2019-2020学年高中物理 第18章 原子结构章末达标测试课下作业（含解析）新人教版选修3-5

第十八章本卷满分100分，考试用90分钟一、单项选择题(本题共7个小题，每小题5分，共35分)1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光电效应实验说明光具有粒子性，故a错误；伦琴射线为电磁波，故b错误；卢瑟福由粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，故c正确；氢原子光谱的发现说明原子光谱是不连续的，故d错误。答案c2太阳光谱是吸收光谱，这是因为太阳内部发出的白光a经过太阳大气层时某些特定频率的光子被吸收后的结果b穿过宇宙空间时部分频率的光子被吸收的结果c进入地球的大气层后，部分频率的光子被吸收的结果d本身发出时就缺少某些频率的光子解析太阳光谱是一种吸收光谱，是因为太阳发出的光穿过温度比太阳本身低得多的太阳大气层，而在这大气层里存在着从太阳里蒸发出来的许多元素的气体，太阳光穿过它们的时候跟这些元素的特征谱线相同的光都被这些气体吸收掉了。答案a3关于阴极射线的性质，下列说法正确的是a阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的b阴极射线本质是电子c阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电d阴极射线的比荷比氢原子核小解析阴极射线是原子受激发射出的电子流，故a、c错，b对；电子带电量与氢原子相同，但质量是氢原子的，故阴极射线的比荷比氢原子大，d错。答案b4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的能量全部传递给氢原子，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，故选项d正确。答案d5根据粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图1中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个粒子的运动轨迹。在粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是图1a动能先增大，后减小b电势能先减小，后增大c电场力先做负功，后做正功，总功等于零d加速度先变小，后变大解析粒子从a点经b点到达等势点c的过程中，电场力先做负功、后做正功，粒子的电势能先增加，后减小，回到同一等势线上时，电场力做的总功为零，粒子受力先变大，后变小，故加速度先变大，后变小。故c项正确。答案c6如图2甲所示为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n4的能级跃迁到n2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子图2a从n3的能级跃迁到n2的能级时的辐射光b从n5的能级跃迁到n2的能级时的辐射光c从n4的能级跃迁到n3的能级时的辐射光d从n5的能级跃迁到n3的能级时的辐射光解析由图乙看出b谱线对应的光的频率大于a谱线对应的光的频率，而a谱线是氢原子从n4的能级跃迁到n2的能级时的辐射光，所以b谱线对应的能级差应大于n4与n2间的能级差，故选项b正确，其他选项错误。答案b7已知氢原子的基态能量为e1，激发态能量ene1/n2，其中n2，3，。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为abcd解析处于第一激发态时n2，故其能量e2，电离时释放的能量e0e2，而光子能量e，则解得，故c正确，a、b、d均错。答案c二、多项选择题(本题共5个小题，每小题5分，共25分)8如图3所示为粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中a、b、c、d四处位置。则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数一定不符合事实的是图3a1 305、25、7、1b202、405、625、825c1 202、1 010、723、203d1 202、1 305、723、203解析根据粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏移，极少数粒子偏转超过90，甚至有的被反向弹回。所以在相等时间内a处闪烁次数最多，其次是b、c、d三处，并且数据相差比较大，所以只有选项a符合事实。答案bcd9关于粒子散射实验的下述说法中正确的是a在实验中观察到的现象是绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90，有的甚至被弹回接近180b使粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子；当粒子接近电子时，电子的吸引力使之发生明显偏转c实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分d实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷及全部质量解析a项是对该实验现象的正确描述；使粒子偏转的力是原子核对它的静电排斥力，而不是电子对它的吸引力，故b错；c项是对实验结论之一的正确分析；原子核集中了全部正电荷和几乎全部质量，因核外还有电子，故d错。答案ac10(多选)有关氢原子光谱的说法，正确的是a氢原子的发射光谱是线状谱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氢原子光谱线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是线状谱，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d错，a、b、c对。答案abc11氢原子的能级如图4所示，下列说法正确的是图4a处于n3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子b氢原子从n3能级向n2能级跃迁时，发出的光子能量为1.89 evc大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光d处于n1能级的氢原子可以吸收能量为13 ev的电子的能量解析当原子跃迁时，只能吸收特定频率的光子，a项错误；氢原子从n3能级向n2能级跃迁时，发出的光子能量为e3e21.51 ev(3.40) ev1.89 ev，b项正确；大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，发出光子频率的数量可以由公式c来计算，cc6，c项正确；用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态的能量差，也可使氢原子激发，故处于n1能级的氢原子能吸收能量为13 ev的电子的能量，d项正确。答案bcd12氢原子能级图的一部分如图5所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是ea、eb、ec和a、b、c，则图5abacb.cbacdebeaec解析eae3e2，ebe3e1，ece2e1，所以ebeaec，d正确；由得a，b，c，取倒数后得到，b正确。答案bd三、计算题(本题共4个小题，共40分)13(10分)氢原子处于基态时，原子能量e113.6 ev，普朗克常量取h6.61034 js。(1)处于n2激发态的氢原子，至少要吸收多大能量的光子才能电离？(2)今有一群处于n4激发态的氢原子，可以辐射几种不同频率的光？其中最小的频率是多少？(结果保留2位有效数字)解析(1)e23.4 eveee23.4 ev(2)nc6(种)e40.85 eve31.51 eve4e3hminmin1.61014 hz。答案(1)3.4 ev(2)6种1.61014 hz14(10分)已知氢原子的基态电子轨道半径为r10.5281010 m，量子数为n的能级值为en ev。(1)求电子在基态轨道上运动的动能。(2)有一群氢原子处于量子数n3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线。(静电力常量k9109 nm2/c2，电子电荷量e1.61019 c)解析(1)核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力提供向心力，则：又知ekmv2故电子在基态轨道的动能为：ek j13.6 ev(2)当n1时，能级值为e1 ev13.6 ev；当n2时，能级值为e2 ev3.4 ev；当n3时，能级值为e3 ev1.51 ev；能发出光谱线分别为32.21，31共三种，能级图如图所示。答案(1)13.6 ev(2)见解析15(10分)氢原子处于基态时，原子的能量为e113.6 ev。当处于n3的激发态时，能量为e31.51 ev。则：(1)当氢原子从n3的激发态跃迁到n1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n3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子？其中波长最长的是多少？解析(1)根据玻尔理论e3e1h m1.03107 m(2)要使处于基态的氢原子电离，入射光子需满足h0e1解得 hz3.281015 hz(3)当大量氢原子处于n3能级时，可释放出的光子频率种类为n3由于e23.4 ev氢原子由n3向n2跃迁时放出的光子波长最长，设为，则he3e2所以 m6.58107 m。答案(1)1.03107 m(2)3.281015 hz(3)3种6.58107 m16(10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n2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e1.61019 c，电子质量me0.9110