新教材2023-2024學(xué)年高中物理第4章原子結(jié)構(gòu)測(cè)評(píng)選擇性

第4章測(cè)評(píng)(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、單項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.下列說法正確的是()A.原子的核式結(jié)構(gòu)模型是湯姆孫建立起來的B.在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中,絕大多數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)C.玻爾模型能夠解釋所有原子的光譜現(xiàn)象D.玻爾認(rèn)為,電子的軌道是量子化的,原子的能量也是量子化的2.下列對(duì)于氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)正確的是()A.因?yàn)闅湓雍送庵挥幸粋€(gè)電子,所以氫原子只能產(chǎn)生一種波長的光B.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長不連續(xù)的譜線C.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列亮度不連續(xù)的譜線D.氫原子產(chǎn)生的光的波長大小與氫氣放電管放電強(qiáng)弱有關(guān)3.某原子的部分能級(jí)圖如圖所示,a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光。在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中,譜線從左向右的波長依次增大,則可能正確的譜線是()4.有兩個(gè)質(zhì)量為m、均處于基態(tài)的氫原子A、B,A靜止,B以速度v0與A發(fā)生碰撞。已知碰撞前后二者的速度均在一條直線上,碰撞過程中部分動(dòng)能有可能被某一氫原子吸收,從而使該原子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài),然后此原子向低能級(jí)躍遷,并放出光子。若氫原子碰撞后放出一個(gè)光子,已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1(E1<0),則速度v0至少為()A.-E1m B.-2E1二、多項(xiàng)選擇題:本題共4小題,每小題6分,共24分。每小題有多項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有錯(cuò)選的得0分。5.盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說可以解決的問題是()A.解釋?duì)亮Ｗ由⑸洮F(xiàn)象B.用α粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算原子核的大小C.結(jié)合經(jīng)典電磁理論,解釋原子的穩(wěn)定性D.結(jié)合經(jīng)典電磁理論,解釋氫原子光譜6.氫原子的能級(jí)圖如圖所示,一群處于某激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出3種頻率的光子。下列給出的不同光子能量的入射光,可以讓處于該激發(fā)態(tài)的氫原子電離的是()A.0.66eV B.0.85eV C.3.4eV D.13.6eV7.已知類氫結(jié)構(gòu)氦離子(He+)的能級(jí)圖如圖所示,根據(jù)能級(jí)躍遷理論可知()A.氦離子(He+)處于n=1能級(jí)時(shí),能吸收45eV的能量躍遷到n=2能級(jí)B.大量處在n=3能級(jí)的氦離子(He+)向低能級(jí)躍遷,只能發(fā)出3種不同頻率的光子C.氦離子(He+)從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)比從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射出光子的波長大D.若氦離子(He+)從n=2能級(jí)躍遷到基態(tài),釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng),則從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)釋放的光子一定也能使該金屬板發(fā)生光電效應(yīng)8.用具有一定動(dòng)能的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子,使這些氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為n(n>2)的激發(fā)態(tài),此時(shí)出現(xiàn)的氫光譜中有N條譜線,其中波長的最大值為λ。現(xiàn)逐漸提高入射電子的動(dòng)能,當(dāng)動(dòng)能達(dá)到某一值時(shí),氫光譜中譜線數(shù)增加到N'條,其中波長的最大值變?yōu)棣?。下列各式可能正確的是()A.N'=N+n B.N'=N+n1C.λ'>λ D.λ'<λ三、非選擇題:共60分。考生根據(jù)要求作答。9.(4分)一個(gè)處于基態(tài)的氫原子吸收光子后,躍遷到另一定態(tài),電子繞原子核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能將會(huì),電子繞原子核運(yùn)動(dòng)的頻率將會(huì)。(均選填“增大”或“減小”)

10.(4分)氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí),核外電子受力變(選填“大”或“小”),原子的能量(選填“減少”或“增加”),電子的動(dòng)能(選填“減少”或“增加”),氫原子要(選填“吸收”或“輻射”)一定頻率的光子。

11.(6分)一群氫原子處于n=4的能級(jí)狀態(tài),氫原子的能級(jí)圖如圖所示。(1)氫原子由量子數(shù)n=4的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)輻射光子的能量是eV;

(2)用(1)中的光子照射下表中幾種金屬,金屬能發(fā)生光電效應(yīng),發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能是eV。

