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2019-2020年高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu)測評A 新人教版選修3-5 一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,至少有一個(gè)選項(xiàng)正確;全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯(cuò)或不答的得0分) 1.關(guān)于陰極射線的性質(zhì),下列說法正確的是(　　) A.陰極射線是電子打在玻璃管壁上產(chǎn)生的 B.陰極射線本質(zhì)是電子 C.陰極射線在電磁場中的偏轉(zhuǎn)表明陰極射線帶正電 D.陰極射線的比荷比氫原子小 解析:陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子流,故選項(xiàng)A、C錯(cuò),B對;電子電荷量與氫原子相同,但質(zhì)量是氫原子的,故陰極射線的比荷比氫原子大,選項(xiàng)D錯(cuò)。 答案:B 2.關(guān)于密立根“油滴實(shí)驗(yàn)”的科學(xué)意義,下列說法正確的是(　　) A.證明電子是原子的組成部分,是比原子更基本的物質(zhì)單元 B.提出了電荷分布的量子化觀念 C.證明了電子在原子核外繞核轉(zhuǎn)動(dòng) D.為電子質(zhì)量的最終獲得作出了突出貢獻(xiàn) 解析:該實(shí)驗(yàn)第一次測定了電子的電荷量,由電子的比荷就可確定電子的質(zhì)量,D正確。因帶電體的電荷量均為某一個(gè)電荷量值(電子電荷量)的整數(shù)倍,故提出了電荷分布的量子化概念,B正確。 答案:BD 3.根據(jù)玻爾模型,原子中電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑(　　) A.可以取任意值 B.可以在某一范圍內(nèi)取任意值 C.可以取一系列不連續(xù)的任意值 D.是一系列不連續(xù)的特定值 解析:電子的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑只能是一系列不連續(xù)的特定值。 答案:D 4.玻爾的原子核模型解釋原子的下列問題時(shí),和盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說觀點(diǎn)不同的是(　　) A.電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力,就是電子與核間的靜電引力 B.電子只能在一些不連續(xù)的軌道上運(yùn)動(dòng) C.電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的能量不同 D.電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),靜電引力不同 解析:選項(xiàng)A、C、D的內(nèi)容盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說也有提及,而玻爾在他的基礎(chǔ)上引入了量子學(xué)說,假設(shè)電子位于不連續(xù)的軌道上。 答案:B 5.現(xiàn)有k個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為3的能級上,若這些受激氫原子最后都回到基態(tài),則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是(假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的)(　　) A.　　　　B.k　　　　C.　　　　D.2k 解析:處在量子數(shù)為3的k個(gè)氫原子躍遷到量子數(shù)為2和量子數(shù)為1的氫原子個(gè)數(shù)各為,而處于量子數(shù)為2的個(gè)氫原子還會向量子數(shù)為1的基態(tài)躍遷,故發(fā)出的光子總數(shù)為k。 答案:C 6.一群處于基態(tài)的氫原子吸收某種光子后,向外輻射了ν1、ν2、ν3三種頻率的光子,且ν1>ν2>ν3,則(　　) A.被氫原子吸收的光子的能量為hν1 B.被氫原子吸收的光子的能量為hν2 C.ν1=ν2+ν3 D.hν1=hν2+hν3 解析:氫原子吸收光子能向外輻射出三種頻率的光子,說明氫原子從基態(tài)躍遷到了第三激發(fā)態(tài),在第三激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定,又向低能級躍遷,發(fā)出光子,其中第三能級躍遷到第一能級的光子能量最大,為hν1,從第二能級躍遷到第一能級的光子能量比從第三能級躍遷到第二能級的光子能量大,其能級躍遷圖如圖所示。由能量守恒可知,氫原子一定是吸收了能量為hν1的光子,且關(guān)系式hν1=hν2+hν3,ν1=ν2+ν3正確,故正確選項(xiàng)為A、C、D。 答案:ACD 7.處于n=3的激發(fā)態(tài)的大量氫原子向基態(tài)躍遷的過程中,只有一種光子不能使某金屬W產(chǎn)生光電效應(yīng),則下列說法正確的是(　　) A.