【创新设计】高中物理 第二章 原子结构章末检测 教科版选修35.doc

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13.6 ev的电子撞击氢原子，二是用能量为13.6 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13.6 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h6.631034 js)()a6.091024 ev b6.091024 jc3.81105 j d3.81105 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 770t01 s，故9 192 631 770 hz，eh6.6310349 192 631 770 j6.091024 j3.81105 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1、2、3的三种光，且123，则该单色光的能量为()ah1 bh2ch3 dh(123)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eh，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，且必有一种频率等于.由题意知，该氢原子受激后只能发出频率为1、2、3的三种光，且123，即最高频率是3，那么照射光频率必是3，光子能量是h3.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，则电子的动能为：ekmv2，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在粒子散射实验中，当粒子最接近金核时()a粒子动能最小b粒子受到的库仑力最大c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，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fk，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n2能级上的电子跃迁到n1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n4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en，式中n1,2,3，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 b.a c.a d.a解析e2，e1ae4，ee2e1，则俄歇电子的动能为ekee4a，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12.75 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n4的激发态上去b有的氢原子能从基态跃迁到n3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e113.6 ev，吸收能量为12.75 ev的光子后，其能量变为：en(13.612.75) ev0.85 ev.由能级图可知，氢原子被激发到n4的能级上，故a正确、b错误处在n4激发态上的氢原子可以向n1、n2、n3能级跃迁，发出3种不同波长的光；处在n3激发态上的氢原子可以向n1、n2能级跃迁，发出2种不同波长的光；处在n2激发态上的氢原子可以向n1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rnn2r1可知，量子数n越大，电子轨道半径越大，a错误由m，得ve ，可见，随着量子数n的增大，电子的运动速度减小，b对根据ene1，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3a13.60 ev b10.20 evc0.54 ev d27.20 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eene10(13.6) ev13.6 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e113.6 ev，问：(1)一群氢原子在n4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hemen可知能级之间的能量差越小，辐射光子的频率越低1.61014 hz.(2)要使氢原子电离，即将电子移到离核无穷远处，此时e0，由能量守恒有eee10(13.6 ev)13.6 ev这份能量所对应光子的最小频率应为 hz3.281015 hz故要使基态的氢原子电离，照射光的频率至少应为3.281015 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1.61014 hz(2)3.281015 hz13(10分)已知氢原子基态的电子轨道半径为r10.531010 m，基态的能级值为e113.6 ev.(1)求电子在n2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n3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km2r2，且r2n2r14r1，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联立式得i a.1.3104 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n3的能级跃迁到n2的能级设波长为，由he3e2得 m6.58107 m答案(1)1.3104 a(2)见解析(3)6.58107 m14(10分)用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d1和d2.(1)如果粒子和质子都由静止开始经相同的电压加速后做实验，则d1d2为多少？(2)如果粒子和质子具有相同的动量值，则d1d2又为多少？解析(1)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ep则ekuqekhuqhekekh由得代入上式得(2)当粒子和质子具有相同的动量值时，设为p则ek，ekh又ek，ekh得.答案(1)11(2)8115(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13.6 ev动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基