第18章《原子结构》测试题.pptx

＝
E3－E1 E3－E2＋E2－E1
1
1 ＋
1
＝ λ1λ2 λ1＋λ2
hc
ห้องสมุดไป่ตู้
λ1 λ2
②：λ3＝ hc ＝
1
＝
E2－E1 E3－E1－E3＋E2
1
1 －
1
＝ λ1λ2 λ1－λ2
hc
λ2 λ1
③：λ3＝ hc ＝
1
＝
E3－E2 E3－E1－E2＋E1
1
1 －
1
＝ λ1λ2 λ1－λ2
hc
λ2 λ1
综上可知C、D 正确。
答案：C、D 9.如图(十八)－4 所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于 n＝4 的激发态， 当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是( )
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图(十八)－4 A. 最容易表现出衍射现象的光是由 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级产生的 B. 频率最小的光是由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级产生的 C. 这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 D. 用 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光 电 效应
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《原子结构》测试题
本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分 100，考试时间 60 分钟。
第Ⅰ卷(选择题 共 40 分) 一、选择题(本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，有 的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有 选错或不选的得 0 分。) 1．关于 α 粒子散射实验的下列说法中正确的是( ) A. 在实验中观察到的现象是绝大多数 α 粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发 生 了较大偏转，极少数偏转超过 90°，有的甚至被弹回接近 180° B . 使 α 粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子，当 α 粒子接近电子时，是电 子 的吸引力使之发生明显偏转 C.实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分 D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量 解析：A 项是对该实验现象的正确描述，正确；B 项，使 α 粒子偏转的力是原子核对它 的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故 B 错；C 项是对实验结论之一的正确分析； 原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故 D 错。 答案：A、C 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 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，会被太阳大气层中某些元素的原子吸收，因此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。故选A、B。
解析：(1)质量为 m1 的油滴恰好做匀速直线运动，则其所受重力与库仑力平衡，则 m1g
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＝qU0，得 d
q＝mU1g0d。
(2)质量为 m2 的油滴向下做匀加速运动，d＝12at2，得 a＝2t2d
m2g＋qUd1 若油滴带正电，所受库仑力方向向下，由牛顿第二定律得 a＝ m2 >g，到达下极板
1
能级上原子数的n－1，则谱线的强度之比是
。
解析：氢原子处于 n＝3 的能级，设原子数为 N，共有三种跃迁方式，可辐射三种光子，
如图所示。
从 n＝3 的能级跃迁时有两种跃迁方式，各放出N2个光子；
处于 n＝2 能级的原子数为N，向第一能级跃迁时只有一种跃迁方式，放出N个光子，故
2
2
谱线强度之比为 1: 1:1。
解析：巴耳末公式只适用于氢原子光谱的分析，且 n 只能取大于等于 3 的整数，即 λ
不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱。
答案：A、C 5．英国物理学家卢瑟福用 α 粒子轰击金箔，为了解释实验结果，他提出了原子的核式 结构学说。下面中 O 表示金原子核的位置，曲线 ab 和 cd 分别表示经过金原子核附近的 α 粒子的运动轨迹，其中能正确反映实验结果的是( )
答案：D 10．μ 子与氢原子核(质子)构成的原子称为 μ 氢原子(hydrogen muon atom)，它在原子核 物理的研究中有重要作用。如图(十八)－5 为 μ 氢原子的能级示意图。假定用光子能量为 E 的一束光照射容器中大量处于 n＝2 能级的 μ 氢原子，μ 氢原子吸收光子后，发出频率为 ν1、 ν2、ν3、ν4、ν5 和 ν6 的光，且频率依次增大，则 E 等于( )
图(十八)－5
A．h(ν3－ν1) C．hν3
B．h(ν5＋ν6) D．hν4
解析：μ 氢原子吸收光子后，能发出六种频率的光，说明 μ 氢原子是从 n＝4 能级向低
能级跃迁，则吸收的光子的能量为ΔE＝E4－E2，E4－E2 恰好对应着频率为 ν3 的光子，故光
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子的能量为 hν3。 答案：C
4
4.82×10－19
…
…
解析：由表格中的数值可得q1＝4，q2＝6，q3＝1，q4＝3，因此可得，电荷是量子
e
e
e
e
化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的整数倍。
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答案：电荷是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷的整数倍。
13．(5 分)如图(十八)－6 所示，图甲是 a、b、c、d 四种元素的线状谱，图乙是某矿物
答案：B
8．氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光。已知其中的
两个波长分别为 λ1 和 λ2，用 λ1＞λ2 则另一个波长可能是( )
A．λ1＋λ2
B．λ1－λ2
C.λ1λ＋1λ2λ2
D.λ1λ－1λ2λ2
解析：各种可能情况如图所示，
由 E＝hν＝hcλ知
①：λ3＝ hc ＝
1
答案：3 1:1:1