不能使金屬W產(chǎn)生光電效應(yīng)的是從n=3激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子 B.不能使金屬W產(chǎn)生光電效應(yīng)的是從n=2激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子 C.若光子從n=4激發(fā)態(tài)躍遷到n=3激發(fā)態(tài),一定不能使金屬W產(chǎn)生光電效應(yīng) D.若光子從n=4激發(fā)態(tài)躍遷到n=2激發(fā)態(tài),一定不能使金屬W產(chǎn)生光電效應(yīng) 解析:只有光子能量大于金屬逸出功時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng),從n=3能級向n=2能級躍遷時(shí)光子能量最小,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;因E42>E32,故可能發(fā)生光電效應(yīng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤;E43ΔE32>ΔE43,νa>νb>ν43,B錯(cuò);速度v=λ水ν,C對;氫原子在n=2的能級吸收能量超過3.4 eV的光子能電離,D錯(cuò)。 答案:C 二、填空題(本題共2小題,共16分。把答案填在題中的橫線上) 11.(8分)玻爾模型給出氫原子核外電子的兩個(gè)可能軌道的半徑之比為r1∶r2=1∶4,則兩軌道上電子的周期之比T1∶T2=　　　　,線速度大小之比為　　　　。 解析:玻爾的原子理論表明:氫原子的核外電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其向心力由原子核對它的庫侖引力來提供。由=mr()2得電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T=,故T1∶T2==1∶8,又根據(jù)v=得v1∶v2==2∶1。 答案:1∶8　2∶1 12.(8分)氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級放出光子的頻率為ν,則它從基態(tài)躍遷到n=4的能級吸收的光子頻率為　　　　。 解析:氫原子從n=3的能級躍遷到n=2的能級, hν=E3-E2==-E1① 則從基態(tài)躍遷到n=4的能級,吸收光子能量 hν=E4-E1=-E1=-E1② 由①②得ν=ν。 答案:ν 三、計(jì)算題(本題共3小題,共44分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 13.(14分)已知?dú)湓恿孔訑?shù)為n的能級值為En= eV,試計(jì)算處于基態(tài)的氫原子吸收頻率為多少的光子,電子可以躍遷到n=2的軌道上? 解析:氫原子基態(tài)時(shí)的能量為E1= eV=-13.6 eV 氫原子在n=2能級的能量為 E2= eV=-3.4 eV 氫原子由基態(tài)躍遷到n=2軌道需要的能量為 ΔE=E2-E1=[-3.4-(-13.6)] eV=10.2 eV=1.6310-18 J 根據(jù)玻爾理論hν=ΔE得 ν= Hz=2.461015 Hz。 答案:2.461015 Hz 14.(14分)如圖所示,氫原子從n>2的某一能級躍遷到n=2的能級,輻射出能量為2.55 eV的光子。問最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量,才能使它輻射上述能量的光子?請?jiān)趫D中畫出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖。 解析:氫原子從n>2的某一能級躍遷到n=2的能級,滿足: hν=En-E2=2.55 eV, En=hν+E2=-0.85 eV。 所以n=4。 基態(tài)氫原子要躍遷到n=4的能級,應(yīng)提供 ΔE=E4-E1=12.75 eV。 躍遷圖如圖所示 答案:見解析 15.(16分)將氫原子電離,就是從外部給電子能量,使其從基態(tài)或激發(fā)態(tài)脫離原子核的束縛而成為自由電子。 (1)若要使n=2激發(fā)態(tài)的氫原子電離,至少要用多大頻率的電磁波照射該氫原子? (2)若用波長為200 nm的紫外線照射該氫原子,則電子飛到離核無窮遠(yuǎn)處時(shí)的速度多大?(電子電荷量e=1.610-19 C,電子質(zhì)量me=0.9110-30 kg) 解析:(1)n=2時(shí),E2= eV=-3.4 eV。 所謂電離,就是使處于基態(tài)或激發(fā)態(tài)的原子的核外電子躍遷到n=∞的軌道,n=∞時(shí),E∞=0。 所以,要使處于n=2激發(fā)態(tài)的原子電離,電離能至少應(yīng)為ΔE=E∞-E2=3.4 eV, ν= Hz=8.211014 Hz。 (2)波長為200 nm的紫外線一個(gè)光子所具有的能量E0=hν=6.6310-34 J=9.94510-19 J, 電離能ΔE=3.41.610-19 J=5.4410-19 J, 由能量守恒:hν-ΔE=mev2, 代入數(shù)據(jù)解得v=9.95105 m/s。 答案:(1)8.211014 Hz (2)9.95105 m/s