第十八章-原子结构-测试题

1 8 第十八章第十八章 原子结构原子结构 测试题测试题 时间时间 60 分分钟钟 满满分 分 100 分分 一 选择题一 选择题 每小题每小题 4 分 共分 共 40 分 把正确选项前的字母填在题后的括号分 把正确选项前的字母填在题后的括号 内内 1 在 在 粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中 下列哪些说法是正确的粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中 下列哪些说法是正确的 A 粒子一直受到原子核的斥力作用粒子一直受到原子核的斥力作用 B 粒子的动能不断减小粒子的动能不断减小 C 粒子的电势能不断增大粒子的电势能不断增大 D 粒子发生散射 是与电子碰撞的结果粒子发生散射 是与电子碰撞的结果 解析解析 粒子一直受到原子核的斥力作用 粒子一直受到原子核的斥力作用 动动能先减少后增大 能先减少后增大 电势电势能先增能先增 大后减小 大后减小 粒子的粒子的质质量量远远大于大于电电子的子的质质量 与量 与电电子碰撞后运子碰撞后运动动状状态态基本保持不基本保持不 变变 故 故 A 选项选项正确 正确 答案答案 A 2 多选题多选题 以下论断中正确的是以下论断中正确的是 A 按经典电磁理论 核外电子受原子核库仑引力 不能静止只能绕核运 按经典电磁理论 核外电子受原子核库仑引力 不能静止只能绕核运 转 电子绕核加速运转 不断地向外辐射电磁波转 电子绕核加速运转 不断地向外辐射电磁波 B 按经典理论 绕核运转的电子不断向外辐射能量 电子将逐渐接近原 按经典理论 绕核运转的电子不断向外辐射能量 电子将逐渐接近原 子核 最后落入原子核内子核 最后落入原子核内 C 按照卢瑟福的核式结构理论 原子核外电子绕核旋转 原子是不稳定 按照卢瑟福的核式结构理论 原子核外电子绕核旋转 原子是不稳定 的 说明该理论不正确的 说明该理论不正确 D 经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体 但不能用于解释原子世界 经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体 但不能用于解释原子世界 的现象的现象 解析解析 卢卢瑟福的核式瑟福的核式结结构没有构没有问题问题 主要 主要问题问题出在出在经经典典电电磁理磁理论论不能用来不能用来 解解释释原子世界的原子世界的现现象 象 答案答案 ABD 2 8 3 多选题多选题 关于太阳光谱 下列说法正确的是关于太阳光谱 下列说法正确的是 A 太阳光谱 太阳光谱是吸收光谱是吸收光谱 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 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 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的元素种类 根据太阳光谱中的暗线 可以分析地球大气层中含有的元素种类 解析解析 因因为为太阳是一个高温物体 它太阳是一个高温物体 它发发出的白光通出的白光通过过温度温度较较低的太阳大气低的太阳大气 层时层时 会被太阳大气 会被太阳大气层层中的某些元素的原子吸收 从而使我中的某些元素的原子吸收 从而使我们观们观察到的太阳光察到的太阳光谱谱 是吸收光是吸收光谱谱 分析太阳的吸收光 分析太阳的吸收光谱谱 可知太阳大气 可知太阳大气层层的物的物质组质组成 而要成 而要观观察到某察到某 种物种物质质的吸收光的吸收光谱谱 要求它的温度不能太低 但也不能太高 否 要求它的温度不能太低 但也不能太高 否则则会直接会直接发发 光 由于地球大气光 由于地球大气层层的温度很低 所以太阳光通的温度很低 