2020-2021學年高中物理人教版選修3-5第十八章　《原子結(jié)構(gòu)》綜合測試

1、第十八章原子結(jié)構(gòu)綜合測試時間：90分鐘滿分：100分一、選擇題(17為單選，810為多選，每小題4分，共40分)1英國物理學家湯姆孫因發(fā)現(xiàn)電子獲得1906年諾貝爾物理學獎，關(guān)于電子發(fā)現(xiàn)的重大意義，下列說法中正確的是(b)a它揭示了原子是由原子核和電子組成的b它揭示了原子是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，打破了原子不可分割的結(jié)論c它揭示了電荷的量子化，即任何帶電體的電荷只能是電子電量的整數(shù)倍d它揭示了電子質(zhì)量僅為原子質(zhì)量的倍解析：電子的發(fā)現(xiàn)說明電子是原子的組成部分，即原子是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，b正確2一群氫原子處于同一較高的激發(fā)態(tài)，它們在向較低激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程中(b)a可能吸收一系列頻率不同的光子，形成光譜中的若

2、干條暗線b可能發(fā)出一系列頻率不同的光子，形成光譜中的若干條明線c只吸收頻率一定的光子，形成光譜中的一條暗線d只發(fā)出頻率一定的光子，形成光譜中的一條明線解析：因為有一群氫原子處于同一較高的激發(fā)態(tài)，而當它們在向較低激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時，會有能量的釋放，所以會發(fā)出光子形成明線光譜，而不是暗線光譜因為有許多氫原子，所以它們里面有的直接向基態(tài)躍遷，有的向較低一級的激發(fā)態(tài)躍遷，再由較低激發(fā)態(tài)向更低級激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷，因此會發(fā)出一系列的頻率不同的光子3一個處于基態(tài)的氫原子吸收光子后，躍遷到另一定態(tài)，下列說法中正確的是(d)a電子繞原子核運動的動能將會變大b電子繞原子核運動的頻率將會變大c向低能級躍遷時，發(fā)出光

3、子的頻率等于吸收光子的頻率d吸收光子屬于紫外線，發(fā)出的光子可能含有可見光解析：基態(tài)的氫原子吸收光子后，半徑變大，由k得ekmv2，即電子的動能減小，a錯誤；由42mf2r得f2，即電子繞核運動的頻率減小，b錯誤；因基態(tài)與激發(fā)態(tài)能級差大，吸收光子屬于紫外線，若躍遷到n2的能級，發(fā)出的光子與吸收的光子頻率相同，若躍遷到其他能級，可能先躍遷到n2的能級，再躍遷到基態(tài)，故c錯誤，d正確4已知氦離子(he)的能級圖如圖所示，根據(jù)能級躍遷理論可知(a)a氦離子(he)從n4能級躍遷到n3能級比從n3能級躍遷到n2能級輻射出光子的頻率低b大量處在n3能級的氦離子(he)向低能級躍遷，只能發(fā)出2種不同頻率的光

4、子c氦離子(he)處于n1能級時，能吸收45 ev的能量躍遷到n2能級d氦離子(he)從n4能級躍遷到n3能級，需要吸收能量解析：氦離子由高能級向低能級躍遷，輻射光子的能量等于能級差，對應光子頻率滿足：henem(n>m)，a正確大量處于n3能級的氦離子向低能級躍遷，能發(fā)出3種不同頻率的光子，b錯誤氦離子只能吸收能量等于能級差的光子才能躍遷到高能級，c錯誤氦離子從高能級躍遷到低能級，以光子的形式輻射能量，d錯誤5處于n3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，則下列說法正確的是(c)a不能使金屬w產(chǎn)生光電效應的是從n3激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子b不

5、能使金屬w產(chǎn)生光電效應的是從n2激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子c若光子從n4激發(fā)態(tài)躍遷到n3激發(fā)態(tài)，一定不能使金屬w產(chǎn)生光電效應d若光子從n4激發(fā)態(tài)躍遷到n2激發(fā)態(tài)，一定不能使金屬w產(chǎn)生光電效應解析：只有光子能量大于金屬逸出功時才能發(fā)生光電效應，從n3能級向n2能級躍遷時光子能量最小，a、b錯誤；因e42>e32，故可能發(fā)生光電效應，d錯誤；e43<e32，不能發(fā)生光電效應，c正確6核磁共振成像是一種人體不接觸放射線，對人體無損害，可進行人體多部位檢查的醫(yī)療影像技術(shù)基本原理：當外來電磁波滿足一定條件時，可使處于強磁場中的人體內(nèi)含量最多的氫原子吸收電磁波的能量，去掉外來電磁波后，吸收了能

