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2019-2020学年高中物理 第三章 原子结构之谜章末过关检测卷 粤教版选修3-5.doc

2019-2020 学年高中物理 第三章 原子结构之谜章末过关检测卷 粤 教版选修 3-5
一、单项选择题(本题共 7 小题,每小题 4 分,共 28 分.在每小题给出的四个选项中, 只有一个选项正确) 1.以下说法中符合汤姆生原子模型的是(A) 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. 2.氢原子光谱中巴耳末系中最短波长是(A) A. 4

R

4 B. R 3

C.R

D.

R
2

1 解析: 根据巴耳末公式有 = λ 1 4 最短波长为 = ,A 选项正确. 1 R R 4

, λ =

, 当 n=∞时,

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(B) A.1 种 B.2 种 C.3 种 D.4 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 hν =Em-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 3→1、3→2、2→1 三种.其中 3→1 发出的光子频率大于 2→1 发出光子的频率,3→2 发出的光子频率小于 2→1 发出的光子频 率, 已知 2→1 发出的光子能发生光电效应, 则 3→1 发出的光子一定能使该金属发生光电效 应,而 3→2 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. 4.下列说法不正确的是(A) 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. 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 5.一个氢原子从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级,该氢原子(B) A.放出光子,能量增加 B.放出光子,能量减少 C.吸收光子,能量增加 D.吸收光子,能量减少 解析:氢原子从高能级跃迁到低能级,要放出能量(光子),能量减少.

6.如图为氢原子能级示意图的一部分,则氢原子(A)

A.从 n=4 能级跃迁到 n=3 能级比从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级辐射出电磁波的波长 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 能级辐射出电磁波的速度 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 解析:辐射出的电磁波的能量 E=hν = =Em-En,所以 A 项正确;电磁波在真空中 λ 速度都是光速 c,故 B 项错误;处于不同能级时,核外电子在各处出现的概率是不一样的, C 项也错误;从高能级向低能级跃迁时,是氢原子一定向外辐射出能量,不是原子核辐射能 量,故 D 项也错误. 7.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(D) 4 A. ν 9 3 B. ν 4 25 C. ν 16 27 D. ν 4

hc

E1 E1 5 解析:氢原子从 n=3 的能级跃迁到 n=2 的能级,hν =E3-E2= - =- E1,① 9 4 36 E1 15 则从基态跃迁到 n=4 的能级,吸收光子能量 hν ′=E4-E1= -E1=- E1,② 16 16
27 由①②得 ν ′= ν ,选项 D 正确. 4 二、多项选择题(本题共 7 小题,每小题 6 分,共 42 分.在每小题给出的四个选项中, 只有多个选项正确,全部选对的得 6 分,只选一个且正确的得 3 分,不选或有选错的得 0 分) 8.对 α 粒子散射实验装置的描述,下列说法正确的是(AD) A.主要实验器材有:放射源、金箔、荧光屏、显微镜 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:α 粒子散射实验是指用 α 粒子轰击很薄的金箔物质层,通过观察 α 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 α 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,α 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. 9.有关氢原子光谱的说法正确的是(BC)

A.氢原子的发射光谱是连续的 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:原子的发射光谱是原子跃迁时形成的,由于原子的能级是分立的,所以氢原子的 发射光谱不是连续谱, 原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差, 故氢原子只能 发出特定频率的光,综上所述,选项 A、D 错,B、C 对. 10.欲使处于基态的氢原子激发,下列措施可行的是(AC) 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.

11.已知氢原子处于激发态的能量 En=

,式中 E1 为基态的能量 E1=-13.6 eV.

对于处于 n=4 激发态的一群氢原子来说,可能发生的辐射是(BC) 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 n=4 的激发态跃迁到基态,最小能量是从 n=4 激发态跃迁到 n= 3 激发态. 12.一群处于 n=4 激发态的氢原子,当它们自发跃迁到较低能级时(BD) A.从 n=4 跃迁到 n=3 时,辐射的光子波长最短 B.从 n=4 直接跃迁到 n=1 时辐射的光子的波长最短 C.从 n=4 直接跃迁到 n=1 时,辐射的光子波长最长 D.从 n=4 直接跃迁到 n=2 时,辐射的光子的能量等于从 n=4 跃迁到 n=3 和从 n=3 跃迁到 n=2 辐射的两个光子的能量之和 解析:由 n=4 跃迁到 n=3 时能级差最小,辐射光子的波长最长;而跃迁到 n=1 时辐 射光子的波长最短. 13.氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时,可以发出三种不同波长的辐射光.已知其中 的两个波长分别为 λ 1 和 λ 2,且 λ 1>λ 2,则另一个波长可能是(CD) A.λ 1+λ 2 B.λ 1-λ 2 λ 1λ 2 C. λ 1+λ 2 λ 1λ 2 D. λ 1-λ 2

解析:设另一个波长可能是 λ 3,当 λ 1>λ 2>λ 3 时,氢原子在三个相邻的能级之间发

hc hc hc λ 1λ 2 生跃迁,辐射光子的能量关系为 + = ,可得 λ 3= ,故 C 项是正确的.当 λ 1 λ 2 λ 3 λ 1+λ 2 hc hc hc λ 1λ 2 λ 3>λ 1>λ 2 时,同理可得 + = ,解得 λ 3= ,D 项也是正确的. λ 1 λ 3 λ 2 λ 1-λ 2
14.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(BD)

A.40.8 eV B.43.2 eV C.51.0 eV D.54.4 eV 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. 三、计算题(本题共 2 小题,共 30 分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的 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.(15 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 5.33×

Hz,普朗克常量 h=6.63×

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. 解析:氢原子发出的光子能量 E=E3-E2,代入数据得 E=1.89 eV,金属钠的逸出功 W0=hν c,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 16.(15 分)下图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?

解析:根据谱线种数公式,频率种数最多为 N=

n(n-1) 4×(4-1)
2 = 2

=6.

从能级 E4 跃迁到 E3,辐射的光子能量最小,频率最低,且为 ν min=

E4-E3 = h

答案:6

1.6×

Hz


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