高中物理第二章原子结构章末检测教科版选修3_5
教科版高中物理选修(3-5)第二章《原子结构》word滚动检测
教科版高中物理选修(3-5)第二章《原子结构》word滚动检测滚动检测(二) 原子结构(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(共8小题，共56分)1．如图1-所示一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线的轨迹往下偏，则( )．图1A．导线中的电流由A流向B B．导线中的电流由B流向AC．若要使电子束的偏转往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现 D．电子束的轨迹与AB中电流方向无关解析因为AB中通有电流，所以会在阴极射线管中产生磁场，电子受到洛伦兹力作用而发生偏转，由左手定则可知，阴极射线管中的磁场方向垂直于纸面向里，再根据安培定则可知，AB中的电流方向应是由B流向A，当AB中的电流方向变为由A向B，则AB上方的磁场方向变为垂直于纸面向外，电子所受洛伦兹力方向变为向上，电子束的轨迹会变为向上偏转．答案 BC2．关于阴极射线，下列说法正确的是( )．A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象 B．阴极射线是在真空管内由阴极发出的电子流 C．阴极射线是组成物体的原子D．阴极射线可以直线传播，也可被电场、磁场偏转解析阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流，B正确．电子是原子的组成部分，C错误．电子可被电场、磁场偏转，D正确．答案 BD3．氢原子部分能级示意图如图2-所示．不同色光的光子能量如下表所示．色光光子能量范围 (eV) 红 1.61 ～2.00 橙 2.00 ～2.07 黄 2.07 ～2.14 绿 2.14 ～2.53 蓝-靛 2.53 ～2.76 紫 2.76 ～3.10图2处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为( )．A．红、蓝-靛 C．红、紫B．黄、绿 D．蓝-靛、紫解析由题表可知处于可见光范围的光子的能量范围为1.61 eV～3.10 eV，处于某激发态的氢原子能级跃迁时：E3－E2＝(3.40－1.51) eV＝1.89 eV，此范围为红光．E4－E2＝(3.40－0.85) eV＝2.55 eV，此范围为蓝－靛光，故本题正确选项为A. 答案 A4．若在如图3所示的阴极射线管中部加竖直向上的电场，则应加什么方向的大小合适的磁场才能让阴极射线不偏转( )．图3A．竖直向上B．竖直向下C．垂直纸面向里 D．垂直纸面向外解析由阴极射线的电性及左手定则可判断D项正确．答案 D5．关于α粒子散射实验( )．A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度大的偏转 B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少 C．α粒子离开原子核的过程中，动能增加，电势能也增加D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小解析由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍沿原方向前进．只有极少数发生大角度的偏转，从α粒子的散射实验的数据可以估算出原子核直径的大小约为10－15 m～10－14 m．由此可知A错、D正确；α粒子向金属核射去，如图所示．可知α粒子接近核时，克服电场力做功，所以其动能减少，电势能增加；当α粒子远离原子核时，电场力做正功，其动能增加，电势能减少，所以选项B、C都错．答案 D6．高速α粒子在重原子核电场作用下的散射现象如图4所示，实线表示α粒子运动的轨迹，虚线表示重核形成电场的等势面．设α粒子经过a、b、c三点时的速度大小分别为va、vb、vc，则其关系为( )．图4A．va＜vb＜vcB．vc＜vb＜vaC．vb＜va＜vc D．vc＜va＜vb解析α粒子和原子核都带正电相互排斥，当α粒子靠近原子核时，电场力做负功，α粒子动能减小，va＞vb，当α粒子远离原子核时电场力做正功，动能增加，vc＞vb.又因为从a到c的整个过程电场力对α粒子做正功，故va＜vc，所以vc＞va＞vb，选项C 正确．答案 C7．关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是( )．A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子是“中空”的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大解析在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向前进，说明α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的．故A 错、B对；极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显力作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子的质量，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故C对、D错．答案 BC8．在α粒子散射实验中，当α粒子穿过金箔时，下列理解正确的是( )．A．与金原子核相距较远的α粒子，可能发生大角度偏转 B．与金原子核相距较近的α粒子，可能发生大角度偏转 C．α粒子与金原子核距离最近时，系统的能量最小D．α粒子与金原子核距离最近时，系统的电势能最大解析对α粒子散射现象，卢瑟福的核式结构学说作出了圆满的解释，并推算出了原子核的直径在10－14 m以下，只相当于原子半径的十万分之一．若把原子核看成直径为1 cm的小球，则原子相当于直径100 m的球体，α粒子穿过金箔时，只有少数α粒子可能离核较近，金原子核对α粒子的库仑力较大，使α粒子发生大角度偏转，故A错误、B正确．α粒子与金原子核之间的作用力是库仑斥力，在α粒子向金原子核靠近时，要克服库仑力做功，α粒子的动能减少，电势能增加；在α粒子远离金原子核时，库仑力对α粒子做功，α粒子的动能增加，电势能减少．α粒子与金原子核组成的系统总能量不变．它们距离最近时，系统的电势能最大，故C错、D对，故选B、D. 答案 BD二、非选择题(共4小题，共44分)9．(10分)卢瑟福提出的原子核式结构模型认为在原子的中心有一个很小的核．如果把原子看成半径为1000 m的大球，请你估算原子核半径的大小．解析由α粒子散射实验测出原子核的半径约为10－15 m，而原子的半径约为110－10 m，原子核的半径与原子的半径之比为105，由此知题中所说的原子核的1000半径约r核＝105 m＝1.0×10－2 m＝1 cm. 答案半径约1 cm10．(10分)用α粒子轰击金箔时，测得α粒子能接近金箔的最小距离为2.0×10－14m．金原子核的平均密度约为多少？(阿伏加德罗常数NA＝6×1023mol－1，金元素的摩尔质量M＝197 g・mol－1)解析可以把α粒子能接近金箔的最小距离看做金原子核的半径R，金原子44核的体积V＝3πR3＝3π×(2.0×10－14)3m3＝3.3×10－41m3，一个金原子的质量：M197×10m0－25m0＝＝kg，则金原子核的平均密度ρ＝＝23kg＝3.3×10NAV6×103.3×10－253163－41kg/m＝1×10kg/m.3.3×10答案1×1016kg/m311．(10分)密立根油滴实验原理之一是库仑力与重力平衡：用油雾器将油喷入两块相距为d的水平放置的平行极板之间．油在喷射撕裂成油滴时，一般都是带电的(有正负之分)，设油滴的质量为m，两极板间的电压为U，则油滴在－3感谢您的阅读，祝您生活愉快。
2015高中物理 第二章 原子结构 章末检测卷(教科版选修3-5)
章末检测卷(二)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．关于原子结构，下列说法中正确的是()A．利用α粒子散射实验可以估算原子核的半径B．利用α粒子散射实验可以估算核外电子的运动半径C．原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验D．处于激发态的氢原子放出光子后，核外电子运动的动能将增大答案AD解析核外电子对α粒子几乎没有什么阻碍作用，故无法估算核外电子的运动半径，选项B 错误；玻尔的氢原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，选项C错误．故选A、D.2．在α粒子散射实验中，如果两个具有相同能量的α粒子，从大小不同的角度散射出来，则散射角度大的这个α粒子()A．更接近原子核B．更远离原子核C．受到一个以上的原子核作用D．受到原子核较大的冲量作用答案AD解析散射角度大说明受的斥力大，离原子核更近．3．卢瑟福α粒子散射实验的结果()A．证明了质子的存在B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D．证明了原子中的电子只能在某些轨道上运动答案 C解析该题考查的是α粒子散射实验对人类认识原子结构的贡献．只要了解α粒子散射实验的结果及核式结构的建立过程，就不难得出正确答案．α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核，数年后卢瑟福发现核内有质子并预言核内存在中子．故正确选项为C.4．处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射，只发射波长为λ1、λ2、λ3的三种单色光，且λ1>λ2>λ3，则入射光的波长为()A．λ1B．λ1＋λ2＋λ3C.λ2λ3λ2＋λ3D.λ1λ2λ1＋λ2答案 D解析 根据玻尔原子理论，入射光的频率等于三种发射光中的最大频率，则其波长等于三种发射光中的最短波长，即λ3.由玻尔原子理论，得hc λ3＝hc λ1＋hc λ2，解得λ3＝λ1λ2λ1＋λ2，故正确选项为D.5．光子能量为E 的一束光照射容器中的氢原子(设氢原子处于n ＝3的能级)，氢原子吸收光子后，能发出频率为ν1、ν2、…、ν6的六种光谱线，且ν1<ν2<…<ν6，则E 等于( ) A ．hν1 B ．hν6C ．h (ν5－ν1)D ．h (ν1＋ν2＋…＋ν6)答案 A解析 对于量子数n ＝3的一群氢原子，当它们向较低的激发态或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为n (n －1)2＝3，由此可判定氢原子吸收光子后的能量的能级是n ＝4，且从n ＝4到n ＝3放出的光子能量最小，频率最低即为ν1，因此，处于n ＝3能级的氢原子吸收频率ν1的光子(能量E ＝hν1)，从n ＝3能级跃迁到n ＝4能级后，可发出6种频率的光谱线．故答案为A. 6．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n 越大，则( ) A ．电子轨道半径越小 B ．核外电子运动速度越大 C ．原子能量越大 D ．电势能越小 答案 C解析 由r n ＝n 2r 1可知A 错；氢原子在n 能级的能量E n 与基态能量E 1的关系为E n ＝E 1n 2.因为能量E 为负值，所以n 越大，则E n 越大，所以C 正确；在玻尔模型中氢原子核外层电子的运动情况是电子绕核运动所需的向心力由库仑力提供k e 2r 2n ＝m v 2nr n.可知r n 越大，速度越小，则B错；由E ＝E k ＋E p 可知D 错．7．在氢原子光谱中，可见光区域中有14条，其中有4条属于巴尔末系，其颜色为一条红色，一条蓝色，两条紫色．它们分别是从n ＝3,4,5,6能级向n ＝2能级跃迁时产生的，则( ) A ．红色光谱线是氢原子从n ＝6能级向n ＝2能级跃迁时产生的 B ．紫色光谱线是氢原子从n ＝6或n ＝5能级向n ＝2能级跃迁时产生的 C ．若从n ＝6能级跃迁到n ＝1能级将产生红外线D ．若原子从n ＝6能级跃迁到n ＝2能级，跃迁时所辐射的光子不能使某金属产生光电效应，则原子从n ＝6能级向n ＝3能级跃迁时将可能使该金属产生光电效应答案 B解析 其能级跃迁图如图所示，从图中可以看出从n ＝6到n ＝2的能量最大，应为紫光，A 错误，n ＝5到n ＝2是其次最值，故也应为紫光，因此B 正确，从n ＝6到n ＝1的能级差大于从n ＝6到n ＝2的能级差，故将产生紫外线，C 错误，从n ＝6到n ＝2不能使该金属发生光电效应，则其他的就更不能使该金属发生光电效应，因此D 项错误．