6、量的氫原子又把這部分能量以電磁波的形式釋放出來，形成核磁共振信號由于人體內(nèi)各種組織所含氫原子數(shù)量不同，或同種組織正常與病變時所含氫原子數(shù)量不同，釋放的能量亦不同，將這種能量信號通過計算機轉(zhuǎn)換成圖像，就可以用來診斷疾病下列關(guān)于人體內(nèi)氫原子吸收的電磁波能量的說法正確的是(d)a任何頻率的電磁波氫原子均可吸收b頻率足夠高的電磁波氫原子才吸收c能量大于13.6 ev的電磁波氫原子才能吸收d氫原子只能吸收某些頻率的電磁波解析：根據(jù)玻爾理論，只有能量剛好等于氫原子兩個能級差的光子(電磁波)才能被氫原子吸收，故選項d正確，a、b、c錯誤7原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子例如，在某種條件

7、下，鉻原子由n2能級躍遷到n1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應的能量轉(zhuǎn)交給n4能級上的電子，使之能脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應以這種方式脫離了原子的電子叫俄歇電子已知鉻原子的能級公式可簡化表示en，式中n1,2,3表示不同能級，a是正的已知常數(shù)則上述俄歇電子的動能是(c)a.a b.ac.a d.a解析：鉻原子從n2的能級躍遷到n1的能級上，釋放的能量e(a)a，n4能級上的電子獲得這一能量后脫離原子，電子脫離原子后的動能為a()a，c正確8關(guān)于氫原子能級的躍遷，下列敘述中正確的是(ab)a用能量為20.75 ev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

8、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)解析：氫原子的電離能e0(13.6) ev13.6 ev<20.75 ev所以可使氫原子電離，a正確由heme1得em1he110.2 ev(13.6) ev3.4 evem211.0 ev(13.6) ev2.6 evem312.5 ev(13.6) ev1.1 ev由e得，只有em13.4 ev對應于n2的狀態(tài)由于電子繞核運動時只能吸收恰好為兩能級能量差的光子，所以只有b可使氫原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)9關(guān)于粒子散射

9、實驗，下列說法正確的是(ac)a在實驗中觀察到的現(xiàn)象是：絕大多數(shù)粒子穿過金箔后仍沿原來方向前進，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至被彈回b使粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的力是來自帶正電的核及核外電子，當粒子接近核時是核的斥力使粒子偏轉(zhuǎn)，當粒子接近電子時是電子的吸引力使之偏轉(zhuǎn)c實驗表明：原子中心有一個極小的核，它占有原子體積的極小部分d實驗表明：原子中心的核帶有原子的全部正電荷和原子的全部質(zhì)量解析：由粒子散射實驗結(jié)果知，a正確；由于電子質(zhì)量遠小于粒子質(zhì)量，對粒子的運動影響極小，使粒子發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)的是原子核的斥力，b錯誤；實驗表明：原子具有核式結(jié)構(gòu)，核極小，但含有全部的正電荷和幾乎所

10、有的質(zhì)量，c正確，d錯誤10如圖所示的是湯姆孫的氣體放電管的示意圖，下列說法中正確的是(不考慮電子重力)(ac)a若d1、d2之間不加電場和磁場，則陰極射線應打到最右端的p1點b若d1、d2之間加豎直向下的電場，則陰極射線應向下偏轉(zhuǎn)c若d1、d2之間加豎直向下的電場，則陰極射線應向上偏轉(zhuǎn)d若d1、d2之間加垂直紙面向里的磁場，則陰極射線不偏轉(zhuǎn)解析：實驗證明，陰極射線是電子，它在電場中偏轉(zhuǎn)時應偏向帶正電的極板一側(cè)，可知c正確，b錯誤；加上磁場時，電子在磁場中受洛倫茲力，要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因而d錯誤；當不加電場和磁場時，電子所受的重力可忽略不計，故打在p1點，a正確二、填空題(每小題9分，共18分)11

11、一群氫原子處于量子數(shù)n4能級狀態(tài)，氫原子的能級圖如圖所示，氫原子可能發(fā)射6種頻率的光子；氫原子由量子數(shù)n4的能級躍遷到n2的能級時輻射光子的能量是2.55 ev；用從n4的能級躍遷到n2的能級時輻射的光子照射下表中幾種金屬，銫金屬能發(fā)生光電效應幾種金屬的逸出功金屬銫鈣鎂鈦逸出功w/ev1.92.73.74.1解析：氫原子從量子數(shù)n4的能級躍遷時產(chǎn)生的光子的頻率數(shù)目為nc6；由量子數(shù)n4的能級躍遷到n2的能級時輻射光子的能量是ee4e20.85 ev(3.4 ev)2.55 ev；由光電效應的條件可知量子數(shù)n4的能級躍遷到n2的能級時輻射光子可以使銫發(fā)生光電效應12一群處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子，躍