所以太阳光通过过地球大气地球大气层时层时不会被地球大气不会被地球大气 层层中的某些物中的某些物质质的原子吸收 故的原子吸收 故选项选项 A B 正确 正确 答案答案 AB 4 子与氢原子核子与氢原子核 质子质子 构成的原子称为构成的原子称为 氢原子氢原子 hydrogen muon atom 它在原子核物理的研究中有重要作用 右图为它在原子核物理的研究中有重要作用 右图为 氢原子的能级示意图 假定光氢原子的能级示意图 假定光 子能量为子能量为 E 的一束光照射容器中大量处于的一束光照射容器中大量处于 n 2 能级的能级的 氢原子 氢原子 氢原子吸氢原子吸 收光子后 发出频率为收光子后 发出频率为 1 2 3 4 5和和 6的光 且频率依次增大 则的光 且频率依次增大 则 E 等于等于 A h 3 1 B h 5 6 3 8 C h 3 D h 4 解析解析 氢氢原子吸收能量原子吸收能量为为 E 的光子后能的光子后能发发出出 6 种种频频率的光 即率的光 即 氢氢原子原子 从从 n 2 跃跃迁到迁到 n 4 的能的能级级 从 从 n 4 能能级级向低能向低能级跃级跃迁迁发发出光的能量由小到大出光的能量由小到大 为为 E43 E32 E42 E21 E31 E41 能量 能量为为 E42的光子的的光子的频频率率为为 3 故光子能量 故光子能量为为 h 3 C 选项选项正确 正确 答案答案 C 5 可见光光子的能量在 可见光光子的能量在 1 61 3 10 eV 范围内 若氢原子从高能级跃迁到范围内 若氢原子从高能级跃迁到 量子数为量子数为 n 的低能级的谱线中有可见光 根据氢原子能级图可判断的低能级的谱线中有可见光 根据氢原子能级图可判断 n 为为 A 1 B 2 C 3 D 4 解析解析 若从高能若从高能级跃级跃迁到迁到 n 1 则则 Emin 10 20 eV 若从高能 若从高能级跃级跃迁到迁到 n 2 则则 Emin 1 89 eV 若从高能 若从高能级跃级跃迁到迁到 n 3 时时 Emin 0 66 eV Emax 1 51 eV 由此可知 由此可知跃跃迁到迁到 n 1 和和 n 3 不可能不可能产产生可生可见见光 同理 若光 同理 若氢氢原子从原子从较较高能高能 级跃级跃迁到迁到 n 4 能能级时级时 Emax 0 85 eV 不是可 不是可见见光 故光 故 B 选项选项正确 正确 答案答案 B 6 多选题多选题 已知氢原子的已知氢原子的能级规律为能级规律为 En 其中其中 E1 13 6 E1 n2 eV n 1 2 3 现用光子能量为 现用光子能量为 12 75 eV 的光子去照射一群处于基态的氢原的光子去照射一群处于基态的氢原 子 则下列说法正确的是子 则下列说法正确的是 A 照射时不能被基态的氢原子吸收 照射时不能被基态的氢原子吸收 4 8 B 可能观测到氢原子发射不同波长的光有 可能观测到氢原子发射不同波长的光有 3 种种 C 氢原子发射不同频率的光 可见光有 氢原子发射不同频率的光 可见光有 2 种种 D 可能观测到氢原子发射不同波长的光有 可能观测到氢原子发射不同波长的光有 6 种种 解析解析 由由题题 E41 12 75 eV 故基 故基态氢态氢原子吸收原子吸收 12 7 eV 的能量的能量跃跃迁到迁到 n 4 的能的能级级 可 可发发射射 6 种波种波长长的光 其中从的光 其中从 n 4 n 3 跃跃迁到迁到 n 2 的能的能级发级发出可出可见见 光 故光 故 C D 选项选项正确 正确 答案答案 CD 7 多选题多选题 如图所示 如图所示 O 点表示金原子核的位置 曲线点表示金原子核的位置 曲线 ab 和和 cd 表示经过表示经过 该原子核附近的该原子核附近的 粒子的运动轨迹 其中可能正确的是粒子的运动轨迹 其中可能正确的是 答案答案 BD 8 多选题多选题 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磁辐射的形式释放出来 