8．处于激发态的原子如果在入射光的电磁场的影响下，引起由高能级向低能级跃迁，同时两个状态之间的能量差以光子的形式辐射出去，这种辐射叫受激辐射．原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等，都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理．那么发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量E 、电势能E p 、电子动能E k 的变化关系是( )A ．E p 增大、E k 增大、E 减小B ．E p 减小、E k 增大、E 减小C ．E p 增大、E k 增大、E 增大D ．E p 减小、E k 增大、E 不变 答案 B解析 原子由高能级向低能级跃迁时总能量减小．跃迁后电子绕核运动的半径减小，由k e 2r 2＝m v 2r得v ＝ ke 2mr，可见电子的速度增大，即动能增大．运动过程中库仑力做正功，电势能减小．故选项B 正确．9．核磁共振成像(缩写为MRI)是一种人体不接触放射线，对人体无损害，可进入人体多部位检查的医疗影像技术．基本原理是：外来电磁波满足一定条件时，可使处于强磁场中的人体内含量最多的氢原子吸收电磁波的能量，去掉外来电磁波后，吸收了能量的氢原子又把这部分能量以电磁波的形式释放出来，形成核磁共振信号．由于人体内各种组织所含氢原子数量不同，或同种组织正常与病变时，所含氢原子数量不同，释放的能量亦不同．将这种能量信号通过计算机转换成图像，就可以用来诊断疾病．关于人体内氢原子吸收的电磁波能量，正确的有( )A ．任何频率的电磁波氢原子均可吸收B ．频率足够高的电磁波氢原子才吸收C ．能量大于13.6 eV 的电磁波氢原子才能吸收D ．氢原子只能吸收某些频率的电磁波 答案 D解析 氢原子只吸收能量等于能级差的电磁波．10.氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态的氦离子能量为E 1＝－54.4 eV ，氦离子的能级示意图如图1所示，在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )图1A ．42.8 eV(光子)B ．43.2 eV(电子)C ．41.0 eV(电子)D ．54.4 eV(光子)答案 A解析 由于光子能量不可分，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收，故选项A 中光子不能被吸收，选项D 中光子能被吸收；而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差，均可被吸收．故选项B 、C 中的电子均能被吸收． 二、填空题(本题共2小题，共16分)11．(8分)已知氢原子的基态能量为－13.6 eV ，第二能级E 2＝－3.4 eV ，如果氢原子吸收________eV 能量，可由基态跃迁到第二能级．如果再吸收1.89 eV 能量，还可由第二能级跃迁到第三能级，则氢原子的第三能级 E 3＝________ eV . 答案 10.2 －1.51解析 由ΔE ＝E n －E m 可得，从基态跃迁到n ＝2的激发态要吸收光子的能量ΔE ＝E 2－E 1＝－3.4 eV －(－13.6 eV)＝10.2 eVE 3＝E 2＋ΔE ′＝－3.4 eV ＋1.89 eV ＝－1.51 eV .12．(8分)如图2给出了氢原子最低的五个能级，大量氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有________种，其中最小的频率等于________Hz.(保留两位有效数字)图2答案 10 7.5×1013解析 由能级图可看出，能级越高，相邻能级间能级差越小，则辐射光子的频率越小． 由数学知识可得放出不同光子种类为N ＝n (n －1)2＝5×(5－1)2＝10.又由hν＝E n －E m 得最小频率光子为 ν＝E 5－E 4h＝[－0.54－(－0.85)]×1.6×10－196.63×10－34 Hz＝7.5×1013 Hz.三、计算题(本题共4小题，共44分)13．(10分)氢原子处于基态时，原子的能级为E 1＝－13.6 eV ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s ，氢原子在n ＝4的激发态时，问：(1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少？ (2)能放出的光子的最大能量是多少？ 答案 (1)0.85 eV (2)12.75 eV解析 (1)E 4＝E 1n 2＝－13.6 eV42＝－0.85 eV使氢原子电离需要的最小能量E ＝0.85 eV(2)从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级时，辐射的光子能量最大．ΔE ＝E 4－E 1＝12.75 eV.14．(10分)氢原子的能级如图3所示，某金属的极限波长恰好等于氢原子由n ＝4能级跃迁到n ＝2能级所发出的光的波长．现在用氢原子由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时发出的光去照射该金属，则从该金属表面逸出的光电子的最大初动能是多少？图3答案 7.65 eV解析 根据玻尔理论可知，氢原子由n ＝4能级跃迁到n ＝2能级时，辐射出的光子能量为 hν＝E 4－E 2①据题意知，该金属的逸出功为W ＝hν②氢原子从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时，所辐射的光子能量为hν′＝E 2－E 1③ 由爱因斯坦光电效应方程知，光电子的最大初动能E k 满足 E k ＝hν′－W ④①②③④联立可得：E k ＝2E 2－E 1－E 4将E 1＝－13.6 eV ，E 2＝－3.40 eV 和E 4＝－0.85 eV 代入上式，可得E k ＝7.65 eV .15．(10分)氢原子第n 能级的能量为E n ＝E 1n 2，其中E 1是基态能量，n ＝1,2，…，若一氢原子发射能量为－316E 1的光子后处于比基态能量高出－34E 1的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？答案 氢原子发射光子前后分别处于第4能级与第2能级解析 设氢原子发射光子前后分别处于第n 能级和第m 能级，则依题意有E 1n 2－E 1m 2＝－316E 1E 1m 2－E 1＝－34E 1，解得m ＝2 所以n ＝4氢原子发射光子前后分别处于第4能级与第2能级． 16．(14分)已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1＝0.53×10－10m ，基态的能级值为E 1＝－13.6eV .(1)求电子在n ＝2的轨道上运转形成的等效电流．(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态，画出能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线．(3)计算这几条光谱线中最长的波长． 答案 (1)1.3×10－4 A (2)见解析(3)6.58×10－7 m解析 原子核带正电，核外电子带负电，它们之间存在的库仑引力提供向心力，从而使电子绕核做匀速圆周运动．(1)电子绕核运转具有周期性，设运转周期为T ，由牛顿第二定律和库仑定律有 k e 2r 22＝m ⎝⎛⎭⎫2πT 2r 2① 且r 2＝n 2r 1＝4r 1②对轨道上任一处，每一周期通过该处的电荷量为e .由电流定义式得所求等效电流I ＝e T ③联立①②③式得 I ＝e 216πr 1kmr 1＝(1.6×10－19)216×3.14×0.53×10－10× 9×1099.1×10－31×0.53×10－10 A ＝1.3×10－4A (2)由这群氢原子的自发跃迁辐射，会得到三条光谱线，能级图如图所示．(3)三条光谱中波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子能级的分布规律可知，氢原子一定是从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级． 设波长为λ，由h cλ＝E 3－E 2得λ＝hc E 3－E 2＝ 6.63×10－34×3×108(－13.69＋13.64)×1.6×10－19 m＝6.58×10－7 m。
教科版 高中物理 选修3-5 第二章 原子结构 寒假复习题(解析版)
绝密★启用前教科版高中物理选修3-5 第二章原子结构寒假复习题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.关于线状谱，下列说法中正确的是()A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同【答案】C【解析】每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，选项C正确．2.现有1 200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的)()A． 2 200个B． 2 000个C． 1 200个D． 2 400个【答案】A【解析】如图所示，各能级间跃迁的原子个数及处于各能级的原子个数分别为：n＝4到n＝3，N1＝1 200×＝400，n＝3能级的原子个数为400个．n＝4到n＝2，N2＝1 200×＝400，n＝3到n＝2，N3＝400×＝200，n＝2能级的原子个数为600.n＝4到n＝1，N4＝1 200×＝400，n＝3到n＝1，N5＝400×＝200，n＝2到n＝1，N6＝600.所以发出的光子总数为N＝N1＋N2＋…＋N6＝2 200个．3.按经典电磁理论，关于氢原子光谱的描述应该是()A．线状谱B．连续谱C．吸收光谱D．发射光谱【答案】B【解析】按经典电磁理论，氢原子的核外电子受到原子核的库仑引力的作用，以一定的速度绕核周期性的转动，它的电磁场就在周期性的变化，从而就会激发电磁波，电子辐射电磁波的频率就是它绕核转动的频率，所以电子越转能量越小，它离原子核也越来越近，转得也越来越快，这个变化是连续的，我们看到的氢原子的光谱应该是连续光谱．4.在α粒子散射实验中，电子对α粒子运动的影响可以忽略，这是因为与α粒子相比，电子() A．电量太小B．速度太小C．体积太小D．质量太小【答案】D【解析】在α粒子散射实验中，由于电子的质量太小，电子的质量只有α粒子的，它对α粒子速度的大小和方向的影响就像灰尘对枪弹的影响，完全可以忽略．故D正确，A、B、C错误．5.关于光谱，下列说法正确的是()A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．一切光源发出的光谱都是线状谱C．稀薄气体发出的光谱是线状谱D．做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学成分【答案】C【解析】物体发光的发射光谱分为连续谱和线状谱，A、B错；做光谱分析可使用吸收光谱也可以使用线状谱，D错．6.已知氦离子(He＋)的能级图如图所示，根据能级跃迁理论可知()A．氦离子(He＋)从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的频率低B．大量处在n＝3能级的氦离子(He＋)向低能级跃迁，只能发出2种不同频率的光子C．氦离子(He＋)处于n＝1能级时，能吸收45 eV的能量跃迁到n＝2能级D．氦离子(He＋)从n＝4能级跃迁到n＝3能级，需要吸收能量【答案】A【解析】由图可知，n＝4和n＝3的能级差小于n＝3和n＝2的能级差，则从n＝4跃迁到n＝3能级释放的光子能量小于从n＝3跃迁到n＝2能级辐射的光子能量，所以从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的频率低，故A正确．大量处在n＝3能级的氦离子(He＋)向低能级跃迁，能发出3种不同频率的光子，故B错误．吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能发生跃迁，从n＝1能级跃迁到n＝2能级，吸收的光子能量为40.8 eV，故C错误．氦离子(He＋)从n＝4能级跃迁到n＝3能级，释放能量，故D错误．