【优化方案】高中物理 第3章章末综合检测 教科版选修3-5

用心 爱心 专心 1 时间 90 分钟 满分 100 分 一 单项选择题 本题共 6 小题 每小题 4 分 共 24 分 在每小题给出的四个选项中 只有一个选项正确 1 2011 年高考天津卷 下列能揭示原子具有核式结构的实验是 A 光电效应实验 B 伦琴射线的发现 C 粒子散射实验 D 氢原子光谱的发现 解析 选 C 光电效应实验说明了光的粒子性 伦琴射线的发现说明 X 射线是一种比光波 波长更短的电磁波 氢原子光谱的发现促进了氢原子模型的提出 C 正确 2 仔细观察氢原子的光谱 发现它只有几条不连续的亮线 其原因是 A 氢原子只有几个能级 B 氢原子只能发出平行光 C 氢原子有时发光 有时不发光 D 氢原子辐射的光子的能量是不连续的 所以对应的光的频率也是不连续的 解析 选 D 光谱中的亮线对应不同频率的光 分离的不连续的亮线 对应着不同频率 的光 B C 错 氢原子在不同的能级之间跃迁时 辐射出不同能量的光子 并且满足 E h 能量不同 相应光子频率不同 体现在光谱上是一些不连续的亮线 A 错误 D 正 确 3 一个处于基态的氢原子吸收光子后 跃迁到另一定态 下列说法中正确的是 A 电子绕原子核运动的动能将会变大 B 电子绕原子核运动的频率将会变大 C 向低能级跃迁时 发出光子的频率等于吸收光子的频率 D 吸收光子属于紫外线 发出的光子可能含有可见光 解析 选 D 基态的氢原子吸收光子后 半径变大 由k 得Ek mv2 即电 e2 r2 mv2 r 1 2 ke2 2r 子的动能减小 A 错误 由 4 2mf2r得f2 即电子绕核运动的频率减小 B ke2 r2 ke2 4 2mr3 错误 因基态与激发态能级差大 吸收光子属于紫外线 若跃迁到n 2 的能级 发出的光 子与吸收的光子频率相同 若跃迁到其他能级 可能先跃迁到n 2 的能级 再跃迁到基态 故 C 错误 D 正确 4 汞原子的能级图如图 3 3 所示 现让一束光子能量为 8 8 eV 的单色光照射到大量 处于基态 能级数n 1 的汞原子上 能发出 6 种不同频率的色光 下列说法中正确的是 图 3 3 A 最长波长光子的能量为 1 1 eV B 最长波长光子的能量为 2 8 eV C 最大频率光子的能量为 2 8 eV D 最大频率光子的能量为 4 9 eV 解析 选 A 由题意知 吸收光子后汞原子处于n 4 的能级 向低能级跃迁时 最大频 率的光子能量为 1 6 10 4 eV 8 8 eV 最大波长 即最小频率 的光子能量为 1 6 2 7 eV 1 1 eV 故 A 正确 5 如图 3 4 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 用心 爱心 专心 2 图 3 4 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 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 选 B 原子A从激发态E2跃迁到E1 只有一种频率光子 A 错 原子B从激发态 E3跃迁到基态E1可能有三种频率光子 B 对 由原子能级跃迁理论可知 原子A可能吸收原 子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3 但不能跃迁到E4 C 错 A原子发出的光子能 量 E E2 E1大于E4 E3 故不可能跃迁到能级E4 D 错 6 处于n 3 的激发态的大量氢原子向基态跃迁的过程中 只有一种光子不能使某金属 W产生光电效应 则下列说法正确的是 A 不能使金属W产生光电效应的是从n 3 激发态跃迁到基态发出的光子 B 不能使金属W产生光电效应的是从n 2 激发态跃迁到基态发出的光子 C 若光子从n 4 激发态跃迁到n 3 激发态 一定不能使金属W产生光电效应 D 若光子从n 4 激发态跃迁到n 2 激发态 一定不能使金属W产生光电效应 解析 选 C 只有光子能量大于金属逸出功时才能发生光电效应 从n 3 能级向n 2 能 级跃迁时光子能量最小 A B 错误 因E42 E32 故可能发生光电效应 D 错误 E43 2 则另一个波长可能是 A 1 2 B 1 2 C D 1 2 1 2 1 2 1 2 解析 选 CD 设另一个波长可能是 3 当 1 2 3时 氢原子在三个相邻的能级之 间发生跃迁 辐射光子的能量关系为 可得 3 故 C 项是正确 hc 1 hc 2 hc 3 1 2 1 2 的 当 3 1 2时 同理可得 解得 3 D 项也是正确的 hc 1 hc 3 hc 2 1 2 1 2 11 已知氢原子的能级图如图 3 5 所示 现用光子能量介于 10 eV 12 9 eV 范围内的 光去照射一群处于基态的氢原子 则下列说法中正确的是 图 3 5 A 在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种 B 在照射光中可能被吸收的光子能量只有 3 种 C 