此电磁辐射就是原子 的特征的特征 X 射线 内层空位的产生有多种机制 其中一种称为内转换 即原子中射线 内层空位的产生有多种机制 其中一种称为内转换 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内层电子电离而形成空位 被电离的电子称为内转换电子被电离的电子称为内转换电子 214Po 的原子核从某一的原子核从某一 激发态回到基态时 可将能量激发态回到基态时 可将能量 E0 1 416 MeV 交给内层电子交给内层电子 如如 K L M 层电层电 子 子 K L M 标记原子中最靠近核的三个电子层标记原子中最靠近核的三个电子层 使其电离 实验测得从使其电离 实验测得从 214Po 原子的原子的 K L M 层电离出的电子的动能分别为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 则可能发射的特征则可能发射的特征 X 射线的能量为射线的能量为 A 0 013 MeV B 0 017 MeV 5 8 C 0 076 MeV D 0 093 MeV 解析解析 原子的某内原子的某内层电层电子被子被电电离形成空位 其他离形成空位 其他层层的的电电子子跃跃迁到迁到该该空位上空位上 时时 会将多余的能量以 会将多余的能量以电电磁磁辐辐射的形式射的形式释释放出来 就是原子的特征放出来 就是原子的特征 X 射射线线 由于 由于 能量守恒 能量守恒 电电子在原能子在原能级级上运上运动时动时所具有的能量是所具有的能量是动动能与能与获获得能量之差 由于各得能量之差 由于各 能能级获级获得的能量是相同的 所以各能得的能量是相同的 所以各能级级之差就是它之差就是它们电们电离后具有的离后具有的动动能之差 能之差 E Ek 由此放出光子的可能能量 由此放出光子的可能能量值值 E1 1 412 1 323 MeV 0 089 MeV E2 1 412 1 399 MeV 0 013 MeV E3 1 399 1 323 MeV 0 076 MeV 答案答案 AC 9 根据玻尔理论 某原子的电子从能量为根据玻尔理论 某原子的电子从能量为 E 的轨道跃迁到能量为的轨道跃迁到能量为 E 的的 轨道 辐射出波长为轨道 辐射出波长为 的光子 的光子 h 表示普朗克常量 表示普朗克常量 c 表示真空中的光速 则表示真空中的光速 则 E 等于等于 A E h B E c h c C E h D E c hc 答案答案 C 10 多选题多选题 在金属中存在大量的价电子在金属中存在大量的价电子 可理解为原子的最外层电子可理解为原子的最外层电子 价 价 电子在原子核和核外的其他电子产生的电场中运动 电子在金属外部时的电势电子在原子核和核外的其他电子产生的电场中运动 电子在金属外部时的电势 能比它在金属内部作为价电子时的电势能大 前后两者的电势能差值称为势垒 能比它在金属内部作为价电子时的电势能大 前后两者的电势能差值称为势垒 用符号用符号 V 表示 价电子就像被关在深为表示 价电子就像被关在深为 V 的方箱里的粒子 这个方箱叫做势阱 的方箱里的粒子 这个方箱叫做势阱 价电子在势阱内运动具有动能 但动能的取值是不连续的 价电子处于最高能价电子在势阱内运动具有动能 但动能的取值是不连续的 价电子处于最高能 级时的动能称为费米能 用级时的动能称为费米能 用 Ef表示 用红宝石激光器向金属发射频率为表示 用红宝石激光器向金属发射频率为 的光的光 子 具有费米能的电子如果吸收了一个频率为子 具有费米能的电子如果吸收了一个频率为 的光子而跳出势阱 则的光子而跳出势阱 则 A 具有费米能的电子跳出势阱时的动能 具有费米能的电子跳出势阱时的动能 Ek h V Ef B 具有费米能的电子跳出势阱时的动能 具有费米能的电子跳出势阱时的动能 Ek h V Ef C 若增大激光器的发光强度 具有费米能的电子跳出势阱时的动能增大 若增大激光器的发光强度 