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章末綜合測(cè)評(píng)(三) (時(shí)間：60分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題包括8小題，每小題6分，共48分，在每小題給出的五個(gè)選項(xiàng)中有三個(gè)是符合題目要求的，選對(duì)一個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得6分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分.) 1.在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，這些α粒子(　　) A.一直受到重金屬原子核的斥力作用 B.動(dòng)能不斷減小 C.電勢(shì)能先增大后減小 D.出現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)是與電子碰撞的結(jié)果 E.出現(xiàn)大角度偏轉(zhuǎn)的原因是占原子質(zhì)量絕大部分的帶正電的那部分物質(zhì)集中在很小的空間范圍 【解析】　α粒子一直受到斥力的作用，斥力先做負(fù)功后做正功，α粒子的動(dòng)能先減小后增大，勢(shì)能先增大后減小.α粒子的質(zhì)量遠(yuǎn)大于電子的質(zhì)量，與電子碰撞后其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基本不變，A、C、E項(xiàng)正確. 【答案】　ACE 2.下列敘述中符合物理學(xué)史的有(　　) A.湯姆生通過研究陰極射線實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電子 B.盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，證實(shí)了原子是可以再分的 C.盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 D.玻爾理論能很好地解釋氫原子光譜 E.玻爾提出的原子模型，徹底否定了盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 【解析】　湯姆生通過研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，A對(duì)；盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，得出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，B錯(cuò)，C對(duì)；玻爾理論在解釋氫原子光譜上獲得了很大成功，能很好地解釋氫原子光譜，D對(duì)；玻爾的原子模型是在核式結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上提出的幾條假設(shè)，并沒有否定核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，E錯(cuò). 【答案】　ACD 3.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(chǎng)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核大 E.根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況可以判斷陰極射線的帶電性質(zhì) 【解析】　陰極射線是原子受激發(fā)射出的電子流，故A、C錯(cuò)，B、E對(duì)；電子帶電量與氫原子相同，但質(zhì)量是氫原子的，故陰極射線的比荷比氫原子大，D對(duì). 【答案】　BDE 4.以下關(guān)于玻爾原子理論的說法正確的是(　　) A.電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不是任意的 B.電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射 C.電子從量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為3的能級(jí)時(shí)要輻射光子 D.不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收 E.氫原子光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同頻率的光，但它的光譜不是連續(xù)譜 【答案】　ADE 5.根據(jù)氫原子的玻爾模型，氫原子核外電子在第一軌道和第二軌道運(yùn)行時(shí)(　　) A.軌道半徑之比為1∶4　　B.速度之比為4∶1 C.周期之比為1∶8 D.動(dòng)能之比為4∶1 E.動(dòng)量之比為1∶4 【解析】　由玻爾公式rn＝n2r1，所以軌道半徑之比為r1∶r2＝12∶22＝1∶4，故A對(duì).根據(jù)庫(kù)侖定律和牛頓第二定律有：k＝m，vn＝，所以速度之比為＝＝2∶1，故B錯(cuò).根據(jù)庫(kù)侖定律和牛頓第二定律有：k＝m()2rn，T＝，所以周期之比為＝＝1∶8，故C對(duì).根據(jù)mv＝k，所以動(dòng)能之比為＝＝4∶1，故D對(duì).動(dòng)量之比為＝＝，E錯(cuò). 【答案】　ACD 6.物理學(xué)家在微觀領(lǐng)域的研究中發(fā)現(xiàn)了“電子偶素”這一現(xiàn)象.所謂“電子偶素”就是由一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)正電子繞它們連線的中點(diǎn)，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)形成相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng).