高中物理人教版5第十八章原子結(jié)構(gòu)單元測(cè)試 2023版第18章章末分層突破3

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4個(gè)選項(xiàng)中，第1～4題只有一個(gè)選項(xiàng)符合要求，第5～8題有多個(gè)選項(xiàng)符合要求．全選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分．)1．下列敘述中符合物理學(xué)史的有()A．湯姆孫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．查德威克通過對(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．玻爾根據(jù)氫原子光譜分析，總結(jié)出了氫原子光譜可見光區(qū)波長公式【解析】湯姆孫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、C錯(cuò)；巴耳末根據(jù)氫原子光譜在可見光區(qū)的四條譜線得出巴耳末公式，D錯(cuò)誤．【答案】A2．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核小【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對(duì)；電子帶電量與氫原子相同，但質(zhì)量是氫原子的eq\f(1,1836)，故陰極射線的比荷比氫原子大，D錯(cuò)．【答案】B3．如圖1所示，a、b、c、d分別表示氫原子在不同能級(jí)間的四種躍遷，輻射光子頻率最大的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472066】圖1A．a(chǎn) B．bC．c D．d【解析】hνa＝E2－E1＝eV，hνb＝E3－E1＝eV，hνc＝E3－E2＝eV，hνd＝E4－E3＝eV，故頻率最大的是b光子，選項(xiàng)B正確．【答案】B4．已知處于某一能級(jí)n上的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能夠發(fā)出10種不同頻率的光，下列表示輻射光波長最長的那種躍遷的示意圖是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472067】【解析】根據(jù)能級(jí)圖可知，從n＝5到n＝4時(shí)能級(jí)差最小，輻射光子的能量最小，所以其波長最長．【答案】A5．處于基態(tài)的氫原子吸收一個(gè)光子后，則下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472064】A．電子繞核旋轉(zhuǎn)半徑增大B．電子的動(dòng)能增大C．氫原子的電勢(shì)能增大D．氫原子的總能量增加【解析】由玻爾理論可知，氫原子吸收光子后，應(yīng)從離核較近的軌道躍遷到離核較遠(yuǎn)的軌道，在此躍遷過程中，電場力對(duì)電子做負(fù)功，電勢(shì)能增加．另由經(jīng)典電磁理論知，電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力即為氫核對(duì)電子的庫侖力，故eq\f(ke2,r2)＝eq\f(mv2,r)，所以Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r).可見，電子運(yùn)動(dòng)軌道半徑增大，動(dòng)能減小，再結(jié)合能量守恒定律，氫原子吸收光子，總能量增加，故正確選項(xiàng)為A、C、D.【答案】ACD6．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∶1C．周期之比為1∶8 D．動(dòng)能之比為4∶1【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)庫侖定律和牛頓第二定律有：keq\f(e2,r\o\al(2,n))＝meq\f(v\o\al(2,n),rn)，vn＝eq\r(\f(ke2,mrn))，所以速度之比為eq\f(v1,v2)＝eq\r(\f(r2,r1))＝2∶1，故B錯(cuò)．根據(jù)庫侖定律和牛頓第二定律有：keq\f(e2,r\o\al(2,n))＝m(eq\f(2π,T))2rn，T＝eq\r(\f(4π2mr\o\al(3,n),ke2))，所以周期之比為eq\f(T1,T2)＝eq\r(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(r1,r2)))3)＝1∶8，故C對(duì)．根據(jù)eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)＝eq\f(1,2)keq\f(e2,rn)，所以動(dòng)能之比為eq\f(Ek1,Ek2)＝eq\f(r2,r1)＝4∶1，故D對(duì)．【答案】ACD7．關(guān)于光譜，下列說法正確的是()A．太陽光譜是吸收光譜B．太陽光譜中的暗線，是太陽光經(jīng)過太陽大氣層時(shí)某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的C．根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析太陽的物質(zhì)組成D．根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析地球大氣層中含有哪些元素【解析】太陽光譜是吸收光譜．因?yàn)樘柺且粋€(gè)高溫物體，它發(fā)出的白光通過溫度較低的太陽大氣層時(shí)，會(huì)被太陽大氣層中的某些元素的原子吸收，從而使我們觀察到的太陽光譜是吸收光譜，所以分析太陽的吸收光譜，可知太陽大氣層的物質(zhì)組成，而某種物質(zhì)要觀察到它的吸收光譜，要求它的溫度不能太低，但也不能太高，否則會(huì)直接發(fā)光，由于地球大氣層的溫度很低，所以太陽光通過地球大氣層時(shí)不會(huì)被地球大氣層中的物質(zhì)原子吸收．上述選項(xiàng)中正確的是A、B.【答案】AB8．關(guān)于氫原子能級(jí)的躍遷，下列敘述中正確的是()A．用波長為60nm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】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＝eq\f(E1,22)－E1＝－eq\f,4)eV－(－eV＝eV，ΔE31＝E3－E1＝eq\f(E1,32)－E1＝－eq\f,9)eV－(－eV＝eV，ΔE41＝E4－E1＝eq\f(E1,42)－E1＝－eq\f,16)eV－(－eV＝eV，ΔE∞1＝0－E1＝－(－eV)＝eV(電離)．波長為λ＝60nm的X射線，其光子能量E＝h·eq\f(c,λ)＝×10－34×eq\f(3×108,60×10－9)J＝×10－18J＝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．【答案】AB二、非選擇題(本題共5小題，共52分．按題目要求作答．)9．(6分)如圖2是教材中的實(shí)驗(yàn)插圖，該圖是著名的α粒子散射實(shí)驗(yàn)示意圖，由此科學(xué)家盧瑟福提出了________模型．圖2【解析】盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型．【答案】原子核式結(jié)構(gòu)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________.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472241】【解析】設(shè)氫原子基態(tài)能量為E1，則由玻爾理論可得：eq\f(1,9)E1－eq\f(1,4)E1＝hν，eq\f(1,16)E1－E1＝hν41，解得：吸收的光子頻率ν41＝eq\f(27,4)ν.【答案】eq\f(27,4)ν11．(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？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472242】【解析】據(jù)躍遷理論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，可從n＝3躍遷到n＝1，從n＝3躍遷到n＝2，再從n＝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－eq\f(8,9)E1，－eq\f(5,36)E1，－eq\f(3,4)E1.【答案】見解析12．(12分)氫原子的能級(jí)圖如圖3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＝×10－34J·s，求：圖3(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＝eq\f(nn－1,2)＝eq\f(4×3,2)＝6(種)．(2)W＝E3－E1＝eV，E3－E1＝hν解得ν＝×1015Hz.【答案】(1)6(2)eV×1015Hz13．(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λ可以用下面的巴耳末—里德伯公式表示：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,k2)－\f(1,n2)))，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)用萊曼系波長最長的光照射時(shí)，遏止電壓的大小為U1，當(dāng)用巴耳末系波長最短的光照射時(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.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：54472243】【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)的光波長最長，設(shè)為λ1由題中所給公式有：eq\f(1,λ1)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,12)－\f(1,22)))＝eq\f(3,4)R波長λ1的光對(duì)應(yīng)的頻率ν1＝eq\f(c,λ1)＝eq\f(3,4)cR對(duì)于巴耳末線系，當(dāng)n＝∞時(shí)對(duì)應(yīng)的光波長最短，設(shè)為λ2，由題中所給公式有：eq\f(1,λ2)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\