7.下列关于原子结构的说法中，正确的是()A．电子的发现说明原子是可再分的B．玻尔的原子理论完全否定了原子的核式结构学说C．玻尔的原子理论能成功解释各种原子发光现象D．大量氢原子从n＝5的激发态向低能态跃迁时，最多可以产生15种不同频率的光子【答案】A【解析】电子的发现说明原子是可以再分的．故A正确．玻尔原子理论并未完全否定原子核式结构，认为电子还是绕核旋转．故B错误．玻尔原子理论不能解释所有原子的发光现象．故C错误．根据数学组合公式C＝10，知最多可以产生10种不同频率的光子．故D错误．8.如图所示，甲、乙是分别用“阴极射线管”和“洛伦兹力演示仪”实验时的两幅图片，忽略地磁场的影响，下列说法正确的是()A．甲图中的电子束径迹是抛物线B．乙图中的电子束径迹是圆形C．甲图中的电子只受电场力作用D．乙图中的电子受到的洛伦兹力是恒力【答案】B【解析】甲图中，电子在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动．故A、C错误．乙图中的电子束在磁场中，受到洛伦兹力作用，做匀速圆周运动，其径迹是圆形．故B正确．洛伦兹力方向总是与电子速度方向垂直．故D错误．9.下列说法正确的是()A．光电效应现象揭示了光具有粒子性B．阴极射线的本质是高频电磁波C．玻尔提出的原子模型，否定了卢瑟福的原子核式结构学说D．汤姆孙发现了电子，揭示了原子核内部有复杂结构【答案】A【解析】光电效应现象揭示了光具有粒子性，A正确；阴极射线的本质是高速电子流，B错误；玻尔提出的原子模型，并没有否定卢瑟福的原子核式结构，C错误；电子的发现说明原子可再分，D 错误．10.如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有()A． 15种B． 10种C． 4种D． 1种【答案】B【解析】基态的氢原子的能级值为－13.6 eV，吸收13.06 eV的能量后变成－0.54 eV，原子跃迁到n＝5能级，由于氢原子是大量的，故辐射的光子种类是＝种＝10种．二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是()A．图甲：每种原子都有自己的特征谱线，故光谱分析可鉴别物质B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性【答案】AB【解析】每种原子都有自己的特征谱线，故光谱分析可鉴别物质，故A正确；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故B正确；卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故C错误；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性，故D错误．12.(多选)白光通过棱镜后在屏上会形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫排列的连续光谱，下列说法正确的是()A．棱镜使光谱加了颜色B．白光是由各种颜色的光组成的C．棱镜对各种颜色光的偏折不同D．发光物体发出了在可见光区的各种频率的光【答案】BCD【解析】白光通过棱镜使各种颜色的光落在屏上的不同位置，说明棱镜对各种颜色的光偏折不同，形成的连续光谱按波长(或频率)排列，即白光是包括各种频率的光，光的颜色是由波长(或频率)决定，并非棱镜增加了颜色，即B、C、D正确，故选A.13.(多选)氢原子的部分能级如图所示，大量处于n＝2激发态的氢原子从一束单一频率的光中吸收了能量后，跃迁到某较高激发态，再向低能级跃迁时，可以发出10种不同频率的光子，则下列说法中正确的是()A．跃迁到的高激发态n＝10B．从n＝5跃迁到n＝1产生的光子能量最大C．从n＝5跃迁到n＝4产生的光子能量最小D．从n＝5跃迁到n＝3产生的光子能量大于从n＝3跃迁到n＝2产生的光子能量【答案】BC【解析】能发出10种不同频率的光子的最高激发态n＝5，由公式hν＝Em－En可知从n＝5跃迁到n ＝1产生的光子能量最大，从n＝5跃迁到n＝4产生的光子能量最小，选项B、C正确，A、D错误．14.(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是()A．发射光谱包括连续谱和线状谱B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C．只有线状谱可用作光谱分析D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素【答案】AD【解析】光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，A正确；太阳光谱是吸收光谱，B错误；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，C错误；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，并能发现新元素，D正确．分卷II三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.假设α粒子以速率v0与静止的电子或金原子核发生弹性正碰，α粒子的质量为mα，电子的质量m e＝mα，金原子核的质量m Au＝49mα.求：(1)α粒子与电子碰撞后的速度变化；(2)α粒子与金原子核碰撞后的速度变化．【答案】(1)－2.7×10－4v0(2)－1.96v0【解析】α粒子与静止的粒子发生弹性碰撞，系统的动量和能量均守恒，由动量守恒定律有mαv0＝mαv1′＋mv2′由能量守恒定律有mαv＝mαv1′2＋mv2′2解得v1′＝v0速度变化Δv＝v1′－v0＝－v0(1)若α粒子与电子碰撞，将m e＝mα代入，得Δv1≈－2.7×10－4v0(2)若α粒子与金原子核碰撞，将m Au＝49mα代入，得Δv2＝－1.96v0.16.α粒子与金原子核发生对心碰撞时，接近金原子核中心的最小距离为 2.0×10－14m，已知金的摩尔质量是0.197 kg/mol，阿伏加德罗常数为6×1023mol－1，试估算金原子核的平均密度是多少？【答案】9.803×1015kg/m3【解析】α粒子与金原子核发生对心碰撞时，能够接近金原子核中心的最小距离为2.0×10－14m，故金原子核的半径为2.0×10－14m；金原子核的体积为：V＝πr3；金原子核的质量为：m＝；故金原子核的平均密度：ρ＝＝＝≈9.803×1015kg/m317.氢原子的基态能量E1＝－13.6 eV，电子绕核运动的半径r1＝5.3×10－11m，则氢原子处于n＝2的激发态时，(1)原子系统具有的能量是多少？(2)电子轨道上运动的动能为多少？(3)电子具有电势能为多少？【答案】(1)－3.4 eV(2)3.4 eV(3)－6.8 eV【解析】(1)由En＝可得E2＝－eV＝－3.4 eV，即为原子系统的能量．(2)由E kn＝|En|得，E k2＝|E2|＝3.4 eV，即电子在轨道上的动能为3.4 eV.(3)由E pn＝2En，得E p2＝2E2＝－6.8 eV，即电子具有的电势能为－6.8 eV.18.在氢原子的光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用赖曼系的公式＝R(－)，n＝教科版高中物理选修3-5 第二章原子结构寒假复习题（解析版）2,3,4，…，计算紫外线的最长波和最短波的波长．(结果保留三位有效数字)【答案】1.21×10－7m9.10×10－8m【解析】根据莱曼系公式：＝R(－)，n＝2,3,4，…可得λ＝当n＝2时波长最长，其值为λ1＝＝＝1.21×10－7m.当n＝∞时，波长最短，其值为λ2＝＝＝m＝9.10×10－8m.11 / 11。
鲁科版高中物理选修3-5第二章原子结构单元检测含答案解析
四、解答题
4．仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是（ ）
A．观察时氢原子有时发光，有时不发光
B．氢原子只能发出平行光
C．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的
D．氢原子发出的光互相干涉的结果
5．下列能揭示原子具有核式结构的实验是()
A．光电效应实验B．伦琴射线的发现
11．用光子能量为13.07eV的光子照射一群处在基态的氢原子，则氢原子发射多少种不同波长的光（）
A．15 B．10
C．4 D．1
12．原子核的比结合能与核子数的关系如图，由此可知（）
A．越重的原子核，如铀核（ ），因为它的核子多，核力大，所以结合得坚固而稳定
B．越轻的原子核，如锂核（ ），因为它的核子只有6个比铀核简单，因而比铀核结合得更坚固更稳定
C．遏止电压的大小与入射光的频率成正比，与入射光的光强无关
D．处于n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁时，辐射光的频率有3种
2．下列有关近代物理内容的叙述正确的是（）
A．α粒子散射实验证明原子内是十分“空旷”的
B．利用γ射线的电离作用，可检查金属内部有无砂眼或裂纹
C．受普朗克量子理论的启发，玻尔于1905年为了解释光电效应现象提出了光子说
C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现
6．下列说法正确的是．
A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
高中物理 第二章 原子结构 1 电子练习 教科版选修35
第二章原子结构1 电子对阴极射线的理解1．关于阴极射线的性质，判断正确的是( ) A．阴极射线带负电B．阴极射线带正电C．阴极射线的比荷比氢原子比荷大D．阴极射线的比荷比氢原子比荷小答案AC解析通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，其比荷比氢原子的比荷大得多，故A、C正确．2．阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图2－1－7所示．若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为( )图2－1－7A．平行于纸面向左B．平行于纸面向上C．垂直于纸面向外D．垂直于纸面向里答案 C解析由于阴极射线的本质是电子流，阴极射线方向向右传播，说明电子的运动方向向右，相当于存在向左的电流，利用左手定则，使电子所受洛伦兹力方向平行于纸面向上，由此可知磁场方向应为垂直于纸面向外，故选项C正确．电子的电荷量3．汤姆孙对阴极射线的探究，最终发现了电子，由此被称为“电子之父”，关于电子的说法正确的是( )A．电子是原子核的组成部分B．电子电荷的精确测定最早是由密立根通过著名的“油滴实验”实现的C．电子电荷量的数值约为1.60210－19 CD．电子质量与电荷量的比值称为电子的比荷答案BC解析电子是原子的组成部分，电子的发现说明原子是可以再分的．电子的电荷量与质量的比值称为电子的比荷，也叫荷质比．4．关于电荷量，下列说法中错误的是( ) A．物体所带电荷量可以是任意值B．物体所带电荷量只能是某些值C．物体所带电荷量的最小值为1.610－19CD．一个物体带1.610－9C的正电荷，这是它失去了1.01010个电子的缘故答案 A解析电荷量是量子化的，即物体的带电量只能是某一最小电荷量的整数倍，这一最小电荷量是1.610－19C，A错误，B、C正确；物体带正电，是由于它失去了带负电的电子，D正确.。
2018版高中物理 第二章 原子结构章末整合 教科版选修3-5
三、原子的能级跃迁与电离 1．能级跃迁的两种方式
(1)辐射和吸收光子发生跃迁，可表示如下：
高能级
低能级 En
(2)吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而发生跃迁．
由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射
粒子的能量大于或等于两能级的能量差(E＝Em－En，m>n)， 均可使原子发生能级跃迁．
针对训练 2 一个氢原子处于基态，用光子能量为 15 eV 的光去 照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被 电离后所具有的动能是多大？ 答案 能 1.4 eV 解析 氢原子从基态 n＝1 处被完全电离至少吸收 13.6 eV 的能 量．所以 15 eV 的光子能使之电离，由能量守恒可知，完全电 离后电子具有的动能 Ek＝15 eV－13.6 eV＝1.4 eV.
