像X射线一样，则下列说法正确的是()A．阴极射线管内的高电压能够对其加速，从而增加能量B．阴极射线通过偏转电场时不会发生偏转C．阴极射线通过偏转电场时能够改变方向D．阴极射线通过磁场时方向可能发生改变解析：X射线是电磁波，不带电，通过电场、磁场时不受力的作用，不会发生偏转、加速，B正确．答案：B3．α粒子散射实验中α粒子经过某一原子核附近时的两种轨迹如图所示，虚线为原子核的等势面，α粒子以相同的速率经过电场中的A点后，沿不同的径迹1和2运动，由轨迹不能断定的是()A．原子核带正电B．整个原子空间都弥漫着带正电的物质C．粒子在径迹1中的动能先减少后增大D．经过B、C两点两粒子的速率相等解析：两个径迹都显示α粒子受到的是斥力，所以原子核带正电．粒子在径迹1、2中原子核对它们先做负功，后做正功，动能先减小，后增加．同一等势面，势能相同，动能变化量也相同．答案：B4．(多选题)关于太阳光谱，下列说法正确的是()A．太阳光谱是吸收光谱B．太阳光谱中的暗线是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有的元素种类解析：因为太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而要观察到某种物质的吸收光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光．由于地球大气层的温度很低，所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的某些物质的原子吸收．故选项A、B正确．答案：AB5．(多选题)以下论断中正确的是()A．按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波B．按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原子核内C．按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确D．经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象解析：卢瑟福的核式结构没有问题，主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子世界的现象．答案：ABD6．(多选题)氢原子的核外电子由离原子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：由玻尔理论知，当电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，要放出能量，故要放出一定频率的光子；电子的轨道半径小了，由库仑定律知，它与原子核之间的库仑力大了，故A、C项错，B、D项正确．答案：BD7．氢原子从n＝4的激发态直接跃迁到n＝2的激发态时，发出蓝色光，则当氢原子从n＝5的激发态直接跃迁到n＝2的激发态时，可能发出的是()A．红外线 B．红光C．紫光 D．γ射线解析：n＝5的激发态直接跃迁到n＝2发出的光子的能量大于n＝4的激发态直接跃迁到n＝2上的，所以是紫光．γ射线是由原子核受到激发发出的，所以不属于此种情况．答案：C8．用紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即发生可见光．这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2.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|ΔE1|<|ΔE2|B．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|C．两次均向高能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|D．两次均向低能级跃迁，且|ΔE1|<|ΔE2|解析：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|ΔE1|>|ΔE2|，B正确．答案：B9．(多选题)如图所示为氢原子的能级示意图．现用能量介于10～eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是()A．照射光中只有一种频率的光子被吸收B．照射光中有三种频率的光子被吸收C．氢原子发射出三种不同波长的光D．氢原子发射出六种不同波长的光解析：氢原子只能吸收特定频率的光子，才能从低能态跃迁到高能态，题中氢原子可能吸收的光子能量有：eV、eV、eV、eV、eV和eV，其中只有三种光子能量处在10～eV范围内，所以照射光中有三种频率的光子被吸收，选项A错误，B正确；氢原子可以吸收大量能量为eV的光子，从而从n＝1的基态跃迁到n＝4的激发态，因为大量处于n＝4的激发态的氢原子极不稳定，又会发射出光子跃迁到低能态，共可发射出Ceq\o\al(2,4)＝eq\f(4×3,2)＝6种不同波长的光，选项C错误，D正确．答案：BD10．(多选题)若原子的某内层电子被电离形成空位，其他层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线．内层空位的产生有多种机制，其中一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子).214Po的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0＝MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离，实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为Ek＝MeV、EL＝MeV、EM＝MeV.