類比玻爾的原子量子化模型可知：兩電子做圓周運(yùn)動(dòng)可能的軌道半徑的取值是不連續(xù)的，所以“電子偶素”系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的能量狀態(tài)(能級(jí))也是不連續(xù)的.若規(guī)定兩電子相距無限遠(yuǎn)時(shí)該系統(tǒng)的引力勢(shì)能為零，則該系統(tǒng)的最低能量值為E(E<0)，稱為“電子偶素”的基態(tài)，基態(tài)對(duì)應(yīng)的電子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r.已知正、負(fù)電子的質(zhì)量均為m，電荷量均為e，但符號(hào)相反；靜電力常量為k，普朗克常量為h.則下列說法中正確的是(　　) A.“電子偶素”系統(tǒng)處于基態(tài)時(shí)，一個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能為 B.“電子偶素”系統(tǒng)吸收特定頻率的光子發(fā)生能級(jí)躍遷后，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能增大 C.處于激發(fā)態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)向外輻射光子的最小波長(zhǎng)為－ D.處于激發(fā)態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)向外輻射光子的最小頻率為－ E.“電子偶素”系統(tǒng)吸收特定頻率的光子發(fā)生能級(jí)躍遷后，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減小 【解析】　由題設(shè)條件可知：＝，可得：一個(gè)電子的動(dòng)能Ek＝mv2＝，選項(xiàng)A正確；“電子偶素”系統(tǒng)吸收特定頻率的光子發(fā)生能級(jí)躍遷后，電子軌道半徑變大，由Ek＝可知電子做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，E正確；處于激發(fā)態(tài)的“電子偶素”系統(tǒng)向外輻射光子最大能量為－E，對(duì)應(yīng)光子的波長(zhǎng)最小，為－，對(duì)應(yīng)光子的頻率最大，為－，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤. 【答案】　ACE 7.氫原子的能級(jí)如圖1所示.氫原子從n＝4能級(jí)直接向n＝1能級(jí)躍遷所放出的光子，恰能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，下列判斷正確的是(　　) 圖1 A.氫原子輻射出光子后，氫原子能量變大 B.該金屬的逸出功W0＝12.75 eV C.用一群處于n＝3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)所發(fā)出的光照射該金屬，該金屬仍有光電子逸出 D.氫原子處于n＝1能級(jí)時(shí)，其核外電子在最靠近原子核的軌道上運(yùn)動(dòng) E.該金屬的截止頻率為3.11015 Hz 【解析】　氫原子發(fā)生躍遷，輻射出光子后，氫原子能量變小，故A錯(cuò)誤. 根據(jù)恰能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，由n＝4躍遷到n＝1，輻射的光子能量最大，ΔE＝13.6－0.85 eV＝12.75 eV.則逸出功W0＝12.75 eV，故B正確.由W0＝hνc，知E正確.一群處于n＝3的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射的能量小于從n＝4能級(jí)直接向n＝1能級(jí)躍遷所放出的光子能量，則不會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，故C錯(cuò)誤. 根據(jù)玻爾原子模型，可知，處于n＝1能級(jí)時(shí)，其核外電子在最靠近原子核的軌道上運(yùn)動(dòng)，故D正確. 【答案】　BDE 8.關(guān)于氫原子能級(jí)的躍遷，下列敘述中正確的是(　　) A.用波長(zhǎng)為60 nm的X射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子 B.用能量為10.2 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) C.用能量為11.0 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) D.用能量為12.5 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) E.用能量為14.0 eV的電子碰撞可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) 【解析】　根據(jù)玻爾理論，只有那些能量剛好等于兩能級(jí)間的能量差的光子才能被氫原子所吸收(即hν＝Em－En)，使氫原子發(fā)生躍遷.當(dāng)氫原子由基態(tài)向n＝2、3、4…軌道躍遷時(shí)應(yīng)吸收的光子能量分別為： ΔE21＝E2－E1＝－E1＝－eV－(－13.6)eV＝10.20 eV， ΔE31＝E3－E1＝－E1＝－eV－(－13.6)eV＝12.09 eV， ΔE41＝E4－E1＝－E1＝－eV－(－13.6)eV＝12.75 eV， ΔE∞1＝0－E1＝－(－13.6 eV)＝13.6 eV(電離). 