2024-2025学年高中物理第三章原子结构之谜章末质量评估含解析粤教版选修3-5

PAGE8-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探讨发觉了电子B．卢瑟福通过α粒子散射试验的探讨发觉了原子的核式结构C．普朗克在探讨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探讨发觉了电子，而密立根测出了电子电量，故A错误；卢瑟福通过α粒子散射试验的探讨发觉了原子的核式结构，故B正确；普朗克在探讨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试验是()A．光电效应试验 B．伦琴射线的发觉C．α粒子散射试验 D．氢原子光谱的发觉解析：光电效应试验说明白光的粒子性，伦琴射线的发觉说明X射线是一种比光波波长更短的电磁波，氢原子光谱的发觉促进了氢原子模型的提出．C正确．答案：C3．细致视察氢原子的光谱，发觉它只有几条分别的不连续的亮线，其缘由是()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，并且满意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．答案：D4．在卢瑟福提出原子核式结构的试验基础α粒子散射试验中，大多数α粒子穿越金箔后仍旧沿着原来的方向运动，其较为合理的说明是()A．α粒子穿越金箔时距离原子核较近B．α粒子穿越金箔时距离原子核较远C．α粒子穿越金箔时没有受到原子核的作用力D．α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：依据α粒子散射试验现象，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α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α粒子仍旧沿着原来的方向运动，选项B正确．答案：B5．依据玻尔理论，在氢原子中，量子数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rn＝n2r1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＝eq\f(E1,n2).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供应keq\f(e2,req\o\al(2,n))＝eq\f(mveq\o\al(2,n),rn).可知rn越大，速度越小，则B错误；由E＝Ek＋Ep可知D错误．答案：C6．人们在探讨原子结构时提出过很多模型，其中比较出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．α粒子散射试验与枣糕模型和核式结构模型的建立无关B．科学家通过α粒子散射试验否定了枣糕模型，建立了核式结构模型C．科学家通过α粒子散射试验否定了核式结构模型，建立了枣糕模型D．科学家通过α粒子散射试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：α粒子散射试验与核式结构模型的建立有关，通过该试验，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α粒子散射试验，下列说法中正确的是()A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能削减，电势能削减C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能也增大D．对α粒子散射试验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小解析：由于原子核很小，α粒子非常接近它的机会很少，所以绝大多数α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α粒子散射试验数据可以估计出原子核的大小约为10－15m．由此可知A错误，D正确．用极端法，设α粒子向金核射去，如图所示．可知α粒子接近原子核时，克服电场力做功，所以其动能削减，电势能增加；当α粒子远离原子核时，电场力做功，其动能增加，电势能削减，所以选项B、C都错．答案：D8．用紫外线照耀一些物质时，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，其能量改变分别为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：物质原子汲取紫外线，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．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．汲取光子的波长为eq\f(c（E1－E2）,h)B．辐射光子的波长为eq\f(c（E1－E2）,h)C．汲取光子的波长为eq\f(ch,E1－E2)D．辐射光子的波长为eq\f(ch,E1－E2)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ν＝eq\f(E1－E2,h)和λ＝eq\f(c,ν)，得辐射光子的波长λ＝eq\f(ch,E1－E2)，故B错，D对．答案：D10．处于n＝3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产生光电效应的是从n＝3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n＝2激发态跃迁到基态发出的光子C．若光子从n＝4激发态跃迁到n＝3激发态，肯定不能使金属W产生光电效应D．若光子从n＝4激发态跃迁到n＝2激发态，肯定不能使金属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n＝3能级向n＝2能级跃迁时间子能量最小，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e＝1.60217733×10－19CB．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴试验”测出的C．汤姆生油滴试验更重要的发觉是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍D．通过试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：密立根油滴试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，全部带电物体的电荷量均为元电荷电量的整数倍，是密立根发觉的，故C错误，D正确．答案：BD12．19世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使得光电效应现象得以完备说明，玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的．关于光电效应和氢原子模型，下列说法正确的是()A．光电效应试验中，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eq\f(W0,h)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W0＝hν，得ν＝eq\f(W0,h)，故B正确；肯定强度的入射光照耀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，依据Ceq\o\al(2,4)＝6，可知最多将向外辐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，依据玻尔理论，下列说法中正确的是()A．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n＝4的定态时电子的轨道半径r4比处于n＝3的定态时电子的轨道半径r3小C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子的能量减小，电子的动能增大D．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射的光子可以使逸出功为2.5eV的金属发生光电效应解析：由题图可知，从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光子能量E1＝0.66eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子能量E2＝1.89eV，依据E＝hν可知光子能量越小，光子频率小，光子的波长越大，其中E2＝1.89eV<2.5eV，所以从n＝3能级跃迁到n＝2能级时辐射的光子不能使得逸出功为2.5eV的金属发生光电效应，故A正确、D错误；依据玻尔理论，能级越高，半径越大，所以处于n＝4的定态时电子的轨道半径r4比处于n＝3的定态时电子的轨道半径r3大，故B错误；从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子向外放射电子，能量减小，依据eq\f(ke2,r2)＝eq\f(mv2,r)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λa、λb、λc，则()A．λb＝λa＋λc B.eq\f(1,λb)＝eq\f(1,λa)＋eq\f(1,λc)C．λb＝λaλc D．Eb＝Ea＋Ec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．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．只写出最终答案的不能得分．答案中必需明确写出数值和单位)15．(12分)已知氢原子的能级公式En＝－eq\f(13.6,n2)eV(n＝1，2，3…)，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耀，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：E1＝－13.6eV，E2＝－3.4eV，E4＝－0.85eV，金属的逸出功W0＝E4－E2＝－0.85eV－(－3.4)eV＝2.55eV，氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1的能级发出的光子能量ΔE＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6)eV＝10.2eV，故用光子照耀金属时间电子的最大初动能Ekm＝ΔE－W0＝10.2eV－2.55eV＝7.65eV.答案：7.65eV16．(14分)有大量的氢原子汲取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，则汲取光子的频率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，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．光子能量分别为E3－E1，E3－E2，E2－E1，即－eq\f(8,9)E1，－eq\f(5,36)E1，－eq\f(3,4)E1.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E1＝－54.4eV，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耀处于基态的氢原子．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n＝4能级的氦离子跃迁时，一共发出N＝eq\f(n（n－1）,2)＝6种光子．由频率条件hν＝Em－En知6种光子的能量分别是由n＝4到n＝3，hν1＝E4－E3＝2.6eV，由n＝4到n＝2，hν2＝E4－E2＝10.2eV，由n＝4到n＝1，hν3＝E4－E1＝51.0eV，由n＝3到n＝2，hν4＝E3－E2＝7.6eV，由n＝3到n＝1，hν5＝E3－E1＝48.4eV，由n＝2到n＝1，hν6＝E2－E1＝40.8eV，由发生光电效应的条件知，hν3、hν5、hν63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Ek＝hν－W0知，能量为51.0eV的光子使氢原子逸出的光电子最大初动能最大，将W0＝13.6eV代入Ek＝hν－W0，得Ek＝37.4