金屬銫鈣鎂鈦逸出功W0/eV1.92.73.74.112.(6分)美國物理學(xué)家密立根利用實(shí)驗(yàn)最先測(cè)出了電子的電荷量,該實(shí)驗(yàn)被稱為密立根油滴實(shí)驗(yàn)。如圖所示,兩塊水平放置的金屬板A、B分別與電源的正、負(fù)極相連接,板間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng),方向豎直向下,板間油滴P由于帶負(fù)電懸浮在兩板間保持靜止。(1)若要測(cè)出該油滴的電荷量,需要測(cè)出的物理量有。

A.兩板的長度L B.油滴質(zhì)量mC.兩板間的電壓U D.兩板間的距離d(2)用所選擇的物理量表示出該油滴的電荷量q=(已知重力加速度為g)。

(3)若要使原本靜止的油滴落到下極板,則下列做法可以達(dá)到目的的有。

A.保持兩極板電壓不變,把下極板向下移B.斷開電源,把下極板向右移C.斷開電源,把下極板向下移D.斷開電源,把下極板向上移13.(10分)湯姆孫1897年用陰極射線管測(cè)量了電子的比荷(電子電荷量與質(zhì)量之比),其實(shí)驗(yàn)原理如圖所示。電子流平行于極板射入,極板P、P'間同時(shí)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B時(shí),電子流不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn);極板間只存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B時(shí),電子流穿出平行板電容器時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θ=115rad。已知極板長L=3.0×102m,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E=1.5×104V/m,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=5.0×10414.(12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。(電子電荷量e=1.6×1019C,電子質(zhì)量me=0.91×1030kg)(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200nm的紫外線照射(1)中的氫原子,求氫原子電離后電子的速度。15.(18分)氫原子處于基態(tài)時(shí),原子的能量為E1=13.6eV,當(dāng)處于n=3的激發(fā)態(tài)時(shí),能量為E3=1.51eV,普朗克常量h=6.63×1034J·s。(1)當(dāng)氫原子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)時(shí),向外輻射的光子的波長是多少?(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原子?(3)若有大量的氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),則在躍遷過程中最多能釋放出幾種頻率的光子?其中波長最長是多少?