12．(5 分)密立根用喷雾的方法获得了带电液滴，然后把这些带有不同电荷量和质量的
液滴置于电场中，通过电场力和重力平衡的方法最终测得了带电液滴带的电荷量。某次测量
中，他得到了如下数据，则可得出结论为：
。
液滴编号
电荷量/C
1
6.41×10－19
2
9.70×10－19
3
1.6×10－19
解析：氢原子放出的光子能量 E＝E3－E2，代入数据得 E＝1.89 eV
金属钠的逸出功 W0＝hνc，代入数据得 W0＝2.3 eV
因为 E<W0，所以不能发生光电效应。 答案：不能 17．(7 分)美国科学家密立根通过油滴实验首次测得电子的电量。油滴实验的原理如图 (十八)－9 所示，两块水平放置的平行金属板与电源相连，上、下板分别带正、负电荷。油 滴从喷雾器喷出后，由于摩擦而带电，经上板中央小孔落到两板间的匀强电场中，通过显微 镜可以观察到油滴的运动情况，两金属板间的距离为 d，忽略空气对油滴的浮力和阻力作用。
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图(十八)－8 n(n－1) 4(4－1) 解析：不同频率光子数为 N＝ 2 ＝ 2 ＝6 种。
ΔEmin＝E4－E3＝hνmin，
E4－E3 [－0.85－(－1.51)]×1.6×10－19
νmin＝ h ＝
6.63×10－34
Hz
＝1.6×1014 Hz。 答案：6 种 1.6×1014 Hz 16．(6 分)已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为－3.40 eV 和－1.51 eV，金属 钠的截止频率为 5.53×1014 Hz，普朗克常量 h＝6.63×10－34 J·s 。请通过计算判断，氢原子 从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。
的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是
。
图(十八)－6 解析：将图甲中的 a、b、c、d 与图乙对比可以看出，a、c 中的亮条纹在图乙中已出现，
而 b、d 中的亮条纹在图乙中未出现，故该矿物质中缺乏 b、d 两种元素。
答案：b 元素和d 元素
14.(5 分)氢原子的能级图如图(十八)－7 所示。一群氢原子处在 n＝4 的能级上，向低能
B．电势能先减小，后增大 C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零 D．加速度先变小，后变大
解析：α 粒子从 a 点经 b 点到达等势点 c 的过程中电场力先做负功、后做正功，α 粒子
的电势能先增加，后减小，回到同一等势线上时，电场力做的总功为零。故 C 项正确。 答案：C 7.如图(十八)－3 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
图(十八)－9
(1)调节两金属板间的电势差 U，当 U＝U0 时，使得某个质量为 m1 的油滴恰好做匀速直
线运动，求该油滴所带的电荷量；
(2)若油滴进入电场时的初速度可以忽略，当两金属板间的电势差 U＝U1 时，观察到某
个质量为 m2 的油滴进入电场后做匀加速直线运动，经过时间 t 运动到下极板，求此油滴所 带的电荷量。
立的，选项B、C 正确，根据玻尔理论可知，选项D 错误。
答案：B、C
4．下列关于巴耳末公式λ1＝R212
1
－n2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 只能取不小于 3 的整数值，故氢光谱是线状谱
D. 公式不仅适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱分析
解析：最容易发生衍射的应是波长最长而频率最小、能量最低的光波，hν＝hc/λ＝Em－
En，对应跃迁中能级差最小的应为 n＝4 到 n＝3，故 A、B 错。由 C2可知处于 n＝4 能级上 n
的氢原子共可辐射出 C2＝6 种不同频率的光，故 C 错。根据 hν＝E －E 及发生光电效应的
6
21
条件 hν≥W 可知D 正确。
级跃迁时，一共辐射出 能使其发生光电效应的有
种光子；用这些光子照射逸出功为 W0＝4.54 eV 的金属钨时， 种光子。
图(十八)－7 解析：处在 n＝4 能级上的氢原子一共辐射出 N＝4×2 3种＝6 种光子，能量大于 4.54 eV 的光子有 4→1、3→1、2→1 的三种光子。 答案：6 3 三、计算题(共 6 小题，共 40 分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步 骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。) 15．(6 分)图(十八)－8 中给出氢原子最低的四个能级，氢原子在这些能级之间跃迁所辐 射的光子的频率最多有几种？其中最小的频率等于多少赫兹？(保留两位有效数字)
E2，氢原子B 处于激发态E3，则下列说法正确的是( )
图(十八)－3 A. 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 E4
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D．原子B 能够吸收原子A 发出的光子并跃迁到能级 E4 解析：原子 A 处于激发态 E2，它只能辐射一种频率的光子；原子 B 处于激发态 E3，它 可能由 E3 到 E2，由 E2 到 E1，由 E3 到 E1，发射三种频率的光子；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，由以上分析可知，只有 B 项是正确的。
第Ⅱ卷(非选择题 共 60 分) 二、填空题。(共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分。把答案直接填写在题中横线上，不要 求写出演算过程。)
11．(5 分)大量的氢原子处于 n＝3 的能级，可辐射出
种光子。若辐射的光子波
长 λ1<λ2<…，谱线强度与光子数目成正比，从第 n 能级向低能级跃迁时发出的光子数均为该
解析：
图(十八)－1
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答案：B、D 6.根据 α 粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图(十八)－2 中虚线表示 原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个 α 粒子的运动轨迹。在 α 粒子从 a 运动到 b、
再运动到 c 的过程中，下列说法中正确的是( )
A．动能先增大，后减小
图(十八)－2
答案：A、B
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3．有关氢原子光谱的说法正确的是( ) A ．氢原子的发射光谱是连续谱 B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关 解析：氢原子的发射光谱是不连续的，只能发出特定频率的光，说明氢原子的能级是分