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章末测试18
第十八章 章末测试
(时间:
60分钟 满分:
100分)
一、选择题(本题共15小题,每小题5分,共75分,2、3、7、9、10、13、15为多选题,全部选对的得5分,漏选的得3分,错选的得0分,其余为单项选择题)
1.下面是有关物理学史的知识,其中说法不正确的是( )
A.普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一
B.玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以原子发射光子的频率是不连续的
C.卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型
D.根据电子束通过铝箔后的衍射图样,可以说明电子具有粒子性
解析 根据物理学史可知A、B、C项正确;根据电子束通过铝箔后的衍射图样,说明电子具有波动性,故D项错误.
答案 D
2.下列有关氢原子光谱的说法正确的是( )
A.氢原子的发射光谱是连续谱
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.氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关
解析 氢原子的发射光谱是不连续的,它只能发出特定频率的光,说明氢原子的能级是分立的,B、C项正确,A项错误.根据玻尔理论可知,D项错误.
答案 BC
3.关于α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α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180°
B.使α粒子发生明显偏转的力是来自带负电的核外电子;当α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,正确;B项,使α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项错误;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项错误.
答案 AC
4.根据玻尔理论,氢原子的核外电子由外层轨道跃迁到内层轨道后( )
A.原子的能量增加,系统的电势能减少
B.原子的能量增加,系统的电势能增加
C.原子的能量减少,核外电子的动能减少
D.原子的能量减少,核外电子的动能增加
解析 氢原子的核外电子由外层轨道跃迁到内层轨道后,原子的能量减少,核外电子的动能增加,原子系统的电势能减少,D项正确.
答案 D
5.紫外线照射一些物质时,会发生荧光效应,即物质发出可见光.这些物质中的原子先后发生两类跃迁:
照射时原子能量变化的绝对值为ΔE1,发光时原子能量变化的绝对值为ΔE2.关于原子这两类跃迁的说法正确的是( )
A.均向高能级跃迁,且ΔE1>ΔE2
B.均向低能级跃迁,且ΔE1<ΔE2
C.先向高能级跃迁,再向低能级跃迁,且ΔE1<ΔE2
D.先向高能级跃迁,再向低能级跃迁,且ΔE1>ΔE2
解析 照射时,原子吸收光子,向高能级跃迁,发光时向低能级跃迁,吸收的是紫外线光子,放出的是可见光光子,故ΔE1>ΔE2,D项正确.
答案 D
6.
如图所示,当氢原子从n=4跃迁到n=2的能级和从n=3跃迁到n=1的能级时,分别辐射出光子a和光子b,则( )
A.由于放出光子,原子的能量增加
B.光子a的能量小于光子b的能量
C.光子a的波长小于光子b的波长
D.若光子a能使某金属发生光电效应,则光子b不一定能使该金属发生光电效应
解析 hνa=E4-E2=2.55eV,hνb=E3-E1=12.09eV,∴λa>λb,b光子的能量大,故B项正确,A、C、D项错误.
答案 B
7.
已知金属钙的逸出功为2.7eV,氢原子的能级图如图所示,一群氢原子处于量子数n=4能级状态,则( )
A.氢原子可能辐射6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 由N=
知,氢原子可能放出6种频率的光子,A项正确,B项错误;原子由n=4向低能级跃迁放出的6种频率的光子中,由hν=Em-En,知有3种频率的光子的能量大于金属钙的逸出功2.7eV,所以C项正确,D项错误.
答案 AC
8.
氦原子被电离出一个核外电子,形成类氢结构的氦离子.已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV,氦离子能级的示意图如图所示.在具有下列能量的光子或电子中,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )
A.42.8eV(光子)
B.43.2eV(电子)
C.41.0eV(电子)
D.54.4eV(光子)
解析 由于光子能量不可分,因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收,故A项中光子不能被吸收;而实物粒子(如电子)只要能量不小于两能级差,均可能被吸收,故B、C项中电子的能量均能被吸收.
答案 A
9.
氢原子的部分能级如图所示,已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间.由此可推知,氢原子( )
A.从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短
B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光
C.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光
解析 从高能级向n=1的能级跃迁的过程中辐射出的最小光子能量为10.2eV,不在1.62eV到3.11eV之间,A项正确.已知可见光子能量在1.62eV到3.11eV之间,从高能级向n=2能级跃迁时发出的光的能量≤3.40eV,B项错误.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率只有能量大于3.11eV的光的频率才比可见光高,C项错误.从n=3到n=2的过程中释放的光的能量等于1.89eV,介于1.62eV到3.11eV之间,所以是可见光,D项正确.
答案 AD
10.