12、遷時可能發(fā)出的譜線分屬3個譜線系，其中最長的波長等于1.884×106_m，最短的波長等于9.750×108_m.解析：由于大量原子激發(fā)后會發(fā)生各種可能的躍遷，因此，如圖所示，能發(fā)出6條譜線其中躍遷到同一個低能級的光屬于同一譜線系因此這6條譜線分屬三個譜線系每個譜線系的光依次為a；b、d；c、e、f.由玻爾理論可知，輻射光的波長.躍遷時的能量變化e越大，輻射光的波長越短；e越小，則波長越長因此光線c波長最短，光線a波長最長它們的波長分別是a m1.884×106 m，c m9.750×108 m.三、計算題(共42分)13(10分)氫原子光譜譜線波長遵循

13、公式r()，r為里德伯常量，賴曼系是從高能級向基態(tài)躍遷時產(chǎn)生的，巴耳末系是從高能級向第二能級躍遷時產(chǎn)生的，帕邢系是從高能級向第三能級躍遷時產(chǎn)生的，求各線系的第一條譜線(波長最長的譜線)的波長之比答案：35189540解析：賴曼系的第一條譜線r(1)r，巴耳末系的第一條譜線r()r，帕邢系的第一條譜線r()r，故波長之比12335189540.14(10分)氫原子處于基態(tài)時，原子能級e113.6 ev，普朗克常量h6.63×1034 j·s，現(xiàn)用光子能量介于1112.5 ev范圍內(nèi)的光去照射一大群處于基態(tài)的氫原子(1)照射光中可能被基態(tài)氫原子吸收的光子有幾種？激發(fā)后的氫原子發(fā)

14、射的不同能量的光子最多有幾種？能放出的光子的最大能量是多少？(2)要使處于n3的激發(fā)態(tài)的氫原子電離，入射光子的最小頻率是多少？答案：(1)1312.09 ev(2)3.64×1014 hz解析：(1)由en可算出e23.4 ev，e31.51 ev，e40.85 ev，分別計算出處于基態(tài)的氫原子躍遷到第二、第三、第四激發(fā)態(tài)過程中吸收的能量，分別是10.2 ev，12.09 ev,12.75 ev.因此，用光子能量介于1112.5 ev范圍內(nèi)的光去照射一大群處于基態(tài)的氫原子時，照射光中可能被基態(tài)氫原子吸收的光子只有1種，當處于第三激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，對應有3種頻率的光子；從n

15、3躍遷到n1能級時，輻射的光子能量最大，ee3e112.09 ev.(2)要使氫原子電離，即將電子移到離核無窮遠處，此時e0，則hee30(1.51) ev1.51 ev最小頻率3.64×1014 hz.15(10分)在研究原子物理時，科學家經(jīng)常借用宏觀模型進行模擬在玻爾原子模型中，完全可用衛(wèi)星繞行星運動來模擬研究電子繞原子核的運動當然這時的向心力不是粒子間的萬有引力(可忽略不計)，而是粒子間的靜電力在氫原子中，電子和原子核的帶電荷量大小都是e1.60×1019 c，電子在第1、2可能軌道運行時，其運動半徑分別為r10.53×1010 m、r24r1.(靜電力常量

16、k9.0×109 n·m2/c2)(1)求電子分別在第1、2可能軌道運行時的動能(以ev為單位)；(2)當電子從第1可能軌道躍遷到第2可能軌道時，原子還需吸收10.2 ev的光子，那么電子的電勢能增加了多少？答案：(1)13.6 ev3.4 ev(2)20.4 ev解析：(1)電子所受靜電力提供向心力，有km故ekmv2ek1 j13.6 evek2ek13.4 ev.(2)根據(jù)能量守恒定律，有epe(ek1ek2)故ep20.4 ev.16(12分)光電效應和康普頓效應深入地揭示了光的粒子性的一面前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外還具有動量由狹義相對論可知

17、，一定的質(zhì)量m與一定的能量e相對應emc2，其中c為真空中光速(1)已知某單色光的頻率為，波長為，該單色光光子的能量eh，其中h為普朗克常量試借用質(zhì)子、電子等粒子動量的定義動量質(zhì)量×速度，推導該單色光光子的動量p.(2)光照射到物體表面時，如同大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞一樣，將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會對物體表面產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”，用i表示一臺發(fā)光功率為p0的激光器發(fā)出一束某頻率的激光，光束的橫截面積為s.當該激光束垂直照射到某物體表面時，假設光全部被吸收，試寫出其在物體表面引起的光壓的表達式(3)設想利用太陽光的“光壓”為探測器提供動力，將太陽系中的探測器送到太陽系以外，這就需要為探測器制作一個很大的光帆，以使太陽光對光帆的壓力超過太陽對探測器的引力，不考慮行星對探測器的引力一個質(zhì)量為m的探測器