具有费米能的电子跳出势阱时的动能增大 6 8 D 若增大激光器的发光强度 具有费米能 若增大激光器的发光强度 具有费米能的电子跳出势阱时的动能不变的电子跳出势阱时的动能不变 解析解析 根据能量守恒定律可得根据能量守恒定律可得 Ek Ef h V B 正确 由正确 由 B 的的结论结论 入射 入射 光的光的频频率决定率决定电电子子动动能 与入射光的光能 与入射光的光强强无关 无关 D 正确 正确 答案答案 BD 二 填空题二 填空题 包括包括 2 小题 共小题 共 16 分分 11 6 分分 在氢原子光谱中 电子从较高能级跃迁到在氢原子光谱中 电子从较高能级跃迁到 n 2 能级发出的谱线能级发出的谱线 属于巴耳末线系 若一群氢原子自发跃迁时发出的属于巴耳末线系 若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有谱线中只有 2 条属于巴耳末条属于巴耳末 线系 则这群氢原子自发跃迁时最多可发出线系 则这群氢原子自发跃迁时最多可发出 条不同频率的谱线 条不同频率的谱线 解析解析 由巴耳末公式由巴耳末公式 R 可知可知氢氢原子自原子自发跃发跃迁迁时发时发出的出的谱线谱线只有只有 1 1 22 1 n2 两条属于巴耳末两条属于巴耳末线线系 系 则则分分别别是由是由 n 3 和和 n 4 能能级级的自的自发跃发跃迁迁产产生的 生的 则该则该 群群氢氢原子的最高能原子的最高能级应处级应处于于 n 4 的能的能级级 则这则这群群氢氢原子自原子自发跃发跃迁迁时时最多可最多可发发 出出 6 条不同条不同频频率的率的谱线谱线 答案答案 6 12 10 分分 氢原子第氢原子第 n 能级的能量能级的能量 En 其中 其中 E1是基态能量 而是基态能量 而 E1 n2 n 1 2 3 若一氢原子发射能量为 若一氢原子发射能量为 E1的光子后处于比基态能量高出的光子后处于比基态能量高出 3 16 E1的激发态 则氢原子发射光子前处于第的激发态 则氢原子发射光子前处于第 能级 发射光子后处于能级 发射光子后处于 3 4 第第 能级 能级 解析解析 设氢设氢原子原子发发射光子前 后分射光子前 后分别处别处于第于第 m l 能能级级 根据 根据题题意意 E1 E1 E1 联联立解得立解得 m 4 l 2 E1 m2 E1 l2 3 16 E1 l2 3 4 答案答案 4 2 三 计算题三 计算题 包括包括 3 小题 共小题 共 44 分 解答题应写出必要的文字说明 方程分 解答题应写出必要的文字说明 方程 式和重要的演算步骤式和重要的演算步骤 7 8 13 14 分分 已知锌板的截止波长已知锌板的截止波长 0 372 nm 按照玻尔理论 氢原子基态能按照玻尔理论 氢原子基态能 量为 量为 13 6 eV 试通过计算说明利用氢原子光谱中的光能否使锌板发生光电效 试通过计算说明利用氢原子光谱中的光能否使锌板发生光电效 应应 真空中的光速真空中的光速 c 3 00 108 m s 普朗克常量 普朗克常量 h 6 63 10 34 J s 答案答案 氢原子光谱中 相应光子的最大能量为氢原子光谱中 相应光子的最大能量为 13 6 eV 最短波长 最短波长 hc E m 91 4 nm 因此可以使锌板发生光电效因此可以使锌板发生光电效 6 63 10 34 3 00 108 13 6 1 6 10 19 应 应 14 14 分分 氢原氢原子在基态时轨道半径子在基态时轨道半径 r1 0 53 10 10 m 能量 能量 E1 13 6 eV 求氢原子处于基态时 求氢原子处于基态时 1 电子的动能 电子的动能 2 原子的电势能 原子的电势能 3 用波长是多少的光照射可使其电离 用波长是多少的光照射可使其电离 解析解析 1 设氢设氢原子原子处处于基于基态时态时核外核外电电子的速度子的速度为为 v1则则 ke2 r2 1 mv2 1 r1 电电子的子的动动能能 Ek mv 13 6 eV 1