针对训练1 (多选)下列对玻尔原子理论的评价正确的是 ()
A．玻尔原子理论成功解释了氢原子光谱规律，为量子力学的建 立奠定了基础 B．玻尔原子理论的成功之处是引入了量子概念 C．玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典理论中的一些观点 D．玻尔原子理论与原子的核式结构是完全对立的 答案 AB 解析 玻尔原子理论成功解释了氢原子的发光问题，其成功之处 是引入了量子化理论，局限是保留了经典理论中的一些观点，故 A、B对，C错；它继承并发展了原子的核式结构观点，故D错．
D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒
子的吸引力很大
答案 BC
解析 在 α 粒子散射实验中，绝大多数 α 粒子沿原方向运动，说明 α 粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲 很小，原子内大部分空间是空的，故 A 错，B 对；极少数 α 粒子发 生大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用的空间在原子内 很小，α 粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷 量远大于 α 粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于 α 粒子，α 粒 子打在电子上，α 粒子不会有明显偏转，故 C 对，D 错．
2020-2021学年高二物理教科版选修3-5第二章 原子结构答案
2020—2021学年度教科版物理选修3—5第二章原子结构答案教科版选修3--5第二章原子结构1、一个处于基态的氢原子吸收光子后，跃迁到另一定态，下列说法中正确的是()A．电子绕原子核运动的动能将会变大B．电子绕原子核运动的频率将会变大C．向低能级跃迁时，发出光子的频率等于吸收光子的频率D．吸收光子属于紫外线，发出的光子可能含有可见光2、关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是()A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小3、利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析下列说法正确的是()A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分C．高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D．同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线由于光谱的不同，它们没有关系4、如图所示为氢原子的能级图．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射光子a；当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级时，辐射光子b，则下列判断正确的是()A．光子a的能量大于光子b的能量B．光子a的波长小于光子b的波长C．b光比a光更容易发生衍射现象D．若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b也一定能使该金属发生光电效应5、当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是()A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小6、关于线状谱，下列说法中正确的是()A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同7、如图所示，氢原子在下列各能级间跃迁：(1)从n＝2到n＝1；(2)从n＝5到n＝3；(3)从n＝4到n＝2；在跃迁过程中辐射的电磁波的波长分别用λ1、λ2、λ3表示，波长λ1、λ2、λ3大小的顺序是()A．λ1<λ2<λ3B．λ1<λ3<λ2C．λ3<λ2<λ1D．λ3<λ1<λ28、（双选）卢瑟福的α粒子散射实验结果表明了()A．原子核是可分的B．汤姆孙的“枣糕模型”是错误的C．原子是由均匀带正电的物质和带负电的电子构成D．原子中的正、负电荷并非均匀分布9、关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是()A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱B ．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱C ．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可用连续谱D ．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成10、氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子的能级示意图如图所示．在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )A ．42.8 eV(光子)B ．43.2 eV(电子)C ．41.0 eV(电子)D ．54.4 eV(光子)11、一个半径为1.62×10－4 cm 的带负电的油滴，在电场强度等于1.92×105 V/m 的竖直向下的匀强电场中．如果油滴受到的电场力恰好与重力平衡，问：这个油滴带有几个电子的电荷量？(已知油的密度为0.851×103 kg/m 3，g 取10 m/s 2)12、已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10 m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n 2eV .(1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态，画一个能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线？(3)计算这几种光谱线中波长最短的波长．(静电力常量k ＝9×109 N·m 2/C 2，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，真空中光速c ＝3.0×108 m/s)2020—2021学年度教科版物理选修3—5第二章原子结构答案教科版选修3--5第二章原子结构1、一个处于基态的氢原子吸收光子后，跃迁到另一定态，下列说法中正确的是() A．电子绕原子核运动的动能将会变大B．电子绕原子核运动的频率将会变大C．向低能级跃迁时，发出光子的频率等于吸收光子的频率D．吸收光子属于紫外线，发出的光子可能含有可见光【答案】D 解析：基态的氢原子吸收光子后，半径变大，由k e2r2＝m v2r得E k＝12m v2＝ke22r，即电子的动能减小，A错误；由ke2r2＝4π2mf2r得f2＝ke24π2mr3，即电子绕核运动的频率减小，B错误；因基态与激发态能级差大，吸收光子属于紫外线，若跃迁到n＝2的能级，发出的光子与吸收的光子频率相同，若跃迁到其他能级，可能先跃迁到n＝2的能级，再跃迁到基态，故C错误，D 正确．2、关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是()A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能增大D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小【答案】D 解析：α粒子散射实验中，绝大多数的α粒子运动方向基本不变；α粒子接近原子核的过程中，库仑斥力对α粒子做负功，动能减少，电势能增大，反之，动能增大，电势能减少；根据α粒子接近原子核的程度，可以估算出原子核的大小．故答案为D.3、利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析下列说法正确的是()A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分C．高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D．同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线由于光谱的不同，它们没有关系【答案】B 解析：由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；某种物质发光的线状谱中的明线是与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质组成成分，B正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，C错误；若某种物质能发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误．4、如图所示为氢原子的能级图．当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射光子a；当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级时，辐射光子b，则下列判断正确的是()A．光子a的能量大于光子b的能量B．光子a的波长小于光子b的波长C．b光比a光更容易发生衍射现象D．若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b也一定能使该金属发生光电效应【答案】D 解析：氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级发射的光子能量hν1＝E4－E2＝(－0.85＋3.4) eV＝2.55 eV，从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级发射的光子能量hν2＝E3－E1＝(－1.51＋13.6) eV＝12.09 eV，显然选项A错误，而D正确；因λ＝cν，故λ1>λ2，选项B、C均错误．5、当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是() A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小【答案】B 解析：α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C错误，B正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时做正功，速度增大，故D错误．6、关于线状谱，下列说法中正确的是()A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同【答案】C 解析：每种原子都有自己的独特结构，其特征谱线由自己的内部结构决定，不会因温度、物质不同而改变，C正确．7、如图所示，氢原子在下列各能级间跃迁：(1)从n＝2到n＝1；(2)从n＝5到n＝3；(3)从n＝4到n＝2；在跃迁过程中辐射的电磁波的波长分别用λ1、λ2、λ3表示，波长λ1、λ2、λ3大小的顺序是()A．λ1<λ2<λ3B．λ1<λ3<λ2C．λ3<λ2<λ1D．λ3<λ1<λ2【答案】B 解析：根据玻尔原子理论E m－E n＝hν＝hcλ，λ＝hcE m－E n可知：λ1＝hcE2－E1，λ2＝hcE5－E3，λ3＝hcE4－E2，由题图可得(E5－E3)<(E4－E2)<(E2－E1)，所以λ2>λ3>λ1，即B正确．8、（双选）卢瑟福的α粒子散射实验结果表明了() A．原子核是可分的B．汤姆孙的“枣糕模型”是错误的C．原子是由均匀带正电的物质和带负电的电子构成D．原子中的正、负电荷并非均匀分布【答案】BD 解析：α粒子散射实验并非证明原子是由什么构成的，而是想证明组成原子的正、负电荷在原子内部是如何分布的，由实验现象可知原子内部的正、负电荷并非均匀分布，证明了“枣糕模型”是错误的，故答案为BD.9、关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是()A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可用连续谱D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成【答案】B 解析：太阳光谱是吸收光谱，月亮是反射的太阳光，它的光谱是太阳光谱，煤气灯火焰中钠蒸气属稀薄气体发光，是线状谱，若从周围观察煤气灯火焰中的钠蒸气则是吸收光谱，进行光谱分析可以用线状谱而不能用连续谱．故正确答案为B.10、氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子的能级示意图如图所示．在具有下列能量的光子或者电子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A．42.8 eV(光子) B．43.2 eV(电子)C．41.0 eV(电子) D．54.4 eV(光子)【答案】A 解析：入射光子使原子跃迁时，其能量应正好等于原子的两能级之差，而电子使原子跃迁时，其能量可以大于等于原子的能级之差，唯有电离时入射光子的能量可以大于54.3 eV，故答案选A.11、一个半径为1.62×10－4 cm的带负电的油滴，在电场强度等于1.92×105 V/m的竖直向下的匀强电场中．如果油滴受到的电场力恰好与重力平衡，问：这个油滴带有几个电子的电荷量？(已知油的密度为0.851×103 kg/m 3，g 取10 m/s 2)【答案】5解析：油滴质量：m ＝ρV ①，其中V ＝43πR 3 ②，又由力的平衡得：mg ＝qE ③，解①②③得：q ≈8×10－19 C.由e ＝1.6×10－19 C ，知q ＝5e.即这个油滴带有5个电子的电荷量．12、已知氢原子基态的电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10 m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n 2eV .(1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态，画一个能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线？(3)计算这几种光谱线中波长最短的波长．(静电力常量k ＝9×109 N·m 2/C 2，电子电荷量e ＝1.6×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s ，真空中光速c ＝3.0×108 m/s)【答案】(1)13.6 eV (2)见解析图 (3)1.03×10－7 m解析：(1)核外电子绕核做匀速圆周运动，静电力提供向心力，即k e 2r 21＝m v 2r 1，故E k ＝12m v 2＝ke 22r 1 代入数据解得E k ＝2.18×10－18 J ＝13.6 eV .(2)当n ＝1时，能级E 1＝－13.612 eV ＝－13.6 eV当n ＝2时，能级E 2＝－13.622 eV ＝－3.4 eV当n ＝3时，能级E 3＝－13.632 eV ＝－1.51 eV能发出的光谱线分别为3→2,2→1,3→1共3种，能级图如图所示．(3)由E3向E1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短，则hν＝E3－E1，又ν＝cλ，则λ＝hc E3－E1代入数据解得λ＝1.03×10－7 m.。
鲁科版高中物理选修3-5第二章 原子结构测试卷
