20182019学年粤教版高中物理选修35 第三章 原子结构之谜 单元测试

2019-2019学年粤教版高中物理选修3-5 第三章 原子结构之谜 单元测试一、单选题1.下列说法中正确的是（） A.粒子散射实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B.一个氢原子中的电子从半径为ra的轨道自发地直接跃迁至半径为rb的轨道，已知rarb ， 则在此过程中原子不辐射某一频率的光子C.根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小D.正负电子对湮灭技术是一项较新的核物理技术一对正负电子对湮灭后生成光子的事实说明质量守恒定律是有适用范围的2.玻尔提出的氢原子结构理论主要依据的现象是（ ） A.粒子散射实验的现象B.中子轰击铀核发生裂变的现象C.原子核的天然放射性现象D.低压氢气放电管中的氢气在高电压作用下发光，产生线状谱线的现象3.关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是（ ） A.不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线B.原子的特征谱线可能是由于原子从高能级向低能级跃迁时放出光子而形成的C.可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分D.原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据4.关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是（） A.不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线B.原子的特征谱线可能是由于原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的C.可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分D.原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据5.根据氢原子能级图（如图）可判断（ ）A.氢原子跃迁时放出的光子的能量是连续的B.欲使处于基态的氢原子激发，可用11eV的光子照射C.处于基态的氢原子能量最大D.电子的轨道半径越小，氢原子能量越小6.关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ） A.射线是由氦原子核衰变产生B.射线是由原子核外电子电离产生C.半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关D.射线是由原子核外的内层电子跃迁产生7.下列说法正确的是（） A.粒子散射实验证明了原子核还可以再分B.天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构C.分别用X射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应，但用X射线照射时光电子的最大初动能较小D.基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，可能发射多种频率的光子二、多选题8.下列叙述中不符合历史事实的是（ ） A.卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构B.查德威克发现质子，核反应方程式是 N+ HE O+ HC.玻尔理论成功地解释了氢原子的发光现象D.贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构9.如图所示为氢原子的能级图现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是（ ）A.氢原子由n=3跃迁到n=2能级时，其核外电子的动能将减小B.这些氢原子总共可辐射出三种不同频率的光C.这些氢原子跃迁时辐射出光子能量的最大值为10.2eVD.氢原子由n=3跃迁到n=1产生的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应10.如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法中正确的是（ ）A.从n=3的激发态跃迁到n=2的激发态时所发出的光的波长最短B.这群氢原子能发出3种频率不同的光，且均能使金属钠发生光电效应C.金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60eVD.从n=3的激发态跃迁到基态时所发出的光能使金属钠发生光电效应，且使光电子获得最大初动能三、填空题11.按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量_（选填“越大”或“越小”）已知氢原子的基态能量为 E1（E10），电子质量为 m，基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子速度大小为_（普朗克常量为 h） 12.