粤教版高中物理选修(3-5)第三章《原子结构之谜》word章末检测.pdf

3 2 解析 根据巴耳末公式有 1 R22n2，当 n时，最短 R22n2 波长为 1 4 4 章末检测 (时间：90 分钟 满分：100 分)一、单项选择题(本题共 6 小题，每小题 5 分，共 30 分)1以下说法中符合汤姆生原子模型的是 A原子中的正电荷部分均匀分布在原子中 B原子中的正电荷部分集中在很小的体积内 C电子在原子内可以自由运动 D电子在原子内不能做任何运动 解析 原子的核式结构是卢瑟福提出的，不是汤姆生 答案 A 2氢原子光谱中巴耳末系中最短波长是 ()()4 A.R CR 4 B.R R D.1 1 1 1 1 1 R，A 选项正确 R 答案 A 3氢原子中核外电子从第 2 能级跃迁到基态时，辐射的光照射在某金属上时能 产生光电效应那么，处于第 3 能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的各 种频率的光可能使此金属板发生光电效应的至少有()A1 种 C3 种 B2 种 D4 种 解析 原子在跃迁时发出的光子频率由始、末能级能量之差决定，即 hEm En，且能级越高，相邻能级间的差值越小(在氢原子能级图上表现为上密下 疏的特点)发生光电效应的条件是照射光的频率要大于该金属的极限频 n 1 E1 率本题未知该金属的极限频率，但可以用比较的办法来确定肯定能发生光 电效应的频率 氢原子由高能级 E3 向低能级跃迁的可能情形为 31、32、21 三种其 中 31 发出的光子频率大于 21 发出光子的频率，32 发出的光子频率小 于 21 发出的光子频率，已知 21 发出的光子能发生光电效应，则 31 发出的光子一定能使该金属发生光电效应，而 32 发出的光子无法判定是 否能发生光电效应因此辐射出的三种频率的光能使此金属板发生光电效应 的至少有 2 种 答案 B 4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电子的发现表明原子有复杂结构 C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 答案 A 5(2011 大纲卷全国)已知氢原子的基态能量为 E1，激发态能量 En E2，其中 n 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 4hc 3E1 B 2hc E1 C 4hc E1 D 9hc E1 解析 依题意可知第一激发态能量为 E2 E1，要将其电离，需要的能量至少 22 为 E0E2h，根据波长、频率与波速的关系 c，联立解得最大波 4hc 长 ，选项 C 正确 答案 C 6氢原子从 n3 的能级跃迁到 n2 的能级放出光子的频率为，则它从基态 跃迁到 n4 的能级吸收的光子频率为()A.B.C.D.hE3E2 E1 1 E E1 E n 1 4 9 25 16 3 4 27 4 解析 氢原子从 n3 的能级跃迁到 n2 的能级，E 5 9 4 36 1 则从基态跃迁到 n4 的能级，吸收光子能量 hE4E1 E1 15 16 16 1 由得 27 4，选项 D 正确 答案 D 二、双项选择题(本题共 5 小题，每小题 7 分，共 35 分)7欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是 ()A用 10.2 eV 的光子照射 B用 11 eV 的光子照射 C用 14 eV 的光子照射 D用 10 eV 的光子照射 解析 由氢原子能级图算出只有 10.2 eV 为第 2 能级与基态之间的能级 差大于 13.6 eV 的光子能使氢原子电离 答案 AC 8已知氢原子处于激发态的能量 EnE2，式中 E1 为基态的能量 E113.6 eV.对于处于 n4 激发态的一群氢原子来说，可能发生的辐射是()A能够发出五种能量不同的光子 B能够发出六种能量不同的光子 C发出的光子的最大能量是 12.75 eV，最小能量是 0.66 eV D发出的光子的最大能量是 13.6 eV，最小能量是 0.85 eV 解析 最大能量是从 n4 的激发态跃迁到基态，最小能量是从 n4 激发态 跃迁到 n3 激发态 答案 BC 9氢原子的能级图如图 1 所示，已知可见光的光子能量范围约为 1.62 eV3.11 eV.