鲁科版高中物理选修3-5第二章原子结构测试卷（A卷）一、选择题1．卢瑟福的原子核式结构学说能解决的问题是（）A．解释原子光谱B．解析光电效应现象C．解析α粒子散射的实验D．结合经典电磁理论，解释原子的稳定性2.下列说法正确的是（）A．太阳辐射能量与目前采用核电站发电的能量均来自核聚变反应B．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构C．一群氢原子从n=4的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量减小3．关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有（）A．它彻底否定了经典的电磁理论B．它很好地解释了所有原子的光谱C．它完全继承了经典的电磁理论D．它引入了普朗克的量子观念4．（多选）右图为卢瑟福和他的同事们做 粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，关于观察到的现象，下述说法中正确的是（）A.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多B.相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最少C．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数最多D．放在C、D位置时屏上也能观察到闪光5．（多选）氢原子核外电子发生了两次跃迁，第一次从外层轨道跃迁到n=3轨道；第二次核外电子再从n=3轨道跃迁到n=2轨道，下列说法中正确的是（）A．两次跃迁原子的能量减少量相等B．第二次跃迁原子的能量减小量比第一次的大C．二次跃迁原子的电势能减小量均大于电子的动能增加量D．两次跃迁原子均要放出光子，第一次放出的光子能量较小6．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ,都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定（）A. Hα对应的前后能级之差最小B.同一介质对Hα的折射率最大C.同一介质中Hδ的传播速度最大D.用Hδ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能二、计算题7．红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光．铬离子的能级如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受激发跃迁到E3，然后自发跃迁到E2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，试求这种激光的波长λ。
高中物理第二章原子结构单元质量评估教科版选修35
第二章原子结构单元质量评估(二)(90分钟100分)一、选择题(本大题共12小题,1～9单选,10～12多选,每小题4分,共48分)1.下列说法不正确的是( )A.电子的发现表明原子核有复杂结构B.阴极射线的发现表明原子有复杂结构C.α粒子散射实验证明了原子的核式结构D.氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的【解析】选A。
电子的发现说明电子是原子的组成部分,A错B对。
由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型,C对。
氢原子光谱是明线光谱,说明氢原子的能量是分立的,D对。
故选A。
2.在α粒子轰击金箔发生大角度散射的过程中,下列说法正确的是( )A.α粒子一直受到金原子核的斥力作用B.α粒子的动能不断减小C.α粒子的电势能不断增大D.α粒子发生散射是与电子碰撞的结果【解析】选A。
α粒子在运动的过程中一直受到库仑力的作用,α粒子与原子核都带正电,因此它们之间始终是斥力,故A正确;在α粒子靠近原子核的过程中,库仑力做负功,动能减小,电势能增大,在远离原子核的过程中,库仑力做正功,动能增加,电势能减小,故B、C错;α粒子发生散射是原子核的库仑力作用的结果,故D错。
3.关于阴极射线的性质,下列说法正确的是( )A.阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的B.阴极射线本质是电子C.阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电D.阴极射线的比荷比氢原子核小【解析】选B。
阴极射线是原子受激发射出的电子流,故A、C错,B对;电子带电量与氢原子相同,但质量是氢原子的,故阴极射线的比荷比氢原子大,D错。
4.玻尔的原子模型解释原子的下列问题时,和卢瑟福的核式结构学说观点不同的是( )A.电子绕核运动的向心力,就是电子与核间的静电引力B.电子只能在一些不连续的轨道上运动C.电子在不同轨道上运动的能量不同D.电子在不同轨道上运动时,静电引力不同【解析】选B。
选项A、C、D的内容在卢瑟福的核式结构学说中也有提及,而玻尔在他的基础上引入了量子学说,假设电子位于不连续的轨道上,故选B。
【重点资料】2019高中物理 第二章 原子结构单元质量评估 教科版选修3-5
第二章原子结构单元质量评估(二)(90分钟100分)一、选择题(本大题共12小题,1～9单选,10～12多选,每小题4分,共48分)1.下列说法不正确的是( )A.电子的发现表明原子核有复杂结构B.阴极射线的发现表明原子有复杂结构C.α粒子散射实验证明了原子的核式结构D.氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的【解析】选A。
电子的发现说明电子是原子的组成部分,A错B对。
由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型,C对。
氢原子光谱是明线光谱,说明氢原子的能量是分立的,D对。
故选A。
2.在α粒子轰击金箔发生大角度散射的过程中,下列说法正确的是( )A.α粒子一直受到金原子核的斥力作用B.α粒子的动能不断减小C.α粒子的电势能不断增大D.α粒子发生散射是与电子碰撞的结果【解析】选A。
α粒子在运动的过程中一直受到库仑力的作用,α粒子与原子核都带正电,因此它们之间始终是斥力,故A正确;在α粒子靠近原子核的过程中,库仑力做负功,动能减小,电势能增大,在远离原子核的过程中,库仑力做正功,动能增加,电势能减小,故B、C错;α粒子发生散射是原子核的库仑力作用的结果,故D错。
3.关于阴极射线的性质,下列说法正确的是( )A.阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的B.阴极射线本质是电子C.阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电D.阴极射线的比荷比氢原子核小【解析】选B。
阴极射线是原子受激发射出的电子流,故A、C错,B对;电子带电量与氢原子相同,但质量是氢原子的,故阴极射线的比荷比氢原子大,D错。
4.玻尔的原子模型解释原子的下列问题时,和卢瑟福的核式结构学说观点不同的是( )A.电子绕核运动的向心力,就是电子与核间的静电引力B.电子只能在一些不连续的轨道上运动C.电子在不同轨道上运动的能量不同D.电子在不同轨道上运动时,静电引力不同【解析】选B。
选项A、C、D的内容在卢瑟福的核式结构学说中也有提及,而玻尔在他的基础上引入了量子学说,假设电子位于不连续的轨道上,故选B。
【结构】高中物理第2章原子结构章末综合测评教科版选修35
【关键字】结构第2章原子结构(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，在每小题给出的5个选项有3项符合题目要求．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分．)1．在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子( )A．一直受到重金属原子核的斥力作用B．动能不断减小C．电势能先增大后减小D．出现大角度偏转是与电子碰撞的结果E．出现大角度偏转的原因是占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围【解析】α粒子一直受到斥力的作用，斥力先做负功后做正功，α粒子的动能先减小后增大，势能先增大后减小．α粒子的质量远大于电子的质量，与电子碰撞后其运动状态基本不变，A、C、E项正确．【答案】ACE2．下列叙述中符合物理学史的有( )A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的C．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型D．巴尔末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱看来光区波长公式E．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说【解析】汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，A对；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，B错，C对；巴尔末根据氢原子光谱在看来光区的四条谱线得出巴尔末公式，D对；玻尔的原子模型是在核式结构模型的基础上提出的几条假设，并没有否定核式结构学说，E错．【答案】ACD3．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是( )A．阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的B．阴极射线本质是电子C．阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电D．阴极射线的比荷比氢原子核大E．根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况可以判断阴极射线的带电性质【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子流，故A、C错，B、E对；电子带电量与氢原子相同，但质量是氢原子的，故阴极射线的比荷比氢原子大，D对．【答案】BDE4．以下关于玻尔原子理论的说法正确的是( )【导学号：】A．电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的B．电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C．电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D．不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收E．氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，但它的光谱不是连续谱【答案】ADE5．根据氢原子的玻尔模型，氢原子核外电子在第一轨道和第二轨道运行时( ) A．轨道半径之比为1∶4 B．速度之比为4∶1C．周期之比为1∶8 D．动能之比为4∶1E．动量之比为1∶4【解析】由玻尔公式rn＝n2r1，所以轨道半径之比为r1∶r2＝12∶22＝1∶4，故A 对．根据库仑定律和牛顿第二定律有：k＝m，vn＝，所以速度之比为＝＝2∶1，故B错．根据库仑定律和牛顿第二定律有：k＝m()2rn，T＝，所以周期之比为＝＝1∶8，故C对．根据mv＝k，所以动能之比为＝＝4∶1，故D对．动量之比为＝＝，E错．【答案】ACD6．关于光谱，下列说法正确的是( )A．太阳光谱是吸收光谱B．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素E．各种原子的发射光谱都是线状谱【解析】太阳光谱是吸收光谱．因为太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观察到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收．上述选项中正确的是A、B、E.【答案】 ABE7．氢原子的部分能级如图1所示，已知看来光的光子能量在1.62 eV 到3.11 eV 之间．由此可推知，氢原子( )图1A ．从高能级向n ＝1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B ．从高能级向n ＝2能级跃迁时发出的光均为可见光C ．从高能级向n ＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D ．从高能级向n ＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的低E ．从n ＝3能级向n ＝2能级跃迁时发出的光为可见光【解析】 从高能级向n ＝1能级跃迁时发出的光的能量ΔE 1满足E 2－E 1≤ΔE 1≤E ∞－E 1即10.20 eV≤ΔE 1≤13.6 eV均大于可见光的能量．由ΔE ＝h c λ可知能量越大，波长越短，故A 对．从高能级向n ＝2能级跃迁时发出光的能量ΔE 2满足E 3－E 2≤ΔE 2≤E ∞－E 2即1.89 eV≤ΔE 2≤3.40 eV只有部分在可见光范围内，故B 错，E 对．从高能级向n ＝3能级跃迁时发出的光的能量ΔE 3满足E 4－E 3≤ΔE 3≤E ∞－E 3即：0.66 eV≤ΔE 3≤1.51 eV均小于可见光的能量，由ΔE ＝hν可知，能量越小，频率越低，故C 错，D 对．故选A 、D 、E.【答案】 ADE8．关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是( )A ．用波长为60 nm 的X 射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B ．用能量为10.2 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C ．用能量为11.0 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D ．用能量为12.5 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E ．用能量为14.0 eV 的电子碰撞可使处于基态的氢原子跃迁到激发态【解析】 根据玻尔理论，只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子所吸收(即hν＝E m －E n )，使氢原子发生跃迁．当氢原子由基态向n ＝2、3、4、…轨道跃迁时应吸收的光子能量分别为： ΔE 21＝E 2－E 1＝E 122－E 1＝－13.64eV －(－13.6)eV ＝10.20 eV ，ΔE 31＝E 3－E 1＝E 132－E 1＝－13.69eV －(－13.6)eV ＝12.09 eV ， ΔE 41＝E 4－E 1＝E 142－E 1＝－13.616eV －(－13.6)eV ＝12.75 eV ， ΔE ∞1＝0－E 1＝－(－13.6 eV)＝13.6 eV(电离)．波长为λ＝60 nm 的X 射线，其光子能量E ＝h ·c λ＝6.63×10－34×3×10860×10－9 J ＝3.315×10－18 J ＝20.71 eV>ΔE ∞1.所以可使氢原子电离，A 正确；比较B 、C 、D 选项中的光子能量与各能级与基态的能量差，知道只有B 项中光子可使氢原子从基态跃迁到n ＝2的激发态，B 正确．碰撞过程可使部分能量传给氢原子，E 正确．【答案】 ABE二、非选择题(本题共5小题，共52分．)9．(6分)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV 、10.2 eV 、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在________个激发态能级上，其中最高能级的能量值是________eV(基态能量为－13.6 eV).