照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有 6 种 D 照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有 3 种 解析 选 BC 根据跃迁规律h Em En和能级图 可知 A 错 B 对 氢原子吸收光子后能 跃迁到最高为n 4 的能级 能发射的光子的波长有 C 6 种 故 C 对 D 错 2 4 12 若原子的某内层电子被电离形成空位 其他层的电子跃迁到该空位上时 会将多余 的能量以电磁辐射的形式释放出来 此电磁辐射就是原子的特征 X 射线 内层空位的产生有 多种机制 其中的一种称为内转换 即原子中处于激发态的核跃迁回基态时 将跃迁时释放 的能量交给某一内层电子 使此内层电子电离而形成空位 被电离的电子称为内转换电子 钋 214 的原子核从某一激发态回到基态时 可将能量E0 1 416 MeV 交给内层电子 如 K L M层电子 K L M标记为原子中最靠近核的三个电子层 使其电离 实验测得从钋 214 原子的K L M层电离出的电子的动能分别为EK 1 323 MeV EL 1 399 MeV EM 1 412 MeV 则可能发射的特征 X 射线的能量为 A 0 013 MeV B 0 017 MeV C 0 076 MeV D 0 093 MeV 解析 选 AC 钋 214 的原子核从某一激发态回到基态时 内层电子获得能量E0 1 416 MeV E0与相应原子能级的能量和为该电子电离后的动能 设相应原子能级的能量分别为 EK EL EM 故钋 214 原子的K L M三个能级的能量分别为 EK EK E0 1 323 1 416 MeV 0 093 MeV EL EL E0 1 399 1 416 MeV 0 017 MeV EM EM E0 1 412 1 416 MeV 0 004 MeV K L M三个能级间跃迁可以从能级M跃迁到能级K 从能级M跃迁到能级L 从能级L 跃迁到能级K 发射特征 X 射线 光子 的能量分别为 EMK 0 004 MeV 0 093 MeV 0 089 MeV EML 0 004 MeV 0 017MeV 0 013 MeV ELK 0 017 MeV 0 093 MeV 0 076 MeV 三 计算题 本题共 4 小题 共 40 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 用心 爱心 专心 4 13 8 分 用 粒子轰击金箔时 测得 粒子能接近金箔的最小距离为 2 0 10 14m 金原子核的平均密度约为多少 阿伏加德罗常数NA 6 1023mol 1 金元素的摩尔质量 M 197 g mol 1 解析 可以把 粒子能接近金箔的最小距离看做金原子核的半径R 金原子核的体积 V R3 2 0 10 14 3m3 3 3 10 41m3 一个金原子的质量 m0 4 3 4 3 M NA kg 3 3 10 25kg 则金原子核的平均密度 197 10 3 6 1023 kg m3 1 1016kg m3 m0 V 3 3 10 25 3 3 10 41 答案 1 1016kg m3 14 10 分 氢原子光谱谱线波长遵循公式 R R为里德伯常量 莱曼系是从 1 1 m2 1 n2 高能级向基态跃迁时产生的 巴耳末系是从高能级向第二能级跃迁时产生的 帕邢系是从高 能级向第三能级跃迁时产生的 则各线系的第一条谱线的波长之比为多少 解析 莱曼系的第一条谱线 R R 1 1 1 1 22 3 4 巴耳末系的第一条谱线 R R 1 2 1 22 1 32 5 36 帕邢系的第一条谱线 R R 1 3 1 32 1 42 7 144 故波长之比 1 2 3 35 189 540 4 3R 36 5R 144 7R 答案 35 189 540 15 10 分 氢原子第n能级的能量为En 其中E1是基态能量 而n 1 2 若 E1 n2 一氢原子发射能量为 E1的光子后处于比基态能量高出 E1的激发态 则氢原子发射光 3 16 3 4 子前后分别处于第几能级 解析 设氢原子发射光子前后分别位于第l与第m能级 依题意有 E1 E1 l2 E1 m2 3 16 E1 E1 E1 m2 3 4 解得 m 2 l 4 因此氢原子发射光子前后分别处于第四与第二能级 答案 第四 第二能级 16 12 分 将氢原子电离 就是从外部给电子以能量 使其从基态或激发态脱离原子核 的束缚而成为自由电子 1 若要使处于n 2 激发态的氢原子电离 至少要用多大频率的电磁波照射该氢原子 2 若用波长为 200 nm 的紫外线照射氢原子 则电子飞到离核无穷远处时的速度为多大 电子电荷量e 1 6 10 19 C 电子质量me 0 91 10 30 kg 解析 1 n 2 时 E2 eV 3 4 eV 13 6 22 由题意知 电离就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n 的轨道 n 时 E