下列说法中正确的是()A处于 n3 能级的氢原子不能吸收任意频率的 紫外线，发生电离 B大量氢原子从高能级向 n3 能级跃迁时，发 出的光具有显著的热效应 C大量处于 n4 能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出 6 种不同频率的光 D大量处于 n4 能级的氢原子向低能级跃迁 图 1 时，可能发出 3 种不同频率的可见光 解析 处于 n3 能级的氢原子能量 E31.51 eV，依题意知，任意频率的 紫外线能量 E 紫3.11 eV，则 E 紫E3，故可使之电离，A 项正确大量氢原 子从高能级向 n3 能级跃迁时，放出的能量 E1.51 eV，该能量 E 略小于红 光的能量，故应为红外线，故 B 项正确处于 n4 能级向低能级跃迁时，可能发出的光有 C246 种，故 C 项正确、D 项错误 答案 BC 10氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构 的氦离子已知基态的氦离子能量为 E1 54.4 eV，氦离子能级的示意图如图 2 所示在 具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子 吸收而发生跃迁的是()A40.8 eV C51.0 eV B43.2 eV D54.4 eV 图 2 解析 要吸收光子发生跃迁需要满足一定的条件，即吸收的光子的能量必须 是任两个能级的差值，40.8 eV 是第一能级和第二能级的差值，51.0 eV 是第 一能级和第四能级的差值，54.0 eV 不是电子电离需要吸收的能量，选项 A、C 均可以，而 B、D 选项不满足条件，所以本题选择 B、D 选项 答案 BD 11对 粒子散射实验装置的描述，下列说法正确的是 A主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜()答案 2（hEi）B金箔的厚薄对实验无影响 C如果改用铝箔就不能发生散射现象 D实验装置应放在真空中 解析 粒子散射实验是指用 粒子轰击很薄的金箔物质层，通过观察 粒 子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息为准确观察 粒子的偏 转情况，荧光屏和显微镜能够围绕金箔转动，且整个装置放在真空环境中金 箔厚度不同，粒子穿过时所遇金原子数目不同，对散射产生影响不同；若 改用铝箔，由于铝原子核质量、电荷量较小，使散射受影响，但仍能发生散 射，故 A、D 正确，B、C 错误 答案 AD 三、非选择题(本题共 4 小题，共 35 分)12(5 分)(2010 海南)能量为 Ei 的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电 子成为自由电子这一能量 Ei 称为氢的电离能现用一频率为 的光子从基 态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为 _(用光 子频率、电子质量 m、氢原子的电离能 Ei 和普朗克常量 h 表示)1 解析 由能量守恒定律得2mv2hEi，解得电子速度为 v 2（hEi）m .m 13(8 分)(2010 江苏)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 5.33 1014 Hz，普朗克常量 h6.63 10 34 Js.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 解析 氢原子发出的光子能量 EE3E2 代入数据得 E1.89 eV 金属钠的逸出功 W0h c，代入数据得 W02.3 eV 因为 EW0，所以不能发生光电效应 答案 不能 N 6.min h 由于 k 2m r，则 Ek mv r 2 2r 1 m 6.58 107 m v2 14(10 分)图 3 为氢原子最低的四个能级氢原子在这些能级之间跃迁，所 辐射的光子频率最多有几种？其中最小频率等于多少？图 3 解析 根据谱线种数公式，频率种数最多为 n（n1）4（41）2 2 从能级 E4 跃迁到 E3，辐射的光子能量最小，频率最低，且为 E4E3 0.85（1.51）1.61019 6.63 1034 Hz1.61014 Hz.答案 6 1.61014 Hz 15(12 分)处于 n3 的氢原子能够自发地向低能级跃迁，(1)跃迁过程中电子动能和原子能量如何变化？(2)可能辐射的光子波长是多少？(普朗克常量 h6.63 1034 Js)解析(1)电子从外轨道跃迁至内轨道，半径变小，e2 1 ke2 2，由此可知动能增大；在此过程中，原子 向外辐射光子，因此原子能量减少 (2)原子的可能跃迁及相应波长 从 n3 到 n2 而 E31.51 eV，E23.4 eV c 由 hhEmEn 得 hc 6.63 10343108 E3E2 1.89 1.61019 从 n3 到 n1 而 E113.60 eV 2 3 E2E1 10.2 1.610 hc 6.63 10343108 E3E1 12.09 1.61019 从 n2 到 n1，则 hc 6.63 10343108 19 m 1.03 107 m m 1.22 107 m.答案(1)电子动能增大，原子能量减少 (2)6.58 107 m 1.03 107 m 1.22 107 m