【导学号：】【解析】 大量氢原子跃迁发出三种不同能量的光子，跃迁情况为n ＝3的激发态到n ＝2的激发态或直接到n ＝1的基态，也可能是n ＝2的激发态到n ＝1的基态，所以跃迁发生前这些原子分布在2个激发态能级上，最高能量值满足E ＝－13.6 eV ＋12.09 eV ，即E 为－1.51 eV.【答案】 2 －1.5110．(6分)氢原子从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级放出光子的频率为ν，则它从基态跃迁到n ＝4的能级吸收的光子频率为________．【解析】 设氢原子基态能量为E 1，则由玻尔理论可得：19E 1－14E 1＝hν，116E 1－E 1＝hν41，解得：吸收的光子频率ν41＝274ν. 【答案】 274ν 11．(12分)有大量的氢原子吸收某种频率的光子后从基态跃迁到n ＝3的激发态，已知氢原子处于基态时的能量为E 1，则吸收光子的频率ν是多少？当这些处于激发态的氢原子向低能级跃迁发光时，可发出几条谱线？辐射光子的能量分别为多少？【解析】 据跃迁理论hν＝E 3－E 1，而E 3＝19E 1，所以 ν＝E 3－E 1h ＝－8E 19h.由于是大量原子，可从n ＝3跃迁到n ＝1，从n ＝3跃迁到n ＝2，再从n ＝2跃迁到n ＝1，故应有三条谱线．光子能量分别为E 3－E 1，E 3－E 2，E 2－E 1， 即－89E 1，－536E 1，－34E 1. 【答案】 见解析12．(12分)已知原子的基态能量为－13.6 eV ，核外电子的第一轨道半径为0.53×10－10 m ，电子质量m ＝9.1×10－31 kg ，电量为1.6×10－19 C ，求：电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各多大？【解析】 本题考查了氢原子的核外电子绕核运动时相关的物理量与轨道半径的关系． 由氢原子的能量公式知E 3＝E 1/32＝－13.6 eV/32＝－1.51 eV.电子在第3轨道时半径为 r 3＝n 2r 1＝32r 1 ①电子绕核做圆周运动向心力即库仑力，所以ke 2r 23＝mv 23r 3 ②由①②可得电子动能为E k3＝12mv 23＝ke 22×32r 1＝9×109× 1.6×10－1922×9×0.53×10－10× 1.60×10－19 eV ＝1.51 eV由于E 3＝E k3＋E p3，故电子的电势能为：E p3＝E 3－E k3＝－1.51 eV －1.51 eV ＝－3.02 eV.【答案】 －1.51 eV 1.51 eV －3.02 eV13．(16分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是(完全非弹性碰撞)．一个具有13.6 eV 动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，设碰撞中损失的能量全部被静止的氢原子吸收．图2(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图2所示)．(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？【解析】 设运动氢原子的速度为v 0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v ，损失的动能ΔE 被基态氢原子吸收．若ΔE ＝10.2 eV ，则基态氢原子可由n ＝1跃迁到n ＝2.由动量守恒和能量守恒有：mv 0＝2mv① 12mv 20＝12mv 2＋12mv 2＋ΔE ② 12mv 20＝E k ③E k ＝13.6 eV解①②③④得，ΔE ＝12·12mv 20＝6.8 eV 因为ΔE ＝6.8 eV<10.2 eV.所以不能使基态氢原子发生跃迁．(2)若使基态氢原子电离，则ΔE ＝13.6 eV ，代入①②③得E k ＝27.2 eV.【答案】 不能 (2)27.2 eV此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word 可编辑版本！。
近年学年高中物理第二章原子结构原子光谱习题教科版选修3-5(2021年整理)
2018学年高中物理第二章原子结构原子光谱习题教科版选修3-5 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018学年高中物理第二章原子结构原子光谱习题教科版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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原子光谱一、选择题1．关于光谱，下列说法中正确的是（ )．A ．太阳光谱是连续光谱B ．稀薄的氢气发光产生的光谱是线状谱C ．煤气灯上燃烧的钠盐汽化后的钠蒸气产生的光谱是线状谱D ．白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱2．关于太阳光谱,下列说法正确的是（ ）．A ．太阳光谱是吸收光谱B ．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的 c ．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D ．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素3．关于巴耳末公式221112R n λ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,n=3，4，5,…的理解，正确的是（ ）． A ．此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的B ．公式中n 可取任意值，故氢光谱是连续谱C ．公式中n 只能取某些整数值，故氢光谱是线状谱D ．公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱4．氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值,它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能．氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时（ ）．A ．氢原子的能量减小，电子的动能增加B ．氢原子的能量增加，电子的动能增加C ．氢原子的能量减小，电子的动能减小D ．氢原子的能量增加，电子的动能减小5．氢原子的基态能级E 1=－13。
2021-2022高二物理教科版选修3-5单元检测：第二章 原子结构 Word版含解析
章末检测卷二(其次章)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．关于原子结构的生疏历程，下列说法正确的有()A．汤姆孙发觉电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B．α粒子散射试验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据C．对原子光谱的争辩开拓了深化探究原子结构的道路D．玻尔原子理论无法解释较简单原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的答案BC解析汤姆孙发觉了电子后，认为原子是一个带正电的均匀球体，电子一个个镶嵌在其中，选项A错误；由卢瑟福对α粒子散射试验现象的分析及所得出的结论知选项B正确；依据原子光谱产生的机理进行探究，可知选项C正确；玻尔理论虽然不能解释较为简单原子的光谱现象，但其理论是正确的，选项D错误．2．下列叙述中符合物理学史的有()A．汤姆孙通过争辩阴极射线试验，发觉了电子和质子的存在B．卢瑟福通过对α粒子散射试验现象的分析，证明白原子是可以再分的C．巴尔末依据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区的波长公式D．玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说答案C解析汤姆孙通过争辩阴极射线发觉了电子，A错；卢瑟福通过对α粒子散射试验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，B错；巴尔末依据氢原子光谱在可见光区的四条谱线得出巴尔末公式，C正确；玻尔的原子模型是在核式结构模型的基础上提出的几条假设，并没有否定核式结构学说，D错．3．在α粒子散射试验中，假如两个具有相同能量的α粒子，从大小不同的角度散射出来，则散射角度大的这个α粒子()A．更接近原子核B．更远离原子核C．受到一个以上的原子核作用D．受到原子核较大的冲量作用答案AD解析散射角度大说明受的斥力大，离原子核更近．4．卢瑟福α粒子散射试验的结果()A．证明白质子的存在B．证明白原子核是由质子和中子组成的C．证明白原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D．证明白原子中的电子只能在某些轨道上运动答案C解析该题考查的是α粒子散射试验对人类生疏原子结构的贡献．只要了解α粒子散射试验的结果及核式结构的建立过程，就不难得出正确答案．α粒子散射试验发觉了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核，数年后卢瑟福发觉核内有质子并预言核内存在中子．故正确选项为C.5．依据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则()A．电子轨道半径越小B．核外电子运动速度越大C．原子能量越大D．电势能越小答案C解析由r n＝n2r1可知A错．氢原子在n能级的能量E n与基态能量E1的关系为E n＝E1n2.由于能量E1为负值，所以n越大，则E n越大，所以C正确．核外电子绕核运动所需的向心力由库仑力供应k e2r2n＝m v2nr n.可知r n越大，速度越小，则B错．由E＝E k＋E p可知D错．6．在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴尔末系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴尔末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少条不同频率的谱线() A．2 B．5C．4 D．6答案D7．已知氢原子的基态能量为E1，不同能级E n＝E1n2，其中n＝1,2,3，….用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()A．－4hc3E1B．－2hcE1C．－4hcE1D．－9hcE1答案C解析依题意可知第一激发态能量为E2＝E122，要将其电离，需要的能量至少为ΔE＝0－E2＝hν，依据波长、。
2019教科版高中物理选修35第二章原子结构章末检测
章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共11小题，共55分)1．若要使处于基态的氢原子电离，可以采用两种方法，一是用能量为eV的电子撞击氢原子，二是用能量为eV的光子照射氢原子，则()．A．两种方法都可能使氢原子电离B．两种方法都不可能使氢原子电离C．前者可使氢原子电离D．后者可使氢原子电离解析电子是有质量的，撞击氢原子时发生弹性碰撞．由于电子和氢原子质量不同，故电子不能把eV的能量完全传递给氢原子，因此不能使氢原子完全电离，而光子的能量可以完全被氢原子吸收，故D正确．答案 D2．“秒”是国际单位制中时间的单位，它等于133Cs原子基态的两个超精细能级之间跃迁时所辐射的电磁波的周期的9 192 631 770倍．据此可推知，这两能级之间的能量差为(普朗克常量h＝×10－34 J·s)()．A．×10－24 eV B．×10－24 JC．×10－5 J D．×10－5 eV解析设133Cs原子在两个超精细能级之间跃迁时所辐射的电磁波的周期为T0，由题意知：9 192 631 770T0＝1 s，故ν＝1T0＝9 192 631 770 Hz，E＝hν＝×10－34×9 192 631 770 J＝×10－24 J＝×10－5 eV.答案BD3．关于太阳光谱，下列说法正确的是()．A．太阳光谱是吸收光谱B．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素解析太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，因此，选项A、B正确．分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观测到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，太阳光通过地球大气层时不会被地球在大气层中的物质原子吸收，故选项C、D错误．答案AB4．处于基态的氢原子在某单色光的照射下，只能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1＜ν2＜ν3，则该单色光的能量为()．A．hν1B．hν2C．hν3D．h(ν1＋ν2＋ν3)解析处于基态的原子要发光，必须先吸收一定的能量E，如果是用光照射来提供这个能量，则E＝hν，使之处于激发态．由于激发态能量高，原子不稳定，就会向低能级跃迁，从而发出一系列频率的光子，但这些光子的频率决不会大于ν，且必有一种频率等于ν.由题意知，该氢原子受激后只能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1＜ν2＜ν3，即最高频率是ν3，那么照射光频率必是ν3，光子能量是hν3.答案 C5．氢原子辐射出一个光子后，则()．A．电子绕核旋转半径增大B．电子的动能增加C．氢原子的电势能增加D．原子的能级值增大解析由玻尔理论可知，当氢原子辐射出一个光子后，氢原子将由高能级跃迁到低能级，即原子的能级减小，同时，氢原子核外电子的轨道半径将减小，故A 、D 选项错误，核外电子绕核运动的向心力由氢核对电子的库仑力提供，故有k e 2r 2＝m v 2r ，则电子的动能为：E k ＝12m v 2＝k e 22r ， 可见r 减小时，电子的动能增大，当核外电子的轨道半径减小时，原子核对电子的库仑力做正功，因而氢原子的电势能减小，C 选项错误． 答案 B6．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金核时( )．A ．α粒子动能最小B ．α粒子受到的库仑力最大C ．α粒子电势能最小D ．以上说法都不对解析 根据能量守恒定律知，α粒子在运动过程中，动能与电势能总量不变，克服库仑力做功，电势能增加，动能减小，故当α粒子最接近金核时电势能最大，动能最小，故A 对、C 错；由库仑力公式F ＝k q 1q 2r 2，不难判断B 正确． 答案 AB7．原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子．例如在某种条件下，铬原子n ＝2能级上的电子跃迁到n ＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n ＝4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子．已知铬原子的能级公式可简化表示为E n ＝－An 2，式中n ＝1,2,3，…表示不同能级，A 是正的已知常数．上述俄歇电子的动能是( )．A A A A 解析 E 2＝－A 22＝－A4，E 1＝－AE4＝－A42＝－A16，ΔE＝E2－E1＝3A4，则俄歇电子的动能为E k＝ΔE＋E4＝1116A，故C正确．答案 C8．如图1-所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是()．图1A．原子A可能辐射出3种频率的光子B．原子B可能辐射出3种频率的光子C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4解析氢原子A处于激发态E2，因此可能自发地辐射出一种光子，氢原子B 处于激发态E3，则可能辐射出三种频率的光子，原子由低能级跃迁到高能级时，只能吸收具有能级差的能量的光子．