波長(zhǎng)為λ＝60 nm的X射線，其光子能量E＝h＝6.6310－34 J＝3.31510－18 J＝20.71 eV>ΔE∞1.所以可使氫原子電離，A正確；比較B、C、D選項(xiàng)中的光子能量與各能級(jí)與基態(tài)的能量差，知道只有B項(xiàng)中光子可使氫原子從基態(tài)躍遷到n＝2的激發(fā)態(tài)，B正確；碰撞過程可使部分能量傳給氫原子，E正確. 【答案】　ABE 二、非選擇題(本題共5小題，共52分.) 9.(6分)已知?dú)湓踊鶓B(tài)的軌道半徑為R0，基態(tài)能量為－E0，將該原子置于靜電場(chǎng)中使其電離，已知靜電力常量為k，電子電荷量為q.則靜電場(chǎng)提供的能量至少為________，靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小至少為________. 【解析】　氫原子電離時(shí)是核外電子脫離原子核的束縛，消耗能量最少的情況是電子與原子核恰好分離，此時(shí)消耗的能量恰好等于其基態(tài)能量的絕對(duì)值，故靜電場(chǎng)提供的能量至少為E.從力的角度來看，電子與氫原子核分離時(shí)電場(chǎng)力不小于它們之間的靜電力，即qE≥，故靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小至少為. 【答案】　E0　 10.(6分)氫原子從n＝3的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)放出光子的頻率為ν，則它從基態(tài)躍遷到n＝4的能級(jí)吸收的光子頻率為________. 【解析】　設(shè)氫原子基態(tài)能量為E1，則由玻爾理論可得：E1－E1＝hν，E1－E1＝hν41，解得：吸收的光子頻率ν41＝ν. 【答案】　ν 11.(12分)有大量的氫原子吸收某種頻率的光子后從基態(tài)躍遷到n＝3的激發(fā)態(tài)，已知?dú)湓犹幱诨鶓B(tài)時(shí)的能量為E1，則吸收光子的頻率ν是多少？當(dāng)這些處于激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷發(fā)光時(shí)，可發(fā)出幾條譜線？輻射光子的能量分別為多少？ 【解析】　據(jù)躍遷理論hν＝E3－E1，而E3＝E1，所以 ν＝＝－. 由于是大量原子，可從n＝3躍遷到n＝1，從n＝3躍遷到n＝2，再?gòu)膎＝2躍遷到n＝1，故應(yīng)有三條譜線， 光子能量分別為E3－E1，E3－E2，E2－E1， 即－E1，－E1，－E1. 【答案】　見解析 12.(12分)氫原子的能級(jí)圖如圖2所示.原子從能級(jí)n＝3向n＝1躍遷所放出的光子，正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng).有一群處于n＝4能級(jí)的氫原子向較低能級(jí)躍遷時(shí)所發(fā)出的光照射該金屬.普朗克常量h＝6.6310－34 Js，求： 圖2 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：67080033】 (1)氫原子向較低能級(jí)躍遷時(shí)共能發(fā)出幾種頻率的光； (2)該金屬的逸出功和截止頻率. 【解析】　(1)處于n＝4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可產(chǎn)生的光的頻率的種數(shù)為N＝＝＝6(種). (2)W＝E3－E1＝12.09 eV，E3－E1＝hν 解得ν＝2.91015 Hz. 【答案】　(1)6　(2)12.09 eV　2.91015 Hz 13.(16分)處在激發(fā)態(tài)的氫原子向能量較低的狀態(tài)躍遷時(shí)會(huì)發(fā)出一系列不同頻率的光，稱為氫光譜.氫光譜線的波長(zhǎng)λ可以用下面的巴耳末—里德伯公式表示：＝R，n、k分別表示氫原子躍遷前后所處狀態(tài)的量子數(shù)，k＝1,2,3…對(duì)每一個(gè)k，有n＝k＋1，k＋2，k＋3…R稱為里德伯常量，是一個(gè)已知量.對(duì)于k＝1的一系列譜線其波長(zhǎng)處在紫外光區(qū)，稱為萊曼系；k＝2的一系列譜線其中四條譜線的波長(zhǎng)處在可見光區(qū)，稱為巴耳末系.用氫原子發(fā)出的光照射某種金屬進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn).當(dāng)用萊曼系波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光照射時(shí)，遏止電壓的大小為U1，當(dāng)用巴耳末系波長(zhǎng)最短的光照射時(shí)，遏止電壓的大小為U2，已知電子電荷量的大小為e，真空中的光速為c，試求普朗克常量和該種金屬的逸出功. 【解析】　設(shè)金屬的逸出功為W0，光電效應(yīng)所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能為Ekm 由動(dòng)能定理知：Ekm＝eUc 對(duì)于萊曼系，當(dāng)n＝2時(shí)對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，設(shè)為λ1 由題中所給公式有： ＝R＝R 波長(zhǎng)λ1的光對(duì)應(yīng)的頻率 ν1＝＝cR 對(duì)于巴耳末線系，當(dāng)n＝∞時(shí)對(duì)應(yīng)的光波長(zhǎng)最短，設(shè)為λ2，由題中所給公式有： ＝R＝R 波長(zhǎng)λ2的光對(duì)應(yīng)的頻率 ν2＝＝cR 根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程 Ekm＝hν－W0 知Ekm1＝hν1－W0 Ekm2＝hν2－W0 又Ekm1＝eU1 Ekm2＝eU2 可解得：h＝ W0＝. 【答案】