如图所示为氢原子的能级图，n为量子数若氢原子由n=3跃迁到n=2的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，则一群处于n=4的氢原子在向基态跃迁时，产生的光子中有_种频率的光子能使该金属产生光电效应，其中光电子的最大初动能Ekm=_eV13.在贝克勒尔发现天然放射现象后，人们对放射线的性质进行了深入研究，如图为三种射线在同一磁场中的运动轨迹，请图中各射线的名称：1射线是_，2射线是_，3射线是_四、解答题14.氢原子基态的能量为。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为，频率最小的光子的能量为多少eV（保留2位有效数字），这些光子可具有几种不同的频率。 五、综合题15.氢原子处于基态时，原子的能量为E1=13.6eV，当处于n=3的激发态时，能量为E3=1.51eV，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？ 答案解析部分一、单选题1.【答案】A 【解析】【解答】A、卢瑟福通过粒子散射实验建立原子核式结构模型，故A正确；B、电子从半径大的ra的轨道自发地直接跃迁至半径小的rb的轨道时，必须辐射一定频率的光子，故B不正确；C、玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大，故C错误；D、一对正负电子对湮灭后生成光子，说明质量对应着一定能量，不能说明质量守恒定律是有适用范围的，故D错误；故选：A【分析】A、卢瑟福通过粒子散射实验建立模型；B、当半径增加时，则必须吸收能量，当半径减小时，则必须释放能量；C、辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，动能增大；D、由质能方程可知，质量对应一定的能量；2.【答案】D 【解析】【解答】解：A、粒子散射实验的现象得出了原子核式结构模型故A错误B、中子轰击铀核发生裂变是核电站的主要原理故B错误C、原子核的天然放射现象说明原子核内部有复杂结构故C错误D、低压氢气放电管中的氢气在高电压作用下发光，产生线状谱线的现象，用核式结构模型无法解释，在这基础上，玻尔提出了氢原子结构理论，用能量的量子化进行解释故D正确故选D【分析】玻尔提出的氢原子结构理论主要依据是氢原子光谱为线状谱3.【答案】D 【解析】【解答】每种原子都有自己的特征谱线，不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线，原子的特征谱线可能是由于原子从高能级向低能级跃迁时放出光子而形成的，故选项A、B、 C正确；粒子散射实验是原子具有核式结构的有力证据，故选项D错误。【分析】原子的结构决定原子的特征谱线，可以鉴别物质及成分，说明原子内部电子处于不同能级，即电子的轨道是量子化的。4.【答案】D 【解析】【解答】A、每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质故A正确B、原子的特征谱线可能是由于原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的；故B正确；C、利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分，不可以深入了解原子的内部结构故C正确，D错误本题选错误的；故选：D【分析】光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱；连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱；观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线5.【答案】D 【解析】【解答】解：A、由于能级是量子化的，能级差是量子化的，则辐射的光子能量是量子化的，不是连续的，故A错误B、要使基态的氢原子受到激发发生跃迁，吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差，11eV的能量不等于两能级间的能级差，不能被吸收，氢原子不会受到激发，故B错误C、能量子越大，氢原子的能量越大，故C错误D、电子的轨道半径越小，能量子越小，氢原子能量越小，故D正确故选：D【分析】能级差是不连续的，吸收或辐射的光子能量等于两能级的能级差，所以光子能量不连续轨道半径越小，原子能量越小6.【答案】C 【解析】【解答】A、射线是具有放射性的元素的原子核在发生衰变时两个中子和两个质子结合在一起而从原子核中释放出来故A错误；B、射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即粒子故B错误；C、半衰期表示放射性元素衰变的快慢，它和外界的温度、压强无关，故C正确；D、射线是原子核在发生衰变和衰变时产生的能量以光子的形式释放故D错误；故选：C【分析】衰变中产生的电子是原子核中的一个中子转化而来的；衰变过程中，一个原子核释放一个粒子（由两个中子和两个质子形成的氦原子核），并且转变成一个质量数减少4，核电荷数减少2的新原子核衰变过程中，一个原子核释放一个粒子（电子）半衰期表示放射性元素衰变的快慢，半衰期取决于原子核与外界因素无关7.