如图所示为氢原子能级的示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.关于这些光下列说法正确的是( )
A.最容易表现出衍射现象的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的
B.频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的
C.这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光
D.用由n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应
解析 由hν=
=Em-En知,从n=4能级跃迁到n=1能级时,波长最短,频率最大,衍射现象最不明显,故A、B项错误;跃迁过程中,共能发出
=6种不同频率的光,C项正确;由n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光子的能量E21=E2-E1=10.2eV>6.34eV,故D项正确.
答案 CD
11.如图
(1)所示为氢原子的能级,图
(2)为氢原子的光谱.已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光,则谱线b是氢原子( )
A.从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光
B.从n=5的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光
C.从n=4的能级跃迁到n=3的能级时的辐射光
D.从n=1的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光
解析 由图
(2)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n=4能级跃迁到n=2能级时的辐射光,所以b谱线对应的能级差应大于n=4与n=2间的能级差,故B项正确.
答案 B
12.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.
ν B.
ν
C.
νD.
ν
解析 氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级,
hν=E3-E2=
-
=-
E1①
则从基态跃迁到n=4的能级,吸收光子能量
hν′=E4-E1=
-E1=-
E1②
由①②得ν′=
ν,D项正确.
答案 D
13.
如图所示,是α粒子散射实验中,α粒子穿过某一金属原子核附近的示意图,A、B、C分别位于两个等势面上,则以下说法正确的是( )
A.α粒子在A处的速度比在B处的大
B.α粒子在B处的速度最大
C.α粒子在A、C两处的速度大小相等
D.α粒子在B处的速度比在C处的速度要小
解析 从A到B,电场力做负功,α粒子速度减小,从B到C,电场力做正功,α粒子速度增大,A项正确,B项错误;由于A、C处于同一等势面上,由动能定理知A、C两处速度大小相等,C、D项正确.
答案 ACD
14.
μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子,它在原子核物理的研究中有重要作用.如图所示为μ氢原子的能级图.假定用动能为E的电子束照射容器中大量处于n=1能级的μ氢原子,μ氢原子吸收能量后,至多发出6种不同频率的光,则关于E的取值正确的是( )
A.E=158.1eV
B.E>158.1eV
C.2371.5eV<E<2428.4eV
D.只能等于2371.5eV
解析 因为μ氢原子吸收能量后至多发出6种不同频率的光,所以μ氢原子被激发到n=4的激发态,因此有2371.5eV<E<2428.4eV,即C项正确.
答案 C
15.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).214Po的原子核从某一激发态回到基态时,可将能量E0=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M层电子,以K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离.实验测得从214Po原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为EK=1.323MeV,EL=1.399MeV,EM=1.412MeV.则可能发射的特征X射线的能量为( )
A.0.013MeVB.0.017MeV
C.0.076MeVD.0.093MeV
解析 当发生能级跃迁时,释放的X射线的能量可能值为EL-EK=0.076MeV,EM-EL=0.013MeV,EM-EK=0.089MeV,A、C项正确.
答案 AC
二、非选择题(共3小题,共25分)
16.
(7分)为了测定带电粒子的比荷
,让这个带电粒子垂直电场飞进平行金属板间,已知匀强电场的场强为E,在通过长为L的两金属板间后,测得偏离入射方向的距离为d,如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场,磁场方向垂直粒子的入射方向,磁感应强度为B,则粒子恰好不偏离原来方向(如图),求q/m的值.
解析 仅加电场时d=
(
)·(
)2,
加复合场时Bqv0=Eq.
由以上两式可得
=
.
答案
17.(8分)某金属的极限波长恰等于氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级所发出的光的波长.现在用氢原子由n=2能级跃迁到n=1能级时发出的光去照射,则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少电子伏?
解析 设氢原子由n=4能级跃迁到n=2能级发出的光子波长为λ0,由n=2能级跃迁到n=1能级发出的光子波长为λ,则E4-E2=h
,E2-E1=h
根据爱因斯坦光电方程,光电子的最大初动能为
Ek=h
-h
=hc(
-
)
=hc(
-
)=2E2-E1-E4
=2×(-3.4)+13.6+0.85=7.65(eV)
18.
(10分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量,从而能发生能级跃迁(在碰撞中,动能损失最大的是完全非弹性碰撞).一个具有13.6eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰.
(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图所示)?
(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离,则氢原子的初动能至少为多少?
解析
(1)设运动氢原子的速度为v0,完全非弹性碰撞后两者的速度为v,损失的动能ΔE被基态原子吸收.
若ΔE=10.2eV,则基态氢原子可由n=1跃迁到n=2.
由动量守恒和能量守恒有:
mv0=2mv①
mv
=
mv2+
mv2+ΔE②
mv
=Ek③
Ek=13.6eV④
解①②③④得,ΔE=
·
mv
=6.8eV.
因为ΔE=6.8eV<10.2eV,所以不能使基态氢原子发生跃迁.
(2)若使基态氢原子电离,则ΔE=13.6eV,
代入①②③得Ek=27.2eV
答案
(1)不能
(2)27.2eV