答案 B9．如图2-所示为氢原子的能级图，若用能量为eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，则()．图2-A．氢原子能从基态跃迁到n＝4的激发态上去B．有的氢原子能从基态跃迁到n＝3的激发态上去C．氢原子最多能发射3种波长不同的光D．氢原子最多能发射6种波长不同的光解析本题考查玻尔理论．根据氢原子的能级图可知，处于基态的氢原子的能量E1＝－eV，吸收能量为eV的光子后，其能量变为：E n＝(－＋eV＝－eV.由能级图可知，氢原子被激发到n＝4的能级上，故A正确、B错误．处在n＝4激发态上的氢原子可以向n＝1、n＝2、n＝3能级跃迁，发出3种不同波长的光；处在n＝3激发态上的氢原子可以向n＝1、n＝2能级跃迁，发出2种不同波长的光；处在n＝2激发态上的氢原子可以向n＝1能级跃迁发出1种波长的光．可见氢原子最多可发出6种不同波长的光，D正确、C错误．答案AD10．根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则()．A．电子轨道半径越小B．核外电子运动速度越小C．原子能级的能量越小D．电子的电势能越大解析根据可能的轨道半径公式r n＝n2r1可知，量子数n越大，电子轨道半径越大，A错误．由k e2r2n＝mv2r n，得v＝ekmr n，可见，随着量子数n的增大，电子的运动速度减小，B对．根据E n＝1n2E1，原子的能量随量子数n的增大即轨道半径的增大而增大(因E1为负值)，故C错误．因轨道半径增大时，需要克服原子核的引力做功，所以电子的电势能增加，D对．答案BD11．氢原子的能级图如图3所示．欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是()．图3A．eV B．eVC．eV D．eV解析要使氢原子变成氢离子，是使氢原子由低能级向高能级跃迁，需要吸收能量大于等于ΔE＝E n－E1＝0－(－eV＝eV，所以选项A满足题意．答案 A二、计算题(本题共4小题，共45分)12．(10分)氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－eV，问：(1)一群氢原子在n＝4的定态时，可放出几种频率的光子？其中最小频率等于多少？(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的光照射此原子？解析(1)有6种可能，如图所示由hν＝E m－E n可知能级之间的能量差越小，辐射光子的频率越低．ν＝E4－E3h＝E142－E132h＝×1014 Hz.(2)要使氢原子电离，即将电子移到离核无穷远处，此时E∞＝0，由能量守恒有ΔE≥E∞－E1＝0－(－eV)＝eV 这份能量所对应光子的最小频率应为ν＝ΔEh＝错误!Hz＝×1015 Hz故要使基态的氢原子电离，照射光的频率至少应为×1015 Hz，若照射光频率高于这一值，使原子电离后多余的能量转化为电子的动能．答案(1)6种×1014 Hz(2)×1015 Hz13．(10分)已知氢原子基态的电子轨道半径为r1＝×10－10m，基态的能级值为E1＝－eV.(1)求电子在n＝2的轨道上运转形成的等效电流．(2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画出能级跃迁图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线．(3)计算这几条光谱线中最长的波长．解析原子核带正电，核外电子带负电，它们之间存在库仑引力提供向心力，从而使电子绕核做匀速圆周运动．(1)电子的绕核运转具有周期性，设运转周期为T，由牛顿第二定律和库仑定律有k e2r22＝m⎝⎛⎭⎪⎫2πT2r2，①且r2＝n2r1＝4r1，②对轨道上任一处，每一周期通过该处的电荷量为e.由电流定义式得所求等效电流I＝eT③联立①②③式得I＝e216πr1kmr1＝(×10－19)216×××10－10×9×109×10－31××10－10A.＝×10－4 A(2)由这群氢原子的自发跃迁辐射，会得到三条光谱线，能级跃迁图如图所示．(3)三条光谱中波长最长的光子能量最小，发生跃迁的两个能级的能量差最小，根据氢原子能级的分布规律可知，氢原子一定是从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级．设波长为λ，由h cλ＝E 3－E 2得 λ＝hcE 3－E 2＝错误! m ＝×10－7 m答案 (1)×10－4 A (2)见解析 (3)×10－7 m14．(10分)用α粒子和质子分别做散射实验，它们跟金原子核最近距离分别为d 1和d 2.(1)如果α粒子和质子都由静止开始经相同的电压加速后做实验，则d 1∶d 2为多少？(2)如果α粒子和质子具有相同的动量值，则d 1∶d 2又为多少？解析 (1)α粒子或质子在向金原子核靠近时，动能向电势能转化，相距最近时，动能为零，电势能E p ＝kq ·q ′r 则E kα＝U ·q α ① E kH ＝U ·q H② E kα＝k ·q ·q αd 1③ E kH ＝k ·q ·q Hd 2④由③④得d 1d 2＝k ·q ·q αE kαk ·q ·q H E kH＝q αq H ＝E kHE kα①②代入上式得d1d2＝qαq H·E kHE kα＝11(2)当α粒子和质子具有相同的动量值时，设为p则E kα＝p22mα，E kH＝p22m H又E kα＝k·q·qαd1，E kH＝k·q·q Hd2得d1d2＝k q·qαp22mα×p22m Hk·q·q H＝qα·mαq H·m H＝81.答案(1)1∶1(2)8∶115．(15分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是完全非弹性碰撞)，一个具有eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，问是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图4所示)?图4解析设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度均变为v，损失的动能ΔE被基态氢原子吸收．若ΔE＝eV，则基态氢原子可由n＝1跃迁到n＝2.由动量守恒和能量守恒m v0＝2m v①12m v2＝12m v2＋12m v2＋ΔE②12m v2＝E k＝eV③解①②③得，ΔE＝12·12m v2＝eV因为ΔE＝eV＜eV.所以不能使基态氢原子发生跃迁．答案不可以。
2018版高中物理第二章原子结构章末检测教科版选修3-5
第二章原子结构章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．其中1～9题为单项选择题，10～12题为多项选择题)1．以下说法中符合事实的是( )A．汤姆孙发现电子并提出了原子核式结构模型B．玻尔发现电子并提出了原子核式结构模型C．卢瑟福做了α粒子散射实验并提出了原子核式结构模型D．密立根做了α粒子散射实验并提出了原子核式结构模型答案 C解析汤姆孙发现电子，卢瑟福提出了原子核式结构模型，选项A、B错误；卢瑟福做了α粒子散射实验并提出了原子核式结构模型，选项C正确，D错误．2．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是( )A．α粒子散射实验B．对阴极射线的研究C．氢原子光谱的研究D．电子的发现答案 A解析卢瑟福通过α粒子散射实验，发现少部分α粒子出现了大角度偏转，从而提出了原子的核式结构模型，认为原子是由处于原子中央的很小的原子核和核外带负电的电子组成的，故A对．3．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )答案 D解析实验结果是：离金原子核越远的α粒子偏转角度越小，离金原子核越近的α粒子偏转角度越大，正对金原子核的α粒子被沿原路“撞回”．所以选项D正确．4．在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子( )A．一定受到重金属原子核的斥力作用B．动能不断减小C．电势能不断增大D．出现大角度偏转是与电子碰撞的结果答案 A解析α粒子一定受到斥力的作用，斥力先做负功后做正功，α粒子的动能先减小后增大，势能先增大后减小．α粒子的质量远大于电子的质量，与电子碰撞后其运动状态基本不变，A 项正确．5．如图1所示是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )图1答案 C解析 根据玻尔的原子跃迁公式h cλ＝E m －E n (m >n )可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E 3－E 1，辐射光的波长a 最短，能量差值最小的是E 3－E 2，辐射光的波长b 最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a 、c 、b ，C 正确．6．氢原子光谱中巴尔末系中最短波长是( ) A.4R B.43R C ．R D.R 2 答案 A解析 根据巴尔末公式有1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，当n ＝∞时，最短波长为114R ＝4R ，A选项正确．7．按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能．当一个氢原子从n ＝4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是( )A ．氢原子系统的电势能增加，电子的动能增加B ．氢原子系统的电势能减小，电子的动能减小C ．氢原子可能辐射6种不同波长的光D ．氢原子可能辐射3种不同波长的光 答案 D解析 当一个氢原子从n ＝4的能级向低能级跃迁时，最多可能发生4→3,3→2,2→1三种情况，切记不是大量氢原子，故C 错误、D 正确；当向低能级跃迁时，轨道半径减小，根据公式k q 2r 2＝m v 2r可得电子的动能增大，电势能减小，故A 、B 错误．8．氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则( ) A ．吸收光子的能量为hν1＋hν2 B ．辐射光子的能量为hν1＋hν2 C ．吸收光子的能量为hν2－hν1 D ．辐射光子的能量为hν2－hν1 答案 D解析 由跃迁假设及题意可知，hν1＝E m －E n ，hν2＝E k －E n ，红光频率ν1小于紫光频率ν2，所以能级k 能量大于能级m 能量，所以从能级k 到能级m 需要辐射光子，选项A 、C 错误；由以上各式可得E k －E m ＝hν2－hν1，选项D 正确，B 错误．9．氢原子从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级放出光子的频率为ν，则它从基态跃迁到n ＝4的能级吸收的光子频率为( ) A.49ν B.34ν C.2516ν D.274ν 答案 D解析 氢原子从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级，hν＝E 3－E 2＝E 19－E 14＝－536E 1①则从基态跃迁到n ＝4的能级，吸收光子能量hν′＝E 4－E 1＝E 116－E 1＝－1516E 1②由①②得ν′＝274ν，选项D 正确．10．氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( )A ．核外电子受力变小B ．原子的能量减少，电子的动能增加C ．氢原子要吸收一定频率的光子D ．氢原子要放出一定频率的光子 答案 BD解析 氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，r 减小，由库仑定律知核外电子受力变大，A 错；由k e 2r 2＝m v 2r 得E k ＝12mv 2＝ke 22r 知电子的动能变大，由E n ＝－13.6n2eV 知n 减小时原子能量减少，B 对；电子由高能级向低能级跃迁时放出一定频率的光子，C错，D对．11．如图2为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )图2A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的波长长B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出光子的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量答案AC解析根据ΔE＝hν，ν＝cλ可知λ＝cν＝hcΔE，从n＝4能级跃迁到n＝3能级的能级差比从n＝3能级跃迁到n＝2能级的能级差小，所以从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的波长长，选项A正确；电磁波的速度是光速，与电磁波的波长、频率无关，选项B错误；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率并不相同，C 正确；从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量，而不是氢原子核放出能量，D 错误．所以选A.12．关于氢原子能级跃迁，下列叙述中正确的是( )A．用波长为60 nm的X射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B．用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C．用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D．用能量为12.5 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态答案AB解析波长为60 nm的X射线的能量：E0＝h cλ＝6.63×10－34×3×10860×10－9J＝3.32×10－18 J＝20.75 eV，氢原子的电离能：ΔE＝0－(－13.6)eV＝13.6 eV<E0＝20.75 eV所以可使氢原子电离，A正确；由hν＝E m－E得：E m1＝hν＋E＝10.2 eV＋(－13.6) eV＝－3.4 eV；E m2＝11.0 eV＋(－13.6) eV＝－2.6 eV；E m3＝12.5 eV＋(－13.6) eV＝－1.1 eV.由E n ＝E 1n2得，只有E m 1＝－3.4 eV 对应于n ＝2的状态．由于原子发生跃迁时吸收光子只能吸收恰好为两能级差能量的光子，所以只有B 可使氢原子从基态跃迁到激发态． 二、填空题(本题共2小题，共13分)13．(6分)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV 、10.2 eV 、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在______个激发态能级上，其中最高能级的能量值是____eV(基态能量为－13.6 eV)． 答案 2 －1.51解析 发出三种不同能量的光子，由此可知，跃迁发生前这些原子分布在两个激发态，其中最高能级(n ＝3)的能量值是－13.6 eV ＋12.09 eV ＝－1.51 eV.14．(7分)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图3所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离______(选填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有____条．图3答案 近 6解析 量子数越大，轨道越远，电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离要近；处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有C 24＝6条． 三、计算题(本题共2小题，共27分)15．(13分)密立根实验的原理如图4所示，A 、B 是两块平行放置的水平金属板，A 板带正电，B 板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A 、B 两板之间的电场中．小油滴由于摩擦而带负电，调节A 、B 两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105N/C ，油滴半径是1.64×10－4cm ，油的密度是0.851 g/cm 3，求油滴所带的电量，此电量是电子电量的多少倍？图4答案 8.0×10－19C 5倍解析 小油滴质量m ＝ρV ＝ρ·43πr 3①由题意知mg －Eq ＝0② 由①②两式可得：q ＝ρ·4πr 3g 3E代入数据q ＝0.851×103×4π×9.8× 1.64×10－633×1.92×105C＝8.0×10－19C.小油滴所带电量q 是电子电量e 的倍数为 n ＝8.0×10－191.6×10－19＝5倍． 16．(14分)氢原子处于基态时，原子的能量为E 1＝－13.6 eV ，当处于n ＝3的激发态时，能量为E 3＝－1.51 eV ，则：(1)当氢原子从n ＝3的激发态跃迁到n ＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？ (2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(3)若有大量的氢原子处于n ＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子？其中最长波长是多少？答案 (1)1.03×10－7m (2)3.28×1015Hz (3)3种 6．58×10－7m 解析 (1)λ＝hcE 3－E 1≈1.03×10－7m.(2)ν＝|E 1|h≈3.28×1015 Hz.(3)3种，其中波长最长的是从n ＝3到n ＝2所放出的光子，λ′＝hcE 3－E 2＝hc E 3－E 14≈6.58×10－7m.。
