物理选修3-5全套讲义第二章原子结构章末检测2

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．其中1～9题为单项选择题，10～12题为多项选择题)1．以下说法中符合事实的是()A．汤姆孙发现电子并提出了原子核式结构模型B．玻尔发现电子并提出了原子核式结构模型C．卢瑟福做了α粒子散射实验并提出了原子核式结构模型D．密立根做了α粒子散射实验并提出了原子核式结构模型答案C解析汤姆孙发现电子，卢瑟福提出了原子核式结构模型，选项A、B错误；卢瑟福做了α粒子散射实验并提出了原子核式结构模型，选项C正确，D错误．2．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是()A．α粒子散射实验 B．对阴极射线的研究C．氢原子光谱的研究 D．电子的发现答案A解析卢瑟福通过α粒子散射实验，发现少部分α粒子出现了大角度偏转，从而提出了原子的核式结构模型，认为原子是由处于原子中央的很小的原子核和核外带负电的电子组成的，故A对．3．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是()答案D解析实验结果是：离金原子核越远的α粒子偏转角度越小，离金原子核越近的α粒子偏转角度越大，正对金原子核的α粒子被沿原路“撞回”．所以选项D正确．4．在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子()A．一定受到重金属原子核的斥力作用B．动能不断减小C．电势能不断增大D．出现大角度偏转是与电子碰撞的结果答案A解析α粒子一定受到斥力的作用，斥力先做负功后做正功，α粒子的动能先减小后增大，势能先增大后减小．α粒子的质量远大于电子的质量，与电子碰撞后其运动状态基本不变，A项正确．5．如图1所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是()图1答案C解析根据玻尔的原子跃迁公式heq\f(c,λ)＝Em－En(m>n)可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E3－E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3－E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C正确．6．氢原子光谱中巴尔末系中最短波长是()A.eq\f(4,R)B.eq\f(4,3)RC．RD.eq\f(R,2)答案A解析根据巴尔末公式有eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，λ＝eq\f(1,R\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2))))，当n＝∞时，最短波长为eq\f(1,\f(1,4)R)＝eq\f(4,R)，A选项正确．7．按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能．当一个氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是()A．氢原子系统的电势能增加，电子的动能增加B．氢原子系统的电势能减小，电子的动能减小C．氢原子可能辐射6种不同波长的光D．氢原子可能辐射3种不同波长的光答案D解析当一个氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，最多可能发生4→3,3→2,2→1三种情况，切记不是大量氢原子，故C错误、D正确；当向低能级跃迁时，轨道半径减小，根据公式keq\f(q2,r2)＝meq\f(v2,r)可得电子的动能增大，电势能减小，故A、B错误．8．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1答案D解析由跃迁假设及题意可知，hν1＝Em－En，hν2＝Ek－En，红光频率ν1小于紫光频率ν2，所以能级k能量大于能级m能量，所以从能级k到能级m需要辐射光子，选项A、C错误；由以上各式可得Ek－Em＝hν2－hν1，选项D正确，B错误．9．氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级放出光子的频率为ν，则它从基态跃迁到n＝4的能级吸收的光子频率为()A.eq\f(4,9)νB.eq\f(3,4)νC.eq\f(25,16)νD.eq\f(27,4)ν答案D解析氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝2的能级，hν＝E3－E2＝eq\f(E1,9)－eq\f(E1,4)＝－eq\f(5,36)E1①则从基态跃迁到n＝4的能级，吸收光子能量hν′＝E4－E1＝eq\f(E1,16)－E1＝－eq\f(15,16)E1②由①②得ν′＝eq\f(27,4)ν，选项D正确．10．氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是()A．核外电子受力变小B．原子的能量减少，电子的动能增加C．氢原子要吸收一定频率的光子D．氢原子要放出一定频率的光子答案BD解析氢原子的核外电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，r减小，由库仑定律知核外电子受力变大，A错；由keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)得Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(ke2,2r)知电子的动能变大，由En＝－eq\f(13.6,n2)eV知n减小时原子能量减少，B对；电子由高能级向低能级跃迁时放出一定频率的光子，C错，D对．11．如图2为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子()图2A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的波长长B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能级辐射出光子的速度大C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量答案AC解析根据ΔE＝hν，ν＝eq\f(c,λ)可知λ＝eq\f(c,ν)＝eq\f(hc,ΔE)，从n＝4能级跃迁到n＝3能级的能级差比从n＝3能级跃迁到n＝2能级的能级差小，所以从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出光子的波长长，选项A正确；电磁波的速度是光速，与电磁波的波长、频率无关，选项B错误；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率并不相同，C正确；从高能级向低能级跃迁时，氢原子一定向外放出能量，而不是氢原子核放出能量，D错误．所以选A.12．关于氢原子能级跃迁，下列叙述中正确的是()A．用波长为60nm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10.2eV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11.0eV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12.5eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态答案AB解析波长为60nm的X射线的能量：E0＝heq\f(c,λ)＝6.63×10－34×eq\f(3×108,60×10－9)J＝3.32×10－18J＝20.75eV，氢原子的电离能：ΔE＝0－(－13.6)eV＝13.6eV<E0＝20.75eV所以可使氢原子电离，A正确；由hν＝Em－E得：Em1＝hν＋E＝10.2eV＋(－13.6)eV＝－3.4eV；Em2＝11.0eV＋(－13.6)eV＝－2.6eV；Em3＝12.5eV＋(－13.6)eV＝－1.1eV.由En＝eq\f(E1,n2)得，只有Em1＝－3.4eV对应于n＝2的状态．由于原子发生跃迁时吸收光子只能吸收恰好为两能级差能量的光子，所以只有B可使氢原子从基态跃迁到激发态．二、填空题(本题共2小题，共13分)13．(6分)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89eV、10.2eV、12.09eV.跃迁发生前这些原子分布在______个激发态能级上，其中最高能级的能量值是____eV(基态能量为－13.6eV)．答案2－1.51解析发出三种不同能量的光子，由此可知，跃迁发生前这些原子分布在两个激发态，其中最高能级(n＝3)的能量值是－13.6eV＋12.09eV＝－1.51eV.14．(7分)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图3所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离______(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有____条．图3答案近6解析量子数越大，轨道越远，电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离要近；处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有Ceq\o\al(2,4)＝6条．三、计算题(本题共2小题，共27分)15．(13分)密立根实验的原理如图4所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中．小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105N/C，油滴半径是1.64×10－4cm，油的密度是0.851g/cm3，图4答案8.0×10－19C解析小油滴质量m＝ρV＝ρ·eq\f(4,3)πr3①由题意知mg－Eq＝0②由①②两式可得：q＝eq\f(ρ·4πr3g,3E)代入数据q＝eq\f(0.851×103×4π×9.8×1.64×10－63,3×1.92×105)C＝8.0×10－19小油滴所带电量q是电子电量e的倍数为n＝eq\f(8.0×10－19,1.6×10－19)＝5倍．16．(14分)氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6eV，当处于n＝3的激发态时，能量为E3＝－1.51eV，则：(1)当氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝1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n＝3的激发态，则