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2019年高中物理 第2章 原子結(jié)構(gòu)綜合檢測 魯科版選修3-5 一、選擇題(本大題共7個(gè)小題，每小題6分．每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．) 1．下列描述，屬于經(jīng)典電磁理論的是(　　) A．核外電子的運(yùn)行軌道是連續(xù)的 B．電子輻射的電磁波的頻率等于電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率 C．電子是不穩(wěn)定的，最終要落入原子核 D．原子光譜是線狀的 【解析】　根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子運(yùn)行的軌道應(yīng)是連續(xù)的，且運(yùn)行頻率等于輻射電磁波的頻率，因而原子光譜應(yīng)為連續(xù)光譜． 【答案】　ABC 2．下列說法中正確的有(　　) A．湯姆孫首先發(fā)現(xiàn)了電子，證明了原子不是不可再分的，由此提出了葡萄干面包式原子模型 B．盧瑟福發(fā)現(xiàn)了α粒子散射現(xiàn)象，否定了湯姆孫的原子模型并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 C．在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，α粒子在接近核的過程動(dòng)能增大，電勢能減小，在離開原子核的過程中動(dòng)能減小，電勢能增大 D．α粒子散射實(shí)驗(yàn)的目的是：探測原子內(nèi)正、負(fù)電荷的分布情況 【解析】　盧瑟福發(fā)現(xiàn)了α粒子散射現(xiàn)象，否定了湯姆孫的原子模型．探測出原子內(nèi)正、負(fù)電荷的分布情況．并提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，故A、B、D三項(xiàng)均正確．α粒子帶正電，在接近原子核的過程中，克服庫侖斥力做功，動(dòng)能減小，電勢能增大，在離開原子核的過程中，庫侖斥力做正功，動(dòng)能增大，電勢能減小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】　ABD 3．對(duì)玻爾的原子理論的評(píng)價(jià)和議論，不妥當(dāng)?shù)氖?　　) A．玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜的規(guī)律，為量子力學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ) B．玻爾理論的成功之處是引入量子觀念 C．玻爾理論的成功之處是它保留了經(jīng)典理論中的一些觀點(diǎn)，如電子軌道的概念 D．由于玻爾理論保留了過多的經(jīng)典理論，所以存在局限性 【解析】　玻爾理論的成功之處是引入了量子觀念，不足之處在于它沒有徹底擺脫經(jīng)典物理學(xué)的束縛，保留了電子有確定的位置和動(dòng)量，繞原子核在圓周軌道上運(yùn)行的概念，所以玻爾理論存在局限性．故C錯(cuò)誤． 【答案】　C 4．(xx寧德檢測)關(guān)于氫原子對(duì)光的吸收或輻射條件，下列說法正確的是(　　) A．氫原子可吸收一切頻率的光子 B．氫原子可吸收大于相鄰兩個(gè)能級(jí)差值的所有頻率的光子 C．氫原子只吸收滿足兩個(gè)能級(jí)差的特定頻率的光子 D．氫原子輻射的光子能量一定等于兩個(gè)能級(jí)之間的差值 【解析】　所有原子包括氫原子對(duì)光子的吸收是選擇吸收，輻射的光子是特定頻率，都滿足hν＝Em－En，故答案為C、D. 【答案】　CD 5．(xx青島二中檢測)以下說法正確的是(　　) A．在一個(gè)氫原子的某一次躍遷中，可以發(fā)出一系列不同頻率的光子 B．在一個(gè)氫原子的某一次躍遷中，可以發(fā)出若干個(gè)同一頻率的光子 C．一個(gè)處于n＝4能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，最多發(fā)出3種頻率的光子 D．一群處于n＝4能級(jí)的氫原子在某一時(shí)刻發(fā)出的光中可以包含6種不同頻率的光子 【解析】　一個(gè)氫原子在一次躍遷中，只能發(fā)出一個(gè)某一頻率的光子，A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤．一個(gè)氫原子在從n＝4能級(jí)躍遷到基態(tài)時(shí)，最多可躍遷3次，即n＝4→n＝3，n＝3→n＝2，n＝2→n＝1，故最多可發(fā)出3種不同頻率的光子，C選項(xiàng)正確；大量處于n＝4能級(jí)的氫原子發(fā)生躍遷時(shí)，各種可能的躍遷方式都可能發(fā)生，故發(fā)出的光包含了N＝C＝6種不同頻率的光子，D選項(xiàng)正確． 【答案】　CD 6．欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)或電離，下列措施可行的是(　　) A．用10.2 eV的光子照射 B．用13 eV的光子照射 C．用13.8 eV的光子照射 D．用11 eV的電子碰撞 【解析】　由氫原子能級(jí)圖算出只有10.2 eV為第2能級(jí)與基態(tài)之間的能量差，處于基態(tài)的氫原子吸收10.2 eV的光子后將躍遷到第一激發(fā)態(tài)，而大于13.6 eV的光子能使氫原子電離．