【文库精品】高中物理 第二章 原子结构单元质量评估 教科版选修3-5
第二章原子结构单元质量评估(二)(90分钟100分)一、选择题(本大题共12小题,1～9单选,10～12多选,每小题4分,共48分)1.下列说法不正确的是( )A.电子的发现表明原子核有复杂结构B.阴极射线的发现表明原子有复杂结构C.α粒子散射实验证明了原子的核式结构D.氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的【解析】选A。
电子的发现说明电子是原子的组成部分,A错B对。
由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型,C对。
氢原子光谱是明线光谱,说明氢原子的能量是分立的,D对。
故选A。
2.在α粒子轰击金箔发生大角度散射的过程中,下列说法正确的是( )A.α粒子一直受到金原子核的斥力作用B.α粒子的动能不断减小C.α粒子的电势能不断增大D.α粒子发生散射是与电子碰撞的结果【解析】选A。
α粒子在运动的过程中一直受到库仑力的作用,α粒子与原子核都带正电,因此它们之间始终是斥力,故A正确;在α粒子靠近原子核的过程中,库仑力做负功,动能减小,电势能增大,在远离原子核的过程中,库仑力做正功,动能增加,电势能减小,故B、C错;α粒子发生散射是原子核的库仑力作用的结果,故D错。
3.关于阴极射线的性质,下列说法正确的是( )A.阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的B.阴极射线本质是电子C.阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电D.阴极射线的比荷比氢原子核小【解析】选B。
阴极射线是原子受激发射出的电子流,故A、C错,B对;电子带电量与氢原子相同,但质量是氢原子的,故阴极射线的比荷比氢原子大,D错。
4.玻尔的原子模型解释原子的下列问题时,和卢瑟福的核式结构学说观点不同的是( )A.电子绕核运动的向心力,就是电子与核间的静电引力B.电子只能在一些不连续的轨道上运动C.电子在不同轨道上运动的能量不同D.电子在不同轨道上运动时,静电引力不同【解析】选B。
选项A、C、D的内容在卢瑟福的核式结构学说中也有提及,而玻尔在他的基础上引入了量子学说,假设电子位于不连续的轨道上,故选B。
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第二章原子结构章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．其中1～9题为单项选择题，10～12题为多项选择题)1．以下说法中符合事实的是( )A．汤姆孙发现电子并提出了原子核式结构模型B．玻尔发现电子并提出了原子核式结构模型C．卢瑟福做了α粒子散射实验并提出了原子核式结构模型D．密立根做了α粒子散射实验并提出了原子核式结构模型答案 C解析汤姆孙发现电子，卢瑟福提出了原子核式结构模型，选项A、B错误；卢瑟福做了α粒子散射实验并提出了原子核式结构模型，选项C正确，D错误．2．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是( )A．α粒子散射实验B．对阴极射线的研究C．氢原子光谱的研究D．电子的发现答案 A解析卢瑟福通过α粒子散射实验，发现少部分α粒子出现了大角度偏转，从而提出了原子的核式结构模型，认为原子是由处于原子中央的很小的原子核和核外带负电的电子组成的，故A对．3．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )答案 D解析实验结果是：离金原子核越远的α粒子偏转角度越小，离金原子核越近的α粒子偏转角度越大，正对金原子核的α粒子被沿原路“撞回”．所以选项D正确．4．在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子( )A．一定受到重金属原子核的斥力作用B．动能不断减小C．电势能不断增大D．出现大角度偏转是与电子碰撞的结果答案 A解析α粒子一定受到斥力的作用，斥力先做负功后做正功，α粒子的动能先减小后增大，势能先增大后减小．α粒子的质量远大于电子的质量，与电子碰撞后其运动状态基本不变，A 项正确．5．如图1所示是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )图1答案 C解析 根据玻尔的原子跃迁公式h cλ＝E m －E n (m >n )可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E 3－E 1，辐射光的波长a 最短，能量差值最小的是E 3－E 2，辐射光的波长b 最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a 、c 、b ，C 正确．6．氢原子光谱中巴尔末系中最短波长是( ) A.4R B.43R C ．R D.R 2 答案 A解析 根据巴尔末公式有1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，当n ＝∞时，最短波长为114R ＝4R ，A选项正确．7．按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能．当一个氢原子从n ＝4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是( )A ．氢原子系统的电势能增加，电子的动能增加B ．氢原子系统的电势能减小，电子的动能减小C ．氢原子可能辐射6种不同波长的光D ．氢原子可能辐射3种不同波长的光 答案 D解析 当一个氢原子从n ＝4的能级向低能级跃迁时，最多可能发生4→3,3→2,2→1三种情况，切记不是大量氢原子，故C 错误、D 正确；当向低能级跃迁时，轨道半径减小，根据公式k q 2r 2＝m v 2r可得电子的动能增大，电势能减小，故A 、B 错误．8．氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则( ) A ．吸收光子的能量为h ν1＋h ν2 B ．辐射光子的能量为h ν1＋h ν2 C ．吸收光子的能量为h ν2－h ν1 D ．辐射光子的能量为h ν2－h ν1 答案 D解析 由跃迁假设及题意可知，h ν1＝E m －E n ，h ν2＝E k －E n ，红光频率ν1小于紫光频率ν2，所以能级k 能量大于能级m 能量，所以从能级k 到能级m 需要辐射光子，选项A 、C 错误；由以上各式可得E k －E m ＝h ν2－h ν1，选项D 正确，B 错误．9．氢原子从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级放出光子的频率为ν，则它从基态跃迁到n ＝4的能级吸收的光子频率为( ) A.49ν B.34ν C.2516ν D.274ν 答案 D解析 氢原子从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级，h ν＝E 3－E 2＝E 19－E 14＝－536E 1①则从基态跃迁到n ＝4的能级，吸收光子能量h ν′＝E 4－E 1＝E 116－E 1＝－1516E 1②由①②得ν′＝274ν，选项D 正确．10．氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( )A ．核外电子受力变小B ．原子的能量减少，电子的动能增加C ．氢原子要吸收一定频率的光子D ．氢原子要放出一定频率的光子 答案 BD解析 氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，r 减小，由库仑定律知核外电子受力变大，A 错；由k e 2r ＝m v 2r 得E k ＝12mv 2＝ke 22r 知电子的动能变大，由E n ＝－13.6neV 知n 减小时原子能量减少，B 对；电子由高能级向低能级跃迁时放出一定频率的光子，C错，D对．11．如图2为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )图2A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的波长长B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出光子的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量答案AC解析根据ΔE＝hν，ν＝cλ可知λ＝cν＝hcΔE，从n＝4能级跃迁到n＝3能级的能级差比从n＝3能级跃迁到n＝2能级的能级差小，所以从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的波长长，选项A正确；电磁波的速度是光速，与电磁波的波长、频率无关，选项B错误；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率并不相同，C 正确；从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量，而不是氢原子核放出能量，D 错误．所以选A.12．关于氢原子能级跃迁，下列叙述中正确的是( )A．用波长为60 nm的X射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B．用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C．用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D．用能量为12.5 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态答案AB解析波长为60 nm的X射线的能量：E0＝h cλ＝6.63×10－34×3×10860×10－9J＝3.32×10－18 J＝20.75 eV，氢原子的电离能：ΔE＝0－(－13.6)eV＝13.6 eV<E0＝20.75 eV所以可使氢原子电离，A正确；由hν＝E m－E得：E m1＝hν＋E＝10.2 eV＋(－13.6) eV＝－3.4 eV；E m2＝11.0 eV＋(－13.6) eV＝－2.6 eV；E m3＝12.5 eV＋(－13.6) eV＝－1.1 eV.由E n ＝E 1n2得，只有E m 1＝－3.4 eV 对应于n ＝2的状态．由于原子发生跃迁时吸收光子只能吸收恰好为两能级差能量的光子，所以只有B 可使氢原子从基态跃迁到激发态． 二、填空题(本题共2小题，共13分)13．(6分)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV 、10.2 eV 、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在______个激发态能级上，其中最高能级的能量值是____eV(基态能量为－13.6 eV)． 答案 2 －1.51解析 发出三种不同能量的光子，由此可知，跃迁发生前这些原子分布在两个激发态，其中最高能级(n ＝3)的能量值是－13.6 eV ＋12.09 eV ＝－1.51 eV.14．(7分)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图3所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离______(选填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有____条．图3答案 近 6解析 量子数越大，轨道越远，电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离要近；处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有C 24＝6条． 三、计算题(本题共2小题，共27分)15．(13分)密立根实验的原理如图4所示，A 、B 是两块平行放置的水平金属板，A 板带正电，B 板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A 、B 两板之间的电场中．小油滴由于摩擦而带负电，调节A 、B 两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105N/C ，油滴半径是1.64×10－4cm ，油的密度是0.851 g/cm 3，求油滴所带的电量，此电量是电子电量的多少倍？图4答案 8.0×10－19C 5倍解析 小油滴质量m ＝ρV ＝ρ·43πr 3①由题意知mg －Eq ＝0② 由①②两式可得： q ＝ρ·4πr 3g 3E代入数据q ＝0.851×103×4π－633×1.92×105C＝8.0×10－19C.小油滴所带电量q 是电子电量e 的倍数为 n ＝8.0×10－191.6×10－19＝5倍． 16．(14分)氢原子处于基态时，原子的能量为E 1＝－13.6 eV ，当处于n ＝3的激发态时，能量为E 3＝－1.51 eV ，则：(1)当氢原子从n ＝3的激发态跃迁到n ＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？ (2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(3)若有大量的氢原子处于n ＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子？其中最长波长是多少？答案 (1)1.03×10－7m (2)3.28×1015Hz (3)3种 6．58×10－7m 解析 (1)λ＝hcE 3－E 1≈1.03×10－7m.(2)ν＝|E 1|h≈3.28×1015 Hz.(3)3种，其中波长最长的是从n ＝3到n ＝2所放出的光子，λ′＝hcE 3－E 2＝hc E 3－E 14≈6.58×10－7m.。