第4章測(cè)評(píng)1.D湯姆孫首先發(fā)現(xiàn)了電子,提出了“葡萄干面包”原子模型,原子的核式結(jié)構(gòu)模型是盧瑟福建立起來的,故A錯(cuò)誤;盧瑟福做α粒子散射實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn),只有極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),故B錯(cuò)誤;玻爾模型只能夠解釋氫原子的光譜現(xiàn)象,故C錯(cuò)誤;玻爾提出假設(shè):電子的軌道是量子化的,原子的能量也是量子化的,故D正確。2.B氫原子核外只有一個(gè)電子,氫原子只能產(chǎn)生一些特殊頻率的譜線,即產(chǎn)生一些特殊波長的光,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長不連續(xù)的譜線,B選項(xiàng)正確;氫原子光譜是氫原子發(fā)射光子時(shí)形成的發(fā)射光譜,光譜都不是連續(xù)的,與亮度無關(guān),C選項(xiàng)錯(cuò)誤;氫原子產(chǎn)生的光的波長大小與氫氣放電管放電強(qiáng)弱無關(guān),D選項(xiàng)錯(cuò)誤。3.C根據(jù)ΔE=hν,ν=cλ,可知λ=cν=hc4.C由動(dòng)量守恒定律有mv0=2mv,碰撞過程損失的動(dòng)能為ΔE=12mv02-12·2mv2,由能級(jí)躍遷知識(shí)有ΔE至少為由n=2的能級(jí)躍遷至基態(tài)時(shí)的能量變化,則ΔE=E2E1=35.AB原子核很小,絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后幾乎沿原方向前進(jìn),極少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn),故A正確;影響α粒子運(yùn)動(dòng)的主要是帶正電的原子核,而絕大多數(shù)的α粒子穿過原子時(shí)離核較遠(yuǎn),受到的庫侖斥力很小,運(yùn)動(dòng)方向幾乎沒有改變,只有極少數(shù)α粒子可能與核十分接近,受到較大的庫侖斥力,才會(huì)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn),根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn),可以估算出原子核的直徑為1015~1014m,故B正確;盧瑟福的模型在經(jīng)典電磁理論下完全是不穩(wěn)定的,電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)輻射電磁波損失能量,故C錯(cuò)誤;經(jīng)典理論中能量是連續(xù)變化的,如此說來原子光譜就應(yīng)該是連續(xù)譜,但是事實(shí)上原子光譜是線狀譜,故D錯(cuò)誤。6.CD由題意知,一群處于某激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)可輻射出3種頻率的光子,則由氫原子躍遷時(shí)輻射光子的種數(shù)Cn2=3,可知這群氫原子處于第三能級(jí),而要使處于該能級(jí)的氫原子發(fā)生電離,則所吸收的能量必須大于該能級(jí)能量的絕對(duì)值,即必須大于17.BC吸收的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差,才能發(fā)生躍遷,從n=1躍遷到n=2,吸收的光子能量為40.8eV,故A錯(cuò)誤;大量處在n=3能級(jí)的氦離子(He+)向低能級(jí)躍遷,能發(fā)出3種不同頻率的光子,故B正確;由題圖可知,n=4和n=3的能級(jí)差小于n=3和n=2的能級(jí)差,則從n=4躍遷到n=3能級(jí)釋放的光子能量小于從n=3躍遷到n=2能級(jí)輻射的光子能量,所以從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)比從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)輻射出光子的頻率低,波長大,故C正確;從n=2能級(jí)躍遷到基態(tài)釋放的光子能量為[13.6(54.4)]eV=40.8eV,若能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng),從n=4能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)釋放的光子能量[3.4(13.6)]eV=10.2eV<40.8eV,不一定能使該板發(fā)生光電效應(yīng),故D錯(cuò)誤。8.AC氫原子處于n能級(jí)向較低激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時(shí),可能產(chǎn)生的光譜線條數(shù)的計(jì)算公式為N=Cn2=n(n-1)2,設(shè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為n'的激發(fā)態(tài)時(shí)出現(xiàn)的氫光譜中有N'條譜線,若n'=n+1,N'=n(n+1)2=N+n,故A項(xiàng)正確。氫原子能級(jí)越高相鄰能級(jí)差越小,由9.答案減小減小解析基態(tài)的氫原子吸收光子后,半徑變大,由ke2r2=mv2r得Ek=12mv2=ke22r,即電子的動(dòng)能減小;由k10.答案大減少增加輻射解析氫原子的核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí),r減小,由庫侖定律知核外電子受力變大;由ke2r2=mv2r得Ek=12mv2=ke211.答案(1)2.55(2)銫0.65解析(1)氫原子由n=4的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)輻射光子的能量等于兩級(jí)間的能級(jí)差,即E=E4E2=[0.85(3.4)]eV=2.55eV。(2)E只大于銫的逸出功,故光子只有照射銫金屬才能發(fā)生光電效應(yīng)。根據(jù)光電效應(yīng)方程得,Ekm=hνW0=(2.551.9)eV=0.65eV。12.答案(1)BCD(2)mgdU解析(1)平行金屬板板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng),油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),靜電力與重力平衡,則有mg=qE=qU所以需要測(cè)出的物理量有油滴質(zhì)量m,兩板間的電壓U,兩板間的距離d。故選B、C、D。(2)根據(jù)平衡條件可得mg=qE=qU則油滴的電荷量為q=mgdU(3)若要使原本靜止的油滴落到下極板,減小靜電力即可,保持兩極板間電壓U不變,把下極板向下移,則增大極板間距,根據(jù)E=Ud可知,電場(chǎng)強(qiáng)度減小,則靜電力減小,因此油滴可落到下極板,A正確;斷開電源,金屬板所帶電荷量Q不變,根據(jù)C=εrS4πkd,C=QU,E=13.答案1.3×1011C/kg解析無偏轉(zhuǎn)時(shí),洛倫茲力和靜電力平衡,則eE=evB只存在磁場(chǎng)時(shí),有evB=mv由幾何關(guān)系r=L偏轉(zhuǎn)角很小時(shí),r=L聯(lián)立上述各式并代入數(shù)據(jù)得電子的比荷em=EθB2L=114.答案(1)8.21×1014Hz(2)9.95×105m/s解析(1)n=2時(shí),E2=-13.622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)的氫原子電離,電離能為ΔE=E∞E2=3.4eVν=ΔEh=3.4×1.(2)波長為200nm的紫外線一個(gè)光子所具有的能量E0=h·ν0=6.63×1034×3×=9.945×1019J電離能ΔE=3.4×1.6×1019J=5.44×1019J由能量守恒有hν0ΔE=12mev代入數(shù)值解得v