高中物理 阶段验收评估（三）原子结构 新人教版选修3-5

1、阶段验收评估（三） 原子结构(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分。15小题只有一个选项符合题目要求，68小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，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错误。氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射不同能量的光子，并且满足h，能量不同，

2、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。2在氢原子能级图中，氢原子从各个较高能级跃迁至同一较低能级时，会发出一系列光谱线，形成谱线系，分别称为赖曼线系、巴尔末线系、帕邢线系、布喇开线系等。对于同一谱线系，下列说法正确的是()A每一跃迁都会释放出一个电子，使原子变为离子B各种跃迁都释放出相同能量的光子C各条光谱线具有相同的频率D跃迁后原子的能级是相同的解析：选D能级跃迁时释放光子，而不是电子，A项错误；对于同一谱线系，氢原子从各个较高能级跃迁至同一较低能级，所以释放出光子能量不同，频率也就不同，但跃迁后原子的能级相同，B、C项错误，D项正确。3氢原子从能量为E1的较高激发

3、态跃迁到能量为E2的较低激发态，设真空中的光速为c，则()A吸收光子的波长为B辐射光子的波长为C吸收光子的波长为D辐射光子的波长为解析：选D由玻尔理论的跃迁假设知，当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，由关系式hE1E2得。又有，故辐射光子的波长为，选项D正确。4现有k个氢原子被激发到量子数为3的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的()A.BkC. D2k解析：选C由题意可知，k个处于n3能级的氢原子向n2和n1两个能级跃迁的原子数均为，而处于n2能级的个氢原子

4、向n1跃迁的原子数为，故此过程发出的光子总数为2k，C正确。5.已知金属钙的逸出功为2.7 eV，氢原子的能级图如图1所示，一群氢原子处于量子数n4能级状态，则()图1A氢原子可能辐射4种频率的光子B氢原子可能辐射5种频率的光子C有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应解析：选C由N知，氢原子可能放出6种频率的光子，选项A、B均错；原子由n4向低能级跃迁放出的6种频率的光子中，由hEmEn，知有3种频率的光子的能量大于金属钙的逸出功2.7 eV，所以选项C正确，D错。6.氢原子能级如图2所示，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以

5、下判断正确的是()图2A氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级C一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级解析：选CD根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n2能级跃迁到n1的能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，因此A选项错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知B选项错误，D选项正确；一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以C选项正确。7关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是(

6、)A用波长为60 nm的X射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D用能量为12.5 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态解析：选AB根据玻尔理论，只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子所吸收(即hEmEn)，使氢原子发生跃迁。当氢原子由基态向n2,3,4，轨道跃迁时应吸收的光子能量分别为：E21E2E1E1 eV(13.6)eV10.20 eV，E31E3E1E1 eV(13.6)eV12.09 eV，E41E4E1E1 eV

7、(13.6)eV12.75 eV，E10E1(13.6 eV)13.6 eV(电离)。波长为60 nm的X射线，其光子能量Eh6.631034 J3.3151018 J20.71 eVE1。所以可使氢原子电离，A正确；比较B、C、D选项中的光子能量与各能级与基态的能量差，知道只有B项中光子可使氢原子从基态跃迁到n2的激发态，B正确。8用具有一定动能的电子轰击大量处于基态的氢原子，使这些氢原子被激发到量子数为n(n2)的激发态。此时出现的氢光谱中有N条谱线，其中波长的最大值为。现逐渐提高入射电子的动能，当动能达到某一值时，氢光谱中谱线数增加到N条，其中波长的最大值变为。下列各式中可能正确的是()

8、ANNn BNNn1C Dn，则E，故C项正确。二、计算题(本题共3小题，共52分)9. (16分)氢原子的能级图如图3所示。原子从能极n3向n1跃迁所放出的光子，正好使某种金属材料产生光电效应。有一群处于n4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属。普朗克常量h6.631034 Js，求：图3(1)氢原子向较低能级跃迁时共能发出几种频率的光；(2)该金属的逸出功和截止频率。解析：(1)处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时可产生的光的频率的种数为N6(种)。(2)WE3E112.09 eV，E3E1h解得2.91015 Hz。答案：(1)6种(2)12.09 eV2.91015 Hz10

9、(18分)氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E154.4 eV，氦离子能级的示意图如图4所示，用一群处于第4能级的氦离子发出的光照射处于基态的氢气。求：图4(1)氦离子发出的光子中，有几种能使氢原子发生电离？(2)发生电离时，自由电子的最大动能是多少？解析：(1)一群氦离子跃迁时，一共发出N6种光子由频率条件hEmEn知6种光子的能量分别是由n4到n3h1E4E32.6 eV由n4到n2h2E4E210.2 eV由n4到n1h3E4E151.0 eV由n3到n2h4E3E27.6 eV由n3到n1h5E3E148.4 eV由n2到n1h6E2E140.8 e

10、V由发生电离的条件知，h3、h5、h6三种光子可使处于基态的氢原子发生电离。(2)由能量守恒知，能量为51.0 eV的光子使氢原子电离出的自由电子初动能最大，又氢原子中电子处于基态时能量W113.6 eV，所以自由电子的最大动能为Ek37.4 eV。答案：(1)3种(2)37.4 eV11(18分)将氢原子电离，就是从外部给电子能量，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的紫外线照射该n2氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e1.61019 C，电子质量me0.911030 kg)解析：(1)n2时，E2 eV3.4 eV。所谓电离，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，E0。所以，要使处于n2激发态的原子电离，电离能应为EEE23.4