【答案】D 【解析】【解答】A、粒子散射实验提出原子核式结构，故A错误；B、天然放射现象的发现揭示了原子核的复杂结构，故B错误；C、X射线的频率大于绿光，当都能发生光电效应时，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大，故C不正确；D、当基态的氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，因不稳定，则会向基态跃迁，可能发射多种频率的光子，故D正确；故选：D【分析】粒子散射实验提出原子核式结构；天然放射现象揭示了原子核复杂结构；当发生光电效应时，入射光的频率越大，则最大初动能越大；原子吸收能量后，跃迁到激发态，因不稳定，则向基态跃迁，从而会发射多种频率的光子，从而即可求解二、多选题8.【答案】A,B 【解析】【解答】解：A、卢瑟福根据粒子散射实验的结果提出了原子核式结构学说，而不是为了证实卢瑟福原子结构而设计了粒子散射实验，故A错误B、卢瑟福提出了中子的存在，查德威克发现了中子，故B不符合C、玻尔引入了量子理论，从而成功地解释了氢原子光谱的原因，故C符合D、贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构，故D符合；本题选择不符合的，故选：AB【分析】本题涉及到原子物理部分的物理学史，根据科学家的贡献进行一一解答9.【答案】B,D 【解析】【解答】解：A、氢原子由n=3跃迁到n=2能级时，氢原子放出光子，则能量减小，轨道半径减小，根据k =m 知，电子动能增大，A不符合题意；B、根据 =3知，这些氢原子可能辐射出三种不同频率的光子B符合题意C、氢原子由n=3向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量为13.61.51eV=12.09eVC不符合题意；D、氢原子由n=3跃迁到n=1能级，辐射的光子能量为12.09eV，大于逸出功，能发生光电效应D符合题意故答案为：BD【分析】本题目主要考察的是氢原子能级和跃迁的问题，电子向低能级跃迁向外辐射光子，相应的光子能量为能级差值，同理吸收适当能量的光子，电子就会向高能级跃迁。10.【答案】C,D 【解析】【解答】解：A、B这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论E=EmEn（mn）得知，从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，由E=h=h 得知，频率最高，波长最短故A错误；B、金属钠的逸出功为2.49eV，n=3跃迁到n=2时所发出光能量为：E=1.51（3.40）=1.89ev2.49eV，不能发生光电效应，故B错误；C、D、从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，光照射逸出功为2.49eV的金属钠，所发出的光电子的初动能最大，根据爱因斯坦光电效应方程得，EK=hW=（E3E1）W=1.51（13.6）2.49=9.60eV故C正确，D正确故选：CD【分析】根据玻尔理论分析氢原子发出的三种频率不同的光的波长、频率关系从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，产生金属钠表面所发出的光电子的初动能最大，根据爱因斯坦光电效应方程求出初动能的最大值三、填空题11.【答案】越大；【解析】【解答】解：（1）氢原子中的电子离原子核越远，则能级越高，氢原子能量越大根据能量守恒得， mv2=h+E1 ， 则= 故答案为：越大； 【分析】轨道半径越大，能级越高，能量越大当吸收的能量等于氢原子基态能量时，电子发生电离，根据能量守恒求出电子电离后的速度12.【答案】5；10.86 【解析】【解答】解：因为氢原子由n=3跃迁到n=2的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，即逸出功W0=E3E2=3.41.51eV=1.89eV从n=4跃迁到n=1、2，从n=3跃迁到n=1、2，从n=2跃迁到n=1辐射的光子能量大于等于逸出功，则有5种频率的光子能使该金属产生光电效应从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量最大，为12.75eV，根据光电效应方程得，光电子的最大初动能Ekm=hvW0=12.751.89eV=10.86eV故答案为：5，10.86【分析】解决本题的关键是要知道光电效应产生的条件，能级跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差，结合光电效应方程，灵活运用.13.【答案】； 【解析】【解答】三种射线在匀强磁场中向上运动时，射线带正电荷，可以判断它将向右偏转，即图中的3射线是射线；射线带负电荷，可以判断它将向左偏转，即图中的1射线是射线；射线不带电，不偏转，即图中的2射线是射线；故答案为：射线，射线，射线【分析】该题通过带电粒子在磁场中运动，考查三种射线的特性，射线带正电荷，在磁场中根据左手定则判定向右偏转；射线带负电荷，偏转的方向与射线相反；射线不带电，不偏转；由此可以判定四、解答题14.【答案】0.31eV, 10 【解析】【解答】频率最大的光子能量为，即,解得,即n=5，从n=5能级开始，共有,10种不同频率的光子，频率最小的光子能量为是从最小为【分析】解决本题的关键知道能级间跃迁满足的规律，能级差越大，辐射的光