则可能发射的特征X射线的能量为()A．MeV B．MeVC．MeV D．MeV解析：原子的某内层电子被电离形成空位，其他层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，就是原子的特征X射线．由于能量守恒，电子在原能级上运动时所具有的能量是动能与获得能量之差，由于各能级获得的能量是相同的，所以各能级之差就是它们电离后具有的动能之差，E＝ΔEk，由此放出光子的可能能量值E1＝－MeV＝MeV，E2＝－MeV＝MeV，E3＝－MeV＝MeV.答案：AC11．如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是() A B C D解析：根据玻尔的原子跃迁公式heq\f(c,λ)＝Em－En可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E3－E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3－E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C项正确．答案：C12．(多选题)在金属中存在大量的价电子(可理解为原子的最外层电子)，价电子在原子核和核外的其他电子产生的电场中运动．电子在金属外部时的电势能比它在金属内部作为价电子时的电势能大，前后两者的电势能差值称为势垒，用符号V表示．价电子就像被关在深为V的方箱里的粒子，这个方箱叫做势阱，价电子在势阱内运动具有动能，但动能的取值是不连续的，价电子处于最高能级时的动能称为费米能，用Ef表示．用红宝石激光器向金属发射频率为ν的光子，具有费米能的电子如果吸收了一个频率为ν的光子而跳出势阱，则()A．具有费米能的电子跳出势阱时的动能Ek＝hν－V－EfB．具有费米能的电子跳出势阱时的动能Ek＝hν－V＋EfC．若增大激光器的发光强度，具有费米能的电子跳出势阱时的动能增大D．若增大激光器的发光强度，具有费米能的电子跳出势阱时的动能不变解析：根据能量守恒定律可得Ek－Ef＝hν－V，B正确；由B的结论，入射光的频率决定电子动能，与入射光的光强无关，D正确．答案：BD第Ⅱ卷(非选择题，共52分)二、计算题(本题有4小题，共52分．解答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．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10分)氢原子中质子不动，电子绕质子做匀速圆周运动的半径为r，电子的质量m、速率v与半径r的乘积mvr等于eq\f(h,2π)，h为普朗克常量．如果把电子换成μ子绕质子做匀速圆周运动，μ子带电量与电子相同、质量约为电子的210倍，μ子质量、速率与半径的乘积也等于eq\f(h,2π)，求μ子的轨道半径r′.解析：电荷绕核做圆周运动，向心力由库仑力提供，有keq\f(Qq,r2)＝meq\f(v2,r)又mvr＝eq\f(h,2π)(4分)解之得r＝eq\f(h2,4π2kQqm)∝eq\f(1,qm)，(4分)r′＝eq\f(r,210).(2分)答案：eq\f(r,210)14．(12分)在α粒子散射实验中，根据α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离可以估算原子核的大小，现有一个α粒子以×107m/s的速度去轰击金箔，若金原子的核电荷数为79.求该α粒子与金原子核间的最近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为E＝keq\f(q1q2,r)，α粒子的质量为×10－27kg.)解析：当α粒子靠近原子核运动时，α粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设α粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为d，则eq\f(1,2)mv2＝keq\f(q1q2,d).(6分)d＝2keq\f(q1q2,mv2)＝eq\f(2××109×2×79××10－192,×10－27××1072)m＝×10－14m答案：×10－1415．(14分)氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))，n＝4,5,6，…，R＝×107m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n＝6时，对应的波长？(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n＝6时，传播频率为多大？解析：(1)由帕邢系公式eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,32)－\f(1,n2)))，当n＝6时，得λ＝×10－6m(2)帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c＝3×108v＝eq\f(λ,T)＝λν，得ν＝eq\f(v,λ)＝eq\f(c,λ)＝eq\f(3×108,×10－6)Hz＝×1014Hz.(8分)答案：(1)×10－6m(2)3×108m/s×16．(16分)氢原子的能级图如图所示．某金属的极限波长恰等于氢原子由n＝4能级跃迁到n＝2能级所发出的光的波长．现在用氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子的最大初动能为多少．解析：设氢原子由n＝4能级跃迁到n＝2能级所发出的光子波长为λ0，由n＝2能