原子還可吸收電子的能量而被激發(fā)或電離，由于電子的動(dòng)能可全部或部分地被氫原子吸收．所以只要入射電子的動(dòng)能大于或等于兩能級(jí)的能量差值，均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷或電離．故正確答案為A、C、D. 【答案】　ACD 7．原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子．例如在某種條件下，鉻原子的n＝2能級(jí)上的電子躍遷到n＝1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n＝4能級(jí)上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)．以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子．已知鉻原子的能級(jí)公式可簡化表示為En＝，式中n＝1,2,3…表示不同能級(jí)，A是正的已知常數(shù)．上述俄歇電子的動(dòng)能是(　　) A.A　　　B.A　　　C.A　　　D.A 【解析】　俄歇電子的動(dòng)能是鉻原子從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)上釋放的能量與電子從n＝4能級(jí)上電離所需的能量之差．可以認(rèn)為n＝4能級(jí)上的能量就是電子從該能級(jí)上電離所需的能量．故可進(jìn)行如下計(jì)算E電子＝E2－E1－|En|＝－＋A－＝A 故選項(xiàng)C正確． 【答案】　C 二、非選擇題(本大題共5小題，共58分．按題目要求作答．解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位．) 8．(8分)1911年盧瑟福依據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，α粒子發(fā)生了________(選填“大”或“小”)角度散射現(xiàn)象，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型．若用動(dòng)能為1 MeV的α粒子轟擊金箔，則其速度約為________m/s.(質(zhì)子和中子的質(zhì)量均為1.6710－27 kg,1 MeV＝1106 eV) 【解析】　通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象是絕大多數(shù)α粒子幾乎不偏轉(zhuǎn)，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，甚至有的原方向返回；α粒子由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子構(gòu)成． 由動(dòng)能Ek＝mv2得，α粒子的速度v＝ ＝ m/s＝6.9106 m/s. 【答案】　大　6.9106 9．(10分)(xx西安一中檢測)氫原子基態(tài)能量E1＝－13.6 eV，要使處于量子數(shù)n＝2的定態(tài)的氫原子直接電離至少需要能量________eV.用能量為10 eV的光子使n＝3定態(tài)的氫原子電離，電子脫離原子后能量為________eV. 【解析】　E2＝＝＝－3.4 eV，ΔE＝0－E2＝0－(－3.4 eV)＝3.4 eV，用能量為10 eV的光子使n＝3定態(tài)的氫原子電離，電子脫離原子后能量為E＝10 eV－(0－)≈8.49 eV. 【答案】　3.4　8.49 10．(12分)(xx泉州檢測)若在某次密立根油滴實(shí)驗(yàn)中，場強(qiáng)為1.92105 N/C，一半徑為1.6410－4 cm，密度為0.851 g/cm3的油滴恰能懸浮，求油滴的電量是電子電量的多少倍？ 【解析】　小油滴懸浮在電場中，由力的平衡條件：mg＝qE， 得q＝ρ ＝ C ＝8.0210－19 C. 小油滴所帶電量q是電子電量e的倍數(shù)是 n＝＝5倍． 【答案】　5倍 11．(14分)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能量為E1＝－13.6 eV，問： (1)氫原子在n＝4的定態(tài)時(shí)，可放出幾種光子？ (2)若要使處于基態(tài)的氫原子電離，至少要用多大頻率的電磁波照射此原子？ 【解析】　(1)當(dāng)氫原子從n＝4的定態(tài)向基態(tài)躍遷，可釋放出如圖所示的6種不同頻率的光子． (2)hν≥E∞－E1＝13.6 eV＝2.17610－18 J 得ν≥＝ Hz＝3.281015 Hz 【答案】　(1)6種　(2)3.281015 Hz 12．(14分)氫原子基態(tài)的能量為E1＝－13.6 eV，電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑為r1＝0.5310－10 m．求氫原子處于n＝2的激發(fā)態(tài)時(shí)： (1)原子系統(tǒng)具有的能量； (2)電子在軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能； (3)電子具有的電勢能． 【解析】　(1)由En＝得 E2＝＝－3.4 eV. (2)電子繞核旋轉(zhuǎn)由庫侖力提供向心力 由牛頓第二定律得k＝m 又有：r2＝22r1 Ek2＝mv2 解得：Ek2＝＝ J＝3.4 eV. (3)由E2＝Ek2＋Ep2得 EP2＝E2－Ek2＝－3.4 eV－3.4 eV＝－6.8 eV. 【答案】　(1)－3.4 eV　(2)3.4 eV　(3)－6.8 eV